Proponer de forma motivada y justificada las Operaciones Básicas de un proceso de fabricación de un abono químico.

El proceso de obtención de nitrato de amonio consta de los siguientes pasos:
1. Obtención del hidróxido amónico
2. Combustión del amoniaco
3. Neutralización del amoníaco con el ácido nítrico.
4. Recuperación del nitrato amónico.
 Reacciones del proceso
1. NH3 + H20 -> NH4OH (ac)
2. NH3 + O2 -> NOX
Para obtener NO2 necesitamos la presencia de un catalizador
3. 4NH3 + 7 O2 ↔ 4NO2 +6H20(v)
4. NO2 + H20 -> HNO3 (ac)
5. . NH4OH + HNO3 -> NH4NO3 + H20
En primer lugar se deberán conocer las diferentes materias primas a emplear, sus propiedades y la forma de obtención:
1. Amoniaco.
- Fórmula: NH3
- Densidad: 0,73 kg/m³
- Punto de ebullición: -33,34 °C
- Masa molar: 17,031 g/mol
- Punto de fusión: -77,73 °C
- El amoniaco en estado gaseoso se comprará a unos de los fabricantesy distribuidores de productos y reactivos químicos, la elección del fabricante se realizara en función del coste, calidad y pureza del reactivo.
2. Agua
- Fórmula: H2O
- Densidad: 1.000,00 kg/m³
- Punto de ebullición: 99,98 °C
- Masa molar: 18,0153 g/mol
- Punto de fusión: 0,0 °C
- El agua líquida se obtendrá de un río o embalse, mediante sistemas de impulsión (bomba de agua). Antes de suutilización de someterla a un proceso de filtrado y un análisis para conocer su composición.
3. OXÍGENO
- Fórmula: O2
- Densidad: 1,429 kg/m3
- Punto de ebullición: -183 °C
- Masa atómica: 15,9994 g/atomo
- Punto fusión: -223 °C
- El oxígeno se obtendrá del aire, ya que ha si es más rentable y económico para el proceso. Se suministra aire (estado gaseoso) a la instalación, procedente delambiente, mediante un compresor.
4. ÁCIDO NÍTRICO
- Fórmula: HNO3
- Densidad: 1,51 Kg/m³
- Punto de ebullición: 83 °C
- Masa molar: 63,01 g/mol
- Punto de fusión: -42 °C
- Se obtendrá por oxidación del amoniaco e hidratación del dióxido de nitrógeno.
5. NITRATO DE AMONIO
- Fórmula: NH4NO3
- Densidad: 1,72 Kg/m³
- Punto de ebullición:
- Masa molar: 80,052 g/mol
- Punto de fusión: 169,6 °C- Es el producto deseado el cual se consigue al combinar el hidróxido de amonio con el ácido nítrico.
Una vez dispuestas las materias primas que se van a utilizar, el proceso de fabricación transcurre como sigue:
1. En la esfera de almacenamiento del amoniaco, de la cual hay que saber características tales como volumen de la esfera y presión interior, se abren unas válvulas que regulan lapresión de salida del amoniaco hasta alcanzar la presión deseada para cada proceso posterior.
2. Por un lado, se obtiene hidróxido amónico en la primera torre de absorción dispuesta en contracorriente, la cual se alimenta:
- Por la cabeza con agua, mediante impulsión por una bomba (con previo filtro), y llegando a la torre mediante un difusor.
- Por la cola con amoniaco a la presión deseada,procedente de la esfera de almacenamiento.
La reacción que tiene lugar es la que anteriormente hemos designado como uno:
1. NH3 + H20 -> NH4OH (ac)
El hidróxido amónico que se obtiene por la cola de la torre se hace pasar por un intercambiador de calor, ya que es una reacción exotérmica.
En este punto se debería calcular:
1) Calor de reacción de la formación del hidróxido amónico, para calcular elintercambio de calor necesario.
2) Condiciones de operación, como temperatura o presión, necesarias para obtener la concentración deseada de hidróxido amónico.
3. Por otro lado tenemos la obtención del NO2, en un quemador alimentado con NH3 y aire en exceso (de la atmósfera mediante compresor, a la misma presión, y a elevadas temperaturas: 700 – 950◦C).
Se utiliza una concentración deaproximadamente un 10% de amoniaco en volumen para evitar mezclas explosivas.
El producto de NO2 se enfría en intercambiador de calor.
La reacción que tiene lugar en este punto es:
2. 4NH3 + 7 O2 ↔ 4NO2 + 6H20(v)
Para llevar a cabo esta reacción será necesario la utilización de un catalizador, el cual combinado con las altas temperaturas del trabajo evitan una serie de reacciones competitivas. Los...