MXPA98000794A - Proceso para la co-produccion de amoniaco ymetanol - Google Patents
Proceso para la co-produccion de amoniaco ymetanolInfo
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Abstract
Un proceso para la co-producción de amoníaco y metanol en una planta que comprende una primera sección de conversión primaria (11) y una sección de conversión secundaria (12) arregladas en serie, una sección de síntesis de amoníaco (13) una sección de síntesis de metanol (22), se distingue por el hecho que el amoníaco y metanol se producen en procesos de síntesis independientes donde el calor requerido para la reacción de conversión en el proceso de metanol se produce ventajosamente al utilizar el alto contenido de calor presente en el flujo de gas que viene de la sección de conversión secundaria (12) del proceso de amoníaco.
Description
PROCESO PARA LA CO-PRODUCCION DE AMONIACO Y METANOL
CAMPO DE A INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso para la co-producción de amoniaco y metanol en una planta que comprende una primera sección de conversión primaria y una sección de conversión secundaria arregladas en serie una sección de síntesis de amoniaco y una sección de síntesis de metanol, el proceso que comprende los pasos de: - alimentar metano y vapor a la primera sección de conversión primaria; - hacer reaccionar el metano y el vapor en la primera sección de conversión primaria y sucesivamente en la sección de conversión secundaria para obtener una primera fase gaseosa que comprende CO, CO? y H2. En la descripción dada a continuación y en las siguientes reivindicaciones, el término: modernización "in situ" se entiende que significa la modificación en el sitio de un reactor pre-existente a fin de mejorar su desempeño y obtener, por ejemplo, mayor capacidad de producción y/o mayor producción de conversión y/o reducción en el consumo de energia. En la descripción dada a continuación y en las siguientes reivindicaciones, el término: "sección de síntesis", se entiende que significa en general toda
P1GW8MX aquella parte de la planta relacionada con la producción de amoniaco y metanol localizada operacionalmente corriente abajo de las secciones de conversión. En la descripción dada a continuación y en las siguientes reivindicaciones, el término: "metano", se entiende que significa en general una fuente de materia prima de hidrógeno y carbono, tal como por ejemplo, metano mismo o una mezcla de hidrocarburos líquidos y/o gaseosos tal como gas natural y nafta. La presente invención también se relaciona a una planta para la co-producción de amoniaco y metanol para llevar a cabo el proceso mencionado anteriormente, asi como un método de modernización para una planta de síntesis de amoniaco y a un método de modernización para una planta de co-producción de amoniaco y metanol. Como se conoce, hay un requerimiento siempre creciente en el campo de la co-producción de amoniaco y metanol para proporcionar procesos de síntesis fáciles de implementar, que permitan el logro de capacidades de producción siempre mayores a bajos costos de operación e inversión y a un bajo consumo de energia.
TÉCNICA ANTERIOR Para el propósito de satisfacer el requerimiento mencionado anteriormente, se ha propuesto recientemente en
P1050/9TMX los procesos de síntesis de campo para la co-producción de amoniaco y metanol en donde un flujo de gas rico en CO, C02 y H2 que viene desde la sección de conversión secundaria de la planta de síntesis de amoniaco, se desvia a una sección de síntesis para la producción de metanol. El gas sin reaccionar vuelve a introducir subsecuentemente en la sección de síntesis de la planta de amoniaco. Aunque de algunas maneras ventajosas, los procesos descritos anteriormente exhiben una serie de desventajas, la primera de las cuales es que la capacidad de producción de amoniaco y de aquella de metanol se correlacionan estrictamente y dependen principalmente de la carga de metano y vapor que se puede alimentar a las secciones de conversión. En otras palabras, puesto que la capacidad de producción total de la planta de co-producción que opera de acuerdo con estos procesos se determina substancialmente por la capacidad de carga de las secciones de conversión, en una situación de operación a plena capacidad, un incremento en la producción de metanol provoca inevitablemente una reducción aproximadamente equivalente en la producción de amoniaco, y viceversa. Esto significa que, si se desea obtener alta capacidad de producción tanto de amoniaco como de metanol, si es necesario, de acuerdo con los procesos de la técnica
P1050/98MX anterior, para hacer de un cierto tamaño las secciones de conversión de manera correspondiente de modo que sean capaces de soportar una carga de reactivos que permita el logro de la capacidad deseada de producción. Además, las secciones de síntesis de amoniaco y metanol también se deben sobrediseñar para satisfacer cualquiera de los incrementos de carga provocados por los cambios en la producción de metanol y amoniaco. En consecuencia, si se requiere una alta capacidad de producción tanto de amoniaco como de metanol, la planta de co-producción que se debe proporcionar para la implementación de los procesos mencionados anteriormente exhibe considerable complejidad estructural, altos costos de inversión y operación, y alto consumo de energia. Debido a estas desventajas, los procesos de coproducción de amoniaco y metanol de la técnica anterior han encontrado hasta la fecha poca aplicación a pesar de la demanda creciente en la industria.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN El problema que está debajo de la presente invención es proporcionar un proceso para la co-producción de amoniaco y metanol que sea simple de llevar a cabo y permita el logro de la alta capacidad de conversión tanto de amoniaco como de metanol con bajos costos de inversión y
P1050/O8MX operación y bajo consumo de energia. Este problema se soluciona de acuerdo con la presente invención por un proceso para la co-producción de amoniaco y metanol del tipo mencionado anteriormente, que se caracteriza por que comprende los pasos de: - alimentar metano y vapor a una zona de reacción definida en una segunda sección de conversión primaria del tipo "intercambiador"; - alimentar la primera la primera fase gaseosa de manera externa a la zona de reacción en la segunda sección de conversión primaria; - hacer reaccionar el metano y el vapor en la zona de reacción por el intercambio de calor indirecto con la primera fase gaseosa para obtener una segunda fase gaseosa que comprende CO, CO?. y H?; - alimentar la primera fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria a la sección de síntesis de amoniaco; - alimentar la segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria a la sección de síntesis de metanol. En la descripción dada a continuación y en las siguientes reivindicaciones, el término: "sección de conversión primara del tipo "intercambiador"" se entiende que significa una sección de conversión primaria para la
P1050/9BMX producción de CO, C02 y H2, en la cual el calor de la reacción en lugar de ser suministrado por combustión de un combustible (por ejemplo, gas natural o nafta), se suministra por intercambio de calor indirecto con una alimentación de flujo de gas caliente a esta sección. En este caso especifico, el flujo de gas caliente se representa por la primera fase gaseosa que viene de la sección de conversión secundaria. Los aparatos de conversión del tipo "intercambiador" se conocen en general en el estado de la técnica y se emplean usualmente en los procesos de síntesis de amoniaco en el reemplazo del aparato de conversión primario. Estos aparatos de conversión definen dentro de los mismos una zona de reacción a través de la cual pasan los reactivos gaseosos. La reacción de conversión se hace posible por el calor transmitido por un gas caliente que fluye externamente a la zona de reacción. Los aparatos de conversión de este tipo consisten de por ejemplo una pluralidad de tubos rellenos con catalizador, fuera de los cuales (lado de la coraza), se hace fluir un gas caliente que produce el calor de reacción del intercambio de calor indirecto a un gas más frío que fluye en los tubos (lado de los tubos) reaccionando. El aparato de conversión del tipo
P1050/n8MX "intercambiador" también se puede proporcionar, por medio de una pluralidad de cámaras contiguas rellenas alternativamente con catalizador en donde el gas caliente y el gas frió se hacen fluir en cámaras vacias y en las cámaras rellenas, respectivamente. En este caso, las cámaras se elaboran por ejemplo, de paredes mutuamente paralelas o cilindros concéntricos. Ventajosamente, gracias al proceso de acuerdo con la presente invención, es posible lograr una producción independiente de amoniaco y metanol, que permita obtener altas capacidades de conversión de una manera simple, con bajos costos de inversión y operación y con bajo consumo de energia. En realidad, de acuerdo con al presente invención, el alto contenido de calor en la primera fase gaseosa que viene de la sección de conversión secundaria, se utiliza ventajosamente como el calor de reacción para producir en una segunda sección de conversión primaria una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H? para el proceso de síntesis de metanol. De esta manera, la producción de gas de síntesis para amoniaco y metanol no toma lugar por más tiempo en las secciones de conversión comunes, con todas las desventajas de las mismas con referencia a los procesos de co-producción de la técnica anterior. El proceso de acuerdo
P1050/98MX con la presente invención requiere la producción de gas de síntesis de metanol en una segunda sección de conversión primaria, independiente. De manera ventajosa, esta segunda sección de conversión primaria se alimenta con metano y vapor que reaccionan por intercambio de calor indirecto con una fase gaseosa que viene de la sección de conversión secundaria del proceso de amoniaco, con la recuperación del calor contenido en la fase gaseosa mientras que se evita el uso de fuentes de energia externas al proceso de co-producción tal como combustibles empleados en general en las secciones de conversión. De forma preferente, la temperatura de la primera fase gaseosa que viene de la sección de conversión secundaria y la alimentación a la segunda sección de conversión primaria está entre los 900°C y los 1100°C, para suministrar calor que asegure la conversión casi completa del metano y la administración de vapor a la segunda sección de conversión primaria. De forma preferente, el proceso de acuerdo con la presente invención comprende los pasos adicionales de: - tomar al menos parte de la segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria; - alimentar esto al menos esta al menos parte de la segunda fase gaseosa a la primera sección de conversión
P1050/98MX primaria. Gracias a esta modalidad particular de la presente invención, es posible controlar la cantidad de gas que se va a enviar a la sección de síntesis de metanol de acuerdo con la cantidad de metanol que se desea producir. Además de esta manera también es posible satisfacer una situación en a cual la producción de metanol temporalmente no se requiera por razones de demanda del mercado o por el mantenimiento de la sección de síntesis. El gas en exceso producido en la segunda sección de conversión primaria que comprende CO, C02 y H2, no enviado a la sección de síntesis de metanol se recicla ventajosamente a la primera sección de conversión primaria para reducir ia carga de metano y vapor que se va a alimentar a la primera sección de conversión primaria y en consecuencia también el consumo de calor de esta sección. De manera ventajosa, el proceso de co-producción de acuerdo con la presente invención también comprende los pasos adicionales de: - tomar un flujo gaseoso de purga que comprende
CO, C02 y H2 que viene de la sección de síntesis de metano!; - alimentar este flujo gaseoso de purga a .la primera sección de conversión primaria. De esta manera, el gas de purga que viene de la sección de síntesis de metanol y rico en CO, C02 y H- se
P1050/98MX puede recuperar ventajosamente y reciclar a la primera sección de conversión primaria para lograr también en este paso una reducción en la carga de metano y vapor que se va a alimentar a la primera sección de conversión primaria y en consecuencia del consumo de calor de esta sección y del consumo total de energia de la planta de co-producción. Para implementar el proceso mencionado anteriormente, la presente invención hace ventajosamente disponible una planta para la co-producción de amoniaco y metanol que comprende: - una primera sección de conversión primaria y una sección de conversión secundaria arregladas en serie para obtener una primera fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; - medios para alimentar metano y vapor a la primera sección de conversión primaria; - una sección de síntesis de amoniaco; - una sección de síntesis de metanol; caracterizado en que comprende: - una segunda sección de conversión primaria del tipo "intercambiador" para obtener una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; - medios para alimentar metano y vapor a una zona de reacción definida en la segunda sección de conversión primaria;
P1050/98MX medios de conexión entre la sección de conversión secundaria y la segunda sección de conversión primaria para alimentar la primera fase gaseosa externamente a la zona de reacción; - medios para intercambiar calor de manera indirecta entre la primera fase gaseosa y el metano y vapor en la segunda sección de conversión primaria; - medios de conexión entre la segunda sección de conversión primaria y la sección de síntesis de metanol para alimentar una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; - medios de conexión entre la segunda sección de conversión primaria y la sección de síntesis de amoniaco para alimentar a esta última la primera fase gaseosa. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, también se hace posible un método para modernizar una planta de síntesis de amoniaco del tipo que comprende una primera sección de conversión primaria y una sección de conversión secundaria arregladas en serie para obtener una primera fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2, un medio para alimentar metano y vapor a la primera sección de conversión primaria, una sección de síntesis de amoniaco, el método que comprende los pasos de: P1050/98MX proporcionar una sección de síntesis de metanol; proporcionar una segunda sección de conversión primaria del tipo "intercambiador"; - proporcionar un medio para alimentar metano y vapor a una zona reacción definida la segunda sección de conversión primaria; proporcionar medios de conexión entre la sección de conversión secundaria y la segunda sección de conversión primaria para alimentar la primera fase gaseosa de manera externa a la zona de reacción; - proporcionar medios para el intercambio de calor indirecto entre la primera fase gaseosa y el metano y el vapor en la segunda sección de conversión primaria; proporcionar medios de conexión entre la segunda sección de conversión primaria y la sección de síntesis de metanol para alimentar a esta última una segunda fase gaseosa que comprende CO, CO? y H2; - proporcionar medios de conexión entre la segunda sección de conversión primaria y la sección de síntesis de amoniaco para la alimentación a esta última de primera fase gaseosa. De acuerdo con otro aspecto de la presente invención también se hace posible un método para modernizar
P1050/98MX una planta de la co-producción de amoniaco y metanol del tipo que comprende una primera sección de conversión primaria y una sección de conversión secundaria arregladas en serie para obtener una primera fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2, un medio para alimentar metano y vapor a la primera sección de conversión primaria una sección de síntesis de amoniaco, sección de síntesis de metanol, y método que comprende los pasos de: proporcionar una segunda sección de conversión primaria del tipo "intercambiador"; - proporcionar medios para alimentar metano y vapor a una zona reacción definida la segunda sección de conversión primaria; - proporcionar medios de conexión entre la sección de conversión secundaria y la segunda sección de conversión primaria para alimentar la primera fase gaseosa de manera externa a la zona de reacción; - proporcionar medios para el intercambio de calor indirecto entre la primera fase gaseosa y el metano y el vapor en la segunda sección de conversión primaria; - proporcionar medios de conexión entre la segunda sección de conversión primaria y la sección de síntesis de metanol para alimentar a esta última una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H ; P1050/O8MX proporcionar medios de conexión entre la segunda sección de conversión primaria y la sección de síntesis de amoniaco para la alimentación a esta última de primera fase gaseosa. Gracias a los métodos de modernización mencionados anteriormente para una planta existente es posible obtener un proceso de co-producción de amoniaco y metanol, simple de llevar a cabo, capaz de lograr altas capacidades de producción tanto de amoniaco como de metanol a bajos costos de operación e inversión y con bajo consumo de energia. Las características y ventajas de la presente invención se expone en la descripción de una modalidad de la misma dada posteriormente, a manera de ejemplo no limitante con referencia la figura anexa.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA La figura 1 muestra un diagrama de bloques del proceso de co-producción de amoniaco y metanol de acuerdo con la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE UNA MODALIDAD PREFERIDA La figura 1 muestra un diagrama de bloques que ilustra los pasos del proceso de co-producción de amoniaco y metanol de acuerdo con la presente invención.
P1050/ TMX Este proceso permite el logro simultáneo de alta capacidad de producción de amoniaco (por ejemplo, entre 1000 y 2500 toneladas métricas por dia) y metanol (por ejemplo, entre 700 y 1700 toneladas métricas por dia) . El número de referencia 10 indica en general una porción el diagrama de bloques que ilustra los pasos del proceso de producción del amoniaco. En esta porción 10, los bloques 11, 12 y 13 indican respectivamente una primera sección de conversión primaria, una sección de conversión secundaria y una sección de síntesis de amoniaco. Esta última incluye además de la sección de síntesis real, las secciones de conversión de CO de alta y baja temperatura, la sección de separación de C02 y la sección de metanación. Las secciones de conversión primaria y secundaria mencionadas anteriormente son catalíticas. El número de referencia 20 indica en general una porción del diagrama de bloques que ilustra los pasos del proceso de producción del metanol. En esta porción 20, los bloques 21 y 22 indican respectivamente una segunda sección de conversión primaria y una sección de síntesis de metanol. Esta última también incluye además de la sección de síntesis real, la sección de separación y condensación de H20 y la sección de purificación del metanol.
P1050/98MX De manera ventajosa, la segunda sección de conversión primaria indicada por el bloque 21 es del tipo
"intercambiador", y en forma preferente del tipo equipado con una pluralidad de tubos rellenos con catalizador en los cuales toma lugar la reacción de conversión. A la primera sección de conversión primaria indicada por el bloque 11 se alimenta la linea de flujo 1, que representa un primer flujo gaseoso que comprende metano y vapor. La temperatura de este primer flujo gaseoso es la temperatura convencional para una planta de amoniaco, por ejemplo 300-650°C. El paso a través de la primera sección de conversión primaria y la sección de conversión secundaria
(bloques 11 y 12), el metano y vapor contenidos en el primer flujo gaseoso reaccionan para tener una primera fase gaseosa que comprende CO, C02 y H?. La linea de flujo 2 representa esta primera fase gaseosa que viene de la sección de conversión secundaria indicada por el bloque 12. La temperatura del flujo de gas 2 está entre 980° C y 1050°C. De manera ventajosa, la linea de flujo 2 cruza en el lado de la coraza la segunda sección de conversión primaria representada por el bloque 21 donde se enfria de manera descendiente por le intercambio de calor indirecto con un flujo gaseoso que comprende metano y el lado del
P1050/98MX tubo de administración de vapor al bloque 21, e indicado por la linea de flujo 3. En la salida de la segunda sección de conversión primaria (bloque 21) el flujo de gas 2 alimenta a la sección de síntesis de amoniaco (bloque 3) a una temperatura de 30°C y 600°C. En la salida del bloque 13 el flujo 2 comprende principalmente amoniaco. El flujo de gas representado por la linea de flujo 3 alimenta la segunda sección de conversión primara (bloque 21) a una temperatura entre 200°C y 600°C. Aqui el flujo de gas 3 reacciona ventajosamente por intercambio de calor, indirecto con el flujo de gas indicado por la linea de flujo 2, para obtener una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2. La linea 4 de flujo indica esta segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria (bloque 21) . La temperatura del flujo 4 de gas está en general entre 700°C y 1000°C. El flujo de gas 4 se alimenta en la sección de síntesis de metanol representada por el bloque 22. En la salida del bloque 22, el flujo 4 contiene principalmente metano. Las condiciones de operación de las secciones de síntesis para la producción de amoniaco o metanol (bloques
P1050/98MX 13 o 22 respectivamente) , asi como los tipos de reacción que toman lugar en las mismas, son las convencionales de una planta de metanol y amoniaco, respectivamente, conocidas por aquellos expertos en la técnica y por lo tanto no se describen en mayor detalle. La presión del flujo de gas de 1 a 4 esta preferentemente entre 1 bar y 60 bar. De acuerdo con el proceso de co-producción de acuerdo con la presente invención se alimenta un primer flujo de metano y vapor a una primera sección de conversión primaria (bloque 11) y se hace reaccionar en esta sección de conversión y subsecuentemente en una sección de conversión secundaria (bloque 11 y 12) para obtener una primera fase gaseosa que comprende CO,- C02 y H?. Ventajosamente, de acuerdo con pasos adicionales de la presente invención, se alimenta un flujo de metano y vapor a una zona de reacción definida en una segunda sección de conversión primaria (bloque 21). Al mismo tiempo, la primera fase gaseosa se alimenta externamente a la zona de reacción de la segunda sección de conversión primaria. Dentro de esta zona de reacción, se hacen reaccionar el metano y el vapor por intercambio de calor indirecto con la primera fase gaseosa para obtener una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2. La primera fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión
P1050/98MX primaria luego se alimenta a una sección de síntesis de amoniaco (bloque 13) , mientras que la segunda fase gaseosa se alimenta a una sección de síntesis de metanol (bloque 22) . De esta manera, el amoniaco y el metanol se producen en procesos de síntesis independientes, donde en calor requerido para la reacción de conversión de metano en el proceso de metanol se obtiene ventajosamente al utilizar el alto contenido de calor en el flujo de gas que viene de la sección de calor secundaria del proceso de amoniaco. De acuerdo con otra modalidad de particularmente ventajosa de la presente invención, pero no mostrada, el proceso de co-producción que comprende el paso adicional de enfriar la segunda fase gaseosa (linea de flujo 4) que viene de la segunda sección de conversión primaria (bloque 21) por el intercambio de calor indirecto con el agua de enfriamiento, para obtener vapor de alta presión y temperatura por ejemplo entre 5 bar y 130 bar y entre 150°C y 550°C respectivamente. Haciéndolo asi, el calor de la fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria se recupera ventajosamente para la producción de vapor con un alto nivel de calor, que se puede usar dependiendo de los requerimientos, por ejemplo, en las otras secciones de la planta de co-producción de amoniaco y metanol.
P1050/98MX La temperatura de flujo de gas 4 que se somete al paso de enfriamiento mencionado anteriormente está entre 30°C y 300°C. El calor en el flujo 4 de gas que viene del bloque 21 se puede recuperar alternativamente para precalentar por intercambio de calor indirecto el metano o el flujo gaseoso que comprende metano y vapor que se va a alimentar a la segunda sección de conversión primaria. De acuerdo con una modalidad alternativa del proceso de acuerdo con la presente invención, parte de la segunda fase gaseosa (linea de flujo 4) que viene del bloque 21 se puede desviar ventajosamente a la primera sección de conversión primaria (bloque 11) del proceso de amoniaco. Esto permite la adaptación de la capacidad de producción del proceso de metanol dependiendo de la cantidad deseada de metanol y al mismo tiempo reducir la carga de metano que se va a alimentar al proceso de amoniaco que da por resultado ahorros de las materias primas y energia. En la figura 1, se muestra esta modalidad en lineas discontinuas por la linea de flujo 5. En el caso que solo se requiera la producción de amoniaco, entonces toda la segunda fase gaseosa que viene del bloque 21 se envia ventajosamente (linea de flujo 5) a la primera sección de conversión primaria (bloque 11) del
P1050/98MX proceso de amoniaco como se muestra en la figura 1, o directamente a la sección de conversión secundaria (bloque 12) . En otra modalidad alternativa y particularmente ventajosa del proceso de acuerdo con la presente invención, se envia un flujo gaseoso de purga que comprende CO, C02 y
H2 el cual viene de la sección de síntesis de metanol
(bloque 22), hacia la primera sección de conversión primaria (bloque 11) del proceso de amoniaco para obtener un aligeramiento adicional de la carga de metano que se va a alimentar a esta sección de conversión. La presión y la temperatura de la alimentación del flujo gaseoso de purga a la primera sección de conversión primaria estén en general entre 1 bar y 60 bar y entre 30°C y 600°C respectivamente. En la figura 1, esta modalidad se muestra en lineas discontinuas por la linea de flujo 6. La planta de co-producción de amoniaco y metanol de acuerdo con la presente invención incluye las secciones representadas por los bloques 11-13 y 21-22 de la figura 1. En la entrada y las secciones que constituyen la planta mencionada anteriormente se proporcionan medios de alimentación y conexión adecuados, respectivamente de los tipos conocidos en la industria, por ejemplo, conductos, tubería y similares representados esquemáticamente por las
P1 50/c'8MX lineas de flujo 1-6 de la figura 1. Dentro de la segunda sección de conversión primaria, representada por el bloque 21 se proporcionan medios adecuados para el intercambio de calor indirecto entre los flujos de gas 2 y 3. Estos medios pueden comprender uno o más intercambiadores de calor. Ventajosamente, la planta de acuerdo con la presente invención también proporciona una sección de enfriamiento (no mostrada) para enfriar el flujo de gas 4 que viene del bloque 21 por el intercambio de calor indirecto con el agua de enfriamiento. Una sección de enfriamiento de este tipo puede comprender por ejemplo, una caldera para la producción de vapor. A fin de incrementar la producción de metanol, se adiciona ventajosamente un flujo de gas que comprende CO? (no mostrado) a la linea de flujo 3 o 4, preferentemente a la linea de flujo 4. En realidad, puesto que el gas que fluye a través de la linea 4 es en general muy rico en H-, la adición anterior permite una mejora en la relación estequiométrica de C0;/Hz que da por resultado una mejora de las condiciones de síntesis de metanol. De acuerdo con la presente invención, el método para modernizar una planta existente de co-produccicn de amoniaco y metanol que comprende una primera sección de
P1050/98MX conversión primaria y una sección de conversión secundaria (bloques 11 y 12) arregladas en series mutuas, una sección de síntesis de amoniaco (bloque 13) y una sección de síntesis de metanol (bloque 22), proporciona ventajosamente los pasos de proporcionar una segunda sección de conversión primaria (bloque 21) del tipo "intercambiador" que comprende un medio adecuado par el intercambio de calor indirecto, y para la provisión de medios adecuados para la alimentación a al segunda sección de conversión primaria (bloque 21) y la conexión entre la sección de conversión secundaria y la segunda sección de conversión primaria (bloques 12 y 21) como entre la segunda sección de conversión primaria y las secciones de síntesis de amoniaco y metanol (bloques 21, 13 y 22) . El método para la modernización de una planta de síntesis de amoniaco, existente de acuerdo con la presente invención proporciona al paso adicional de proporcionar también una sección de síntesis de metanol (bloque 22), además de la segunda sección de conversión primaria. Ventajosamente, en una modalidad alternativa de los métodos de modernización anteriores, no mostrados, una sección de enfriamiento para enfriar el flujo de gas 4 por el intercambio e calor indirecto con agua de enfriamiento para la producción de vapor a un alto nivel de calor, se proporciona entre los bloque 21 y 22.
P1050/98MX Además, de acuerdo con otra modalidad de los métodos de modernización de acuerdo con la presente invención se proporcionan ventajosamente medios de conexión adecuados entre la primera y segunda secciones de conversión primaria (bloque 21 y 11) y entre la sección de síntesis de metanol y la primera sección de conversión primaria (bloque 11) . De esta manera es posible recuperar el CO, C02 y H2 en exceso del proceso de síntesis de metanol y enviarla al proceso de síntesis de amoniaco para aligerar la carga de metano que se va a enviar a las secciones de conversión de la planta de amoniaco y de esta manera lograr una reducción de la energia y el consumo de materias primas . En la situación especial en la cual solo se propone que se produzca amoniaco, entonces los métodos de modernización anteriores permiten ventajosamente un incremento en la producción de las secciones de conversión con respecto a una planta pre-existente de síntesis de amoniaco, gracias a la provisión de la segunda sección de conversión primaria. A partir de lo anterior, son claras las numerosas ventajas logradas por la presente invención. En particular, se proporciona un proceso de co-producción de amoniaco y metanol simple de implementar, capaz de lograr capacidades de alta producción tanto para amoniaco como para metanol
P1050/98MX con bajos costos de operación e inversión y bajo consumo de energia. Adicionalmente, en el caso de la modernización de una planta de síntesis de amoniaco o una planta de coproducción de amoniaco y metanol es posible lograr una alta capacidad de producción de metanol mientras se mantenga sin cambio la capacidad de producción de amoniaco.
P1050/9TMX
Claims (14)
- NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES: 1. Proceso para la co-producción de amoniaco y metanol en una planta que comprende una primera sección de conversión primaria y sección de conversión secundaria arregladas en serie, una sección de síntesis de amoniaco y una sección de síntesis de metanol, el proceso que comprende los pasos de: - alimentar metano y vapor a la primera sección de conversión primaria; - hacer reaccionar el metano y el vapor en la primera sección de conversión primaria y sucesivamente en la sección de conversión secundaria para obtener una primera fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2. caracterizado en que comprende los pasos de: - alimentar metano y vapor a una zona de reacción definida en una segunda sección de conversión primaria del tipo "intercambiador"; - alimentar la primera la primera fase gaseosa de manera externa a la zona de reacción en la segunda sección de conversión primaria; - hacer reaccionar el metano y el vapor en la
- P1050/9TMX zona de reacción por el intercambio de calor indirecto con la primera fase gaseosa para obtener una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; - alimentar la primera fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria a la sección de síntesis de amoniaco; - alimentar la segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria a la sección de síntesis de metanol. 2. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado en que la temperatura de la alimentación de la primera fase gaseosa a la segunda sección de conversión primaria está entre 900 y 1100°C.
- 3. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado en que comprende un paso adicional de enfriar la segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria por intercambio de calor indirecto con el agua de enfriamiento para obtener vapor de alta presión y temperatura.
- 4. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado en que comprende los pasos adicionales de: - tomar al menos parte de la segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria; y - alimentar esto al menos esta al menos parte de P1'J50/O8MX la segunda fase gaseosa a la primera sección de conversión primaria.
- 5. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado en que comprende los pasos adicionales de: - tomar un flujo gaseoso de purga que comprende CO, C02 y H2 el cual viene de la sección de síntesis de metanol; - alimentar este flujo gaseoso de purga a la primera sección de conversión primaria.
- 6. Planta para la co-producción de amoniaco y metanol que comprende: - una primera sección de conversión primaria (11) y una sección de conversión secundaria (12) arregladas en serie para obtener una primera fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; - medios (1) para alimentar metano y vapor a la primera sección de conversión primaria (11) ; - una sección de síntesis de amoniaco (13); - una sección de síntesis de metanol (22) ; caracterizado en que comprende: - una segunda sección de conversión primaria (21) del tipo "intercambiador" para obtener una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; - medios (3) para alimentar metano y vapor a una P1050/98MX zona de reacción definida en la segunda sección de conversión primaria (21) ; - medios de conexión (2) entre la sección de conversión secundaria (12) y la segunda sección de conversión primaria (21) para alimentar externamente a la zona de reacción la primera fase gaseosa; - medios para el intercambio de calor indirecto entre la primera fase gaseosa y el metano y vapor en la segunda sección de conversión primaria (21) ; - medios de conexión (4) entre la segunda sección de conversión primaria (21) y la sección de síntesis de metanol (22) para alimentar a esta última una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; y - medios de conexión (4) entre la segunda sección de conversión primaria (21) y la sección de síntesis de amoniaco (13) para alimentar a esta última una primera fase gaseosa.
- 7. La planta según la reivindicación 6, caracterizado en que comprende una sección en comunicación para fluidos con la sección (22) de síntesis de metanol para enfriar la segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria (21) por el intercambio de calor indirecto con agua de enfriamiento.
- 8. La planta según la reivindicación 6, caracterizada en que comprende medios de conexión (5) P1050/9TMX entre la segunda sección (21) de conversión primaria y la primera sección (11) de conversión primaria para alimentar esta última al menos parte de la segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección (21) de conversión primaria.
- 9. La planta según la reivindicación 6, caracterizada en que comprende medios de conexión (6) entre la sección de síntesis de metanol (22) y la primera sección de conversión primaria (11) para alimentar a esta última un flujo gaseoso de purga que comprende CO, C02 y H2 que viene de la sección de síntesis de metanol (22) .
- 10. Método para modernizar una planta de síntesis de amoniaco del tipo que comprende una primera sección de conversión primaria (11) y una sección de conversión secundaria (12) arregladas en serie para obtener una primera fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2, medios (1) para alimentar metano y vapor a la primera sección de conversión primaria (11), una sección de síntesis de amoniaco (13) el método que comprende los pasos de: proporcionar una sección de síntesis de metanol (22) ; proporcionar una segunda sección de conversión primaria del tipo "intercambiador" (21); P1050/9SMX - proporcionar un medio (3) para alimentar metano y vapor a una zona reacción definida la segunda sección de conversión primaria (21); - proporcionar un medio de conexión (2) entre la sección de conversión secundaria (12) y la segunda sección de conversión primaria (21) para alimentar externamente a la zona de reacción la primera fase gaseosa; - proporcionar medios para el intercambio de calor indirecto entre la primera fase gaseosa y el metano y el vapor en la segunda sección de conversión primaria (21) ; - proporcionar un medio de conexión (4) entre la segunda sección de conversión primaria (21) y la sección de síntesis de metanol (22) para alimentar a esta última una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; - proporcionar un medio de conexión (2) entre la segunda sección de conversión primaria (21) y la sección de síntesis de amoniaco (13) para la alimentación a esta última de primera fase gaseosa.
- 11. Método para modernizar una planta de coproducción de amoniaco y metanol del tipo que comprende una primera sección de conversión primaria (11) y una sección de conversión secundaria (12) arreglada en serie para P1050/98MX obtener una primera fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2, medios (1) para alimentar metano y vapor a la primera sección de conversión primaria (11), una sección de síntesis de amoniaco (13), una sección de síntesis de metanol (22), y el método que comprende los pasos de: proporcionar una segunda sección de conversión primaria del tipo "intercambiador" (21); - proporcionar un medio (3) para alimentar metano y vapor a una zona reacción definida la segunda sección de conversión primaria (21); - proporcionar un medio de conexión (2) entre la sección de conversión secundaria (12) y la segunda sección de conversión primaria (21) para alimentar externamente a la zona de reacción la primera fase gaseosa; - proporcionar medios para el intercambio de calor indirecto entre la primera fase gaseosa y el metano y el vapor en la segunda sección de conversión primaria ( 21 ) ; - proporcionar un medio de conexión (4) entre la segunda sección de conversión primaria (21) y la sección de síntesis de metanol (22) para alimentar a esta última una segunda fase gaseosa que comprende CO, C02 y H2; y - proporcionar un medio de conexión (2) entre P1050/98MX la segunda sección de conversión primaria (21) y la sección de síntesis de amoniaco (13) para la alimentación a esta última de primera fase gaseosa.
- 12. El método según las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado por el hecho de proporcionar una sección para enfriar la segunda fase gaseosa que viene de la segunda sección de conversión primaria por el intercambio de calor indirecto con agua de enfriamiento en comunicación para fluidos con la sección de síntesis de metanol (22) .
- 13. El método según las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado por el hecho de proporcionar medios de conexión (5) entre la segunda sección de conversión primaria (21) y la primera sección de conversión primaria (11) para alimentar esta última con al menos parte de la segunda fase gaseosa.
- 14. El método según las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado por el hecho de proporcionar medios de conexión (6) entre la sección de síntesis de metanol (22) y la primera sección de conversión primaria (11) para alimentar esta última con un flujo gaseoso de purga que comprende CO, C02 y H2 que viene de la sección de síntesis de metanol. P1050/98 X
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