Analisis del proceso
Páginas: 5 (1165 palabras)
Publicado: 6 de septiembre de 2015
ANALISIS DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO NÍTRICO
(PROCESO OSTWALD)
El método que se utilizará para la producción de ácido nítrico es el proceso Ostwald.
Este se lleva a cabo en tres pasos.
Oxidación de amoniaco con aire en exceso en presencia de un catalizador de platino, obteniendo monóxido de nitrógeno, .
Oxidación del monóxido de nitrógeno a dióxido de nitrógeno, .
Absorción de los óxidosde nitrógeno en agua para producir ácido nítrico con la liberación de óxido nítrico adicional.
OXIDACIÓN DEL AMONIACO.
El amoniaco se oxida con un exceso de oxígeno en presencia de un catalizador para formar óxido nítrico y agua:
La reacción es extremadamente rápida y casi completa. La principal reacción competitiva produce nitrógeno. Se considera una reacción de cambio (cuando es catalizada),que se completa en menos de un milisegundo. Debe, por lo tanto, realizarse como una reacción adiabática. La concentración de amoniaco en el aire alimentado se debe limitar para que la temperatura máxima alcanzada no dañe el costoso catalizador.
En esta etapa el aire de salida se divide, de modo que el vaya al convertidor y a los cambiadores de calor y a la columna de blanqueo. El aire comprimidocaliente se mezcla con amoniaco sobrecalentado y se envía al convertidor, que opera a una presión de entre y . La mezcla de aire y amoniaco, que contiene alrededor de de amoniaco, pasa a través de una pila de cerca de capas de una gasa de platino de 80 mallas + rodio al . La combustión es rápida, con una temperatura de salida de . La conversión a es de 94 a 95% y se necesitan alrededor de dealeación de platino por tonelada métrica de capacidad diaria de ácido. La temperatura del gas y la concentración de amoniaco en el reactor son muy importantes. Por encima de 11.5 a 12% de amoniaco es posible que haya una explosión. El gas de entrada debe estar por lo menos a y, de preferencia, a para que la primera capa de gasa se mantenga a la temperatura de reacción, pero ésta no debe excedero la pérdida de catalizador sería excesiva. Con 10% de amoniaco, la elevación de la temperatura adiabática es 710 °C, restringiendo así la concentración de amoniaco a . La vida del catalizador es de 6 a 10 semanas, en gran parte resultado de la erosión. Esto hace tener una carga de catalizador de aproximadamente 5 dólares por tonelada métrica de de producido. También se están utilizandogránulos que contienen trióxido de cobalto y que requieren un reemplazo menos frecuente, pero la conversión es un poco más baja.
OXIDACIÓN DEL ÓXIDO NITRICO.
El óxido nítrico sufre una lenta reacción con el oxígeno para producir dióxido de nitrógeno:
La formación del dióxido de nitrógeno está favorecida por la disminución de la temperatura, por lo que el gas que ha reaccionado fluye a través de unaserie de intercambiadores de calor, los cuales lo enfrían hasta 185 °C y permiten aprovechar el calor para producir vapor y recuperar energía.
En el intercambiador de calor hay un enfriamiento desde 645 °C hasta 596 °C, reaccionando alrededor del 5% del monóxido de nitrógeno. Luego en otro intercambiador hay un enfriamiento que disminuye la temperatura desde 596 °C hasta 280 °C, por lo quereacciona un 15% del y un 3% de formado, según las siguientes reacciones:
En seguida se ubica un filtro que permite la recuperación de los óxidos volátiles de platino. Está hecho de una cerámica de silicato de aluminio y es capaz de atrapar hasta el 50% del remanente del metal precioso, el resto se recupera en una etapa posterior. En el filtro reacciona 3 % del y 0.4 % del y como no hay intercambiode calor, se produce un aumento de la temperatura hasta 315 °C, debido a que la reacción es exotérmica.
La constante de equilibrio para la reacción , favorece la producción de a temperaturas más bajas, de modo que, por debajo de 150 °C casi todo el óxido nítrico se combina con cualquier oxígeno presente si se permite un tiempo de residencia suficiente. El dióxido de nitrógeno se dimeriza de...
(PROCESO OSTWALD)
El método que se utilizará para la producción de ácido nítrico es el proceso Ostwald.
Este se lleva a cabo en tres pasos.
Oxidación de amoniaco con aire en exceso en presencia de un catalizador de platino, obteniendo monóxido de nitrógeno, .
Oxidación del monóxido de nitrógeno a dióxido de nitrógeno, .
Absorción de los óxidosde nitrógeno en agua para producir ácido nítrico con la liberación de óxido nítrico adicional.
OXIDACIÓN DEL AMONIACO.
El amoniaco se oxida con un exceso de oxígeno en presencia de un catalizador para formar óxido nítrico y agua:
La reacción es extremadamente rápida y casi completa. La principal reacción competitiva produce nitrógeno. Se considera una reacción de cambio (cuando es catalizada),que se completa en menos de un milisegundo. Debe, por lo tanto, realizarse como una reacción adiabática. La concentración de amoniaco en el aire alimentado se debe limitar para que la temperatura máxima alcanzada no dañe el costoso catalizador.
En esta etapa el aire de salida se divide, de modo que el vaya al convertidor y a los cambiadores de calor y a la columna de blanqueo. El aire comprimidocaliente se mezcla con amoniaco sobrecalentado y se envía al convertidor, que opera a una presión de entre y . La mezcla de aire y amoniaco, que contiene alrededor de de amoniaco, pasa a través de una pila de cerca de capas de una gasa de platino de 80 mallas + rodio al . La combustión es rápida, con una temperatura de salida de . La conversión a es de 94 a 95% y se necesitan alrededor de dealeación de platino por tonelada métrica de capacidad diaria de ácido. La temperatura del gas y la concentración de amoniaco en el reactor son muy importantes. Por encima de 11.5 a 12% de amoniaco es posible que haya una explosión. El gas de entrada debe estar por lo menos a y, de preferencia, a para que la primera capa de gasa se mantenga a la temperatura de reacción, pero ésta no debe excedero la pérdida de catalizador sería excesiva. Con 10% de amoniaco, la elevación de la temperatura adiabática es 710 °C, restringiendo así la concentración de amoniaco a . La vida del catalizador es de 6 a 10 semanas, en gran parte resultado de la erosión. Esto hace tener una carga de catalizador de aproximadamente 5 dólares por tonelada métrica de de producido. También se están utilizandogránulos que contienen trióxido de cobalto y que requieren un reemplazo menos frecuente, pero la conversión es un poco más baja.
OXIDACIÓN DEL ÓXIDO NITRICO.
El óxido nítrico sufre una lenta reacción con el oxígeno para producir dióxido de nitrógeno:
La formación del dióxido de nitrógeno está favorecida por la disminución de la temperatura, por lo que el gas que ha reaccionado fluye a través de unaserie de intercambiadores de calor, los cuales lo enfrían hasta 185 °C y permiten aprovechar el calor para producir vapor y recuperar energía.
En el intercambiador de calor hay un enfriamiento desde 645 °C hasta 596 °C, reaccionando alrededor del 5% del monóxido de nitrógeno. Luego en otro intercambiador hay un enfriamiento que disminuye la temperatura desde 596 °C hasta 280 °C, por lo quereacciona un 15% del y un 3% de formado, según las siguientes reacciones:
En seguida se ubica un filtro que permite la recuperación de los óxidos volátiles de platino. Está hecho de una cerámica de silicato de aluminio y es capaz de atrapar hasta el 50% del remanente del metal precioso, el resto se recupera en una etapa posterior. En el filtro reacciona 3 % del y 0.4 % del y como no hay intercambiode calor, se produce un aumento de la temperatura hasta 315 °C, debido a que la reacción es exotérmica.
La constante de equilibrio para la reacción , favorece la producción de a temperaturas más bajas, de modo que, por debajo de 150 °C casi todo el óxido nítrico se combina con cualquier oxígeno presente si se permite un tiempo de residencia suficiente. El dióxido de nitrógeno se dimeriza de...
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