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Que es el amononiacoGas incoloro de olor desagradable, compuesto de hidrógeno y nitrógeno y muy soluble en agua, que sirve de base para la formación de distintas sales; se emplea en la fabricación de abonos y productos de limpieza o de refrigeración.
Como se consigue el amoniaco
el amoníaco se obtiene a través del proceso denominado Haber, en el cual reacciona una corriente de N2 e H2 a altastemperaturas y presión, catalizador de por medio. La reacción es: N2 + 3 H2 ---- 2 NH3. El N2 lo obtiene del aire, y el H2 del metano (el metano reacciona con agua a altas temperaturas para dar CO e H2)
Los usos mas comunes de amoníaco se da en la fabricación de productos de limpieza, fertilizantes, en la fabricación de ácido nitríco, en la industria de los plásticos y colorantes, y líquido comorefrigerante.
Proceso de producción de amoníaco
Método de reformado con vapor
A continuación se explica el proceso de obtención de amoníaco teniendo como referencia el diagrama de flujo de bloques del método de reformado con vapor. Este método es el más empleado a nive mundial para la producción de amoniaco.
Se parte del gas natural constituido por una mezcla de hidrocarburos siendo el 90%metano (CH4) para obtener el H2 necesario para la síntesis de NH3.
Produccion amoníaco
Desulfuración
Antes del reformado tenemos que eliminar el S que contiene el gas natural, dado que la empresa distribuidora le añade compuestos orgánicos de S para olorizarlo.
R-SH + H2flecha RH + H2S hidrogenación
H2S + ZnO flecha H2O + ZnS adsorción
Reformado
Una vez adecuado el gas natural se le somete aun reformado catalítico con vapor de agua (craqueo- rupturas de las moléculas de CH4). El gas natural se mezcla con vapor en la proporción (1 : 3,3)-(gas : vapor) y se conduce al proceso de reformado, el cual se lleva a cabo en dos etapas
Reformador primario
El gas junto con el vapor se hace pasar por el interior de los tubos del equipo donde tiene lugar las reacciones siguientes
CH4 + H2Oequilibrio CO + 3H2 ΔH = 206 kj/mol
CH4 + 2H2O equilibrio CO2 + 4H2 ΔH = 166 kj/mol
reacciones fuertemente endotérmicas
Estas reacciones se llevan a cabo a 800ºC y están catalizadas por óxido de niquel (NiO), así se favorece la formación de H2.
Reformador secundario
El gas de salida del reformador anterior se mezcla con una corriente de aire en este 2º equipo, de esta manera aportamos el N2necesario para el gas de síntesis estequiométrico N2 + 3H2. Además, tiene lugar la combustión del metano alcanzándose temperaturas superiores a 1000ºC.
CH4 + 2O2flecha CO2 + 2H2O ΔH<< 0
En resumen, después de estas etapas la composición del gas resultante es aprox. N2 (12,7%), H2 (31,5%), CO (6,5%), CO2 (8,5%), CH4 (0,2%), H2O (40,5%), Ar (0,1%). → conversión 99% de hidrocarburo.
PurificaciónEl proceso de obtención de NH3 requiere un gas de síntesis de gran pureza, por ello se debe eliminar los gases CO y CO2.
Etapa de conversión.
Tras enfriar la mezcla se conduce a un convertidor donde el CO se transforma en CO2 por reacción con vapor de agua,
CO + H2O ↔ CO2 + H2 ΔH = -41 kj/molesta reacción requiere de un catalizador que no se desactive con el CO. La reacción se lleva a cabo endos pasos,
a) A aprox. 400ºC con Fe3O4.Cr2O3 como catalizador → 75% de la conversión.
b) A aprox. 225ºC con un catalizador más activo y más resistente al envenenamiento: Cu-ZnO → prácticamente la conversión completa.
Etapa de eliminación del CO2.
Seguidamente el CO2 se elimina en una torre con varios lechos mediante absorción con K2CO3 a contracorriente, formandose KHCO3 según
K2CO3 + CO2 +H2O flecha 2KHCO3
este se hace pasar por dos torres a baja presión para desorber el CO2, el bicarbonato pasa a carbón liberando CO2. (subproducto- para fabricación de bebidas refrescantes).
Etapa de metanización.
Las trazas de CO (0,2%) y CO2 (0,09%), que son peligrosas para el catalizador del reactor de síntesis, se convierten en CH4:
CO + 3H2equilibrio CH4 + H2O
CO2 + H2equilibrio CH4 +...