Produccion de Amoniaco a partir del Gas Natural
CONTENIDO
1. Materias Primas
2. Proceso
3. Tecnologías
4. Condiciones de Operación
5. Mercado Global, Latinoamericano y Peruano
6. Conclusiones
1. OBTENCION DE AMONIACO A
PARTIR DE GAS NATURAL
Procesos Petroquímicos
Henry Vásquez Maguiña
2. CONTENIDO
1. Materias Primas
2. Proceso
3. Licencias y Tecnologías
4. Condiciones de Operación
5. Mercado
6. Conclusiones
7. Bibliografía
3. 1. Materias Primas
• La materia prima preferida para la producción de amoniaco es el petróleo
y gas natural, sin embargo se utilizan carbón, nafta y aceite combustible.
• El 77% de la producción mundial de amoniaco emplea Gas Natural como
materia prima.
• Las previsiones son que el gas natural siga siendo materia prima principal
durante por lo menos 50 años.
• En el Perú se tiene grandes reservas de gas en la zona conocida como el
gran Camisea (Lote 56, Lote 57, Lote 58 y Lote 88)
5. 2. Proceso
• La síntesis industrial se obtiene exclusivamente por el método
denominado Haber Bosch. El proceso consiste en la reacción directa
entre el nitrógeno e hidrógeno gaseoso.
N2 g + H2 g ⇆ 2NH3 g ∆H° = −46.2
Kj
Kmol
∆S° < 0
• Es exotérmica por lo que un excesivo aumento de temperatura no
favorece la formación de amoniaco.
25°C → K = 6.8 ∗ 105
atm
450°C → K = 7.8 ∗ 10−2atm
6. 2. Proceso
• Sin embargo la velocidad de formación del NH3 a temperatura ambiente
es casi nula, una reacción muy lenta puesto que tiene una energía de
activación elevada, consecuencia de la estabilidad del N2.
1) Usa un catalizador (oxido de hierro que se reduce a hierro en la
atmosfera de H2).
2) Trabajar a altas presiones, ya que esto favorece la formación del
producto.
• Convertir el trabajo de Haber en un proceso de fabricación fue realizado
por Carlos Bosh, ingeniero químico de BASF.
8. 2. Proceso
• El proceso de
reformado con
vapor consta de
las etapas:
TRATAMIENTO
DEL GAS
NATURAL.
PRODUCCION
DEL H2 Y N2
SINTESIS DEL
AMONIACO
12. 3. Licencias y Tecnologías
• TECNOLOGIA HALDOR TOPSOE
I. Purificación de la alimentación.
II. Reformado primario y secundario.
III. Conversión CO (Cambio de dos etapas).
IV. Retiro de CO2.
V. Metanación.
VI. Síntesis del Amoniaco y condensación.
13. 3. Licencias y Tecnologías
I. Purificación de la alimentación
Remover el azufre, para evitar el envenenamiento del catalizador de
Níquel del reformador primario, dado que las empresas distribuidoras
añades compuestos sulfurados para olorizarlo.
R − SH ⟶ RH + H2S Hidrogenacion
H2S + ZnO ⟶ H2O + ZnS Adsorción
En la reacción de Hidrogenación se usa un catalizador de Co-MO
14. 3. Licencias y Tecnologías
II. Reformado
La alimentación para los reformadores puede ser Gas Natural, GLP, Nafta
o Gases de refinería.
Una vez adecuado el Gas Natural se somete a un reformado con vapor de
agua (craqueo – ruptura de moléculas de CH4).
La relación de mezcla Gas Natural, Vapor de Agua (1 : 3.3), el cual se da en
2 etapas.
-Reformado Primario
-Reformado Secundario
SUST. N2 H2 CO CO2 CH4 H2O Ar
COMP. 12.7% 31.5% 6.5% 8.5% 0.2% 40.5% 0.1%
15. 3. Licencias y Tecnologías
– Reformador Primario:
Toma lugar sobre un catalizador de níquel en tubos verticales, la calor es
suministrada por combustión interna.
Reacciones fuertemente endotérmicas se llevan a cabo a 800°C y
catalizadas por oxido de níquel (NiO)
𝐶𝐻4 + 𝐻2 𝑂 ⇌ 𝐶𝑂 + 3𝐻2 Δ𝐻 = 206
𝐾𝐽
𝐾𝑚𝑜𝑙
𝐶𝐻4 + 2𝐻2 𝑂 ⇌ 𝐶𝑂2 + 4𝐻2 ∆𝐻 = 166
𝐾𝐽
𝐾𝑚𝑜𝑙
– Reformador Secundario
La corriente de salida anterior, se mezcla con aire de esta manera
aportamos el N2. Además tiene lugar la combustión del metano
alcanzándose temperatura de 1000°C
𝐶𝐻4 + 2𝑂2 ⇌ 𝐶𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 Δ𝐻 < 0
16. 3. Licencias y Tecnologías
III. Conversión CO
El CO y CO2 son venenos para los catalizadores para los síntesis de
amoniaco y deben ser removidos.
CO + H2O ⇌ CO2 + H2 ∆H = −
41KJ
Kmol
A 400°C con Fe3O4 − Cr2O3 como catalizador 75%
Conversión
A 225°C con un catalizador mas activo y mas
resistente al envenenamiento Cu − ZnO
Conversión
casi completa
17. 3. Licencias y Tecnologías
IV. Retiro de CO2
Las tecnologías para retiro de CO2
aMDEA
Metildietanolamina activado como absorbente ofrecida por BASF
Benfield
Carbonato de Potasio caliente activado como absorbente ofrecida por
UOP
Giammarco-Vetrocoke
Carbonato de Potasio caliente activado como absorbente ofrecida por
Giammarco-Vetrocoke.
18. 3. Licencias y Tecnologías
V. Metanación
Después del retiro de CO2, existen pequeños rastros de CO y CO2 no
convertidos, el retiro final ocurren con las reacciones siguientes:
CO + 3H2 ⇌ CH4 + H2O
CO + 4H2 ⇌ CH4 + 2H2O
Proceso sobre lecho catalítico de Ni (300°C)
El contenido de CO y CO2 es reducido a menos de 5 ppm.
19. 3. Licencias y Tecnologías
VI. Síntesis del Amoniaco
*Previamente se pasa por un ciclo
de compresión, las reacción de
obtención sucede a altas
presiones y altas temperaturas.
*Posteriormente se inicia un
proceso de condensación para la
obtención del Amoniaco.
*Posteriormente siguen los
tambores reductores de presión
para el reflujo del proceso.
28. 6. Conclusiones
La producción de fertilizantes en el Perú es casi insignificante, por lo que
urge la creación de un complejo petroquímico para el abastecimiento de
este insumo.
En el Perú existe un potencial gasífero, en la zona conocida como el gran
Camisea (Lote 56,57,58 y 88), potencial para el desarrollo de la
petroquímica del metano y el desarrollo de plantas de amoniaco.
La síntesis se lleva a cabo a altas P y altas T, con un alto reciclo al proceso
de H2 y N2 por lo que existe un desarrollo de tecnologías nuevas para la
mejora del proceso en esta sección.
El proceso de reformado con vapor constituye un 86% del proceso de
obtención de Amoniaco, por lo que constituye el método mas importante
en la obtención de este producto.
Haldor Topsoe es la licenciante pionera en la producción mundial del
amoniaco, cuenta con una tecnología de vanguardia y catalizadores
propios en cada etapa del proceso.
29. 7. Bibliografía
• Industrialización y valorización del gas Natural de Camisea: Petroquímica Básica en
Fertilizantes; Maraniela Marmie Janampa 2010
www.cybertesis.com.pe
• Revamping de una planta de producción de Amoniaco; Universidad Politécnica de
Cartagena 2009
www.repositorio.upct.es
• La producción de Fertilizantes a partir del Gas Natural Agosto 2009; Instituto Politécnico
Nacional, De León Vásquez Emperatriz
www.tesis.bnct.ipn.mx
• Ammonia and Urea Strategic Business Analysis October 2013
www.chemsystems.com
• Yara Fertilizer Industry Handbook; February 2014
www.yara.com
• A new Industry benchmark for Ammonia production February 2014; David J. Bray
www.Topsoe.com
• Start Up of the World largest Ammonia plant 2001; Mr. Naoya Okuzumi
www.Topsoe.com
• Ammonia Production from gas natural (Haldor Topsoe Process) July 2014; National
Fertilizers Limited Bathinda; Gaurav Soni.
www.slidshare.com
