Obtencion Del Nh3

OBTENCION DEL NH3 (AMONIACO) 1. EL AMONIA AMONIACO CO EN LA NATURA NATURALEZA LEZA El amoníaco se encuentra en pequeñas cantidades en la atmósfera, siendo producido por la putrefacción de la materia nitrogenada proveniente de plantas y animales. El amoníaco y sales de amonio también se encuentran en pequeñas cantidades en el agua de lluvia, donde el cloruro de amonio y sulfato de amonio se encuentran en zonas volcánicas; los cristales de bicarbonato de amonio se an encontrado en la !atagonia, en el guano. El riñón secreta amoníaco para neutralizar el e"ceso de ácido. #as sales de amoníaco se encuentran distribuidas a través de suelo fértil y en el océano. El amoníaco también se encuentra en otras partes del sistema solar$ en %arte, &'piter, (aturno, )rano, *eptuno y !lutón. #as sustancias que contienen amoníaco, amoníaco, o aquellas que son similar a él, se llaman amoniacales.

2. DEFINICION DEFINICION OPERAC OPERACIONAL IONAL DEL DEL AMONIACO AMONIACO Y DEL PROCESO PROCESO INDUSTRIAL El amoniaco es un gas to"ico, corrosivo, incoloro y más ligero que el aire. +iene un olor penetrante y sabor caustico amargo a le-ía. Es soluble en disolventes orgánicos y sobre todo en agua. El amoniaco se envasa como gas licuado en cilindros de alta presión y también en estado líquido en tanques adecuados para ello. Es la materia prima para la fabricación del ácido nítrico, del nitrato amónico y otros nitratos inorgánicos, así como de la urea, todos ellos de empleo masivo como fertilizantes. El gas de síntesis, una mezcla de nitrógeno e idrógeno, se obtuvo ace pocos años a partir de gas de generador y gas de agua. )n gran n'mero de instalaciones industriales emplean oy gas natural y petróleo como materias primas para la producción de idrógeno. / pesar de todo, estudiaremos primero el 0método clásico1 de producción de idrógeno y gas de síntesis, porque todavía está vigente y porque los nuevos métodos an adoptado partes importantes del antiguo. PROPIEDADES F*SICAS APARIENCIA

=ncoloro >lor penetrante y PROPIEDADES QU*MICAS

3. PROP PROPIE IEDA DADE DES S FISICAS, QUIMICAS  Y TERMODINÁMICAS TERMODINÁMICAS  Y AMBIENTALES AMBIENTALES

desagradable

DENSIDAD

ACIDEZ 2,34 p5 a @ 9.?@ Ag Ag77m@; 9,999?@ g 7 cm TERMOQU*MICA

MASA MOLAR

8?,9@ g7mol SOLUBILIDAD SOL UBILIDAD EN  EN

-FH+AS A+UA

PUNTO DE FUSIN

82B,43 5 C?6 :

PUNTO DE EBULLICIN

3@2,68 5 C@@ :

PUNTO DE

DIPOLAR DIPOLAR ??@ B9 S+AS,5 1B99 BAR9 :

 -MO FH MENTO L*QUIDO MOMENTO

DESCOMPOSICIN

62,2 g7899 ml C4B,23 A&7mol 4. A & &77mol 9 :

METODOS DE OBTENCION A&7mol A &  &77mol a. M!"# !"#" #$ 8,43C49,3 < Ha%$& ' B" 823,?? &7molD5 &DmolC 8

D5 

TEMPERATURA CR*TICA

49B,B 5 8@3 : CAPACIDAD

4,?99 A&7AgD5 liq

PRESIN CR*TICA

888,B3 atm

CALOR*FICA (C) CALOR*FICA  (C)

69,96 A&7molD5 

*NDICE DE

8,@BB

REFRACCIN

Este método emplea una temperatura de B99: y una presión de 399 atm  N 2 + 3 H 2 → 2 NH 3

omo la temperatura crítica del * @ de [email protected]:, basta enfriar por deba-o de esta temperatura, los gases que salen del reactor, para que el * @ se licue, y el  3 y *3 que no an reaccionado, vuelvan a entrar en el reactor con la mezcla nueva, es necesario emplear reactores de grandes dimensiones

%. M!"#" #$ C/a0#$ Este método emplea presiones de 8999 atm. El tratamiento a tan elevada presión, fue posible por la preparación de aleaciones de *i con r y F y muy ba-a porporcion y al deterioro por el idrogeno antes indicado. (e obtiene un gran rendimiento, los reactores puede entonces ser de menor tamaño. E"isten métodos que operan a presiones intermedias y mas altas. )n avance interesante está en catalizadores que act'an a mas ba-as temperaturas, con lo cual el rendimiento se ace mayor.

. M!"#" Caa/$ /l igual que el método laude, empieza con una alta presión 699atm se caracteriza principalmente por el proyecto del catalizador y del condensador donde se de-a parte del amoniaco en los gases de recirculación para atemperar o retardar la reacción inicial en la cámara del catalizador.  +ambién los gases entrantes descienden en contacto con la pared e"terior del convertidor, con el ob-etivo de conservar su temperatura por deba-o de 499: y eliminar asi la costosa aleación *iquelCromoCFolframio utilizada en el sistema laude

. DESCRIPCION DEL PROCESO PRINCIPAL M!"#" Ha%$&%" #a producción por síntesis a partir de los elementos nitrógeno e idrógeno, seg'n la ecuación *3CfC@ 3CG 3 *@ es posible si se utilizan catalizadores adecuados. Esta síntesis queda favorecida por el empleo de ba-as temperaturas y elevadas presiones, pero, de otro lado, la velocidad de reacción aumenta con la temperatura, siendo demasiado pequeña por deba-o de 499: , por lo que resulta necesario operar por encima de dica temperatura. El rendimiento relativamente pequeño condicionado por esta temperatura demasiado elevada se puede me-orar traba-ando a mayor presión, o ien se acepta el ba-o rendimiento y se opera en circuito conduciendo de nuevo a la zona de reacción la mezcla nitrógenoCidrógeno que no aya reaccionado. #as numerosas y diferentes formas de realizar la síntesis del amoníaco se distinguen por la presión utilizada entre 899 y 8 999 atm y por las temperaturas de traba-o entre 499 y H99: . +ambién puede ser

diferente la forma de obtener idrógeno y nitrógeno barato. (in embargo, todos los métodos se derivan del de aberCIosc.

P&"#056 #$/ 7a El gas de síntesis, una mezcla de nitrógeno e idrógeno, se obtuvo ace pocos años a partir de gas de generador y gas de agua. )n gran n'mero de instalaciones industriales emplean oy gas natural y petróleo como materias primas para la producción de idrógeno. / pesar de todo, describiremos primero el método clásico de producción de idrogeno y gas de síntesis, porque todavía está vigente y porque los nuevos métodos an adoptado partes importantes del antiguo.

M!"#" 7a #$ 7$6$&a#"&7a #$ a70a En un generador , @8 L 93 y 9,3 L  4. (e almacena en el depósito 83. on el compresor 8@ se le comprime a 3B atm y se le lava con agua en la torre de absorción de 93 84 para eliminar este gas. El dió"ido de carbono tiene la propiedad de que su solubilidad en agua aumenta muco al crecer la presión, cosa que no sucede con los otros gases >, *3, 3, de modo que es posible separarlo así de los otros que salen por arriba de la torre de absorción, mientras el 9 3 disuelto en agua se evac'a por aba-o. , 8,? L 9 3 y 9,? L  4. #a eliminación de los restos de > tiene lugar en el absorbedor 8H con una disolución de cloruro de cobre = o también con una disolución amoniacal de formiato de cobre =. omo la reacción requiere elevada presión, se lleva el gas a la presión de 399 atm necesaria para la síntesis por medio del compresor 8B. #a le-ía de cobre saturada de > se descomprime 8?, con lo que el > se desprende y sale al aire. se lava en otra torre de absorción 82 con le-ía de sosa para eliminar las 'ltimas trazas de 93.

F"&:a56 #$ a:"6;a" #a mezcla gaseosa contiene aora solamente nitrógeno e idrógeno y por medio del compresor 39 se le añade nitrógeno puro a 399 atm para regular su composición a la relación volumétrica  3 $ *3 M @ $ 8. El gas de síntesis así preparado se conduce al orno de contacto orno de síntesis 38 que contiene el catalizador. Este consta de un fundido solidiKcado desierro elemental, principalmente, con pequeñas cantidades de /l39@, 5 3> y a>. El catalizador es muy sensible al monó"ido de carbono y al sulfuro de idrógeno y, por ello, el gas de síntesis pasa primero por un 0orno previo1 lleno con el mismo catalizador que el orno de síntesis, con lo que se eliminan los 'ltimos restos de compuestos de azufre y de > este paso del método no se representa en el se idrogenan en el contacto a  4 y 39. Esta puriKcación Kna tiene lugar a 399:  y en ella no tiene lugar la formación de amoníaco. El gas así puriKcado es adecuado aora para entrar en el orno de síntesis permitiendo que el catalizador tenga una larga vida. )n orno de síntesis para la producción de amoníaco está dispuesto de manera que al comenzar a operar después de aber estado parado se le pueda calentar y durante la marca normal se pueda eliminar por refrigeración el calor que se desprende. #a Jig. 889 muestra un e-emplo #as Jigs. 896, 892 presentan un e-emplo elegido de la  +écnica. !ara la síntesis del amoníaco, el orno con el contacto debe calentarse a unos 499CB99: . Entonces comienza la formación de amoníaco que transcurre e"otérmicamente, es decir, con desprendimiento de calor. El e"ceso de calor es per-udicial pues retrograda la reacción y es absorbido por el gas frío que entra en el orno, con lo que a la vez que se enfría el gas que sale del convertidor, se precalienta el gas nuevo que entra. En el paso por el convertidor se forma de 6 a 83 L de amoníaco, referido al gas de síntesis. El gas de reacción se enfría primero con agua 33 y después más a fondo 3@ asta conseguir que el amoníaco que contiene, después de descomprimir al pasar por la válvula de e"pansión 34 se reco-a líquido en el tanque 3B. #a mezcla de *3 N 3 que no a reaccionado se recoge del refrigerante 3@ mediante la bomba de circulación 3H y se recicla.

. ?. .

DIA+RAMA DE FLU=O DIA+RAMA DE BLOQUES MODELO Y@O REACCIONES QU*MICAS REACCIONES QU*MICAS

1. MECANISMO DE LA REACCION 11. ARIABLES DE PRODUCCIN 83.APLICACIONES