Diseño preliminar de una planta de producción de amoniaco

CURSO 2011-2012
2/12/2011
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Memoria 2 | Diseño preliminar de una planta de producción de amoniaco |

Esta segunda memoria correspondiente al diseño preliminar de una planta de producción de amoniaco se ha centrado más en la resolución de los balances de materia y energía, concretamente en la etapa de conversión.
Los cambios más importantes en el flowsheet con respecto al presentadoen la memoria anterior son:
- Sustitución en la etapa de compresión de un único compresor por una serie tres etapas de compresión con separadores flash en cada etapa intermedia con el objetivo de obtener un mayor rendimiento en la eliminación de agua, que de prevalecer en el proceso podría afectar negativamente a la reacción para producir amoniaco.
- Incorporación al proceso de dos nuevasunidades Flash que permitan aumentar el rendimiento del proceso. Las corrientes que se obtienen por fondos de columna se mezclan y son llevadas de nuevo a un equipo flash donde el amoniaco se obtiene por fondos
El motivo fundamental de estas modificaciones con respecto al flowsheet de la anterior memoria es intentar acercarse a los objetivos de producción (1500 lb mol/h) y pureza (98 %) marcados. Seconsideró que el proceso expuesto en la memoria 1 no era capaz de llegar a esos objetivos marcados y de ahí que en la presente memoria se introdujeran estos nuevos cambios.
El método de análisis empleado en la resolución de los balances de materia es herramientas shortcut basadas en balances de materia lineales de cada equipo. Se introducen una serie de simplificaciones y aproximaciones con el finde facilitar los cálculos y establecer relaciones lineales entre los flujos molares de entrada y salida en cada equipo. El algoritmo de resolución del proceso es el LMB (Linear Mass Balances).
El método empleado para llevar a cabo los balances de calor ha sido la estimación de la entalpía de las corrientes. Así se ha obtenido que en 5 de los intercambiadores de calor
Como resultados másimportantes se ha conseguido una pureza del 98 % de amoniaco y una producción de 1354.65 lb mol/ h. Es decir, se consigue el producto solicitado pero no en cantidades suficientes. Se llevaron a cabo análisis de sensibilidad en todas las unidades de proceso con el objetivo principal de determinar cuáles eran las mejores condiciones de operación en cada uno.
Las condiciones de operación (P y T) de todoslos equipos parecen lógicas y seguras, no obteniéndose valores desproporcionados que podrían indicar la no viabilidad del proceso o la peligrosidad del mismo.

Índice
1. Introducción
2. Diagrama de flujo del proceso
2.1 Diagrama de flujo cuantitativo
3. Balances de masa
3.1 Suposiciones y simplificaciones iniciales.
3.2 Metodología: Modelos lineales para cada equipo
3.3Resultados.
4. Balances de energía
4.1 Suposiciones y simplificaciones iniciales.
4.2 Metodología.
4.3 Resultados.
5. Conclusiones.
6. Nomenclatura
7. Referencias.
Anexo 1 Cálculo detallado balances de masa.
Anexo 2 Cálculo detallado balances de energía.

1. Introducción
En esta segunda memoria se procederá al cálculo de los balances de materia y energía para determinar lascondiciones de operación del proceso de obtención de amoniaco propuesto. Así, el objetivo será obtener temperatura, presión, composición, flujo molar y fase de las corrientes del proceso.

Para el cálculo de las condiciones de operación de cada uno de los equipos se han utilizado ecuaciones Short-Cut que permiten establecer relaciones lineales entre las corrientes en todas las unidades de proceso.En este caso el método de resolución del modelo es el algoritmo LMB

Los objetivos de producción de esta planta son 1500 lbmol/h de amoniaco con un 98% de pureza. Junto con las condiciones finales elegidas, se presenta un análisis de sensibilidad de temperatura, presión y factor de separación para los equipos, con su correspondiente producción y pureza.

Así con este análisis, se lleva a...