Produccion de Metanol
Produccion de Metanol
Produccion de Metanol
1.- Antecedentes
La industria del metanol se extiende por todo el mundo. Su produccin se lleva a cabo en
Asia, Amrica del Norte y del Sur, Europa, frica y Oriente Medio. Hay ms de 90 plantas de
metanol en todo el mundo con una capacidad de produccin total de ms de 75 millones de
toneladas mtricas (casi 90.000 millones de litros o 24.000 millones de galones). Cada da se
utilizan ms de 100.000 toneladas de metanol como materia prima qumica o como
combustible para el transporte (125 millones de litros o 33 millones de galones). La industria
global del metanol genera 36.000 millones de dlares de EE.UU. en actividad econmica cada
ao, y crea ms de 100.000 puestos de trabajo en todo el mundo.
Este alcohol simple se puede obtener a partir de casi cualquier planta o cualquier cosa que
haya sido en algn momento una planta. Esto incluye los combustibles fsiles comunes (como
el gas natural y carbn) y los recursos renovables como la biomasa, biogases de vertedero, e
incluso emisiones de centrales de energa o el CO2 de la atmsfera. Con esta diversidad de
materias primas para la produccin y la variedad de aplicaciones, no es de extraar que el
metanol haya sido uno de los productos qumicos industriales ms utilizados del mundo desde
el siglo XIX.
Antiguamente, el metanol se poda obtener a partir de la destilacin destructiva de las astillas
de madera, y era conocido como alcohol de madera. El proceso de destilacin, consiste en
destilar la madera en ausencia de aire a 400C (aproximadamente), formando as una serie de
gases combustibles como el CO, C2H4 y H2, un alquitrn de madera, un destilado acuoso
(cido piroleoso) que contiene un 7-9% cido actico, 2-3% metanol y un 0.5% acetona, etc.
Pero a da de hoy, el metanol que se produce a nivel mundial proviene de la sntesis de un
proceso cataltico a partir de CO y H2, llevndose a cabo esta reaccin con altas presiones
(alrededor de 200-300 atm) y temperaturas (entre 300-400C). La reaccin que se da en este
proceso es la siguiente:
2.- Introduccin
En el proyecto se usar como herramienta para el diseo de la planta de metanol a partir de
nafta slo el simulador Aspen Hysy, con el cual se pretender realizar el dimensionamiento de
los equipos de la planta partiendo de datos de operacin (temperatura, presin, etc) basados
en la tecnologa de Toyo Engineering Corp. y una cromatografa de la nafta a ser alimentada.
El alcance del proyecto est limitado al diseo de la planta de metanol a partir de una
cromatografa especfica de nafta usando el simulador de procesos.
3.- Planteamiento del problema
Es posible realizar el diseo de la planta de metanol a partir de una cromatografa especfica
de nafta usando el simulador de procesos Aspen Hysys?
4.- Justificacin
Obtener el conocimiento necesario para poder realizar el diseo de la planta de metanol a
partir de una cromatografa especfica de nafta usando el simulador de procesos Aspen Hysys.
5.- Objetivos
5.1.- Objetivo General
Realizar el diseo de la planta de metanol a partir de una cromatografa especfica de
nafta usando el simulador de procesos Aspen Hysys
5.2.- Objetivos Especficos
Investigar en detalle la tecnologa de Toyo Engineering Corp. de produccin de
metanol
Identificar los procesos necesarios en la planta de metanol.
Determinar los equipos a utilizarse en cada proceso de la planta de metanol.
Identificar las variables operativas de todos los equipos de la planta de metanol.
Determinar las variables de entrada y las variables de salida de los sistemas que
existen en la planta de metanol para realizar el diagrama de flujo de todos los
procesos.
Determinar la ubicacin de cada proceso en la planta de metanol para mayor
eficiencia.
Simular los procesos en el programa de Hysys
Evaluar los Resultados obtenidos con el software Hysys.
6.- Fundamento Terico
6.1.- Proceso de remocin de contaminantes de la nafta
Previo al reformado con vapor se requiere que la presencia de contaminantes en la
carga sea removida hasta niveles muy bajos. Muchos de estos contaminantes
contribuyen a la erosin, corrosin y pueden actuar como venenos para los
catalizadores usados usualmente en la conversin de syngas y sus procesos de
utilizacin.
Para preparar la carga para el reformado con vapor de pasa por un proceso de
hidrotratamiento. El proceso es cataltico en presencia de H2.
Los catalizadores ms usados son de Co-Mo y Ni-Mo. Se lo encuentra fcilmente en el
mercado.
En todas las reacciones se producen combinacin de los contaminantes con el H2. Es
decir hay consumo de H2.
La otra caracterstica de los hidrotratamientos es que las reacciones son exotrmicas.
Las reacciones de desulfurizacin son fciles y rpidas y un poco ms lentas y difciles
en los nitrogenados, oxigenados y olefinas.
La carga entra con un contenido de azufre de 1.66 ppm y sale con 0.072 ppm.
Las variables operativas del proceso son:
TEMPERATURA EN EL REACTOR 313 C
SALIDA DEL REACTOR 312 C
PRESION DEL SISTEMA ENTRADA REACTOR 16.2 Kgf/cm2
PRESION DE SALIDA DEL REACTOR 15.6 Kgf/cm2
6.2.- Obtencin del SYNGAS
El proceso de produccin de syngas se realiza para fabricar el gas de sntesis que
consiste principalmente de hidrogeno y monxido de carbono, a partir de nafta, gas
natural y otros hidrocarburos como alimentacin usando la tecnologa de reformado
con vapor, reformado auto-trmico y otros mtodos.
En el caso de estudio, el reformador de vapor de TOYO se halla equipado con un
quemador en el techo de la seccin de radiacin, hacindolo ideal para instalaciones de
gran tamao. La tecnologa ayuda a mejorar la eficiencia trmica y contribuye al
ambiente y la eficiencia econmica. Aumentando a esto el catalizador de TOYO, el
ISOP, el reformado con vapor alcanza un ahorro en combustible, una reduccin en el
tamao, una extensin de la vida del tubo y un incremento en la produccin.
6.3.- Produccin de metanol
El metanol se produce a partir del gas de sntesis mediante las siguientes reacciones
CO + 2 H 2 CH 3OH H(298K) = -91kJ/mol
Horno H-100
Seccin de
purificacin del
D-100, D-
metanol Torre de destilacion
101
TK-100,TK-
Zona de
Tanques 101,TK-
almacenaje
102,TK-103
7.6.- Descripcin del Proceso.-
Seccin de preparacin de Syngas
La materia prima es circulada desde el tanque de almacenamiento, pasando por un
intercambiador de calor I-100 donde recibe calor de gas de purga de los reformadores
y llega al reactor de hidrotratamiento T-100 donde se le remueve principalmente el
azufre. Al salir del T-100 es mezclado con vapor proveniente del reactor R-104 y
generadores de vapor, y pasa por el intercambiador I-102 donde recibe calor de los
gases de purga del reformado y pasa al reactor de pre-reformado R-100.
A la salida del reactor R-100 el flujo es dividido en dos: uno es dirigido al reformador
con vapor R-101 y el otro al reactor con intercambio de calor R-102.
Del reactor R-101 sale un flujo de gases de purga que son circulados por tres
intercambiadores de calor I-100, I-101, I-102, cediendo su calor a la carga en el I-100
e I-102 y al agua para generar vapor en el I-101; otro flujo que sale es mezclado con
un flujo de salida del R-102 y entra al reactor de reformado secundario R-103 al cual
tambin entra un flujo de oxigeno (aire). Del reactor R-103 sale el flujo hacia el
reactor R-102.
Del reactor R-102 sale un flujo de materia prima sin reaccionar hacia el R-103 y otro
flujo de syngas es circulado por dos intercambiadores de calor I-103 e I-104 donde
ceden calor al agua para generacin de vapor. Luego es circulado por dos coolers C-
100 y C-101 y pasa a un separador S-100 para separar condensados. El syngas sale del
separador por la cabeza y es comprimido hasta 100 atm y se mezcla con el gas de
recirculacin proveniente del separador S-101.
De ah el flujo pasa por un intercambiador de calor I-105 donde recibe calor de la
corriente de salida del reactor R-104. En el reactor R-104 se aprovecha el calor
producido para generar vapor a partir de agua que es bombeada por la bomba B-100
El flujo de salida del reactor R-104 cede su calor al gas de alimentacin del mismo y
pasa por el cooler C-102 donde reduce su temperatura para pasar luego al separador S-
101 obteniendo por cabeza gases a recirculacin y por el fondo el metanol crudo.
El metanol crudo es circulado por un horno H-100 donde se precalienta para luego
pasar por dos torres de destilacin D-100 y D-101 (una de topping y otra de refino)
obteniendo de productos al final metanol de grado federal AA, combustibles no
reaccionados y agua a ser reusada en el proceso.
7.6.1.- Diagrama de flujo
7.6.2.- Diagramas de entrada y salida por proceso
Hidrotratamiento
H2S
Nafta HIDROTRATAMIENTO
Nafta hidrotratada
Pre-reformado
syngas
Nafta Hidrotratada PRE-REFORMADO
nafta sin reaccionar
syngas
Nafta sin reaccionar
REFORMADO CON nafta sin reaccionar
Syngas
VAPOR Gases de purga
Vapor de agua
Vapor de agua
syngas
Nafta sin reaccionar
REFORMADO nafta sin reaccionar
Syngas
SECUNDARIO Gases inertes
Aire
Vapor de agua
Sntesis de metanol
Gases de
Nafta sin reaccionar
SINTESIS DE recirculacion
Syngas
METANOL Metanol crudo
Agua
Vapor de agua
Purificacin de metanol
Metanol grado AA
Agua
PURIFICACION DE Aceites
Metanol crudo
METANOL combustibles
(naftas sin
reaccionar)
7.7 Almacenamiento.-
Para el almacenaje habr: tanques para la materia prima (nafta), tanques de agua, y
tanques para el metanol.
El almacenamiento de metanol est bsicamente sujeto a las mismas disposiciones que
el almacenamiento de la gasolina. Por lo general, el metanol se almacena en zonas de
tanques que consisten en tanques exteriores con techos flotantes y tanques menores
flotantes con deflectores internos. Los tanques deben estar conectados a tierra para
evitar los peligros relacionados con las descargas de electricidad esttica. El control de
inflamacin puede ser una atmsfera de nitrgeno, gas natural o por designacin de
una zona de peligro con control de inflamacin.
Todos los materiales de almacenamiento requieren que haya bermas y ventilacin
adecuada. Las bermas deben estabilizarse por medio de compactacin, usando una tela
adecuada resistente al metanol, o con hormign. Debido a las propiedades disolventes
del metanol, los residuos no destilables del petrleo, el asfalto y el aceite para
carreteras no son adecuados como cubiertas para bermas ni como materiales de
estabilizacin.
7.8.- Transporte.-
El transporte ser considerado para la nafta desde la refinera Gualberto Villarroel
hasta la panta por medio de camiones cisterna. Para el metanol, el transporte se
realizara de igual manera en camiones cisterna.
Los comentarios relacionados con los vagones cisterna se aplican por igual a camiones
tractores de transporte y remolques cisterna remolcados por camiones tractores. El
transporte de metanol en camiones cisterna est bsicamente sujeto a las mismas
precauciones que se aplican de forma rutinaria al transporte de gasolina.
BIBLIOGRAFIA
http://www.toyo-eng.co.jp/en/product_line/petrochemistry/methanol/
http://www.toyo-eng.co.jp/en/advantage/technology/petrochemistry/mrfz/index.html
http://www.toyo-eng.co.jp/en/company/news/2004/041214/index.html
http://www.toyo-
eng.co.jp/en/advantage/technology/petrochemistry/hydrogen/index.html
http://www.netl.doe.gov/research/coal/energy-
systems/gasification/gasifipedia/methanol
http://www.ihs.com/products/chemical/technology/pep/reviews/methanol-production-
via-toyo.aspx
http://es.scribd.com/doc/146096845/Resume-n
https://www.google.com.bo/maps/@-17.4905092,-66.089001,336m/data=!3m1!1e3
Hydrocarbon Processings Petrochemical Processes 2010 handbook
METHANOL PRODUCTION VIA TOYO PROCESS - Syed N. Naqvi
Methanol Production and Use Chemical Industries -Kung, Harold H.
Manual de manipulacin segura del metanol - METHANOL INSTITUTE
Presentacin Carburantes -YPFB Refinacin S.A.