Quimica
Páginas: 26 (6328 palabras)
Publicado: 10 de marzo de 2010
TEMA II. ¿CÓMO SE SINTETIZAN LOS FERTILIZANTES QUÍMICOS?
INTRODUCCIÓN
Es importante conocer las principales reacciones en la producción de fertilizantes por lo que a continuación se estudiarán las reacciones y procesos que ocurren en la fabricación de los fertilizantes que contienen nitrógeno, fósforo y potasio.
Es necesaria la producción de tan solo algunos compuestos para lasíntesis de la mayor parte de los productos.
A. PROCESOS EN LA PRODUCCIÓN DE FERTILIZANTES NITROGENADOS
1. OBTENCIÓN DE AMONÍACO
La principal fuente para los fertilizantes nitrogenados es el amoníaco que se prepara por la reacción entre el hidrógeno y el nitrógeno. A este método se le conoce como Proceso Haber, la reacción es la siguiente:Fe3O4
3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) (Ho = -92.6KJ
La importancia del Proceso Haber radica en que convierte las moléculas de nitrógeno del aire, que son difíciles de utilizar, en moléculas de amoníaco de fácil aprovechamiento.
Producir amoníaco a partir de la reacción anterior constituye un reto químico, la reacción no consume todo elnitrógeno e hidrógeno disponible para producir amoníaco, tan pronto como se forman moléculas de este compuesto en el reactor, comienzan de nuevo a descomponerse en moléculas de hidrógeno y nitrógeno.
A este tipo de reacciones donde los productos forman reactivos en tanto los reactivos forman productos, se conocen como reacciones reversibles. La capacidad que tiene la reacción de proceder en ambasdirecciones limita la cantidad de amoníaco que es posible obtener.
Se alcanza un estado de equilibrio dinámico cuando la velocidad de formación del producto (amoníaco) se hace igual a la velocidad con la que se descompone, tal parece que la reacción se “detiene” ya que se equilibran una a la otra.
Aunque el amoníaco se descompone en el reactor debido a la alta temperatura, se hace estableuna vez que se enfría a temperatura ambiente, una forma posible de incrementar el rendimiento de amoníaco consistiría en extraerlo tan pronto se forme, lo que haría que la reacción se desplazara hacia los productos, aunque esto sería costoso impediría que la reacción alcanzara el equilibrio y el amoníaco siguiera formándose. Como el amoníaco es estable a baja temperatura, parece factible otroplan para incrementar el rendimiento, por lo que el hallazgo de un catalizador apropiado fue el verdadero avance que condujo a un proceso operable y económico para obtener amoníaco, el catalizador permite trabajar a bajas temperaturas por lo que el amoníaco es más estable.
El nitrógeno se toma del aire y el hidrógeno se obtiene del gas natural (principalmente metano). El metano reacciona convapor de agua para producir hidrógeno gaseoso; previa eliminación del azufre presente en el gas natural al pasarlo a través de lechos absorbentes.
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) (H =+323.5KJ/mol
El monóxido de carbono, producto de la reacción anterior se convierte en dióxido de carbono, la reacción es:
CO(g) + H2OH2(g) + CO2 (g)
El hidrógeno gaseoso se purifica eliminando el dióxido de carbono y metano que no haya reaccionado. Unas turbinas de vapor comprimen el hidrógeno y el nitrógeno a presiones elevadas, el catalizador empleado fue el verdadero avance que condujo a un proceso operable y económico viable para el amoníaco, este catalizador fue óxido de hierro reducido Fe3O4, por lo que elamoníaco se forma al pasar el hidrógeno y nitrógeno sobre el catalizador, la reacción es:
Fe3O4
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (Ho = -92.6KJ
En las plantas modernas de amoníaco, la reacción tiene lugar a 200oC - 600oC y a presiones de 200 a 900 atm.
A partir del amoníaco se pueden obtener:...
INTRODUCCIÓN
Es importante conocer las principales reacciones en la producción de fertilizantes por lo que a continuación se estudiarán las reacciones y procesos que ocurren en la fabricación de los fertilizantes que contienen nitrógeno, fósforo y potasio.
Es necesaria la producción de tan solo algunos compuestos para lasíntesis de la mayor parte de los productos.
A. PROCESOS EN LA PRODUCCIÓN DE FERTILIZANTES NITROGENADOS
1. OBTENCIÓN DE AMONÍACO
La principal fuente para los fertilizantes nitrogenados es el amoníaco que se prepara por la reacción entre el hidrógeno y el nitrógeno. A este método se le conoce como Proceso Haber, la reacción es la siguiente:Fe3O4
3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) (Ho = -92.6KJ
La importancia del Proceso Haber radica en que convierte las moléculas de nitrógeno del aire, que son difíciles de utilizar, en moléculas de amoníaco de fácil aprovechamiento.
Producir amoníaco a partir de la reacción anterior constituye un reto químico, la reacción no consume todo elnitrógeno e hidrógeno disponible para producir amoníaco, tan pronto como se forman moléculas de este compuesto en el reactor, comienzan de nuevo a descomponerse en moléculas de hidrógeno y nitrógeno.
A este tipo de reacciones donde los productos forman reactivos en tanto los reactivos forman productos, se conocen como reacciones reversibles. La capacidad que tiene la reacción de proceder en ambasdirecciones limita la cantidad de amoníaco que es posible obtener.
Se alcanza un estado de equilibrio dinámico cuando la velocidad de formación del producto (amoníaco) se hace igual a la velocidad con la que se descompone, tal parece que la reacción se “detiene” ya que se equilibran una a la otra.
Aunque el amoníaco se descompone en el reactor debido a la alta temperatura, se hace estableuna vez que se enfría a temperatura ambiente, una forma posible de incrementar el rendimiento de amoníaco consistiría en extraerlo tan pronto se forme, lo que haría que la reacción se desplazara hacia los productos, aunque esto sería costoso impediría que la reacción alcanzara el equilibrio y el amoníaco siguiera formándose. Como el amoníaco es estable a baja temperatura, parece factible otroplan para incrementar el rendimiento, por lo que el hallazgo de un catalizador apropiado fue el verdadero avance que condujo a un proceso operable y económico para obtener amoníaco, el catalizador permite trabajar a bajas temperaturas por lo que el amoníaco es más estable.
El nitrógeno se toma del aire y el hidrógeno se obtiene del gas natural (principalmente metano). El metano reacciona convapor de agua para producir hidrógeno gaseoso; previa eliminación del azufre presente en el gas natural al pasarlo a través de lechos absorbentes.
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) (H =+323.5KJ/mol
El monóxido de carbono, producto de la reacción anterior se convierte en dióxido de carbono, la reacción es:
CO(g) + H2OH2(g) + CO2 (g)
El hidrógeno gaseoso se purifica eliminando el dióxido de carbono y metano que no haya reaccionado. Unas turbinas de vapor comprimen el hidrógeno y el nitrógeno a presiones elevadas, el catalizador empleado fue el verdadero avance que condujo a un proceso operable y económico viable para el amoníaco, este catalizador fue óxido de hierro reducido Fe3O4, por lo que elamoníaco se forma al pasar el hidrógeno y nitrógeno sobre el catalizador, la reacción es:
Fe3O4
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (Ho = -92.6KJ
En las plantas modernas de amoníaco, la reacción tiene lugar a 200oC - 600oC y a presiones de 200 a 900 atm.
A partir del amoníaco se pueden obtener:...
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