Amoniaco

 7.3  OBTENCIÓN DEL AMONIACO
            Uno de los métodos mas comerciales para obtener amoniaco es a partir del gas natural, el cual considera seis etapas previas a la etapa de síntesis:
1.      La etapa de desulfurización.
2.      Reformación del gas natural con vapor.
3.      Conversión del CO.
4.      Separación del CO2.
5.      Metanación.
6.      Compresión del gas de síntesis.7.      Síntesis.
7.3.1    Etapa de Desulfurización
El objetivo de esta etapa es la eliminación de todo tipo de compuestos de azufre que son venenos para los catalizadores de reformación y conversión.
El azufre que acompaña al gas natural, normalmente esta como sulfuro de hidrógeno, mercaptanos y azufre orgánico.
El proceso se basa en la adsorción química del azufre empleando ZnO, elcual cumple doble función:
- Como catalizador, al descomponer los compuestos de azufre.
 R-S-S-R  +   ZnO    ------>  2 R´H   +  2 H2S  +  ZnO
- Como reactante al reaccionar con el H2S que se produce.
H2S  +  ZnO   ------>  ZnS  + H2O
El ZnO debe tener una gran área superficial para poder captar todo el H2S que se produce. Su actividad está en función de la temperatura deoperación, la cual puede estar entre los 175o C (hay adsorción de H2S) y 400o C, pero como muchos compuestos de azufre no se adsorben a temperaturas relativamente bajas, se prefiere trabajar a temperaturas cercanas a los 400o C. 
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Fig. 7.1  Desulfurización del Gas Natural

Para asegurarse que el azufre no estará en la corriente que ingresa al proceso, se emplean dos desulfurizadores quepueden trabajar en serie o en paralelo. (Fig.7.1 )
            Como la temperatura de trabajo es alta la corriente de alimentación a los desulfurizadores se calienta en un horno.

7.3.2    Reformación del gas natural
El objetivo de esta etapa es convertir al metano en una mezcla de CO e H2 .  El proceso de reformación se basa en la siguiente reacción :
CH4  +  H2O CO  + H2                ΔH = + 49.3 kcal/mol
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Fig. 7.2   Reformación del Gas Natural
La reformación se realiza en dos etapas, siendo necesario tener un especial cuidado en el tratamiento de las variables del proceso en cada una de ellas, a fin de poder controlar y obtener los resultados que se buscan. (Fig. 7.2)

a)      Reformador Primario 
Se realiza la reformación parcial del metano con vapor de agua.Termodinámica del proceso.
 La reacción principal es endotérmica y reversible, por lo tanto, altas temperaturas favorece la reacción, sin embargo, también se producen reacciones secundarias las cuales influyen en la formación de coque y que se deposita en el catalizador inhibiendo la reacción. Las reacciones secundarias que se producen son:
|No |Reacción|ΔH  ( kcal/mol) |
|a) |CO  +  H2O   CO2  +  H2 |– 9.8 |
|b) |CH4  +  2 H2O CO2  + 4 H2 |+ 39.3 |
|c) |CH4  +  CO2 2 CO  + 2 H2 |– 59.3 |
|d)|CH4 + CO2 CO  +  H2   +  H2O  +  C |+ 27.7 |
|e) |2 CH4           C2H4  +  4 H2 |+ 48.3 |
|f) |2 CO           CO2  +  C |+ 41.2 |
|g) |2 Cx  +  H2O     CO  +  H2|+ 31.38 |

 Catalizador
Esta compuesto básicamente por 12% Ni y 86% de Al2O3, tiene la forma de anillos con una vida promedio de 2 a 3 años y pero el Ni es pirofosfórico, por lo que, se instala en el reactor como NiO y después se reduce a Ni.

Variables del proceso

Temperatura, Definitivamente una mayor temperatura favorece la...