Produccion De Urea

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DEPARTAMENTO DE PROCESOS Y SISTEMAS PROCESOS PETROQUÍMICOS PROF. LUISA ANGÉLICA DELGADO

PRODUCCIÓN DE UREA

Ana María Valero A. Sartenejas, Julio de 2009

Fundamentos Teóricos La urea es un compuesto cristalino blanco obtenido del amoníaco y del dióxido de carbono de fórmula molecular NH2CONH2.

Figura 1. Molécula de urea. Es fácil de producir en perlas ogránulos y se transporta a granel sin peligro de granel explosión. Se disuelve rápidamente en agua y su índice de corrosión es relativamente e bajo con respecto a otros compuestos. Reacción principal Esta reacción se puede ver en dos pasos. En el primer paso, los reactivos forman un producto intermedio llamado carbamato de amonio y, en la segunda etapa, el carbamato se deshidrata para formar urea.Primera etapa: exotérmica y rápida : rápida. 2NH3 (l) + CO2 (g) Segunda etapa: endotérmica y lenta : lenta. NH2 -COONH4 (l) COONH NH2-CO-NH2 + H2O NH2-COONH4 (l)

Condiciones de reacción: Presión promedio: 160 Kg/cm2. Temperatura: 190 ºC. Relación molar NH3/CO2: 3.3 – 3.6. La primera etapa es mucho más rápida que la segunda, con lo cual el carbamato intermedio se acumula. La conversión de la primerareacción no es 100%, por lo que también queda amoníaco y dióxido de carbono. El carbamato es un producto altamente corrosivo, por lo tanto se hace necesario disponer de un mecanismo que permita elevar la concentración de la urea con la disminución del carbamato residual y de los componentes que no reaccionaron. Diagrama de Bloques

Figura 2. Diagrama de bloques del proceso de producción deurea. . Inicialmente se prepara el amoníaco y el dióxido de carbono para la reacción principal. El primero proviene de una planta donde reacciona el nitrógeno con el hidrógeno y el segundo se origina en un proceso de gas de síntesis.

El reactor de urea es de lecho fluidizado con platos perforados que evitan el flujo en retroceso “back-flow” y favorecen la absorción del gas en el líquido. Laconversión del CO2 en urea es 63%. Aguas abajo de la síntesis de urea, la descomposición (y la recuperación principal) de los reactantes químicos no convertidos, se lleva a cabo en tres pasos consecutivos: descomposición de alta presión en el despojador de alta presión, descomposición a presión media en el descomponedor de media presión y, por último, descomposición de baja presión en el descomponedorde baja presión. La descomposición es la reacción inversa de la primera reacción descrita anteriormente, es decir:

NH2-COO-NH4 ↔ 2NH3 + CO2 (- calor)

y, como puede inferirse de la ecuación, es favorecida por la reducción de la presión y/o adición de calor. A una presión ligeramente inferior a la del reactor de urea, la solución efluente de éste último entra al despojador, en donde sedescompone una parte considerable del carbamato no convertido, debido a la acción de despojamiento del exceso de NH3. De este modo el rendimiento total del lazo de síntesis de HP asociado al CO2 alcanza entre 83 y 85 % (en base molar). Aguas abajo del despojador, se recuperan el carbamato y el amoníaco residuales en dos etapas de reciclo que operan a 17 kg/cm2 (g) (sección de MP) y a 3.5 kg/cm2 (g)(sección de LP) respectivamente. Luego de mezclarse con la solución de reciclo de carbonato de la sección de MP, los vapores de amoníaco y de dióxido de carbono provenientes del tope del despojador se condensan al mismo nivel de presión que el despojador, en el condensador de carbamato de HP, produciendo así el vapor de LP que se utiliza en las secciones aguas abajo. Luego de separar los gases inertesque se transfieren a la sección de MP, la solución de carbamato se recicla hacia el fondo del reactor mediante un eyector líquido/líquido, que impulsa la alimentación de amoníaco de HP a los reactores como fluido motriz.

Tecnologías comerciales Las principales tecnologías existen para la producción de urea son: Stamicarbon: creada en 1947 en Holanda. Posee más de 100 plantas instaladas...