GRUPO 7
PLANTA UREA & AMONICO 1. ANTECEDENTES En el contexto latinoamericano, Bolivia es el país que aplica menos cantidad de nutrientes por hectáreas; con solo 9 kg/ha está lejos de países agro-exportadores como Chile, Colombia, Uruguay y Venezuela que consumen más de 100 kg/ha; Brasil, Ecuador y México México
están alrededor de 60 kg/ha y Argentina y Perú
actualmente consumen 30kg/ha aproximadamente. Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos (YPFB Corporación) obtuvo la licencia ambiental de la Gobernación de Cochabamba para construir, a partir de abril próximo, la Planta de Amoniaco y Urea en Bulo Bulo, provincia Carrasco, emprendimiento que demandará una inversión de 843,9 millones de dólares. Citado en un comunicado oficial, el director Nacional de Medio Ambiente de la estatal petrolera, Helmudt Muller, dijo que el 14 de septiembre YPFB tubo luz verde para iniciar la construcción del complejo hidrocarburífero que permitirá industrializar el gas natural. “La obtención de esta licencia ambiental ya nos faculta, de acuerdo a norma, a
realizar las actividades consecuentes de ejecución, construcción, operación, mantenimiento y todo lo que concierne para poner en marcha este pro yecto” La estatal petrolera cumplió con todos los procesos y procedimientos como el reglamento ambiental del sector industrial y manufacturero, que es al que se adecua este tipo de actividades por su carácter de industrialización . “Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos, de acuerdo a una planificación responsable, ha ido cumpliendo con todos los requisitos previos para poder dar curso a la ejecución de este proyecto”. Datos de YPFB señalan que la licencia ambiental fue otorgada a inicios de marzo, luego de concluir satisfactoriamente el proceso de consulta pública realizado en el municipio de Entre Ríos, en enero del 2012. La planta petroquímica tendrá un consumo de gas natural de 1,4 millones de metros cúbicos por día (MMmcd) aproximadamente. Se estima que tendrá una
capacidad de producción de 650.000 toneladas métricas año (TMA) de urea. La producción de urea granulada, muy parecida a una arveja, se empleará como fertilizante que se aplicará al suelo y proveerá nitrógeno a los cultivos. La construcción estará a cargo de la empresa sur coreana Samsung Engineering. La Consulta Pública para la construcción de la planta de urea y amoniaco comenzó el 10 de diciembre de 2012 y concluyó el 9 de enero de 2012, sin observaciones por parte de los actores sociales. En ese período,se añade, el Estudio de Evaluación de Impacto Ambiental y su Plan de Manejo Ambiental estuvieron a disposición de la población civil y las organizaciones sociales.
1.1 DEFINICION DEL PROBLEMA Bolivia es un país productor de gas natural, principal materia prima para obtención de Fertilizantes, importa este producto de países vecinos, ocasionando un elevado precio en el mercado nacional para los Agricultores. La planta de amoniaco y urea está siendo construida en el departamento de Cochabamba más precisamente en Bulo Bulo, sabemos que la producción que nos dará esta planta es de 650tn/a lo cual significa 621 tn más que el consumo interno actual en Bolivia. Se pronostica ubicar los 620tn afuera de nuestras fronteras y para eso debemos ver el transporte a utilizarse que se realizara desde la planta misma hasta los países de adquisición de dicho fertilizantes e incluso el transporte en el mercado interno ya que el mayor consumo de este fertilizante es en el oriente del país más precisamente en Santa Cruz.
1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA ¿Cuáles son los beneficios que tendrá Bolivia con esta nueva Planta de Urea y amoniaco?
1.3 OBJETIVOS: 1.4 OBJETIVO GENERAL: Investigar si la Planta de Urea y amoniaco beneficiara a Bolivia
1.5 OBJETIVOS ESPECÍFICO:
Indagar sobre el abastecimiento de gas natural a la planta de urea y amoniaco.
Sistematizar y analizar información estadística de los precios de la urea en el mercado interno y externo.
Averiguar qué tipo de transporte se utilizara para la distribución de urea y amoniaco.
Elaborar una encuesta si la planta de urea y amoniaco será beneficioso, como también llegar a conocer si ocuparían este producto nacional los agricultores de Bolivia.
1.6 DELIMITACION DEL ESTUDIO: 1.7 Delimitación Espacial: En la F.I.N.O.R- UAGRM con datos de la planta de Urea y Amoniaco se encuentra ubicada a 4,2 km al sur de la localidad de Bulo Bulo, en el municipio de Entre Ríos, Provincia de Carrasco en el Departamento de Cochabamba
1.8 Delimitación temporal: Para el desarrollo del proyecto se investigara desde el día 22 de Agosto del 2012 donde se firmó el contrato de construcción de la planta de urea y amoniaco hasta el 6 de diciembre del 2016.
1.9 JUSTIFICACION La importancia de la investigación se basa
en dar conocimiento sobre los
beneficios que tendremos con la nueva planta de urea y amoniaco en bolivia. Como también dar a conocer los métodos que se utilizaran para el transporte de urea y amoniaco y de que manera se abastecerá de gas para su industrialización en la planta de urea y amoniaco.
LIMITACION DE LA INVESTIGACION La falta de conocimiento de datos sobre la planta de urea y amoniaco por motivo que aún no está en funcionamiento. La falta de autorización para ingresar a la planta y extraer mas conocimiento.
1.11 VIALIBILIDAD DE LA INVESTIGACION El proyecto es viable porque cuenta con los materiales financiero y las instalaciones necesarias para realizar el proceso que llevara a la producción de urea y amoniaco.
FORMULACION DE HIPOTESIS
Si la planta producirá 1.200 Toneladas Métricas Día (TMD) de amoniaco, que son el insumo para producir 2.100 toneladas métricas día (TMD) de Urea. El consumo actual de Urea en Bolivia alcanza a 19.000 toneladas métricas año, entonces habrá más fuentes de empleos y un costo económico más barato del producto en el mercado interno.
UNIDAD DE ANÁLISIS La producción de urea y amoniaco
SISTEMA DE VARIABLES Variable independiente La urea .si hubiera un mayor abastecimiento de gas a la planta.
Variable dependiente Empleos, menor costo de urea, mayor exportación de urea
Variable interviniente El abastecimiento de gas natural es una variable interviniente para que no sede la producción de Urea y Amoniaco.
MARCO TEÓRICO: 1.- PROCESO PARA OBTENCIÓN DE UREA A PARTIR DEL GAS NATURAL 1.1.- GAS NATURAL El gas natural es un energético natural de origen fósil y es una mezcla de hidrocarburos, básicamente metano e hidrocarburos livianos, con bajas proporciones de hidrocarburos pesados y algunos contaminantes. 1.2.- COMPOSICION DEL GAS NATURAL BOLIVIANO Los componentes del Gas Natural en Bolivia son los siguientes:
Metano 90,36%
Etano 7,17%
Propano 1,57%
Butanos 0,19%;
Más pesados 0,63%
Dióxido de carbono 1,14%
1.3.- DERIVADOS DEL GAS NATURAL Los usos convencionales del gas natural son los siguientes:
Metano:
Fertilizantes: Urea, Amoniaco NPK.;
GTL: Gasolina y Diésel;
Reducción directa: Fierro y Acero;
Petroquímica: Etileno y Propileno.
Etano: Petroquímica tradicional: Etileno y Propileno
Propano: GLP
Butano: GLP
Otros: Gasolinas livianas
El metano es el mayor componente en el gas nacional y mundialmente las industrias de derivados del metano ocupan un segmento muy importante en el sector de las industrias de los hidrocarburos. 2.- PROCESO DE OBTENCION DE UREA La síntesis de urea a nivel industrial se realiza a partir de AMONÍACO (NH 3) LÍQUIDO y ANHÍDRIDO CARBÓNICO (CO2) GASEOSO.
La reacción se verifica en 2 pasos: En el primer paso, los reactivos mencionados forman un producto intermedio llamado carbamato de amonio y, en la segunda etapa, el carbamato se deshidrata para formar urea. Surge un problema dado que las velocidades de las reacciones son diferentes. La primera etapa es mucho más rápida que la segunda, con lo cual el carbamato intermedio se acumula. Además, la primera reacción no se verifica por completo, por lo que también quedan amoníaco y dióxido libres. En adición a esto, debe mencionarse que el carbamato es un producto altamente corrosivo, por lo cual lo que se hace es degradar la parte de carbamato no convertida a urea en sus reactivos de origen, y luego volver a formarlo.
Vemos que la primera reacción es exotérmica, y la segunda es endotérmica. Un problema del proceso es que en el segundo paso de la reacción, se forma un producto llamado biuret, que resulta de la unión de dos moléculas de urea con pérdida de una molécula de amoníaco. Este producto es indeseable por ser un tóxico. Por esta razón es necesaria su eliminación. Según lo expuesto, el proceso completo de producción de la urea puede separarse en las siguientes etapas:
2.1.- OBTENCION DE AMONIACO El otro reactivo necesario para la producción de urea es el amoníaco. Éste se obtiene a partir del gas reformado separado del CO 2. Se produce primeramente una etapa de metanación para convertir a metano las bajas proporciones que quedan de CO y CO 2 en circulación, dado que éstos interferirían en la acción del catalizador en la etapa final de síntesis del amoníaco
2.2.- FORMACION DEL CARBAMATO La reacción de síntesis de Urea se lleva a cabo a altas presiones (200 bar) y el nivel térmico óptimo (190ªC) en un reactor construido en acero inoxidable especial. La reacción se produce entre el amoníaco, el CO 2 y la solución reciclada de carbamato, proveniente de la etapa de absorción. El carbamato de amonio se forma a partir de CO 2 y NH3 según la siguiente reacción (esta reacción genera calor): 2NH3 (g) + CO2 (g)
NH2 – COONH4 (l)
? H= -117 kJ/mol Amoniaco + Gas Carbónico
Carbamato de Amonio
Antes de ingresar al reactor, el CO2 es comprimido hasta 200 atm, mediante un compresor eléctrico y el amoníaco hasta 145 atm. El NH3 y el CO2 reaccionan rápida y exotérmicamente, en una primera etapa, para formar el carbamato, que luego se deshidrata a urea + agua. Esta reacción logra cerca del 100% en condiciones normales.
2.3.- DESCOMPOSICION DEL CARBAMATO
No todo el Carbamato de Amonio se descompone en Urea y Agua. La fracción que se descompone para formar Urea en relación a la cantidad total que ingresa al reactor se denomina conversión. La conversión de Carbamato en Urea en el reactor está en el orden de 70%. Es decir que de cada 100 Kg de carbamato que se forman, sólo 70 Kg pasan a Urea. El resto debe reciclarse permanentemente y en forma continua al reactor para lograr una conversión total. Como habíamos visto, el carbamato se forma mucho más rápido que la urea. Al ser altamente corrosivo, su manejo es muy difícil. Por ésta razón, lo que se hace es degradarlo nuevamente a NH3 y CO2 para luego volver a formarlo. La reacción de descomposición para volverlo a NH 3 y CO2 es la sig. : NH2 – COONH4 (l)
2NH3 (g) + CO 2 (g)
Se logra de dos formas:
Bajando la presión y temperatura, se desplaza el equilibrio hacia los reactivos. Luego la mezcla gaseosa se vuelve a comprimir causando su recombinación. Si hay amoníaco en exceso, este se separa en forma gaseosa de la solución de carbamato. Para disminuir los costos totales de la recompresión, esta se realiza en dos etapas.
La otra forma es mediante el stripping del amoníaco, desplazando la reacción hacia productos. Al bajar la presión parcial del reactivo, el sistema evoluciona hacia su equilibrio degradando el carbamato. Esta forma tiene la ventaja de poder hacerse a la presión de síntesis, lo que reduce el costo de recompresión.
2.4.- SINTESIS DE UREA
El carbamato se deshidrata a urea mediante la siguiente reacción: NH2 – COONH4 (l)
NH2 – CO – NH2 (l) + H2O (l) ?H= +15.5 kJ/mol
Como se ve, la reacción es endotérmica, y habíamos dicho que es mucho más lenta que la de producción de carbamato. La cinética de la reacción aumenta con la temperatura, con una mayor relación NH 3/CO2 y disminuye con una mayor presencia de agua. La producción de la Urea se realiza en un reactor vertical, que opera a 188 – 190 ºC y 160 Kgf/cm 2 absoluta, una relación N/C de 3,6 – 3,8, un tiempo de residencia de alrededor de 45 minutos y un grado de conversión (en un paso) del 65 – 70 %. Esta operación combina la formación de carbamato (exotérmica, rápida) en su parte inferior, por la alimentación de CO 2 y NH3 en exceso y la descomposición del carbamato en urea (mucho más lenta y endotérmica).
2.5.- FORMACION DE BIURE El biuret se forma cuando dos moléculas de urea se unen liberando una molécula de amoníaco según: 2 NH2 – CO – NH2
NH2 – CO – NH – CO – NH2 + NH3
Se trata de una sustancia altamente tóxica para las plantas, por lo cual su concentración en la urea debe ser muy baja, menor al 0.4%. Para lograr bajas concentraciones se usa un exceso de amoníaco en la síntesis de urea.
2.6.- Concentración La corriente de Urea y agua obtenida en las etapas de Descomposición, la cual contiene aproximadamente 70% de Urea, es concentrada al 80% en un concentrador de vacío mediante la aplicación de calor externo utilizando vapor de agua. Esta corriente se denomina Urea de Síntesis, y es bombeada hacia la unidad de Evaporación.
2.7.- Evaporación La corriente proveniente del Concentrador se sigue concentrado en dos etapas de Evaporación:
La primera de ellas (se concentra hasta 95 %) operando a 0.3 Kg/cm2 absolutos.
La segunda (se concentra hasta 99.8 %) a muy alto vacío, para lograr la evaporación del agua sin descomponer térmicamente la Urea. Un equipo clave de esta etapa es un eyector de importantes dimensiones que permite lograr los niveles de vacío requeridos.
Se obtiene de este modo una corriente de Urea fundida a 132 °C con muy bajo contenido de agua, del orden de 0.5%. Esta corriente es enviada a la Torre de Prilling para la formación de perlas de Urea.
2.8.- Granulación Luego se pasa al perlado de Urea (formación de pequeñas perlas del orden de 2 – 4 mm de diámetro) se realiza en la Torre de Perlado (Torre de Prilling). La Urea fundida es bombeada a la parte superior de la torre de 80 mts de altura y 16 mts. De diámetro. Mediante un canasto giratorio con unas 6000 pequeñas perforaciones se logra obtener una lluvia de Urea fundida, cuyas gotas se van solidificando primero y enfriando luego durante su caída libre, a la vez que se hace circular aire en sentido contrario mediante grandes ventiladores ubicados en la parte superior de la torre. Se obtiene de este modo el producto final, a unos 40 – 50 °C de temperatura, el cual es transportado mediante elevadores y cintas a los silos de almacenaje.
3.- TRANSPORTE EN LA DISTRIBUCION DE UREA Los métodos que se usaran para el transporte en otras palabras para la distribución interna tanto como externa serán por los siguientes métodos:
3.1.- LINEA FERREA De este modo se transportara para lo externo, realizando un tramo desde bulo bulo - montero hasta puerto Suarez, para desde así ser exportado Brasil ya que sería el principal comprador de urea. Pero ante la falta del tramo de la línea férrea bulo bulo – montero que conecte la planta de urea y amoniaco, se dio a conocer que se usara otro tipo de transporte como ser:
Contenedores bimodales
Camiones cisternas
35 tractocamiones
Estos tipos de transporte serán usados solo hasta donde existe la línea férrea ya que desde ahí será transportado en tren. Esto solo se realizara hasta que el tramo férreo sea terminando, después toda la trayectoria será atraves del tren. Los contenedores están comprados por ypfb, como también se hizo adquisición de los vagones propios, para hacer la logística de transporte desde montero asta puerto Suarez, desde donde las empresas brasileras van a tener que recoger el producto.
Medio por el cual se abastecerá de gas la planta de urea y amoniaco: Se alimentara de la planta carrasco, carrasco footwal, bulo bulo, kanata y víbora mediante el gaseoducto con gas seco. El sistema de gaseoducto que tuvo una inversión de 109,4 millones de bolivianos, transportara 50 millones de pies cúbicos día (MMpcd) de gas natural seco, a una
presión que oscilará entre 850 a 1000 psi para su proceso de industrialización. El gaseoducto tiene una longitud de 16 km y un diámetro de 10 pulg.
