Produccon Metanol A Partir Del Metano

1. ¿En que se basa el proceso de obtención de metanol a partir de metano?

El metanol tambien conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. A temperatura ambiente se presenta como un líquido ligero (de baja densidad), incoloro, inflamable y tóxico.

Las aplicaciones primarias del metanol son la producción de productos químicos y de aquellos que se utilizan como combustible. En la actualidad se está utilizando cada vez más en el tratamiento de aguas residuales y en la producción de biodiesel.

El metanol se utiliza en la manufactura del formaldehído, del ácido acético y de una variedad de químicos intermedios que forman la base de una gran cantidad de derivados secundarios. Estos últimos se utilizan en la fabricación de una amplia gama de productos incluyendo enchapados, tableros aglomerados, espumas, resinas y plásticos.

El resto de la demanda del metanol está en el sector del combustible, principalmente en la producción de MTBE (aditivo para mejorar la combustión de combustibles sin plomo), que se mezcla con gasolina para reducir la cantidad de emisiones nocivas de los vehículos de combustión. El metanol también se está utilizando en menor escala como combustible y es combustible para las celdas de combustible.

Originalmente se producía metanol por destilación destructiva de astillas de madera. Esta materia prima condujo a su nombre de alcohol de madera. Este proceso consistía en destilar la madera en ausencia de aire a unos 400 °C formándose gases combustibles (CO, C2H4, H2), empleados en el calentamiento de las retortas, dando como resultado un destilado acuoso que se conoce como ácido piroleñoso y que contiene un 7-9% de ácido acético, 2-3% de metanol y un 0.5% de acetona; un alquitrán de madera, base para la preparación de antisépticos y desinfectantes; y carbón vegetal que queda como residuo en las retortas.

Actualmente, todo el metanol producido mundialmente se sintetiza mediante un proceso catalítico a partir de monóxido de carbono e hidrógeno. Esta reacción emplea altas temperaturas y presiones, y necesita reactores industriales grandes y complicados.

CO + CO2 + H2 CH3OH

La reacción se produce a una temperatura de 300 - 400 °C y a una presión de 200 - 300 atm. Los catalizadores usados son ZnO o Cr2O3.

El gas de síntesis (CO + H2) se puede obtener de distintas formas. Los distintos procesos productivos se diferencian entre sí precisamente por este hecho. Actualmente el proceso más ampliamente usado para la obtención del gas de síntesis es a partir de la combustión parcial del gas natural en presencia de vapor de agua.

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2

Sin embargo el gas de síntesis también se puede obtener a partir de la combustión parcial de mezclas de hidrocarburos líquidos o carbón, en presencia de agua.

Dentro de los procesos para la obtención del metanol a partir del gas de síntesis, se destacan el Proceso Lurgi y Proceso ICI.

PROCESO LURGI: Se denomina proceso de baja presión para obtener metanol a partir de hidrocarburos gaseosos, líquidos o carbón.

El proceso consta de tres etapas bien diferenciadas:

1. Reforming: Es en esta etapa donde se produce la diferencia en el proceso en función del tipo de alimentación. En el caso de que la alimentación sea de gas natural, este se desulfuriza antes de alimentar el reactor. Aproximadamente la mitad de la alimentación entra al primer reactor, el cual está alimentado con vapor de agua a media presión. Dentro del reactor se produce la oxidación parcial del gas natural. De esta manera se obtiene H2, CO, CO2 y un 20% de CH4 residual.

Gas Natural + Vapor de Agua CO + CO2 + H2

Esta reacción se produce a 780 °C y a 40 atm. El gas de síntesis más el metano residual que sale del primer reactor se mezcla con la otra mitad de la alimentación (previamente desulfurizada). Esta mezcla de gases entra en el segundo reactor, el cual está alimentado por O2. Este se proviene de una planta de obtención de oxígeno a partir de aire.

CH4 + CO + CO2 + O2 CO + CO2 + H2

Esta reacción se produce a 950 °C.

2. Síntesis: El gas de síntesis se comprime a 70-100 atm. y se precalienta. Luego alimenta al reactor de síntesis de metanol junto con el gas de recirculación. El reactor Lurgi es un reactor tubular, cuyos tubos están llenos de catalizador y enfriados exteriormente por agua en ebullición. La temperatura de reacción se mantiene así entre 240-270 °C.

Una buena cantidad de calor de reacción se transmite al agua en ebullición obteniéndose de 1 a 1.4 Kg. de vapor por Kg. de metanol. Además se protege a los catalizadores.

3. Destilación: El metanol en estado gaseoso que abandona el reactor debe ser purificado. Para ello primeramente pasa por un intercambiador de calor que reduce su temperatura, condensándose el metanol. Este se separa luego por medio de separador, del cual salen gases que se condicionan (temperatura y presión adecuadas) y se recirculan. El metanol en estado líquido que sale del separador alimenta una columna de destilación alimentada con vapor de agua a baja presión. De la torre de destilación sale el metanol en condiciones normalizadas.

PROCESO ICI:

La diferencia entre los distintos procesos se basa en el reactor de metanol, ya que los procesos de obtención de gas de síntesis y purificación de metanol son similares para todos los procesos.

En este caso la síntesis catalítica se produce en un reactor de lecho fluidizado, en el cual al gas de síntesis ingresa por la base y el metanol sale por el tope. El catalizador se mantiene así fluidizado dentro del reactor, el cual es enfriado por agua en estado de ebullición, obteniéndose vapor que se utiliza en otros sectores del proceso.

La destilación se realiza en dos etapas en lugar de realizarse en una sola. Todas las demás características son similares al proceso Lurgi antes descripto.

FUENTES:

• Obtención de metanol propiedades y usos – editorial dela universidad tecnológica nacional-Argentina.

• Aspectos técnicos y de mercado para la industrialización del gas – Instituto petroquímico Argentino

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El recurso número 1 (Historia del plástico) nos expone de una manera muy didáctica la historia del plástico, sus usos y su

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