Evaluación de procesos para la separación del amoníaco en las corrientes de gas despojador de agua agria. Ana Gamboa Mayo, 2015

Transcripción

1 Evaluación de procesos para la separación del amoníaco en las corrientes de gas despojador de agua agria Ana Gamboa Mayo, 2015

2 SWS-Gas producido en refinerías: H 2 S, NH 3 El NH 3 puede ser destruido en la SRU. Problema: La capacidad de la SRU reduce por la presencia de NH 3 en la alimentación Solución Phosam- W Separa el NH 3 del gas SWS Remover el NH 3 del gas, procesarlo por separado Chevron WWT Se obeene H 2 S y NH 3 directamente de agua agria

3 General: Evaluar la facebilidad técnica y económica del proceso Phosam y el proceso Chevron WWT con la finalidad de separar el amoniaco del gas separador de aguas agrias Específicos: ü Estudiar la corriente de gas SWS ü Eficiencia global del sistema y pureza del gas en ambos procesos ü FacEbilidad económica: Costos de instalación y operación

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6 Remover NH 3 del agua < 10ppm Remover H 2 S del agua < 1ppm

7 Etapas principales del proceso Phosam-W

8 Absorbedor: 35-70kPa C Solución Phosam- W Eficiencia 95-99% Calentado al pto de ebullición Tanque de baja P Separador: +calor = reaccion inversa - > liberar NH kPa, C Vapor 20% NH 3 Fraccionador: <150kPa Por encima de T ambiente Solución Phosam-W: Fosfato monoamónico (MAP) NH 3 + (NH 4 )H 2 PO 4 (NH 4 ) 2 HPO 4

9 Etapas principales del proceso Chevron WWT

10 Separador H 2 S: 38 C 690kPa (7,8atm) <50ppm w NH3 Separador NH 3 : 38 C 345kPa (4,4atm) <50ppm NH3, <10ppm H 2 S Scrubber: Por encima de T de ambiente Alrededor de 150kPa (Sig. figura)

11 Opciones de recuperación/incineración

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13 1era etapa: Reducción Oxidación parcial de NH 3, descomposición térmica Composiciones bajas de NOx y NH 3 2da etapa: Oxidación Oxidación de H 2 residual, descomposición del NH 3 y la oxidación del gas de cola (compuesto por H 2 S, COS, CO, H 2 )

14 Proceso Phosam-W Proceso Chevron WWT Desarrollado por United States Steel Corp. Chevron Corporation Año de creación 1960's 1970's Composición del agua agria Composición del gas SWS Número de equipos de gran tamaño a utilizar Alimentación de agua agria, m 3 /h (gpm) Esencialmente H 2 S, NH 3, CO 2 y trazas de HCN y fenoles 1/3 H 2 O, 1/3 H 2 S, 1/3 NH 3, trazas de otros hidrocarburos 7 (excluyendo los intercambiadores de calor) Esencialmente H 2 S, NH 3, CO 2 y trazas de HCN y fenoles No existe gas SWS en el proceso 5 (excluyendo los intercambiadores de calor) 442 (1940) 91 (400)

15 Amoniaco contenido en la alimentación, ton métrica/día 73,8 24 Producto de amoniaco, ton métrica/día 68,9 22,4 Eficiencia de la recuperación de NH 3, % 93,36 93,33 Absorción Química o Quimisorción Solución usada para la quimisorción Cantidad de acido fosfórico, ton/año Si Acido fosfórico (85%) para la formación de fosfatos de amonio No No aplica 102 No aplica

16 Posible presencia de corrosión Si Si Caudal de agua de enfriamiento, m 3 /h (gpm) Energía aproximada necesaria para operar la planta para un producto de NH 3 de 21,9ton métrica/día, kwh Pureza alcanzada de NH 3 Pureza alcanzada de H 2 S, ppm de NH 3 (% de NH3) Pureza del agua despojada 1900 (8165) 1300 (5700) 200kWh 99,5% p/p como mínimo (0,2-0,5% H 2 O aprox.) 310kWh 99,9495% p/p (0,05% de agua, 0,0005% H 2 S) <500 (0,05) <50 (0,005) No alcanza la pureza necesaria para ser desechada, por lo tanto es reciclada al SWS 99,9945% p/p (0,005% de NH 3, 0,0005% de H 2 S)

17 Proceso Phosam-W Proceso Chevron WWT Inversión*, $ Costos de operación, $/ 1000gal 5,24 7,4 *Basado en un caudal de producto de amoniaco de 36TM/día

18 ü Ambos ofrecen soluciones únicas al problema de la separación de NH 3 de otros subproductos en procesos de conversión ü Ambos contribuyen con el medio ambiente al producir agua despojada para reciclo o desecho ü Ambos procesos Eenen una eficiencia en la recuperación de NH 3 de alto porcentaje

19 ü Phosam- W: 50 años de trayectoria con aplicaciones exitosas vs. Chevron WWT: 40 años de desarrollo ü Phosam- W Quimisorción: altamente selecevo, NO es sensible a la presencia de gases ácidos, gases orgánicos o compuestos orgánicos débilmente básicos ü Planta de azufre requiere expansión +planta Phosam- W Aumenta la capacidad de la planta de azufre expansión descartada

20 ü Producto de 21,9TM/día de NH 3 Phosam- W: 200kWh. Chevron WWT: 310kWh ü El costo de operación del proceso Phosam- W es más bajo que el del Chevron WWT ü Proceso Chevron WWT para incineración de NH 3 económicamente más atracevo que para recuperación. ü Chevron WWT Flexible para ser implementado en dos fases

21 ü Chevron Corpora+on diferentes opciones para la recuperación/incineración de NH 3. Proceso Phosam- W depende de las condiciones de funcionamiento del fraccionador ü Chevron WWT NO incluye quimisorción NO necesita soluciones extra para el desarrollo del proceso NO habrán reacciones secundarias ü Chevron WWT Reuso de equipos existentes para preconcentración = ahorro en costos y servicios

22 ü Chevron WWT: para 1992, 20 plantas. Phosam- W: Para 1994 solo 10 compañías obtuvieron las licencias. Para el proceso Chevron WWT este número se ha duplicado, para el Phosam- W no se obtuvo información. ü En Enero de 2013, Bechtel CorporaEon adquirió la tecnología Chevron WWT ü Según el método usado, el costo de inversión del proceso Chevron WWT es mas bajo que el Phosam- W

23 Phosam- W Quimisorción Adición de acido fosfórico regularmente = Dependencia permanente de adquirir esta solución = los costos aumentan por año El proceso Phosam- W no ha tenido tanto éxito como su proceso padre (proceso Phosam) Phosam- W Amoniaco que cumple con las especificaciones de ferelizantes no es de principal interés

24 Es posible evaluar la viabilidad técnica y económica de ambos procesos. Se realizó un estudio preliminar de las caracterísecas de las corrientes de agua agria y del gas SWS. La eficiencia de la absorción en el proceso Phosam- W es 95-99% y la corriente de H 2 S se considera altamente pura, ya que puede contener tan poco como 0,05% de NH 3, y el resto H 2 S y CO 2 en cualquier proporción

25 Para el proceso Chevron WWT, la corriente de gas procedente de la parte superior del separador de H 2 S puede ser 99,995% pura que coneene menos de 50ppm de amoníaco. Se estudiaron los costos de instalación y de funcionamiento, el proceso Chevron WWT Eene menores costos de inversión y mayores costos operaevos.

26 El proceso escogido, cumpliendo con los intereses de la empresa y siendo el que mejor se adapta a las condiciones de la unidad SCO y a la SRU, es el proceso Chevron WWT.

27 UElizar un método diferente al método de Hill, con el tamaño de los equipos y materiales, composiciones de flujo para resultados más específicos. El proceso Chevron WWT debe ser considerado también para la recuperación de amoniaco y no la incineración. La gravedad específica del agua agria debe determinarse experimentalmente con composiciones exactas de flujo

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