martes, 8 de marzo de 2016
sábado, 12 de diciembre de 2015
Proceso de elaboracion de Urea
“GRAN
MARISCAL DE AYACUCHO”
DIPLOMADO GESTIÓN AMBIENTAL
PROCESO
DE ELABORACIÓN DE UREA
Planta FERTINITRO
Facilitador Académico:
Ing. María Sciotto |
Realizado por:
Eilad
Sánchez
Carla
Clavier
Vanessa
Ramírez
|
FERTINITRO
Como su nombre lo indica
“Fertilizantes Nitrogenados”. La política de calidad de esta empresa es
producir amoniaco y urea de alta calidad, ejecutando las operaciones de manera
segura y confiable, en armonía con el ambiente y su entorno, cumpliendo con los
requisitos de los clientes y optimizando la estructura de costo por unidad de
producción, mediante la planificación, control, y mejora continua del sistema
integrado de gestión, soportado por un talento humano eficiente, motivado e
internalizado con la filosofía de responsabilidad social, necesaria para
impulsar el desarrollo sustentable del país. Esta política de gestión se
encuentra enmarcada dentro de los lineamientos de la política de calidad de
PEQUIVEN.
VISIÓN
Ser reconocida a nivel nacional e internacional como empresa más
confiable y rentable en producir y comercializar Urea y Amoniaco de alta
calidad.
MISIÓN
Producir y comercializar Urea y Amoniaco de alta calidad
operando de forma segura y eficiente en armonía con el ambiente, fortaleciendo
nuestro talento humano e impulsando el desarrollo sustentable del país.
UREA
Compuesto químico cristalino e
incoloro; de formula
, es el principal producto terminal del
metabolismo de las proteínas en el hombre y los demás mamíferos. Posee otros
nombres como: Carbamida y Aminometanamida de apariencia blanca con una densidad
de 1340 kg/
y masa molar de 60,06 g/mol. Su punto de
fusión es 133°C (405,8 °K).
La urea es soluble en agua y alcohol, ligeramente
soluble en éter. Fue la segunda sustancia orgánica obtenida artificialmente
luego del oxalato de amonio. La urea es hidrolizada enzimáticamente a Dióxido
de Carbono y Amoníaco por la enzima UREASA.
Principales usos de la
Urea:
·
Fertilizante: El 91% de la urea producida se
emplea como fertilizante. Se aplica al suelo y provee nitrógeno a la planta, se
disuelve en agua y se aplica a las hojas de las plantas, sobre todo frutales
cítricos. La urea se adapta a diferentes tipos de cultivos, el grano se aplica
al suelo; esto puede hacerse al momento de la siembra o antes, luego el grano
se hidroliza y se descompone.
·
Fertilización foliar: Se aplican cantidades relativamente
exiguas con relación a las del suelo, en particular de macro nutrientes.
·
Industrias Química y de los
Plásticos: Se
encuentra presente en adhesivos, plásticos, resinas, tintas, productos
farmacéuticos y acabados para productos textiles (papel, tabacos y métales)
como por ejemplo la resina urea-formaldehido. También se usa en la producción
de cosméticos y pintura.
·
Suplemento alimenticio para el
ganado: Se mezcla en
el alimento del ganado y aporta nitrógeno, que es vital en la formación de las
proteínas.
·
Producción de drogas: Se usa como adulterante para la
fabricación de drogas, como la metanfetamina.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
DE UREA FUNDIDA
Se obtiene urea de alta calidad en
forma de gránulos mediante “TECNOLOGIA DE GRANULACIÓN DE LECHO FLUIDIZADO”
En el lecho fluidizado reinan
condiciones óptimas para un intenso intercambio de calor y transferencia de
masas. Las partículas, que en estado de reposo se encuentran como lecho de
sólidos, son fluidizadas desde abajo, comúnmente con aire.
A través de la inyección de líquidos
se pueden realizar varios procesos innovadores tales como la granulación, la aglomeración, el recubrimiento o la
micro-encapsulación.
En el proceso de “granulación en
lecho fluidizado” se producen gránulos compactos, casi redondos, con excelente
propiedades físicas. Los líquidos que contienen sólidos se pulverizan y caen en
forma de gotas sobre las semillas de granulación. El líquido se evapora y el
sólido recubre la semilla de granulación. Esto se repite a continuamente en el
lecho fluidizado y se producen gránulos constando de varias capas.
Proceso
|
Productos Primarios
|
Productos Acabados
|
Ventajas del producto
|
Ejemplos de productos
|
Granulación
por pulverización
|
Semilla de arranque (Semillas del material original
o secundario) + suspensiones,
emulsiones o masas fundidas
|
Gránulos
|
*Partículas
casi redondas
*Producto
sin polvo
*Buenas
características de flujo
*Buena
dosificación
*Compacta
estructura de partículas
*Partículas
resistentes a la abrasión
*Formación
de partículas solidas a partir de productos líquidos
|
*Aromatizantes
*Lactato
de calcio
*Oxido
de aluminio
*Almidón
*Silicato
sódico
*Oxido
de circonio
*Urea
*Sulfato
de amoniaco
*Detergentes
*Carbonato
de calcio
|
DIAGRAMA DE FLUJO
PROCESO DE PRODUCCIÓN DE UREA
En la planta FERTINITRO el tren de producción de urea liquida
posee capacidad nominal de 2200 toneladas métricas por día (MTPD) de úrea
granulada.
El proceso de despojamiento del
amoníaco de FERTINITRO se caracteriza por un lazo de síntesis de úrea que opera
a unos 159 Kg/cm2 con una relación molar amoniaco-CO2 de 3.3-3.6 en la entrada
del reactor de urea.
Esto permite una conversión del CO2
en urea del 63% en el reactor produciéndose 2 reacciones químicas simultáneas.
·
·
La primera reacción es altamente
exotérmica, mientras que la segunda es ligeramente endotérmica.
v La urea se produce a partir de la
síntesis de amoniaco líquido y dióxido de carbono gaseoso. En el reactor de
urea R-101 se produce la reacción del amoniaco y el dióxido de carbono para
formar carbamato de amoniaco, parte del cual se deshidrata en urea y agua.
v La purificación de la urea y
recuperación de gases de tope se llevan a cabo en dos etapas de presión
descendente de 17 a 3,5 kg/cm2. Los intercambiadores en los que se purifica la
urea se denominan descomponedores, porque en dichos equipos se efectúa la
descomposición del carbamato residual.
v Ante la necesidad de concentrar la
solución de urea hasta un 96% en peso para granularla, se provee una etapa de
concentración de vacio (Sección de
concentración de urea).
v La sección de tratamiento de agua de
desecho provee las condiciones necesarias para procesar el agua con amoniaco,
dióxido de carbono y urea que viene del sistema de vacío y de esta manera
obtener un condensado de proceso prácticamente libre de dichos componentes, que
será enviado a la unidad de servicio.
Los contaminantes (amoniaco, dióxido
de carbono y urea) de esta agua tratada se reducen a pocos ppm, por lo que se
provee la utilización conveniente de la misma debido a sus buenas
características.
Durante los arranques de planta o
problemas operacionales de la sección, el condensado procesado puede reciclarse
al tanque del condensado de proceso hasta que contenga la proporción de ppm
especificada para el amoniaco y urea.
Lista de equipos principales de la unidad de urea
1. Compresor de dióxido de carbono y
bombas de alta presión
·
Compresor
de dióxido de carbono
·
Bomba
de amoniaco de HP
·
Bomba
de solución de carbonato de HP
2. Sección de Alta presión
·
Reactor
de urea
·
Eyector
de carbamato
·
Separador
de carbamato
·
Despojador
·
Precalentador
de carbonato de HP
·
Condensador
de carbamato
3. Sección de presión media
·
Descomponedor
de MP
·
Condensador
de MP
·
Adsorbedor
de MP
·
Condensador
de Amoniaco
·
Recibidor
de amoniaco y torre de recuperación de amoniaco de MP
·
Bomba
“booster” de MP y torre de lavado de inertes
·
Bomba
de la solución de amoniaco
·
4. Sección de baja presión
·
Descomponedor
de baja presión
·
Precalentador
de amoniaco
·
Condensador
de LP
·
Acumulador
de la solución de carbonato
·
Torre
de lavado de gas inerte
·
Bomba
de la solución de carbonato de MP
5. Sección de vacio
·
Preconcentrador
de vacio
·
Bomba
de la solución de urea
·
Concentrador
de vacio
·
Separador
de vacío y contenedor del separador de vacio
·
Sistema
de vacio
·
Bomba
de alimentación de la unidad de granulación
·
Tanque
de condensado de proceso
·
6. Sección del tratamiento de condensado
de proceso
·
Precalentador
de la torre de destilación
·
Hidrolizador
·
Torre
de destilación
7. Sección de recuperación del
condensado
·
Bomba
de lavado de alta presión
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
El proceso inicia con la entrada de
la línea de alimentación a la TURBINA
(que no es más que un equipo conformado de compresores (K) y bombas (P). Se
trata de amoniaco liquido proveniente de la unidad de amoniaco a +15°C y
dióxido de carbono proveniente de la misma unidad, a una presión de 0,5 kg/cm2
y una temperatura de 45°C, cuando éste dióxido de carbono entra a la turbina
los compresores ayudan para descargarlo a una presión aproximada de 160 kg/cm2.
Lo anteriormente descrito entra a una
torre de recuperación de amoniaco y se acumula en el tanque recibidor (ACUMULADOR V-105), de este tanque se
bombea a una presión aproximada de 23 kg/cm2 mediante la BOMBA CENTRIFUGA BOOSTER de amoniaco P-105 A/B. El amoniaco para el
lazo de síntesis se bombea a través de la BOMBA
CENTRIFUGA de amoniaco de HP P-101 A/B, a una presión aproximada de 229 kg/cm2.
El amoníaco se calienta en el
Precalentador de NH3 (INTERCAMBIADOR
E-107) llevándose al eyector de carbamato L-101 que conecta directamente
con el REACTOR R-101. La mezcla
liquida de amoniaco y carbamato proveniente del eyector entra al fondo del
reactor de urea, donde reacciona con la alimentación comprimida de dióxido de
carbono. (Vale la pena señalar que a la alimentación de dióxido de carbono se
le agrega una pequeña cantidad de aire para proteger las superficies de la
corrosión provocada tanto por los reactivos como por los productos de la reacción).
En el REACTOR de urea, R-101 se produce la reacción del amoniaco y el
dióxido de carbono para formar carbamato de amoniaco, parte de la cual se
deshidrata en UREA y AGUA. La primera reacción se produce rápidamente y es
completa (EXOTERMICA), mientras que la segunda es lenta y determina el volumen
del reactor. (ENDOTERMICA).
La urea se produce a
partir de la síntesis de amoniaco líquido y dióxido de carbono gaseoso.
La reacción molar amoniaco/dióxido de
carbono es de aproximadamente 3.3-3-6, produciéndose 33% de urea.
Los productos que salen del reactor
circulan hacia la parte superior del despojador o STRIPPER E-101, que opera a unos 149 kg/cm2 (Presión ligeramente
inferior a la del reactor). Este stripper actúa como un intercambiador vertical
de carcaza y tubos con un medio de calentamiento en el lado de la carcaza y un
cabezal superior en el lado de los tubos, especialmente diseñado para permitir
la distribución uniforme de la solución de urea. A medida que fluye la película
liquida, se calienta y tiene lugar a la descomposición del carbamato y la
evaporación en la superficie.
El contenido de dióxido de carbono se
reduce, por la acción de despojamiento del amoniaco, cuando este ultimo
abandona la solución. Los vapores formados se eliminan por el tope (gases
inertes) y entran al condensador de carbamato, se dirigen al separador y se
reciclan al reactor de urea, por medio del eyector de carbamato L-101. En este
momento la urea se encuentra en un 43% peso.
Para la purificación de la urea y
recuperación de NH3 Y CO2 se realizan caídas de presiones a través de
intercambiadores denominados descomponedores, porque estos equipos efectúan la
descomposición del carbamato residual.
La solución, con un bajo contenido
residual de CO2 sale del fondo del STRIPPER, se expande a una P=17 Kg/cm2 y
entra en la parte superior del
DESCOMPONEDOR de media presión (V, E, L-102). Está compuesto por 3
secciones:
Separador de Tope V-102
Donde se remueven los gases liberados por la expansión
“flash”.
Descomponedor E-102 A/B
Donde se descompone el carbonato y se suministra el calor
requerido mediante la condensación de vapor.
Contenedor L.102
Donde se acumula la solución de urea al 63% en peso.
El reflujo de Amoniaco se envía a la bomba booster
P-105 A/B.
La solución que sale del fondo del
Descomponedor de MP con un contenido residual muy pequeño de CO2 se expande a
una P=3,5 Kg/cm2 y entra en la parte superior del DESCOMPONEDOR de Baja Presión (V, E, L-103). Está compuesto por 3 secciones:
Separador de Tope V-103
Donde se remueven los gases liberados por la expansión
“flash”.
Descomponedor E-103 A/B
Donde se descompone el carbonato y se suministra el calor
requerido mediante la condensación de vapor.
Contenedor L.103
Donde se acumula la solución de urea al 73% en peso.
Ante la necesidad de concentrar la
solución de urea, hasta 96% en peso para granularla, se provee de una etapa de
concentración al vacio.
La solución que sale del fondo del
Descomponedor de baja presión, se envía primero al PRECALENTADOR DE VACIO E-104 que opera de la misma manera que los
descomponedores anteriores (Separador-Evaporador-Contenedor) y mediante la BOMBA P-106 A/B al CONCENTRADOR DE VACIO E-114, que operan a una presión de 0,30
kg/cm2 obteniéndose la urea al 96% en peso.
Esta es enviada a la unidad de granulación mediante la BOMBA P-108 A/B.
El Agua con amoniaco, dióxido de
carbono y urea provenientes de sistema de vacio son enviadas a la unidad de
servicios para tratamiento de aguas.
La solución enviada mediante la línea
de descarga llega al GRANULADOR 28-L-150,
el cual está conformado por 11 cabezales con 23 boquillas cada uno y 6 cámaras,
las primeras tres cámaras contienen boquillas, donde se obtienen gránulos
mediante “TECNOLOGIA DE GRANULACIÓN DE LECHO FLUIDIZADO”. Se necesita Aire de
fluidización para mantener las
partículas en constante movimiento suspendidas y aire de atomización que
permite que la urea liquida se junte con las semillas y cristalice agrandando
gránulos. Las otras tres cámaras restantes son de enfriamiento.
Posterior a esto pasan por EXTRACTORES CON VIBRADORES, los
Gránulos grandes caen directo al tanque subterráneo. Las partículas que cumplen
con la granulometría pasan por un 1ER
ENFRIADOR (-15 °C), de allí pasan por dos DUCTOS, que a su vez transportan la urea hacia unos ELEVADORES que mediante una especie de
palas (canjilones) suben el producto para ser llevados a los TAMICES O CRIBAS.
Hay 4 tipos de granulometría que
pasan por el tamiz: Granos muy gruesos, gruesos, finos y con la especificación
necesaria. Los primeros son llevados directos al tanque subterráneo, los
gruesos pasan por molinos almacenándose para ser usados como semillas, los
finos pasan al granulador con la misma función que los anteriores, mientras que
los que poseen la especificación pasan por el 2DO ENFRIADOR (opera a
-50°C), luego a la CINTA DE DESPACHO
(posee una balanza donde mide el peso/tiempo en toneladas-horas y finalmente
llegan al ALMACEN O GALPON DE UREA.
DESECHOS GENERADOS
Principales fuentes de contaminación
v Amoníaco en los venteos de inertes.
v Amoníaco y Urea en los efluentes
líquidos.
En la planta FERTINITRO se minimiza
la proporción de amoníaco que se ventea con los inertes, ya que la cantidad de
aire requerida para la pasivación es muy inferior a la empleada en otros
procesos.
Existe un sistema de depuración para
todos los venteos destinados a recuperar el amoníaco en los inertes y se provee
un sistema de tratamientos de efluentes líquidos totalmente integrado al
proceso, para la recuperación de amoniaco por destilación.
No obstante lo expuesto, se incluye
un Hidrolizador para eliminar completamente la urea presente en el condensado
de proceso.
·
Efluentes
gaseosos continuos
El punto de la planta donde se descargan los efluentes de
inerte de manera continua es en la columna C-103. Estos inertes se envían a
calderas auxiliares (32-B-601 A/B) como “off-gas”.
·
Condensado
de proceso
Las secciones de úrea líquida están equipadas con un Hidrolizador
cuya finalidad es recuperar toda la úrea y evitar descargas de contaminantes.
La hidrólisis es tan completa que el condensado de proceso tratado puede volver
a usarse como agua de alimentación a calderas y como agente de depuración en la
sección de granulación.
·
Efluente
liquido discontinuo
Las secciones de úrea liquida están equipadas con un tanque
de drenaje cerrado de carbonato T-104, donde se recuperan todos los drenajes
ocasionales que contienen soluciones de carbamato o de amoníaco. Cabe destacar
que en la planta de urea de FERTINITRO las descargas de efluentes liquidas se
minimizan por la peculiaridad de su tecnología que permite mantener lleno el
lazo de síntesis durante varios días sin riesgo de corrosión.
·
Residuos
de polvo
Los residuos de polvo de urea se envían a un scrubber donde
son lavados. La mayor cantidad de polvo se recupera. El restante se ventea al
ambiente.
·
Agua
con amoniaco, dióxido de carbono y urea provenientes de sistema de vacio son
enviadas a la unidad 31 de servicios industriales para tratarlas.
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