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PROCESOS QUIMICOS
ROOSVELTH CANTARO SOTELO
MG. ING. PETROQUIMICO
CAPITULO N° 8
PRODUCCIÓN DE AMONIACO, DE ACIDO NITRICO Y NITRATOS
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
OBJETIVOS
Aprender e interpretar el proceso químico para la obtención del gas de síntesis.
Estudiar la composición de los compuestos contaminantes del gas Natural y sus posibles efectos dentro del proceso químico.
Reconocer los beneficios de la obtención del amoniaco a partir de sustancias con elevada cantidad de carbono como por ejemplo los hidrocarburos.
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
GENERALIDADES
El amoniaco, es uno de los productos intermedios más importantes de la industria química.
El 80% de su producción se destina a la fabricación de fertilizantes.
Acido nítrico
Explosivos
Plástico y textiles
Fertilizantes:
Nitrato amónico: NH4NO3
Sales amónicas: (NH4)2SO4, (NH4)3PO4
Urea: (NH2)2C=O
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
PROCEDENCIA Y DESTINO DEL AMONIACO
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
ETAPAS DE LA PRODUCCIÓN DEL AMONIACO
Desulfuración.
Reformado (Reforming).
Purificación.
Conversión.
Eliminación de CO2.
Metanización.
Síntesis.
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
DESULFURIZACIÓN
Materia prima: gas natural
Disminución del contenido de azufre en el gas natural.
Compuesto azufrados:
Mercaptanos (R-S-H)
Sulfuros (R-S-R)
Disulfuros (R-S-S-R)
Tiofenos
H2S,
Disulfuro de carbono (CS2)
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
DESULFURIZACIÓN
Formación de hidrocarburos puros.
Eliminación de los compuestos.
R-SH(g) + H2(g) → RH(g) + H2S(g) Hidrogenación
H2S(g) + ZnO(s) →H2O(v) + ZnS(s) Adsorción
También pueden usarse columnas de carbón activado
Co-Ni
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
REFORMADO CON VAPOR (STEAM REFORMING)
Producción industrial de hidrógeno
Las materias primas: vapor de agua y gas natural
El gas natural se pone en contacto con vapor de agua a 800°C y catalizadas con NiO.
CH4(g) + H2O(v) ↔CO(g) + 3H2(g) ΔH = 206 kJ/mol
CH4(g) + 2 H2O(v) ↔ CO2(g) + 4H2(g) ΔH = 166 kJ/mol
Producción del “Gas de Síntesis”
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
PURIFICACIÓN Y CONVERSIÓN
El gas antes de entrar a la reacción principal debe limpiarse de CO y CO2 , por eso se pasa a un convertidor que convierta el CO remanente en CO2.
CO(g) + H2O(v) ↔ CO2(g) + H2(g) ΔH = -41 kJ/mol
La reacción se lleva a cabo en dos pasos,
a). A aprox. 400°C con Fe3O4.Cr2O3 como catalizador ocurre un 75% de la conversión.
b). A aprox. 225°C con un catalizador más activo y más resistente al envenenamiento: Cu-ZnO es prácticamente la conversión completa.
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
ELIMINACIÓN DE CO2
El CO2 se elimina por adsorción con agua
Posteriormente por absorción química con solución de carbonato de potasio K2CO3 a contracorriente, formándose KHCO3 según:
K2CO3(ac) + CO2(g) + H2O(l) → 2KHCO3(ac)
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
METANIZACIÓN
El CO y CO2 remanentes se convierten en metano a 300°C y en presencia de catalizador de Ni.
CO(g) + 3H2(g) ↔ CH4(g) + H2O(v) ΔH = -49217 kJ/mol
CO2(g) + 4H2(g) ↔ CH4(g) + 2 H2O(v) ΔH = -13500 kJ/mol
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
SINTESIS DEL AMONIACO
El nitrógeno entra al proceso cuando se mezcla aire con gas de reformado primario lográndose una relación de 1:3 de N2/H2.
Ya en el reactor principal comprimido 150 – 300 atm (compresor centrífugo con turbina de vapor) y a 500°C sobre un lecho catalítico de Fe mezclado con promotores o activadores de óxido de potasio y soporte de Al2O3.
N2(g) + H2(g) ↔ NH3(g)
PRODUCCIÓN DE AMONIACO
SINTESIS DEL AMONIACO POR REFORMADO DEL GAS NATURAL
R-SH2+H2 RH+ H2S
CH4+H2O CO+H2
CO + H2O CO2 + H2
C2O + H2O + KCO3 2CO3HK
CO + H2 CH4 + H2O
N2 + H2 NH3
PRODUCCIÓN DE ACIDO NITRICO HNO3
Sirve para elaborar:
1. Sales de amonio (nitratos, sulfatos,
cloruro, fosfatos).
2. Urea.
3. Explosivos.
4. Plásticos y textiles.
OXIDACIÓN DEL AMONIACO
4 NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(l)
Reacción exotérmica y adiabática: -216, 7 kcal.
Relación de: Amoniaco/aire es de 1/9.
Usa catalizador de Platino-Rodio.
Luego los gases pasan por intercambiadores de calor y enfriadores.
Se genera con el oxígeno en exceso:
2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)
OXIDACIÓN DEL AMONIACO
3 NO2(g) + H2O(l)↔ 2 HNO3(l) + NO(g) -58,7 KJ/Kmol
Reacción en equilibrio.
Ácido: concentrado o caliente favorece a la reacción inversa.
Además con el ácido nítrico salen mezclados NO2, NO, HNO2 (cuando la concentración del ácido nítrico está entre 20 y 45%), N2O4 (cuando la concentración es más del 55%)
PRODUCCIÓN DE NITRATO DE AMONIO
NH3(g) + HNO3(ac) →NH4NO3(ac) H = -10 600 cal
Reacción exotérmica y explosiva
Las mezclas del nitrato de amonio con petróleo se utilizan como explosivos y se le denominan ANFO.
Este compuesto también es responsable de la mayor parte de los accidentes graves con los fertilizantes.
PRODUCCIÓN DE NITRATO DE AMONIO
GRACIAS POR SU ATENCIÓN