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GASES

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by

Cecilia Villarreal

on 4 December 2013

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Transcript of GASES

El hidrogeno no se encuentra en la naturaleza en su estado elemental,sino que tiene que ser producido a partir de otras fuentes como pueden ser el agua y el gas natural y con la aportacion de energía. Idealmente la energía aportada sería igual a la energía contenida en el gas sintetizado. Sin embargo, la producción de hidrogeno a partir de cualquier proceso implica una transformación de energía. Y desgraciadamente, las transformaciones de energia siempre tienen asociadas perdidas de energía.
H
Hydrogen
Hidrógeno
Principales características del hidrógeno útiles en la industria
Métodos de producción de Hidrógeno
El uso de hidrógeno no contamina, sino que solo produce calor y agua, porque promete ser la energía verde por excelencia. No obstante se necesita una fuente adicional para obtenerlo. Y dependiendo de cuál sea la fuente elegida se emitirá o no CO2.
Electrolisis
La electrolisis es la hidrólisis del agua, separación de los atómos que constituye sus moléculas, por medio de la electricidad.Es el método mejor conocido para la producción de oxigeno. La electrolisis es muy efectiva como medio para producir hidrógeno puro en pequeñas cantidades.
Es el elemento mas ligero conocido, es extremadamente inflamable y se encuentra en una concentración de 0.0005% en el aire, osea 0.5 ppm. Este gas es incoloro, inodoro, no metálico e insoluble en agua. La molécula de hidrógeno existe en 2 formas: ortho y para , de acuerdo al spin nuclear que tengan , no presentan diferencias en las propiedades químicas pero si en propiedades termodinámicas.

It is the lightest element known, is extremely flammable and is found in 0.00005% in air (0.5 ppm). This gas is odorless, colorless, non-metallic and insoluble in water. The hidrogen molecule exists in two distinct forms: ortho and para, named according to their types of nuclear spin, there is no difference in the chemical properties, but ther is a difference in the thermodynamic properties.
Separation occurs by distillation, which is the physical partition of
compounds based on their differences in volatilities; the distillation method used is
referred to as double column,as it contains two separated distillation columns operated
at two different pressures.

To achieve the required low distillation temperatures an air separation unit uses
a refrigeration cycle that operates by means of the Joule–Thomson effect.
In addition to the main air gases, air separation is also the only practical
source for production of the rare noble gases neon, krypton and xenon.

La separación se realiza por destilación, que es la separación física de componentes
basada en sus diferencias de volatilidades, el método que se utiliza se lo conoce como
de doble columna, ya que contiene dos columnas de destilación operadas a dos presiones
diferentes.
Para lograr las bajas temperaturas requeridas, la unidad de separación de aire usa
un ciclo de refrigeración que opera mediante el efecto Joule-Thompson.
Además de los gases principales del aire,esta separación es la única fuente práctica
de los gases nobles raros neón, kriptón y xenón.

INTRODUCCIÓN
INTRODUCTION
INDUSTRIAL GASES
GASES
INDUSTRIALES

He
Método de Obtención
Destilación fraccionada.

Gas natural contiene 7% helio.
Bajas temperaturas y altas presiones.
Exposiciones sucesivas a bajas temperaturas.
Carbón activado.
Helio grado A con 99.995%

Fractional distillation.
Natural gas containing 7% helium.
Low temperatures and high pressures.
Successive exposures at low temperatures.
Activated charcoal.
Helium 99.995% grade A
Usos

Criogenia 28%
Fabricación de cristales de silicio 26%
Protección para la soldadura por arco 20%.
Refrigeración de imanes superconductores.
Escáneres de resonancia magnética.
Llenado de globos y dirigibles.

Cryogenics 28%
Manufacture of silicon crystals 26%
Protection for Arc Welding 20%.
Cooling of superconducting magnets.
MRI scanners.
Filling balloons and airships.
H C C H
Métodos de obtención
Enfriamiento rápido
Llama de gas natural o fracciones volátiles de petróleo con aceites.

Reacción de agua con carburo cálcico
Hidróxido de calcio y acetileno.
Olor a ajo.

quenching
Natural gas flame or volatile petroleum fractions with oils.

           Reaction of water with calcium carbide
Calcium hydroxide and acetylene.
Garlic odor.
Usos
Fuente de iluminación.
Disolventes como el tricloretileno y el tetracloretano.
Productos de base como viniléteres y vinilésteres y algunos carbociclos.
Corte y soldadura de metales.

Light source.
Solvents such as trichlorethylene and tetrachloroethane.
Basic products such as vinyl ethers and vinyl esters, and some carbocycles.
Cutting and soldering.
At first a lil bit of history
Primero un poco de historia
Nitrogen
Nitrogeno
in 1674 the physican John Mayow demontrated that air its not a single element. it is made up of different substances. He did this showing that only a part of air is combustible
en 1674 el físico John Mayow demostró que el aire no está compuesto de un solo elemento. Lo hizo mostrando que sólo una parte del aire es combustible
Almost a century later Josheph Black carried out more detailed work on air after removing oxygen and carbon dioxide. Black used burning phosphorus as the final step in oxygen removal then assigned further study of the gases in air to his doctoral student, Daniel Dutherford
casi un siglo después Josheph Black aportó con mas detalle a la remocion de oxígeno y dióxido de carbono. Black uso fosfóro para reaccionar todo el oxígeno después le asigno a Daniel Rutherfor el estudio de los gases.
he showed that , like carbon dioxide, the residual gas could not support combustion or living organism. Unlike carbon dioxide, nitrogen was insoluble in water and alkali solutions. Rutherford reported his discovery un 1772 of noxius air which we now call nitrogen
el demostró qué como el dioxido de carbono, el gas residual no es apto para la combustión ni para organismos vivos. Al contrario del dióxido de carbono, el nitrogeno es insoluble en agua y soluciones alcalis. Rutherford reportó su descubrimiento en 1772 del noxius air que ahora llamamos nitrogeno.
Características

Caracteristics
Nitrogen is a colorless, odorless, tasteless, and generally inert gas at standard temperature and pressure.


El nitrógeno es incoloro, inodoro y generalmente es inerte a condiciones standard
Aplications
Aplicaciones
Liquid nitrogen is used as a refrigerant. For example for superconductors for practical

El nitrógeno liquido es usado como refrigerante un ejemplo se usa para lograr superconductores
Aplications
Aplicaciones
aerospace industry, nitrogen is used in high Reynolds number wind tunnels, heat treating furnaces and autoclaves to help create incredibly strong but lightweight materials. Nitrogen is also used as an assist gas for laser cutting applications.

industría aeroespacial, el nitrogeno es usado en tuneles de viento con altu numeros de reynolds, para el tratamiento de los hornos y autoclaves, ayuda a fortalecer pero aun asi mantener ligero los materiales y muchas veces es tambien usado como gas soporte para aplicaciones para cortar con laser
Aplications
Aplicaciones
Automotive & Transportation Equipment
Assembly plants, use nitrogen in combination with other welding gases to weld auto parts, frames, mufflers and other components because of its ability to provide the necessary atmosphere needed to produce adequate welds with any material. It’s also an important safety component in airbags.

Equipo de transporte y automotor
en las plantas de ensamblado, usan nitrógeno en combinacion con otros gases de soldadura para soldar partes, marcos, mofles y otros componentes por su habilidad de proveer una atmosfera ideal para producir la soldadura con cualquier material, también como componente importante en las bolsas de aire.

Aplications
Aplicaciones

Chemicals
Used as a pressurizing gas, nitrogenn can help propel liquids through pipelines. It is also used to shield oxygen-sensitive materials from the air and to remove volatile organic chemicals from process streams.

usado como gas de presurizacion, el nitrógeno es usado para ayudar a propulsar líquidos en las tuberías. También es usado para proteger materiales sensibles al oxígeno y remover quimicos orgánicos volátiles de corrientes de procesos.



Aplications
Aplicaciones
Energy
As an inert industrial gas, nitrogen is used as a blanketing agent to separate sensitive products and processes from air. It is also used as a purging agent in piping and equipment to prevent contamination.

se usa como un agente inerte para separar productos y procesos sensibles al aire. También es usado como agente purgatorio en tuberías y otros sistemas para prevenir la contaminacion


Definition
 Industrial gas is a group of gases that are specifically manufactured for use in industry. They are chemicals which can be an elemental gas or a chemical compound that is either organic or inorganic. They could also be a mixture of such gases. They have value as a chemical; whether as a feedstock, in process enhancement, as a useful end product, or for a particular use; as opposed to having value as a "simple" fuel .Industrial gases may actually be used as gases, liquids or cryogenic liquids.
The industry producing these gases is known as the Industrial Gases industry and is a part of the wider Chemical Industry where industrial gases are often seen as specialty chemicals.
 
Definición
Son un grupo de gases fabricados específicamente para el uso en la industria. Puede tratarse de un gas elemental o un compuesto orgánico o inorgánico. También puede ser una mezcla de estos gases. Tienen un valor agregado como producto químico, ya sea como materia prima en el mejoramiento de un proceso, como producto final o como producto útil. Al contrario de solo servir como simples combustibles. Los gases industriales pueden ser usados como gases, líquidos o líquidos criogénicos.
 
 


Aplications
Aplicaciones
Applications
Applications include uses in oil and gas, petrochemicals, chemicals, power, mining, steelmaking, metals, environmental protection, medicine, pharmaceuticals, biotechnology, food, water, fertilizers, nuclear power, electronics and aerospace.

For chilling and food freezing. Because of its extremely cold temperatures, immersion freezing in liquid nitrogen is the fastest freezing method known for producing Individually Quick Frozen foods. Nitrogen also plays a key role in reducing spoilage, discoloration and off–flavors, giving strength to retail packaging.

Para refrigerar y congelar comida, la inmersion en nitrógeno líquido es el método más rápido para producir QUICK FROZEN FOODS. También es utilizado para reducir el deterioro en los alimentos.
Aplications
Aplicacioes
Healthcare
Nitrogen NF is used as a cryogen to freeze and preserve blood, tissue, and other biological specimens, and to freeze and destroy diseased tissue in cryosurgery and dermatology.

Salud
El nitrógeno es usado para preservar criogenicamente sangre, tejidos y otros especimenes biológicos, se usa en las criosirugias y en la dermatología.


Sus aplicaciones incluyen usos en el petróleo, petroquímica, generación de energía, minería, siderurgia, metales, protección ambiental, medicine, productos farmacéuticos, biotecnología, alimentos, agua, fertilizantes, energía nuclear, electrónica y en la industria aeroespacial
A brief of History 

Processes for the cryogenic separation of the air were developed as early as 1895, with commercial production of oxygen beginning in 1902. Nitrous oxide was used as an anesthetic as early as 1799. Carbon dioxide has been identified as a specific substance by 1608. Methane has been used as an energy source since the 1700s.

Algo de Historia
Los procesos para la separación criogénica del aire fueron desarrollados desde 1895, la producción comercial de oxígeno comenzó en 1902. El óxido nitroso se usó como anestésico desde 1799. El dióxido de carbono fue identificado como sustancia específica en 1608. El metano se ha usado como fuente de energía desde el siglo XVII.


Process
Proceso
there are many ways to separate the nitrogen, but the most important is the cryogenic distillation

hay muchas maneras de separa el nitrógeno pero la mas usad es la destilacion criógenica
The cryogenic air separation process, which is by far the most widely used process, starts with air entering through air filters, where it is compressed and cooled. The air is passed through heat exchangers for further cooling and for removal of water vapor and carbon dioxide by liquid condensation. Solid adsorbents, such as molecular sieves, silica and alumina can also be used to remove carbon dioxide and water by adsorption before separation of the air.

Tecnologías y procesos
La separación criogénica del aire, que es por mucho el proceso más utilizado, comienza con el aire pasando a través de filtros, donde se comprime y se enfría. El aire se pasa por intercambiadores de calor para posterior enfriamiento y para quitarle vapor de agua y dióxido de carbono por condensación. Adsorbentes, como mallas moleculares, silicatos y alúmina se usan también para remover el agua y el dióxido de carbono por adsorción antes de la separación del aire.


Another way
otra manera
Parker membrane technology is based on the hollow fibers.A bundle of thousandsof hollow fibers provides selective flowof oxygen through the same

La tecnología de membrana de Parker se basa en las fibras huecas. Un haz de miles de fibras huecas facilita el flujo selectivo del oxígeno a través de las mismas.



Cryogenic technologies
Cryogenic technologies also allow the liquefaction of natural gas, hydrogen and helium. In natural-gas processing, cryogenic technologies are used to remove nitrogen from natural gas in a Nitrogen Rejection Unit, a process that can also be used to produce helium from natural gas - where the natural gas fields contain sufficient helium to make this economic.
 

Las tecnologías criogénicas también permiten la licuefacción del gas natural, hidrógeno y helio. En el procesamiento del gas natural, las tecnologías criogénicas se usan para eliminar el nitrógeno del gas natural mediante una Unidad de Rechazo de Nitrógeno, un proceso que también se puede usar para producir helio del gas natural, siempre y cuando los complejos de gas natural tengan suficiente helio para hacer esta operación económica.
 

Other technologies
The other principal production technology in the industry is steam methane reforming
which is a chemical process used to convert natural gas and steam into a syngas containing hydrogen and carbon monoxide; although carbon dioxide is a byproduct.
Synthesis gas is often a precursor to the production of ammonia or methanol.
These two technologies are the cornerstone of the industrial gases industry and also form part of the technologies required for many fuel gasification and cogeneration, carbon capture and gas to liquids schemes. Hydrogen has many production methods and is touted as a carbon neutral alternative fuel to hydrocarbons, whilst liquid hydrogen is used by NASA in the Space Shuttle as a rocket fuel.
Membranes and molecular sieves are also used to produce low purity air gases.
 

La otra tecnología principal que se usa en la industria es el reformado de vapor de metano que es un proceso que se usa para convertir gas natural y vapor en gas de síntesis, que contiene hidrógeno y dióxido de carbono, aunque el dióxido de carbono es un subproducto. El gas de síntesis es a menudo un precursor para la producción de amoniaco y metanol.
Estas dos tecnologías son la piedra angular de la industria de los gases industriales y también forman parte de las tecnologías requeridas para la gasificación y cogeneración, captura de carbono y sistemas gas a líquido. El hidrógeno por ejemplo tiene muchos métodos de producción y se usa como una alternativa a los combustibles fósiles, mientras que el hidrógeno líquido se usa por la NASA en la lanzadera espacial como combustible para los cohetes.
Las membranas y mallas moleculares también se usan para producir gases de baja pureza.

Distribution

 The major industrial gases can be produced in bulk and delivered to customers by pipeline, but can also be packaged and transported. Most gases can be sold in gas cylinders and some sold as liquid in appropriate containers (e.g. Dewars) or as bulk liquid delivered by truck; exceptionally carbon dioxide can be produced as the cold solid dry ice. The industry originally supplied gases in cylinders to avoid the need for local gas generation but for large customers such as steelworks or oil refineries, a large gas production plant may be built nearby to avoid using large numbers of cylinders typically called an on-site facility. Alternatively, an industrial gas company may supply the plant and equipment to produce the gas rather than the gas itself. An example is a chemical oxygen generator or oxygen concentrator.
 
Los principales gases industriales se pueden producir a granel y entregados a los clientes por tuberías, pero también se pueden empacar. La mayoría de los gases se venden en cilindros y algunos como líquidos dentro de recipientes adecuados (ej. Tanques Dewar) o a granel entregado en camiones;
De manera excepcional el CO2 se produce como hielo seco sólido. La industria originalmente proveía de gases en tanques para evitar la generación de gas local, pero para clientes muy grandes como siderúrgicas o refinerías petroleras, se puede construir una planta grande cerca para evitar grandes cantidades de cilindros conocidas típicamente como plantas on-site.


Companies in the industrial gas business

Airgas
Air Liquide
Air Products and Chemicals
Gulf Cryo
BASF
The Linde Group
Praxair
Matheson Tri-Gas

GNL
Gas Natural Licuado
Liquefied Natural Gas
Example
Mc Cabe-Thiele method for computing the number of stages in a “double column”
 
O2 and N2 are obtained using a Linde double column, air enters at 79% mole N2 and is condensed in the bottom of the lower column which is operated at a pressure of around 4.5 atmospheres, and is fed to the middle of this column, the product leaving the column at the bottoms has a composition of 55% mole N2 and is fed to the upper column, which is operated at atmospheric pressure. The condenser in the lower column serves as the reboiler in the upper column. Using the Mc Cabe- Thiele method compute the number of stages required in both columns.
 
Assumptions
Only considering binary distillation (O2 -N2)
Constant relative volatility in both columns, which is estimated by an equation of state

Classification
Industrial gases can be classified as follows
Processes and technologies
Overview
PROCESO DE CASCADA CLÁSICA
PROCESOS DE LA LICUEFACCIÓN DEL GAS NATURAL
PROCESSES NATURAL GAS LIQUEFACTION
DIÓXIDO DE CARBONO

CARBON DIOXIDE
CONSUMO
CONSUMPTION
Aproximadamente 25 millones de toneladas por año, donde la recuperación mejorada de petróleo y los mercados de producción de urea son los consumidores primarios.


Approximately 25 million tons per year with the enhanced oil recovery and urea production markets being the primary consumers.
LÍQUIDO Y SÓLIDO
LIQUID AND SOLID
Alrededor de 7,5 millones de toneladas al año, que sirve principalmente a las industrias de procesamiento de alimentos y bebidas.


About 7.5 million tons per year, serving primarily the food and beverage processing industries.
GAS
GAS
USOS
USES
Variedad de áreas.
Se utiliza para presurizar
Fuente de las burbujas y el sabor ácido en bebidas no alcohólicas.
Para rellenar un tipo de extintor de incendios que depende literalmente de la inercia del compuesto.
En la congelación de alimentos de especialidad y calidad.
Variety of areas.
It is used for pressurizing.
As a source of the bubbles and the acidic taste in soft drinks.
To fill a type of fire extinguisher that literally depends on the inertness of the compound.
In freezing specialty and quality foods.
CARACTERÍSTICAS
CHARACTERISTICS
Generalmente no reactivo y no tóxico.
Incoloro e inodoro (a presión atmosférica y temperatura normales.)

Usually nonreactive and nontoxic.
Colorless and odorless (at normal atmospheric pressure and temperature.)
Comercialmente el dióxido de carbono se recupera:
• De los gases de hornos de calcinación,
• De los procesos de fermentación,
• De la reacción de los carbonatos con los ácidos,
• De la reacción del vapor con el gas natural, una fase de la producción comercial de amoníaco.


Commercially carbon dioxide is recovered:
• Of the gas kilns,
• In fermentation processes,
• From the reaction of carbonates with acids,
• From the reaction of steam with natural gas, a phase of commercial production of ammonia.

OBTENCIÓN
OBTAINING
Después de que se ha iniciado el ciclo el gas natural es tratado químicamente y secado y pasa por las siguientes etapas de enfriamiento:
— preenfriamiento
— enfriamiento
— subenfriamiento

After it has restarted the cycle natural gas is chemically treated and dried, and goes through the following stages of cooling:
- Pre-cooling
- cooling
- subcooling

PROCESO DE CASCADA CLÁSICA
Un proceso de cascada clásica consiste de tres ciclos del refrigerante. En cada ciclo, circula un fluido de refrigerante puro.
Cada fluido de refrigerante que circule en su ciclo ejecuta los siguientes pasos: compresión, condensación, caída de presión isoentálpica y la evaporación.

A classic cascade process consisting of three cycles of the coolant. In each cycle, a fluid of pure refrigerant.
Each refrigerant fluid circulating in the cycle performs the following steps: compression, condensation, isenthalpic pressure drop and evaporation.
CLASSICAL PROCESS WATERFALL
CLASSICAL PROCESS WATERFALL
2
Oxygen-Oxígeno
Applications - Aplicaciones
Oxygen enrichment is a process whereby oxygen is added to an air stream to improve a plant’s efficiency. Combustion results in the generation of heat and gaseous by product, usually carbon monoxide, carbon dioxide, and water vapor.

The cryogenic air separation
achieves high purity oxygen of
more than 99.5%. This process was
pioneered by Dr. Carl von Linde’s in 1902.
The resulting high purity product can be stored as a liquid and/or filled into cylinders. These cylinders can even be distributed to customer in the medical sector, welding or mixed with other gases and used as breathing gas for diving. Typical production ranges from 50Nm3/hour up to 860.000Nm3/hour.


This gas, wich occupies approximately 21% of the earth’s atmosphere at sea level, has a number of very importante uses. Oxygen is a colorless, tasteless gas that is essential of the support of life All elements except the inert gases combine directly with oxygen to for oxides. Oxygen is nonflammable, but is an oxidizer that that readily suppports combustion.


Este gas ocupa aproximadamente el 21% de la atmósfera terrestre a nivel del mar, tiene un gran número de usos importantes. El oxígeno es un gas incoloro e insípido que es esencial para la vida. Todos los elementos excepto los gases inertes se combinan directamente con el oxígeno para formar óxidos. Es inflamable pero es oxidante que acelera rápidamente la combustión.

Oxygentherapy
Oxígenoterapia
Respirators-Respiradores
Enhances the capability of Steel and iron furnaces
Mejora la capacidad de los Hornos de Hierro y Acero
Applications - Aplicaciones
El enriquecimiento con oxígeno es un proceso mediante el cual se añade oxígeno a una corriente de aire para mejorar la eficiencia de una planta. Los resultados de la combustión en la generación de calor y gases por producto, normalmente CO2, CO, and H2O(g).


A large percentage of the oxygen produced commercially made by:
- Cryogenic separation.
- PSA (pressure swift adsortion)
- Membrane systems.
- Reaction decomposition, electrolysis or water.

Un gran porcentaje del oxígeno que se produce comercialmente se hace por medio de:
- Separación criogénica.
- Adsorción por oscilación de presión (PSA).
- Membrana
- Reacción de descomposición, electrolisis o agua.


OBSERVACIONES
Como se puede ver en este proceso, los tres compresores de ciclos dependen uno
de otro de la siguiente manera: el compresor de metano depende del compresor de etileno. así como del de propano.
El compresor de etileno depende del compresor de propano, y todos los compresores dependen del sistema de agua. Si el compresor de propano se para, también se para el compresor de etileno, así como el compresor de metano. Si se para el compresor de etileno, sólo se parará el compresor de metano.

OBSERVATIONS
Cryogenic Separation
As seen in this process, the three compressors of cycles depend on each other as follows: methane compressor depends ethylene compressor. As well as propane.
Ethylene compressor depends propane compressor and all compressor water system dependent. If the propane compressor is stopped, the compressor is also ethylene and methane compressor. If the compressor ethylene, only methane compressor stop.

Separación Criogénica
INCONVENIENTES
1.- El alto número de compresores interdependientes.
2.- su tecnología es complicada con la utilización de un gran número
de intercambiadores de calor.
3.- La necesidad de almacenar, en cada tren, grandes cantidades de
refrigerantes líquidos.
4.- La imposibilidad de sub-enfriar el GNL para que quede en la temperatura
requerida (- 162°C). Esta temperatura es alcanzada mediante la válvula de globo.
DRAWBACKS
1.- High number of interdependent compressors.
2.- The technology is complicated with the use of a large number of heat exchangers.
3.- The need to store in each train, large amounts of liquid refrigerant.
4.- The impossibility of sub-cooled LNG to make it to the required temperature
(-162°C). This temperature is reached by the ball valve.
La separación criogénica de aire alcanza oxígeno de alta pureza de más de 99,5%. Este proceso fue iniciado por el Dr. Carl von Linde en 1902.
El producto de alta pureza resultante se puede almacenar como un líquido y / o llenado en los cilindros. Estos cilindros también se pueden distribuir a los clientes en el sector médico, soldadura o mezclarse con otros gases y se utiliza como gas de respiración para el buceo. La producción típica oscila entre 50Nm3/hora hasta 860.000Nm3/hora.


PROCESO AUTORREFRIGERANTE
Este proceso, presenta otro tipo de
ciclo-cascada donde el enfriamiento es transmitido de etapa en etapa, hasta que se alcancen las temperaturas que el proceso requiera. Sin embargo, el fluido refrigerante es una mezcla única y adecuada de los componentes extraídos del gas natural anteriormente tratado (la extracción del dióxido de carbono, el ácido sulfhídrico y el agua).
SELF-COOLING PROCESS
This process presents another type of cascade-cooling cycle is passed from stage to stage, until the required process temperatures are reached. However, the cooling fluid is a unique and adequate mixing of the extracted natural gas components previously treated (removal of carbon dioxide, hydrogen sulfide and water).
PROCESO AUTORREFRIGERANTE
SELF-COOLING PROCESS
ADVANTAGE
VENTAJAS
1.- Temperature at the entrances of the compressor stages, with your desired recovery cold.
2.- Less cryogenic heat exchangers in this process, compared to the classical cascade process.
3.- That the cooling fluid is extracted from the natural gas itself and need not be stored or produced, or purified.
4. - The possibility of sub-cooling of liquefied natural gas at a temperature of - 163 ° C.
1.- temperaturas moderadas en las entradas de las etapas del compresor, con su deseable recuperación del frío;
2.- menos intercambiadores de calor criogénicos en este proceso, en comparación con el proceso de cascada clásica;
3.- que el fluido refrigerante es extraído del mismo gas natural y no necesita ser almacenado, ni producido, ni purificado, y
4.- la posibilidad del sub-enfriamiento del gas natural licuado a una temperatura de - 163°C.

La fuerza de compresión es centralizada en un solo
turbocompresor, lo cual da como resultado un equipo
demasiado grande.

OBSERVACIONES
Compression force is centralized on a single
turbocharger, which results in a computer too large.
OBSERVATION
PROCESO DE "AIR PRODUCTS AND CHEMICALS"
"AIR PRODUCTS AND CHEMICALS" PROCESS
Este proceso utiliza los procesos de cascada clásica y de auto-refrigeración antes descritos. El refrigerante utilizado en el proceso de cascada clásica es propano puro, destinado al pre-enfriamiento del gas natural y del refrigerante mixto. El refrigerante mixto es una mezcla de nitrógeno, metano, etano, propano y butano.
This process uses the classical cascade processes and self-cooling described above. The refrigerant used in the classic waterfall process is pure propane, intended for pre-cooling of natural gas and the mixed refrigerant. The mixed refrigerant is a mixture of nitrogen, methane, ethane, propane and butane.
PROCESO DE "AIR PRODUCTS AND CHEMICALS"
"AIR PRODUCTS AND CHEMICALS" PROCESS

VENTAJAS
1.- Utilización de compresores centrífugos, que son más seguros en comparación con los compresores axiales
2.- Utilización de refrigerante mixto cuyos componentes son parte del gas natural
3.- Posibilidad de sub-enfriar el gas natural licuado
4.- Utilización de un solo intercambiador de calor criogénico. Aunque sea muy grande, sus dimensiones aproximadas son de 30 m de altura y 4 m de diámetro.

ADVANTAGES
1 -. Use of centrifugal compressors, which are safer compared to axial compressors
. 2 - Using mixed refrigerant whose components are part of the natural gas
3 -. Chance of sub-cooled LNG
4 -. Using one cryogenic heat exchanger. Although very large, their approximate dimensions are 30 m high and 4 m in diameter.
OBSERVACIONES
1.- Este proceso utiliza un ciclo de cascada clásica, que circula propano puro. El propano tiene que ser producido, y purificado constantemente. La cascada incrementa el número de intercambiadores de calor.
2.- El vapor del refrigerante sale del intercambiador de calor criogénico a una temperatura baja (-35°C).
Esta es una pérdida de frío que podría ser utilizada.

OBSERVATIONS
O
Hydrogen is not found in nature in its elemental state, but must be produced from other sources such as water and natural gas and with the of energy contribution. Ideally the input energy would be equal to the energy contained in the synthesized gas. However, the production of hydrogen from any process involves a transformation of energy. And unfortunately, the transformations of energy are always associated with energy loss.
1 - This process uses a series of classic waterfall flowing pure propane. Propane has to be produced, and constantly purified. The cascade increases the number of heat exchangers.
2 -. Refrigerant vapor exiting the cryogenic heat exchanger at low temperature (-35 ° C).
This is a loss that could be used cold.
Main useful characteristics of hydrogen in the industry
Hydrogen use does not pollute, it only produces heat and water, because it promises to be the quintessential green energy. However, an additional source is needed to obtain it. And depending on what the selected source will depend on the output or not of CO2.
Reformado de vapor de Gas Natural
Hydrogen production methods
Electrolysis is the hydrolysis of water, the separation of the atoms constituting it's molecules, through electricity. It is the best known method for the production of oxygen. Electrolisis very effective as a means of producing pure hydrogen in small quantities.
El hidrógeno también puede se extraído de los hidrocarburos a partir del reformado.Reformado de vapor o reformado catalítico de un hidrocarburo ligero, como el gas natural,bajo una atmósfera de vapor, es la tecnología dominante para la producción de hidrógeno, de hecho el 95% del hidrógeno producido en los Estados Unidos es a partir de este proceso. El hidrógeno producido por este proceso necesita una purificación antes de ser utilizado en procesos posteriores.Este método consiste en hacer reaccionar Metano o más comúnmente gas natural a altas temperaturas y vapor una alta temperatura.
El dióxido de carbono se purifica disolviéndolo en un solución concentrada de carbonato alcalino y luego calentando la disolución con vapor y el gas se recoge y se comprime en cilindros de acero.



The carbon dioxide is purified by dissolving it in a concentrated solution of alkali carbonate and then steam heating the solution and the gas is collected and compressed in steel cylinders.


DISOLVENTES
SOLVENTS
Natural Gas Reforming
El proceso de licuefacción pre-enfriado, de refrigerante mixto de dos fluuidos denominados "Technip-Snamprogetti", es una adaptación del proceso de refrigerante mixto de dos presiones y flujo sencillo denominado "Technip-L'Air Liquide", descrito anteriormente.
The liquefaction process pre-cooled mixed refrigerant two fluuidos called "Technip-Snamprogetti", is an adaptation of the process of two-pressure mixed refrigerant flow and simple called "Technip-l'Air Liquide" earlier.
Dietanolamina (DEA)
Diethanolamine (DEA)
PROCESO DE "TECHNIP-SNAMPROGETTI"
"TECHNIP-SNAMPROGETTI" PROCESS
Gasificación del Carbón
Hydrogen can also be extracted from hydrocarbon reforming. Catalytic steam reforming of a light hydrocarbon such as natural gas, under a steam atmosphere, is the key technology for the production of hydrogen, in fact 95% of the hydrogen produced in the United States is from this process. The hydrogen produced by this process requires a purification before being used in subsequent processes. This method consists in reacting methane or natural gas commonly at high temperatures and high temperature steam.
Monoetanolamina (MEA)
Monoethanolamine (MEA)
Metildietanolamina (MDEA)
Methyldiethanolamine (MDEA)
La gasificación del carbón es el método más antiguo de producción de hidrógeno.Sin embargo es casi dos veces más caro que producir hidrógeno partir de gas natural.
El proceso básico de gasificación del carbón comienza convirtiendo el carbón en estado gaseoso, calentándolo en un reactor de alta temperatura.El carbón gaseoso se trata posteriormente con un vapor y oxigeno y el resultado es la formación de hidrógeno gaseoso,monoxido de carbono y dióxido de carbono.
PROCESO
PROCESS
PROCESO DE "TECHNIP-SNAMPROGETTI"
"TECHNIP-SNAMPROGETTI" PROCESS
VENTAJAS
La corriente de gas de síntesis procedente del reformador es enviada a la columna de destilación donde el dióxido de carbono es absorbido por el disolvente. Los componentes de la corriente de gas residual se descargan de la columna de separación. El dióxido de carbono en disolvente se envía a la columna de regeneración en el que el dióxido de carbono se regenera y se descarga para una purificación adicional por deshidratación de compresión y los pasos de refrigeración. El disolvente se devuelve a la columna de separación. El producto final es esencialmente 99,99% de pureza.

The syngas stream from the reformer is sent to the stripper column where the carbon dioxide is absorbed by the solvent. The residual gas stream components are discharged from the stripper column. The carbon dioxide in solvent is sent to the regeneration column where the carbon dioxide is regenerated and discharged for further purification by compression dehydration and refrigeration steps. The solvent is returned to the stripper column. The final product is essentially 99.99% pure.
ADVANTAGES
1.- sencillez del mismo proceso, ya que se requieren menos equipos.
2.- flexibilidad, ya que la composición del refrigerante podrá ser ajustada para acomodar las curvas de enfriamiento del gas natural, permitiendo el diseño del proceso para adaptarse más eficientemente a las condiciones climatológicas en la obra, y para utilizar el equipo de compresión de refrigerantes disponible.
Oxidación Parcial de Hidrocarburos
1 -. Simply the same process, since less equipment is required.
2 -. Flexibility, since the refrigerant composition may be adjusted to accommodate the cooling curves of natural gas, allowing the design process to adapt more efficiently to weather conditions in the work, and to use the refrigerant compression equipment available.
OBSERVACIONES
Este proceso utiliza tres turbocompresores Impulsados independientemente, e interdependientes uno de otro.
El tren de licuefacción entero se pararía por la falla de un solo turbocompresor.
This process uses three independently driven turbocompressor and interdependent from each other.
Full liquefaction train would stop by the failure of a single turbocharger.
OBSERVATION

PROCESO DE CASCADA CLÁSICA
CLASSICAL PROCESS WATERFALL
Mediante la oxidación parcial se puede obtener hidrógeno de una gran variedad de materias primas o de subproductos de otra reacciones. Entre estos se encuentran los hidrocarburos, los residuos industriales, la biomasa y el metano, etc.
La oxidación parcial ofrece algunas ventajas claras con respecto al reformado con vapor en cuanto utiliza aire , en vez de vapor,y es una reacción exotérmica por lo que no requiere un aporte de energía externa durante la operación, pero esta ventaja se contrarresta con una menor producción de hidrógeno.
RECUPERACION DE CO2 POR PROCESO DE ADSORCION POR SOLVENTE.
CO2 RECOVER YBY SOLVENT ADSORPTION PROCESS
PROCESO PSA
PROCESS PSA (PRESSURE SWING ADSORPTION)
Biomasa
El gas de alimentación:
Usualmente contiene aproximadamente el 20% de carbono, 70% de hidrógeno, y el resto de metano, monóxido de carbono, nitrógeno y agua.
Presión de 125-400 psig a temperaturas de 80-120 ᵒ F.
The feed gas:
Usually contains approximately 20% carbon dioxide, 70% hydrogen, and the remainder methane, carbon monoxide, nitrogen and water.
Is typically under a pressure of 125-400 psig at temperatures of 80-120ᵒF.
La biomasa se define como la materia orgánica que este disponible en una base renovable a través de un proceso natural o como subproducto de un proceso que utiliza fuentes renovables.
La biomasa puede ser convertida en hidrógeno a partir e distintos métodos:

-Gasificación seguida de una reacción shift
-Pirólisis de la biomasa para formar un bioaceite que pueda ser convertido a continuación en hidrógeno a través de un reformado catalítico de vapor y una reacción shift.
- Oxidación parcial de la biomasa
-Fermentación de la materia organica por bacterias capaces de producir hidrógeno.
El dióxido de carbono y el agua están fuertemente adsorbidos en los lechos adsorbentes y la corriente de gas residual se despresuriza para su posterior recuperación. El recipiente del adsorbente se evacua entonces a través de sopladores de vacío en el que el dióxido de carbono, que ha sido adsorbida por el lecho, se libera a purezas de esencialmente 99%.
The carbon dioxide and water are strongly adsorbed in the adsorb beds and the residual gas stream is depressurized for further recovery. The adsorber vessel is then evacuated through vacuum blowers where the carbon dioxide, which has been adsorbed by the bed, is released at purities of essentially 99%.
Atmospheric air is roughly filtered and pressurised by a compressor. The Air Receiver collects condensate and minimises pressure drop. The dry and compressed air leaves the air to refrigerant heat exchanger with about 10°C.
To clean the process air further, there are different stages of filtration. First of all, more condensate is removed, then a Coalescing filter acts as a gravity filter and finally an adsorber filled with activated carbon removes somehydrocarbons.
The last unit process in the warm end container is the thermal swing adsorber (TSA). The Air purification unit cleans the compressed process air by removing any residual water vapour, carbon dioxide and hydrocarbons.

El aire atmosférico es filtrado y se presuriza mediante un compresor. El receptor recoge el condensado de aire y minimiza la caída de presión. El aire seco y comprimido sale del aire al refrigerante del intercambiador de calor con unos 10 º C.
Para limpiar el aire de proceso aún más, hay diferentes etapas de filtración.
El último proceso de unidad en el contenedor extremo caliente es la de adsorción por cambio de temperatura (TSA). La unidad de purificación de aire limpia el aire de proceso comprimido mediante la eliminación de cualquier vapor de agua, dióxido de carbono e hidrocarburos residuales.

The process air enters the main heat exchanger in the Coldbox where it is cooled After leaving the main heat exchanger the process air has a temperature of about –112°C and is liquefied. The liquid air descending becomes richer in oxygen and collects at the base of the column as pure liquid oxygen.
It flows out into the boiler to the cold box liquid product valve. Turbines located at the base of the cold box provide refrigeration for the process. This cold air returns to the waste stream of the heat exchanger to inject refrigeration. Energy removed by the turbine re-appears as heat in the turbine’s closed-cycle air-brake circuit. This heat is removed in an air-to-air cooler by waste gas from the cold box.

El aire de proceso entra en el intercambiador de calor principal en la caja fría donde se enfría Después de salir del intercambiador de calor principal del aire de proceso tiene una temperatura de aproximadamente -112 ° C y se licua. El aire líquido descendente se convierte en más rica en oxígeno y recoge en la base de la columna de oxígeno líquido como pura.
Fluye a cabo dentro de la caldera a la válvula de producto líquido caja fría. Turbinas situados en la base de la caja fría proporcionar refrigeración para el proceso. Este aire frío vuelve a la corriente de desechos del intercambiador de calor para inyectar de refrigeración. Energía eliminado por la turbina vuelve a aparecer en forma de calor en ciclo cerrado circuito de frenos de aire de la turbina. Este calor se elimina en un enfriador de aire-a-aire por gas residual de la caja fría.
Liquid from the tank is compressed to high pressure in a cryogenic liquid pump. It is then vaporised in an ambient air vaporiser to produce gaseous oxygen. The high-pressure gas then can pass into cylinders via the gas manifold or fed into a customers product pipeline.

El líquido, desde el depósito se comprime a alta presión en una bomba de líquido criogénico. Se vaporiza a continuación, en un vaporizador de aire ambiente para producir oxígeno gaseoso. El gas de alta presión a continuación, puede pasar a los cilindros a través del colector de gas o alimentado en una tubería de producto de los clientes.
ll
OTROS PROCESOS
OTHER PROCESSES
SEPARACIÓN DE MEMBRANA
MEMBRANE SEPARATION
Procesos para proporcionar dos productos de gas.

Process to provide two gas products
SISTEMA CRYOFUEL
CRYOFUEL SYSTEM
Para proporcionar una corriente de metano líquido y dióxido de carbono gaseoso.

To provide a liquid methane and gaseous carbon dioxide stream .

SISTEMA ACRION
ACRION SYSTEM
Para proporcionar una corriente de metano gaseoso y dióxido de carbono líquido.

To provide a gaseous methane and liquid carbon dioxide stream
Aplicaciones
Empresas productoras de hidrógeno
-Air Liquide,
-Praxair
-Linde
- Air Products
-Shell
-Chevron
-BP
-ConocoPhillips
-ExxonMobil
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO ACRION DE LAVADO DE CO2
ACRION CO2 WASH PROCESS FLOW DIAGRAM
CO2 liquido se almacena normalmente en un tanque de espuma de aislamiento que tiene una unidad de refrigeracion para mantener la temperatura y presion del deposito.
Liquid carbon dioxide is normally stored in a foaminsulated tank that has a refrigeration unit to mantain the tank temperature and pressure.


CICLO DE PROPANO
CYCLE OF PROPANE
Pressure swing adsorption
Adsorción por oscilación de Presión

Advantages:
Very short starting time. Special designation in gas spread, avoid CMS destroyed by impacting of high speed airflow. Auto venting system to ensure the oxygen purity. Small location, less construction, low request in workshop.

Ventajas:
Tiempos cortos de arranque. Designación especial de difusión de gas, evite CMS destruido por el impacto del flujo de aire de alta velocidad. Sistema de auto ventilación que asegura pureza del oxígeno, ubicación pequeña, menos construcción, requerimiento bajo de mano de obra

Compressor:
Increases air required level of pressure


Compresor:
Incrementa el nivel requerido de presión del aire.
Dryer:
Removes air humidity by cooling.

Secador:
Remueve la humedad del aire por medio de enfriamiento.
Coal Tower
Adsorbs harmful organic impurities such as oil vapours and hydrocarbon compunds.

Torre de carbón activado:
Absorbe las impurezas orgánicas nocivas, como los vapores de aceite y compuestos de hidrocarburos.

Air Tank:
Acumulates necessary volume of air for PSA generator.

Tanque de Aire:
Almacena el volumen necesario para alimentar el generador de PSA.
Zeolite:
Filling with it's long-exchange beds traps Nitrogene molecules and allows Oxygen molecules to stream through.

Zeolita:
Llenar con sus camas de intercambio a largo atrapa las moléculas de nitrógeno y permite que las moléculas de oxígeno de flujo a través de la misma.
1. Air compressor
2. Refrigeration/adsorption dryer
3. Filter package (prefilter & micron filter)
4. Coal tower (activated carbon tower & dust filter)
5. Air tank
6. PSA generator
7. Product tank
8. Bacterial/sterile filter & active coal filter
9. Oxygen pressure reduction box
10. Oxygen high pressure compressor
11. Filling ramp (backup).
High Purity Oxygen
Flows from PSA generator to product tank and is ready for use.

Oxígeno de Alta Pureza
Proviene del generador PSA al tanque de producto y está listo para su uso.
Oxygene reducer pressure Box

Caja de reducción de presión de Oxígeno
Bacterial/sterile filter & active coal filter

Filtro esterilizador de baterias de carbón activado.


El hidrógeno no existe en su estado elemental, sino que tene que ser producido a partir de otras fuentes como puede ser el agua o el gas natural y con la aportación de energía. Idealmente la energía portada sería igual a la energía contenida en el gas sintetizado. Sin embargo, la producción del hidrógeno a partir de cualquier proceso implica una transformación de energía. Y desgraciadamente, las transformaciones de energía siempre tienen asociados pérdidas de energía.
Coal gasification is the oldest method of producing hydrogen. However, it is almost twice as expensive than producing hydrogen from natural gas.
The basic coal gasification process converting the coal begins with into gaseous state, heating in a high temperature reactor. The gaseous carbon is subsequently treated with steam and oxygen and results in the formation of hydrogen gas, carbon monoxide and carbon dioxide.
Coal Gasification
Partial Oxidation of Hydrocarbons
Partial oxidation by hydrogen can be obtained from a wide variety of raw materials or products from other reactions. These include hydrocarbons, industrial waste, biomass and methane, etc..
Partial oxidation offers some clear advantages over steam reforming in terms of using air instead of steam, and is an exothermic reaction and requires no external power supply during operation, but this advantage is offset by a lower hydrogen production.
Biomass is defined as organic matter that is available into a renewable basis through natural processes or as a byproduct of a process that uses renewable sources.
Biomass can be converted into hydrogen and from different methods:

-Gasification followed by a shift reaction
-Pyrolysis of biomass to form a bio-oil which can then be converted to hydrogen by catalytic steam reforming and shift reactions.
- Partial oxidation of biomass
-Fermentation of organic matter by bacteria capable of producing hydrogen.
Biomass
There are 3 methods of obtaining hydrogen from solar energy:
-Electrochemistry: in this case the solar energy is used to produce electricity, and this will be the one then used to produce hydrogen by electrolysis method.
Thermochemistry or thermolysis: the sun's energy is used to generate heat which is then used in the process called thermochemical cycles water hydrolysis.
-Photolysis: It needs expressly light input into the process, and without it, the process is not carried out.
Solar Energy
Ar
Applications
Es el tercero de los gases nobles, incoloro e inerte como ellos, constituye el 0,934% del aire seco.
El gas se obtiene por medio de la destilación fraccionada del aire licuado, en el que se encuentra en una proporción de aproximadamente el 0,94%, y posterior eliminación del oxígeno residual con hidrógeno.
Argón
Hydrogen-Producing Companies
Aplicaciones
Se emplea como gas de relleno en lámparas incandescentes ya que no reacciona con el material del filamento incluso a alta temperatura y presión, prolongando de este modo la vida útil de la bombilla, y en sustitución del neón en lámparas fluorescentes cuando se desea un color verde-azul en vez del rojo del neón. También como sustituto del nitrógeno molecular (N2) cuando éste no se comporta como gas inerte por las condiciones de operación.
En el ámbito industrial y científico se emplea universalmente de la recreación de atmósferas inertes (no reaccionantes) para evitar reacciones químicas indeseadas en multitud de operaciones:
Soldadura por arco y soldadura a gas.
Fabricación de titanio y otros elementos reactivos.
Fabricación de monocristales de silicio y germanio para componentes semiconductores.
En el buceo técnico, se emplea el argón para el inflado de trajes secos ,los que impiden el contacto de la piel con el agua a diferencia de los húmedos típicos de neopreno,tanto por ser inerte como por su pequeña conductividad térmica lo que proporciona el aislamiento térmico necesario para realizar largas inmersiones a cierta profundidad.
El láser de argón tiene usos médicos en odontología y oftalmología
Se emplea como gas de relleno en lámparas incandescentes ya que no reacciona con el material del filamento incluso a alta temperatura y presión, prolongando de este modo la vida útil de la bombilla, y en sustitución del neón en lámparas fluorescentes cuando se desea un color verde-azul en vez del rojo del neón. También como sustituto del nitrógeno molecular (N2) cuando éste no se comporta como gas inerte por las condiciones de operación.
En el ámbito industrial y científico se emplea universalmente de la recreación de atmósferas inertes (no reaccionantes) para evitar reacciones químicas indeseadas en multitud de operaciones:
Soldadura por arco y soldadura a gas.
Fabricación de titanio y otros elementos reactivos.
Fabricación de monocristales (piezas cilíndricas formadas por una estructura cristalina continua)
de silicio y germanio para componentes semiconductores.
El argón-39 se usa, entre otras aplicaciones, para la datación de núcleos de hielo, y aguas subterráneas
En el buceo técnico, se emplea el argón para el inflado de trajes secos —los que impiden el contacto de la piel con el agua a diferencia de los húmedos típicos de neopreno— tanto por ser inerte como por su pequeña conductividad térmica lo que proporciona el aislamiento térmico necesario para realizar largas inmersiones a cierta profundidad.
El láser de argón tiene usos médicos en odontología y oftalmología
It is the third of the noble gases, colorless and inert like them, constitutes 0.934% of the dry air.
The gas is obtained by the fractional distillation of liquefied air, which is in an amount of about 0.94%, and subsequent removal of residual oxygen with hydrogen.
Existen 3 métodos de obtención de hidrógeno a partir de energía solar:
-Electroquímica: en este caso, la energía solar se utiliza para producir electricidad, y este será el que luego se usa para producir hidrógeno mediante el método de la electrólisis.
La termoquímica o termólisis: la energía del sol se utiliza para generar calor que luego se utiliza en el proceso llamado ciclos termoquímico la hidrólisis del agua.
-Fotólisis: Necesita entrada expresamente la luz en el proceso, y sin ella, el proceso no se lleva a cabo.
Energía Solar
* Producción de ácido clorhídrico (HCl)
* Enfriamiento de rotores en generadores eléctricos en usinas de energía, visto que el hidrógeno posee una elevada conductividad térmica.
* En estado líquido, es utilizado en investigaciones “criogénicas” incluyendo estudios de superconductividad.
* Como es 14,5 veces más liviano que el aire y por eso es utilizado muchas veces como agente de elevación en balones y zeppelines, más alla que su utilización sea reducida debido al riesgo de trabajar con grandes cantidades de hidrógeno, que fue bien patente en el accidente que destruyó el zeppelín “Hindenburg” en 1937.
* El deuterio, un isótopo de hidrógeno en que el núcleo es constituido por un protón y un neutrón, es utilizado en la forma de la llamada “agua pesada” en fisión nuclear como moderador de neutrones.
* Compuestos de deuterio poseen aplicaciones en la química y en la biología, en estudio de reacciones utilizando el efecto isotópico.
* fusión nuclear
* hidrogenación de la grasa y aceites, hidroalquilaciones, hidrosulfuración, hidrockacking, así como en la producción de metanol entre otras.
* Sintesis del amoniaco
* Reaccion con muchos oxidos para la obtencion del metal libre
* Produccion de hidruros metalicos
* El tritio se produce en las reacciones nucleares y se empleacomo fuente de radiación en pinturas luminosas y como marcador en las ciencias biológicas.

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