Análisis y propuesta de mejora del proceso de refrigeración del amoniaco en una planta de fabricación de fertilizantes

Abstract

[ES] El presente Trabajo de Fin de Grado se centra en proponer una mejora en el proceso de refrigeración y licuación de amoniaco empleado en la fabricación de productos nitrogenados y soluciones amoniacales. Los productos obtenidos se emplean como fertilizantes en la agricultura, siendo fundamentales para garantizar el abastecimiento de alimentos a la población. El proyecto se realiza en una empresa de producción de fertilizantes, con una planta de refrigeración de amoniaco real. El sistema de refrigeración comprende: un depósito previo a la aspiración, tres compresores alternativos de baja presión, un depósito de regulación interetapas, tres compresores alternativos de alta presión, en los que se centra el proyecto; dos condensadores y un acumulador de amoniaco; ordenados según el ciclo recorrido por el producto de interés. Así pues, el proyecto analiza el funcionamiento actual de los compresores de alta presión, calculando el consumo energético y el caudal trasegado a partir de los datos de funcionamiento aportados por la empresa, lo que permite comprender las dificultades de regulación que presentan los tres compresores actuales. Por ello, el Trabajo de Fin de Grado estudia las posibles alternativas disponibles en el mercado para disminuir el consumo de la planta y mejorar la regulación de los compresores de alta presión. De esta manera, el proyecto propone la instalación de un compresor de tornillo que mejore la eficiencia energética del proceso y, a su vez, cumpla con los requisitos de funcionamiento de la planta. Por último, el proyecto presenta un estudio del coste de la instalación del compresor de tornillo seleccionado y de los beneficios económicos que se obtendrán debido a la mejora de la eficiencia energética, estimando el tiempo que se tardará en recuperar la inversión inicial.

[EN] This Final Degree Project focuses on proposing an improvement in refrigeration and liquefaction process of ammonia used in the manufacturing of nitrogenous products and ammonia solutions. The products obtained are used as fertilizers in agriculture, being essential to guarantee food supply to the population. The project is carried out in a fertilizer production company, with a real ammonia refrigeration plant. The refrigeration system includes: a pre-aspiration tank, three alternative low-pressure compressors, an interstage regulation tank, three alternative high-pressure reciprocating compressors, on which the project focuses; two condensers and an ammonia accumulator; ordered according to the path followed by the interest product. Therefore, the project analyses current operation of high-pressure compressors, calculating energy consumption and the flow rate transferred from the operating data provided by the company, which helps to comprehend regulation difficulties of the three current compressors. For such reason, this Final Degree Project studies possible alternatives available to reduce plant consumption and improve the regulation of high-pressure compressors. According to these factors, the project focuses on the installation of a screw compressor that improves energy efficiency of the process and, in turn, complies with plant¿s operating requirements. Finally, the project leads to a thorough study of the potential costs originated by the implementation of the selected screw compressor that would show an improvement in energy efficiency, also estimating the time needed to regain the initial investment.