PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE UREA, FERTILIZANTES Y APLICACIONES
Páginas: 8 (1786 palabras)
Publicado: 26 de mayo de 2013
Producción industrial de la urea.
La síntesis de urea a nivel industrial se realiza a partir de amoníaco en estado líquido y anhídrido carbónico gaseoso. La reacción se verifica en 2 pasos. En la primera etapa, los reactivos mencionados anteriormente forman un producto intermedio llamado carbamato de amonio y, en la segunda etapa, el carbamato se deshidrata para formar urea. Surge unproblema dado que las velocidades de las reacciones son diferentes. La primera etapa es mucho más rápida que la segunda, con lo cual el carbamato intermedio se acumula. Además, la primera reacción no se verifica por completo, por lo que también quedan amoníaco y dióxido libres. En adición a esto, debe mencionarse que el carbamato es un producto altamente corrosivo, por lo cual lo que se hace esdegradar la parte de carbamato no convertida a urea en sus reactivos de origen, y luego volver a formarlo
Imagen 1: Reacciones químicas para la obtención de urea (Carreño L, 2011)
Un problema del proceso es que en el segundo paso de la reacción, se forma un producto llamado biuret, que resulta de la unión de dos moléculas de urea con pérdida de una molécula de amoníaco. Esteproducto es indeseable por ser un tóxico. Por esta razón es necesaria su eliminación.
Según lo antes expuesto, el proceso completo de producción de la urea puede separarse en las siguientes etapas.
1. Obtención de CO2
2. Obtención de amoníaco
3. Formación de carbamato
4. Degradación del carbamato y reciclado.
5. Síntesis de urea
6. Deshidratación, concentración y granulación
Imagen 2:Diagrama de proceso de producción de Urea (Carreño L, 2011)
Formación del carbamato
La reacción de síntesis de Urea se lleva a cabo a altas presiones específicamente a 200 bar y con un nivel térmico óptimo generalmente a 190ªC, dicha síntesis se lleva a cabo en un reactor construido en acero inoxidable especial. La reacción se produce entre el amoníaco, el anhídrido carbónico y la soluciónreciclada de carbamato, proveniente de la etapa de absorción. El carbamato de amonio se forma a partir de CO2 y NH3 según la siguiente reacción (esta reacción genera calor):
Antes de ingresar al reactor, el CO2 es comprimido hasta 200 atm, mediante un compresor eléctrico y el amoníaco hasta 145 atm.
El NH3 y el CO2 reaccionan rápida y exotérmicamente, en una primera etapa, para formarel carbamato, que luego se deshidrata a urea más agua. Esta reacción logra cerca del 100% en condiciones normales.
Descomposición del carbamato
No todo el Carbamato de Amonio se descompone en Urea y Agua. La fracción que se descompone para formar Urea en relación a la cantidad total que ingresa al reactor se denomina conversión. La conversión de Carbamato en Urea en el reactor está en elorden de 70%. Es decir que de cada 100Kg de carbamato que se forman, sólo 70 Kg pasan a Urea. El resto debe reciclarse permanentemente y en forma continua al reactor para lograr una conversión total. Como habíamos visto, el carbamato se forma mucho más rápido que la urea. Al ser altamente corrosivo, su manejo es muy difícil. Por ésta razón, lo que se hace es degradarlo nuevamente a NH3 y CO2 paraluego volver a formarlo
Se logra de dos formas:
1. Bajando la presión y temperatura, se desplaza el equilibrio hacia los reactivos. Luego la mezcla gaseosa se vuelve a comprimir causando su recombinación. Si hay amoníaco en exceso, este se separa en forma gaseosa de la solución de carbamato. Para disminuir los costos totales de la recompresión, esta se realiza en dos etapas.2.
2. Laotra forma es mediante el stripping del amoníaco, desplazando la reacción hacia productos. Al bajar la presión parcial del reactivo, el sistema evoluciona hacia su equilibrio degradando el carbamato. Esta forma tiene la ventaja de poder hacerse a la presión de síntesis, lo que reduce el costo de recompresión
Síntesis de urea.
El carbamato se deshidrata a urea mediante la reacción:...
La síntesis de urea a nivel industrial se realiza a partir de amoníaco en estado líquido y anhídrido carbónico gaseoso. La reacción se verifica en 2 pasos. En la primera etapa, los reactivos mencionados anteriormente forman un producto intermedio llamado carbamato de amonio y, en la segunda etapa, el carbamato se deshidrata para formar urea. Surge unproblema dado que las velocidades de las reacciones son diferentes. La primera etapa es mucho más rápida que la segunda, con lo cual el carbamato intermedio se acumula. Además, la primera reacción no se verifica por completo, por lo que también quedan amoníaco y dióxido libres. En adición a esto, debe mencionarse que el carbamato es un producto altamente corrosivo, por lo cual lo que se hace esdegradar la parte de carbamato no convertida a urea en sus reactivos de origen, y luego volver a formarlo
Imagen 1: Reacciones químicas para la obtención de urea (Carreño L, 2011)
Un problema del proceso es que en el segundo paso de la reacción, se forma un producto llamado biuret, que resulta de la unión de dos moléculas de urea con pérdida de una molécula de amoníaco. Esteproducto es indeseable por ser un tóxico. Por esta razón es necesaria su eliminación.
Según lo antes expuesto, el proceso completo de producción de la urea puede separarse en las siguientes etapas.
1. Obtención de CO2
2. Obtención de amoníaco
3. Formación de carbamato
4. Degradación del carbamato y reciclado.
5. Síntesis de urea
6. Deshidratación, concentración y granulación
Imagen 2:Diagrama de proceso de producción de Urea (Carreño L, 2011)
Formación del carbamato
La reacción de síntesis de Urea se lleva a cabo a altas presiones específicamente a 200 bar y con un nivel térmico óptimo generalmente a 190ªC, dicha síntesis se lleva a cabo en un reactor construido en acero inoxidable especial. La reacción se produce entre el amoníaco, el anhídrido carbónico y la soluciónreciclada de carbamato, proveniente de la etapa de absorción. El carbamato de amonio se forma a partir de CO2 y NH3 según la siguiente reacción (esta reacción genera calor):
Antes de ingresar al reactor, el CO2 es comprimido hasta 200 atm, mediante un compresor eléctrico y el amoníaco hasta 145 atm.
El NH3 y el CO2 reaccionan rápida y exotérmicamente, en una primera etapa, para formarel carbamato, que luego se deshidrata a urea más agua. Esta reacción logra cerca del 100% en condiciones normales.
Descomposición del carbamato
No todo el Carbamato de Amonio se descompone en Urea y Agua. La fracción que se descompone para formar Urea en relación a la cantidad total que ingresa al reactor se denomina conversión. La conversión de Carbamato en Urea en el reactor está en elorden de 70%. Es decir que de cada 100Kg de carbamato que se forman, sólo 70 Kg pasan a Urea. El resto debe reciclarse permanentemente y en forma continua al reactor para lograr una conversión total. Como habíamos visto, el carbamato se forma mucho más rápido que la urea. Al ser altamente corrosivo, su manejo es muy difícil. Por ésta razón, lo que se hace es degradarlo nuevamente a NH3 y CO2 paraluego volver a formarlo
Se logra de dos formas:
1. Bajando la presión y temperatura, se desplaza el equilibrio hacia los reactivos. Luego la mezcla gaseosa se vuelve a comprimir causando su recombinación. Si hay amoníaco en exceso, este se separa en forma gaseosa de la solución de carbamato. Para disminuir los costos totales de la recompresión, esta se realiza en dos etapas.2.
2. Laotra forma es mediante el stripping del amoníaco, desplazando la reacción hacia productos. Al bajar la presión parcial del reactivo, el sistema evoluciona hacia su equilibrio degradando el carbamato. Esta forma tiene la ventaja de poder hacerse a la presión de síntesis, lo que reduce el costo de recompresión
Síntesis de urea.
El carbamato se deshidrata a urea mediante la reacción:...
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