INDUSTRIA DEL ÀCIDO NÌTRICO Y AMONIACO

INDUSTRIA DEL ÀCIDO NÌTRICO Y AMONIACO 9.11 9.

PROC PR OCES ESO O DE DE OBT OBTEN ENCI CION ON DE DEL L ACI ACIDO DO NI NITR TRIC ICO O Propiedades Físicas y Químicas

El ácido nítrico ha sido conocido y estimado desde hace mucho tiempo. tiempo. La destil destilación ación del salitre con ácido sulfúrico es el método antiguo usual para su preparación. Los relámpagos forman cantidades considerables en la atmósfera. El. HNO3 es un líquido líquido incoloro incoloro que se descompone lentamente lentamente por la acción acción de la luz, adoptando una coloración amarilla por el NO2 que se produce en la reacción. , su punto de fusión es de –43 ºC y su punto de ebullición es de 83 ºC Es soluble en agua en cualquier   proporción y cantidad y Las fabricas generalmente producen un ácido fuerte de concentración 98.5% y un ácido débil de 60-62%. La densidad del producto varía según la concentración. La del ácido fuerte es de 1.513 gr/l y la del débil 1.376 gr/l. El Ácido Nítrico es uno de los más fuertes desde el punto de vista iónico. Pero lo que lo caracteriza químicamente es su energía de acción oxidante. La misma se manifiesta sobre casi todos los metales excepto por el Oro y el Platino, Este ácido es toxico, muy corrosivo, mancha la piel de amarillo y destruye las mucosas. Las fábricas generalmente producen un ácido fuerte de concentración 98.5% y un ácido débil de 60-62%.

USOS DEL ÁCIDO NÍTRICO El HNO3 es uno de los ácidos mas importantes desde el punto de vista de vida industrial,  pues se le consume en grandes grande s cantidades en la industria . El ácido nítrico Se emplea en los procesos de fabricación de fertilizantes, explosivos(TNT,  Nitrocelulosa, Nitroglicerina )colorantes, agua agu a regia, derivados nitrados y como intermedio en la producción de espumas rígidas y flexibles para mobiliario. En menor cantidad se emplea en galvanoplastia y metalurgia. El ácido fuerte se comercializa en camiones cisterna y contenedores de aluminio y el débil en cisternas de acero inoxidable.

9.1.1 9.1 .1 PRO PROCES CESO O DE FAB FABRIC RICACI ACION ON DE ACI ACIDO DO NIT NITRIC RICO O Para la obtención del ácido nítrico de forma industrial se utiliza el denominado proceso de Ostwald. Consiste en la oxidación catalítica del amoniaco procedente de la síntesis de Haber, a óxidos de nitrógeno que por acción del agua pasan a ácido nítrico. Podemos dividir el proceso en tres fases: Se puede quemar amoniaco en aire, en presenci presenciaa de un catalizador catalizador de plati platino, no, y los óxidos de nitrógeno así formados pueden oxidarse más y absorberse en agua para formar ácido nítrico. El amoniaco barato ha hecho que este proceso resulte mucho menos caro que la síntesis, más antigua, a partir del salitre de Chile.

El proceso Oswald es un proceso por tres etapas mediante el cual es manufacturado el ácido nítrico, HNO3.

MATERIAS PRIMAS Las materia materiass pri primas mas utiliza utilizadas das en el proceso proceso de obt obtenc ención ión del acido nítric nítricoo son los siguientes: Amoniaco, aire, agua de proceso y catalizador de platino

PROPIEDADES FISICAS DEL AMONIACO •

Punto de ebullición -33.4ºC a 1.013 bar 

•

Temperatura de ignición 651ºC

•

Concentración explosiva en el aire 16% - 28% Porcentaje de volumen

•

El Amoniaco es un combustible moderado,

9.1.2.. DIAGR 9.1.2 DIAGRAMA AMA DE BLOQU BLOQUES ES DEL PROCE PROCESO SO DE ACIDO NITRI NITRICO CO

9  AGUA DE DE PROCESO PROCESO GASES RESIDUALES O2 NO nítrógeno amoníaco

8

1

2

5

7

OXIDACION

COMBUSTION  AIRE Y  AMONIACO)  AMONIACO)

1163 K 700 Kpa 96% de Rendimiento

3

4  AGUA DE ENFRIAMIENTO o

   N    O    I    C    R    O    S    B    A    E    D    A    N    M    U    L    O    C

   I    I    I   n    ó    i   c   c   e    S

6

10

SOLUCIÓN ACUOSA DE HNO3 60% EN PESO

 Fuente: Propia Propia

DESCRIPCION DEL DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES Una mezcla gaseosa de aire y amoníaco (11% molar en amoníaco; son introducidos en un reactor de oxidación catalítica, catalítica, identificado identificado como “Sección I” . El reacto reactorr funcio funciona na a 1163 K y 700 kPa. El reactor tiene una malla de platino (con 10% de Rh) que es muy selectiva  para la reacción de oxidación del amoniaco para obtener monóxido de nitrógeno ,siguiendo la reacción exotérmica: 4 NH 3 + 5O2 → 4 NO + 6 H2 O Los productos del reactor son luego enfriados en un intercambiador de calor con una corriente externa de agua fría quitando el calor en exceso. Los productos después del enfriamiento entran en una segunda cámara (Sección II) que funciona acoplada a una columna de absorción (Sección III). En la Sección II, el monóxido de nitrógeno es oxidado totalmente a dióxido de nitrógeno en exceso de aire que entra en la cámara por la corriente 6, siguiendo la reacción .

2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) Finalmente la columna de absorción, Sección III el dióxido de nitrógeno es absorbido completamente en agua produciendo ácido nítrico según la reacción .  NO2 + H 2O → HNO3

El ácido nítrico es obtenido por el fondo de la columna con una pureza de 60% en peso (corriente 10) mientras que por el tope sale una corriente de gases residuales (corriente 9) constituida por, oxígeno, monóxido de nitrógeno y todo el amoniaco que no reaccionó más el nitrógeno. Por el tope entra agua de proceso (corriente 8) .

DIAGRAMA DE BLOQUES BLOQUES DEL PROCESO DE ACIDO NÍTRICO

AIRE Filtración

AMONIACO Evaporación

Compresion

Filtración Calefaccion A i r e s e c u n d a r io io

Filtracion

Aire prim ario

Mezcla

Reactor 

Agua Recu peración de Calor  Vapor 

Rec uperador de Calor 

C o o l e-rC  o n d e n s a d o r  

A g u a d e E n f r ia ia m i e n t o

Expansor  Agua de Proceso Absorción

Emisiones

A g u a d e e n f r ia ia m i e n t o

Blanqueador  Gases de co la

 Fuente: Propia Propia

Ac ido Nitrico Nitrico

DIAGRAMA DE FLUJO DE UNA PLANTA DE ACIDO NÍTRICO Secondary air  Primary air  1 6

STH

CW WB CW 2

HP Steam

9 7

NO gas

Tail gas

 Air 

 Air  comp comprr .

Tail gas

Tail gas gas turbine Steam turbine Process water  3

NOx Compr Compr .

CW HP Steam

Ammonia (gas )

CW

14 10

Condensate

WB 4

8

Tail gas BFW LP Steam

CW

BFW CW

CW

CW LP Steam

CW

12

Ammonia (Liquid )

AW

13

5

11

Nitric acid product

 Acid condensate

 Fuente: http://www.diquima.upm.es/docencia/tqi/docs/ammonia.pdf 

1

Reactor  

2

Process gas cooler 

3

Tail gas heater heater

4

Economizer 

3

5

Cooler condenser

6

Tail gas heater heater

& feedwater preheater 

2

7

Cooler condenser

8

 Absorpt  Absorption ion

9

Tail gas heater heater

2

1

10

Tail gas reactor 

11

 Ammonia  Ammonia evap evaporatio oration n

12

 Ammonia  Ammonia evap evaporatio oration n

13

Bleacher 

14

Turbine steam condenser 

& superheat superheating ing

9.1.3 9.1 .3 DES DESCRI CRIPCI PCIÒN ÒN DEL DEL DIAGRM DIAGRMA A DE FLUJ FLUJO O DE PROCE PROCESOS  SOS  PREPARACIÓN DE LA CARGA Desde un tanque tanque de almacen almacenamient amientoo , amonia amoniaco co liqui liquido do ingresa a un evaporad evaporador or por la corriente corrien te 1

que util utiliza iza agua como fluido de evaporac evaporación ión , la corrient corrientee gaseosa gaseosa ingresa ingresa a

un lecho de carbón carbón activado activado para elimi eliminar nar ciert ciertos os contaminante contaminantess gaseosos, el amoniaco amoniaco gaseoso ingresa por la corriente 2 al reactor catalítico. Por la correinte correinte 3 ing ingresa resa aire complet completamen amente te limpio limpio y sec secoo par paraa lue luego go ingresar ingresar a 3 compresores instalados en serie y un intercambiador de calor, la mezcla de aire y amoniaco ingresa al reactor catalítico.

REACTOR DE AMONIACO El procedimi procedimiento ento consiste consiste en hacer reacciona reaccionarr en un reactor reactor catal catalític íticoo una mezcla mezcla de amoniaco y aire enriquecido con oxigeno sobre un catalizador, de una malla de platino,  para obtener selectivamente oxido nítrico y agua a temperaturas entre 820-950 ºC y a  presiones de 1-12 bar. 4 NH 3 + 5O2 → 4 NO + 6 H2 O ; ∆ H

°

= −292, 5 KJ

/ mol 

Generalmente, se proporciona una cantidad en exceso de aire en relación con la cantidad estequiometria con el fin de controlar la inflamabilidad de la mezcla de reacción, y para  proporcionar una cantidad adicional de oxigeno ox igeno para subsiguientes reacciones de oxidación. Simultáneamente se desarrollan otras reacciones no deseadas en el reactor 

4 NH 3 + 4O2

4 NH 3 + 3O2

→ 2 N2 O + 6H2 O → 2 N2 + 6 H2 O

Las conversiones conversiones para estas reacciones reacciones están en promed promedio: io: conversión del amoníaco amoníaco de 94 vol% a NO, conversión del amoníaco de 4.5 vol% al N2 conversión del amoníaco de 1.5 vol % a N2O . El % de monóxido de nitrógeno nitrógeno formado esta en función de la la presión y de la temperatura del sistema.

PRESION ( BAR) TEMPERATURA (°C) % DE NO Menor a1,7 8 1 0 a 85 0 97 1,7 a 6,5 85 0 a 90 0 96 Mayor a 6,5 90 0 a 940 95 El flujo flujo de gases gases que sale sale del reacto reactorr con una una temperatura temperatura de 855 °C. y un un flujo flujo total total de 123930 kg/h . La composición promedio se da en la tabla siguiente.

RECUPERACION DE CALOR  Los gases efluentes procedentes del reactor se enfrían a continuación en una serie de intercambiadores de calor para oxidar el oxido nítrico con oxigeno con la formación de dióxido de nitrógeno y su dinero: El Calor de la mezcla gaseosa que sale del reactor de la combustión del amoníaco se utiliza  para producir vapor de agua que se utiliza posteriormente en el procso. La temperatura del gas de proceso se reduce a partir partir del °C el 855 al 220°C.

OXIDACION DE MONOXIDO DE NITROGENO El gas que se obtiene de la primera reacción de oxidación catalítica y que contiene entre un 10-12% 10-1 2% de NO, NO, se enfría, enfría, El gas enfri enfriado ado reac reaccio ciona na con oxíge oxígeno no atmosfé atmosféric ricoo para  producir las siguientes reacciones: 2 NO + 02

⇔ 2 NO2

 N 2 O4 + H 2 0 → HNO3

3 HNO2

⇔ HNO3 + 2NO + H 2 0 2 NO2 ↔ N 2O4

COLUMNA DE ABSORCION

+ HNO2

Luego de un acondicionamiento de la corriente ( T,P) se alimenta a un a torre de absorción donde ingresa agua en contracorriente , produciendo acido nítrico por el fondo cuya concentración máxima es de 68%.por la parte superior una corriente de mezcla de gases por  lo general contiene hasta 200ppm de óxidos de nitrógeno La eficiencia de generación de ácido y de aprovechamiento de la energía de los diferentes tipos de procesos empleados se encuentra relacionada de una manera muy fuerte con la  presión a la que se s e lleve a cabo la combustión del Amoniaco con el aire y de la presión en la que se efectúe el proceso de absorción de los óxidos de Nitrógeno en el agua. Las  presiones de operación empleadas en cada tipo de tecnología dividen los procesos de  producción de d e Acido Nítrico débil en procesos proces os de presión baja, procesos de presión media,  procesos de alta presión y procesos pro cesos de presión dual . La reacción principal en la columna de la adsorción es 2 NO2 + H 2 0 → HNO3

+ NO

La corriente corriente inferior inferior de la columna columna de absorci absorción ón ingresa ingresa a una torre torre de blanqueo blanqueo para para eliminar los gases disueltos y obtener acido nítrico al 68%. Los gases superiores superiores que salen de la torre de absorción absorción se blanquea con una corriente corriente de aire secundario, secundario, esta esta corriente corriente ingresa ingresa al sistema sistema de intercamb intercambiadores iadores para disminui disminuirr la temperatura de la corriente que sale del reactor catalítico. catalítico.

9.1. 9. 1.44 EM EMIS ISIO IONE NES S DEL DEL PROC PROCES ESO O

Emisiones desde manufactura de acido nítrico consiste de óxidos de nitrógeno (NO, NO2 y trazas de amoniaco, y acido nítrico.

9.1. 9. 1.55 PR PROC OCES ESO O DE TRAT TRATAM AMIE IENT NTO O El proceso está basado en la reducción de los NOx con NH3, en presencia de exceso de O2 y un catalizador apropiado, para transformarse en sustancias inocuas tales como agua y nitrógeno de acuerdo a las siguientes reacciones. 2-10 Kg óxidos NOX/ T acido nítrico.

REACCIONES DE DESCOMPOSICION  NO + NH 3 + O2  NO2 + NH3  N 2O → N2

→

→

N2

N2

+

+

H2 O

H2 O

+ O2

PROCESO DE TRATAMIENTO DE EMISONES EMISONES GASEOSAS GASEOSAS DE LA INDUSTRIA  DE ACIDO NITRICO

Gas de salida

2

Gas de salida Agua de proceso

CW

Amoníaco (gas) 1

No gas

Turbina del gas de salida

3

CW

Acido nítrico

 Fuente: http://www.diquima.upm.es/docencia/tqi/docs/ammonia.pdf 

PROBLEMA PRODUCCION INDUSTRIAL DE ACIDO NITRICO Una planta de producción de ácido nítrico nítrico diluido ( 60% en peso ) , es alimentada con 5T/h de amoniaco gas. La combustión combustión del del amoniaco amoniaco es de de 98% según la reacció reacción(I) n(I) . el resto resto se conviert conviertee en  partes iguales según las reacciones competitivas (II) y (III). El aire primario se introduce con un 5% de exceso mientras que el aire secundario se introduce en forma estequiometria para la oxidación oxidación del oxido nítrico. En el sistema de enfria enfriamient mientoo se empiez empiezaa a produci producirr la oxidación del NO, consumiéndose consumiéndose un 50% del oxigeno sobrante en la reacción. Igualmente se produce algo de absorción del

 NO2(g) en agua (g) formando ácido nítrico. , se absorbe el 80% del NO2 formado en esta oxidación. La temperatura media de trabajo en el enfriador es de 45°C. En caso de condensarse algún  producto en este equipo, este condensado condens ado es retirado del proceso. La oxidación tiene un rendimiento del 100% en la formación de NO2 En la columna de absorción tiene un rendimiento rendimiento del 98%. Datos : Reacciones de oxidación del amoniaco: Reacción I

4NH3(g) + 5O2(g)

Reacción II

4NH3(g) + 3O2(g)

Reacción III

→ →

2N2 + 6H2O

→

4NH3(g) + 6NO

4NO + 6H2O

5

N2 + 6H2O

Reacción de oxidación del NO:  NO + 1/2O2

 NO2

Reacción de absorción: 3NO2 + H2O

2HNO3 + NO

SOLUCION 1. Bal Balanc ancee de materi materiaa en el horno horno de de combusti combustion on Reacciones de oxidación del amoniaco: Reacción I

4NH3(g) + 5O2(g)

→

4NO + 6H2O

Reacción II

→

4NH3(g) + 3O2(g)

2N2 + 6H2O

4NH3(g) + 6NO →

Reacción III

5 N2 + 6H2O

N2 NH

Am oniaco

3

Com bustió ión Aire

H2 O NO

Moles de amoniaco

5.103

 KgNH 3  1molNH 3 h

  KmolNH   17 KgNH  = 294,11 h 3 3   

Moles de oxigeno en la reacción I  KmolNH 3  5KmolO2

94,11

h

   4 Km  = K m o l N H  3  

Exceso de oxigeno 5%:

Moles de Nitrógeno:

Flujo de aire:

38 6

3 86

386

3 67 , 6 5

KmolO2 h

 KmolO2 h

 KmolO2  79 KmolN2 h

 21KmolO  2

  Kmo l N   = 1452, 2 h 2  

 KmolO2  100 Kmolaire   29 Kg .aire h

 

21KmolO2

Kg .aire     1Kmol.aire  = 53304, 76 h    

Reacción 1 conversión del amoniaco 98% ; Reacción 2 conversión del amoniaco 1% ;

Reacción 3 conversión del amoniaco 1% ;

SUSTANCIA

 Kmol 

ENTRADA

 Kmol 

SALIDA

h

294,11 386,03 1452,22 -

 NH 3 O2

 N 2

 NO  H 2O

h

5,76 25,691 1452,32 288,47 4 32 , 5 3

2. Bal Balanc ancee de materia materia en el sist sistema ema de enfria enfriamie miento nto NO NH3  NO 2

N2

NH3 ENFRIAMIENTO H2O O2

NO

N2

CONDENSADO H2O

HNO 3

Oxidación

: NO +

→  NO2

1/2O2

Se consume el 50% de moles de oxigeno y por estequiometria:

Moles de NO consumido:

Moles de NO2 formado:

 KmolO2

25, 691

h

 1Kmol.NO    0, 5 KmolO  ( 0, 5%) =  2  

 KmolO2  1 Kmol .NO

25, 691

h

 0,5  0, 5 KmolO2

Acido nítrico producido (Absorción 80%)

   ( 0, 5%) =  

25, 69

25, 69

Kmo l . NO h

Kmol . NO2 h

3NO2 + H2O

2HNO3 + NO

 Kmo l. NO2  2 Kmo l .HNO3

25, 69

 

h

3 Kmo l . NO2

   ( 0, 8%) =  

13, 7

Kmo l .HNO3 h

Moles de monóxido de nitrógeno producido

SUSTANCIA  NH3 O2

ENTRADA 5,76 25,691

SALIDA 5.763kmol 12.845kmol

 N2

1 45 2, 32

1452.32kmol

 NO

288,47

= 269,6kmol

 NO2

-

= 5.138kmol

CONDENSADO: H2O

425.68kmol

HNO3

13.55288kmol

3. Bal Balanc ancee de materi materiaa en el sistem sistemaa de reacci reacción ón NO + 1/2O2

 NO2

Aire secundario que ingresa Moles de NO: 269,6kmol  KmolO2

Oxigeno: 133,1

h

; Nitrógeno:

500,71

Flujo de aire secundario: 18279.0996kg/h

 Kmo l. N 2 h

SUSTANCIA  NH3

ENTRADA 5.76kmol

SALIDA 5.76kmol

O2

12.8455kmol

12.8455kmol

 N2

1953.03kmol

1953.03kmol

 NO  NO2

269,6kmol 5.138kmol

274,76kmol

4. Bal Balanc ancee de mate materia ria en al col columna umna de abosr abosrcio cion n ( 98%) 98%) Reacción

:

3 NO2

+ H 2 O → 2 HNO3 + NO

Flujo Molar Molar de : NO2 = 274,76kmol/h Produccion de acido nítrico al 60% en peso

274, 76

  63KgHNO3    3 Kmo l . NO   1KmolHNO  ( 2   3    

 Kmo l . NO2  2 KmolHNO3 h

Peso de agua 40%:

7659,0

Kg. H2 O h

Agua de proceso que se necesita: Flujo de agua: 91,58kmol/h

91, 58

 Kmo l .H 2O  18 KgH 2O h

  Kg .H O  1Kmo l .H O  = 1648, 44 h 2 2   

0, 98)

=

11488, 6

Kg .HNO3 h

Moles de los gases que salen a la cabeza de la columna de absorción

SUSTANCIA  NH3 O2

ENTRADA 5.763kmol 12.845kmol

SALIDA 5.763kmol 12.845kmol

 N2

1953.03kmol

1953.03kmol

 NO

-

88.64kmol

 NO2

274,76kmol/h

5.138kmol

Producción del ácido nítrico : HNO3 H2O

183,17kmol 425.68kmol

Cantidad de agua de lavado que entra al absorbedor :

7659,0

Kg. H2 O

9307,44

h

+

1648,44

 Kg.H 2O h

Kg. H2O h

Composición de los gases que salen a la cabeza de la columna de absorción : Moles

Composición

= 5.4268kmol

2.6271X10-3

 NO

= 88.645kmol

0.0429

 N2

= 1953.03kmol

 NO2

0.9454

 NH3

O2

= 5.76kmol

= 12.8455kmol

2.7884x10-3 6.2184x10-3

Totales= 2065.7073kmol

PROBLEMA 1) El ácido ácido nítrico nítrico es un ácido ácido fuerte, import importante ante en la producci producción ón de fertilizant fertilizantes, es, en la síntesis síntes is orgánica y explos explosivos, ivos, produciéndose produciéndose 30 mill millones ones de tonel toneladas adas por año a nivel mundial. El proceso industrial mas frecuente para la producción del ácido nítrico está  basado en la oxidación catalítica del d el amoniaco, proceso patentado por vez primera por  el químico Wilhelm Ostwald, en 1902, galardonado con el premio Nóbel de química en 1909 por sus trabajos en catálisis, equilibrio químico y velocidades de reacción. En la figura siguiente se muestra una unidad simplificada del proceso Ostwald: Una mezcla gaseosa de aire y amoníaco (11% molar en amoníaco; para el aire considere que es una mezcla de gases constituido por 79% de nitrógeno y 21% oxígeno en fracciones molares) son introducidos en un reactor de oxidación catalítica, identificado como “Sección I” en el diagrama . El reactor funciona a 1163 K y 700 kPa. El reactor  tiene una malla de platino (con 10% de Rh) que es muy selectiva para la reacción de oxidación del amoniaco para obtener monóxido de nitrógeno (A), ( H = -950 kJ), siguiendo la reacción exotérmica: Pt/Rh Amoníaco (g) + Oxígeno((g)

A(g) + Agua (g)

Considere que ésta es la reacción principal y que son despreciables otras reacciones secundarias. Del total de amoniaco que alimenta el reactor, son convertidos en producto “A”, 96% de los moles que son alimentados. Los productos del reactor son luego enfriados en un intercambiador de calor con una corriente externa de agua fría quitando el calor en exceso. Los productos después del enfriamiento entran en una segunda cámara (Sección II) que funciona acoplada a una columna de absorción (Sección III). En la Sección II, el monóxido de nitrógeno (A) es oxidado totalmente a dióxido de nitrógeno (B) en exceso de aire que entra en la cámara por la corriente 6, siguiendo la reacción (?H = -90 kJ): A(g) + Oxígeno(g)

B(g)

Fina Fi nalm lmen ente te la col colum umna na de ab absor sorci ción ón,, Se Secc cció iónn III el di dióxi óxido do de ni nitr tróg ógeno eno (B (B)) es absorbido completamente en agua produciendo ácido nítrico (C) según la reacción (H = -140 kJ): B(g) + Agua (l)

C (aq) + A(g)

El ácido nítrico es obtenido por el fondo de la columna con una pureza de 60% en peso (corriente 10) mientras que por el tope sale una corriente de gases residuales (corriente 9) constituida por, oxígeno (3% molar), monóxido de nitrógeno (4,1% molar) y todo el amoniaco que no reaccionó más el nitrógeno (92,9 %). El componente A que sale por el tope es producido dentro de la columna; la corriente 7 no contiene nada del componente A. También por el tope entra agua de proceso (corriente 8) necesaria para absorber el

componente compon ente B. Consid Considere ere que el comportamiento comportamiento de los gases es ideal ideal.. Si fuera necesario, necesario, considere que las masas atómicas son: H=1, N=14, O=16. Densidad del agua = 1000 kg/m3. R= 8,3144 Pa m3 / mol K 

Calcular : •

Calcular el número de moles totales de la mezcla de alimentación (corriente 1), que se necesitan para producir 10000 kg de ácido nítrico con 60% en peso de pureza , en 1 hora, tal como se muestra en el diagrama del proceso.

•

Calcular la cantidad total de gases residuales producidos (en moles) en la corriente 9  por cada hora de proceso. proces o. 9

 Ag ua de pro ce so Gases residuales 3,0% 3,0% O2 4,1% 4,1% de A 92,9 92,9% % nítrógeno amon íaco

8

1

 Ai re Y  Am on íac o (11% (11% )

2

5

7

Producción Catalítica del Monóxido de Nitrógeno (A) 1163K 1163K 70 0Kp a 96% 96% de Rendimiento

Oxidación del Monóxido de N itrógeno itrógeno(A) Para Dióxido de N itrógeno itrógeno (B) 4

3

 Ag ua de enfriamiento

   n    ó    i    c   A    r    o   +    s    b   C    A  =    e   a    d   u    a   g    n   A    +    m    u   B    l    o    C

   I    I    I    n    ó    i

   c    c    e    S

6

10

Solución acuosa de  Ác id o N ítric (C) (oC) 60% 60% en p eso 10000Kg/H 10000Kg/H

En la producción de ácido nítrico se llevan a cabo las reacciones:  NO (g) + ½ O2 (g) NO2 (g) 3NO2 (g) + H2O (l) 2NO3 H (l) + NO (g) 2) La primera reacción se lleva a cabo en un reactor tubular donde se convierte el 50 % de  NO y la segunda en una columna de absorción, tal como se observa en el esquema. La composición de los gases de salida de la columna es: 7.08 % NO; 10.09 % O2 ; 82.83 % N2 (Porcentajes molares) molares) Calcular los caudales de las especies en las corrientes de entrada y salida de la unidad, necesarios para producir 10 Tn/h de una solución de NO3 H al 62 % (p/p)

NO

NO

O2 N2

H2O

I React or

II

O2

Colum N2 na de absorc NO3H ión (62%)

COMPONENTE

Para la columna

Para el reactor

ENTRADA

SALIDA

(KG/H)

(KG/H)

NO

4428.4

5904.2

O2

8975.2

8975.2

 N2

64468.6

64468.6

 NO2

6790.3

--------

H2O

4685.7

3799.9

 NO3 N  N

--------

6199..8

NO

8856.9

O2

11337.0

 N2

64468.6

 NO2

-------