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Procesos de industrialización de hidrocarburos
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UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA
INGENIERIA DE PETROLEO Y GAS NATURAL
PROCESO INDUSTRIAL DE CONVERSION DE METANOL A GASOLINA (MTG)
INDUSTRIALIZACION DEL GAS NATURAL
PROCESO INDUSTRIAL DE CONVERSION DE METANOL A GASOLINA (MTG)
INDUSTRIALIZACION DEL GAS NATURAL
introducción
INTRO
introducción
INTRO
• INTRODUCCION
-> La reacción de conversión catalítica del metanol a hidrocarburos es descubierta a finales de los años 70 por investigadores de la compañía Mobil . aunque solo era estable en una escala muy reducida de tiempo.
-> En este proceso se ha aplicado fluidos supercriticos. -> Condiciones de operación de la reacción se da a altas
temperaturas(hasta 450 C) y a altas presiones (hasta 140bar). -> La presión no altera las conversiones teóricas de una
manera significativa. -> Los catalizadores utilizados son de tipo zeolitico: zeolita
ZSM-5.
INTRODUCCION
• Esta reacción se englobaría en un proceso más complejo que incluye la obtención del metanol a partir de gas de síntesis (CO2 + H2), que a su vez es obtenido por el steam reforming del gas natural o la gasificación del carbón.
OBTENCION DE GASOLINA A PARTIR DE METANOL
IMPORTANCIA INDUSTRIAL
• se desarrolló inicialmente un proceso industrial de refinería para la obtención de gasolinas de alto octanaje a partir de gas natural o carbón.
• Fue el primer paso en la posterior evolución de un proceso que actualmente permite obtener un amplio rango de hidrocarburos, según sean las condiciones en las que se produce la reacción.
• Se producen tres reacciones:
-> La reacción de metanol a gasolina (MTG). -> La reacción de metanol a eteno (MTE) -> La reacción de metanol a olefinas (MTO) y de olefinas a gasolinas y destilados (MOGD).
DIAGRAMA DE PROCESOS
REACTOR DE LECHO FIJO.
• Los reactores de lecho fijo consisten en uno o más tubos empacados con partículas de catalizador, que operan en posición vertical.
• Las partículas catalíticas pueden variar de tamaño y forma: granulares, cilíndricas, esféricas, etc.
• En algunos casos, especialmente con catalizadores metálicos como el platino, no se emplean partículas de metal, sino que éste se presenta en forma de mallas de alambre.
• El lecho está constituido por un conjunto de capas de este material. Estas mallas catalíticas se emplean en procesos comerciales como por ejemplo para la oxidación de amoniaco y para la oxidación del acetaldehídico a ácido acético.
REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO. • Se utiliza para reacciones donde intervengan un
sólido y un fluido (generalmente un gas).• En estos reactores la corriente de gas se hace
pasar a través de las partículas sólidas, a una velocidad suficiente para suspenderlas, con el movimiento rápido de partículas se obtiene un alto grado de uniformidad en la temperatura evitando la formación de zonas calientes.
REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO
reacciones
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ESQUEMA DEL PROCESO
REACCIONES
• El metanol puede ser obtenido del gas natural en serie de tres reacciones:
• Reformado de vapor: – CH4 + H2O < => CO + 3H2 – ΔrH = +206 kJ/mol
• Reacción de “Cambio de agua”: – CO + H2O <=> CO2 + H2 – ΔrH = +206 kJ/mol
REACCIONES
• Gas de Síntesis: – 2H2 + CO <=> CH3OH– ΔrH = -92 kj/mol
• De manera global: – CO2 + CO + 5H2 => 2CH3OH + H2O + heat
REACCIONES
• Primero el metanol es deshidratado y convertido a dimetil éter:
• 2CH3OH <=> CH3OCH3 + H2O• El metanol obtenido es deshidratado por
catálisis utilizando zeolita para obtener una gasolina con 80% C5+ del total de los productos de hidrocarburo.
LA REACCION DE METANOL A GASOLINA (MTG)
• El metanol es inicialmente convertido a dimetiléter mediante un catalizador.
• Posteriormente el dimetiléter es convertido, con un 100% de conversión, a hidrocarburos mediante una serie de reactores de lecho fijo en paralelo
LA REACCION DE METANOL A GASOLINA (MTG)
• Estos operan adiabáticamente a un rango de temperaturas que va de 340 a 407 °C.
• La reacción de conversión es altamente exotérmica (ΔH= -55.7kJ/mol).
• Para evitar el calentamiento del reactor se recirculan los productos en forma de gas. (9 a 1)
• Presión de reacción media de unos 20 bar, para que se alcance la conversión total del metanol.
LA REACCION DE METANOL A GASOLINA (MTG)
• La recirculación de los productos asegura que la gasolina producida es a la vez altamente aromática y alquilada, y consecuentemente presenta un alto octanaje
esquema y proceso MTG
esquema y proceso MTG
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Ingeniería de Petróleo y Gas Natural
ESQUEMA DEL PROCESO MTG
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CARACTERISTICAS PRINCIPALESLos productos mayoritarios del proceso MTG son gasolina (85%) y LPG (gases fácilmente condensables, es decir propano, n-butano y isobutano) en una proporción del 13-14%. A diferencia del otro principal proceso de obtención sintética de gasolina, el proceso de Fischer-Tropsch, la presencia indeseable de metano es despreciable. Uno de los productos secundarios de la reacción es el dureno (1,2,4,5- tetrametilbenzeno). El proceso resulta económicamente factible cuando los precios del petróleo son altos.
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REACCION
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DIAGRAMA ESQUEMATICO
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