obtención industrial del ácido nítrico

Información general
El ácido nítrico es uno de los productos químicos industriales más importantes y cuantitativamente ocupa una de las diez primeras posiciones del mercado.
La mayor parte del ácido nítrico producido se destina a la producción de fertilizantes inorgánicos, y habitualmente se neutraliza con amoníaco para formar nitrato de amonio. Además, el ácido nítrico también se usa para lafabricación de explosivos de AN y productos químicos, como la caprolactama, el ácido adípico, el dinitrotolueno o el nitrobenceno. Dependiendo de la aplicación, se puede producir un ácido débil (la mayor parte de la producción de ácido nítrico) o un ácido fuerte. El ácido débil (50 – 65 % peso) resulta más adecuado para la producción de fertilizantes, mientras que para muchas reaccionesorgánicas es necesario disponer de un ácido más fuerte (hasta 99 % peso). El ácido nítrico concentrado se puede producir de manera directa e indirecta. El proceso directo difiere considerablemente del proceso que se emplea para obtener ácido nítrico débil, y el proceso indirecto utiliza ácido nítrico débil como material de inicio.
Inicialmente se emplearon plantas que funcionaban a una determinadapresión, también llamada plantas simples.
Existen otro tipo de plantas que funcionan con un proceso dual de presión para obtener una eficiencia mayor. Las plantas de actividad dual más antiguas emplean una presión baja o media, mientras que las más modernas utilizan una presión media o alta, siendo estas de las que hablaremos principalmente
Generación de gas de N2O de efecto invernadero como productosecundario
La oxidación del amoníaco produce NO, y N2O como producto secundario. El aumento de la presión de combustión de 1 a 5 bar que se ha producido en las últimas décadas ha incrementado ligeramente el nivel de emisión de N2O.
Descripción del proceso:
La principal característica de nuestra planta dual de presión media alta es que necesitamos obtener una presión más elevada en la secciónde absorción, por lo que se instala un compresor entre el condensador de refrigeración y la columna de absorción. El calor de la compresión se elimina mediante intercambio de calor con el gas de cola y/o recuperación de calor en una caldera de vapor. Un segundo condensador de refrigeración reduce la temperatura a 50 ºC aplicando agua como refrigerante. Ahora vamos con las diferentes partes delproceso.
Preparación de la materia prima
El NH3 líquido se evapora y se filtra. El aire se purifica mediante un proceso de filtración en dos o tres etapas y, a continuación, se presuriza. El filtro de amoníaco y de aire debería eliminar todas las partículas con la mayor eficacia posible para que no afecten negativamente al catalizador de la siguiente etapa de oxidación. El aire se divide en doscorrientes: una se dirige hacia el reactor catalítico y la otra, hacia la sección de blanqueado de la columna de absorción. El NH3 y el aire se mezclan en una proporción aproximada de 1:10 y, a continuación, se filtra (opcional).
Oxidación del NH3
El NH3 reacciona con aire en un catalizador situado en la sección de oxidación. Este proceso produce óxido nítrico y agua, de acuerdo con la siguienteecuación principal:
4 NH3 + 5 O2 ↔ 4 NO + 6 H2O
En esta etapa se forman simultáneamente óxido nitroso, nitrógeno y agua, de acuerdo con las siguientes ecuaciones:
4 NH3 + 3 O2 ↔ 2 N2 + 6 H2O
4 NH3 + 4 O2 ↔ 2 N2O + 6 H2O
La producción de óxido nítrico (NO) depende de la presión y la temperatura.
Para una presión menor a 1,7 bares y una temperatura que oscile entre los 810 y los 850 ºC, laconversión será del 97%.
Si la presión está entre 1,7 bares y 6,7 bares la temperatura a la que se da la reacción oscila entre los 850 y 900 ºC la conversión será del 96%.
Para presiones mayores de 6,7 bares la temperatura de reacción será entre 900 y 950 ºC, y la conversión en torno al 95%.
La reacción se produce en presencia de un catalizador que suele estar integrado por varios tamices...