Nitrógeno-Carbón
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NITRÓGENO CARBÓN QUÍMICA INDUSTRIAL Patricia Rangel Aboytes - 2010
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Origen, procesos y productos de nitrógeno y carbón.
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NITRÓGENO
CARBÓN
QUÍMICA INDUSTRIAL
Patricia Rangel Aboytes - 2010
NITRÓGENO
PRODUCCIÓN DE AMONÍACO
El proceso completo de producción de Amoniaco puede subdividirse en las siguientes operaciones:
Preparación del gas de síntesis Producción de gas Conversión de Monóxido de Carbono Purificación del gas Compresión Síntesis Recuperación de Hidrógeno del gas de
purga
PRODUCCIÓN DE AMONÍACO
El método más empleado para obtener amoniaco es el REFORMADO CON VAPOR.
El REFORMADO CATALÍTICO se refiere a la formación de nuevas moléculas de tamaño similares a la original.
PRODUCCIÓN DE AMONÍACOREFORMADO
CON VAPORSe parte del gas
natural constituido por una mezcla de hidrocarburos siendo el 90% metano (CH4) para obtener el H2necesario para la síntesis de NH3.
PRODUCCIÓN DE UREA
La urea es producida en el comercio a partir de dos materias primas, amoníaco, y bióxido de carbono. Las cantidades grandes de bióxido de carbono se producen durante la fabricación del amoníaco del carbón o de hidrocarburospor ejemplo el gas natural y las materias primas derivadas del petróleo. Esto permite la síntesis directa de la urea de estas materias primas.
PRODUCCIÓN DE UREA
En el primer paso, los reactivos forman un producto intermedio llamado carbamato de amonio y, en la segunda etapa, el carbamato se deshidrata para formar urea.
PRODUCCIÓN DE UREA
El proceso completo de producción de la urea puede separarse en las siguientes etapas.
Obtención de CO2
Obtención de amoníaco Formación de carbamato Degradación del carbamato y reciclado. Síntesis de urea Deshidratación, concentración y
granulación
PRODUCCIÓN DE ÁCIDO NÍTRICO
Industrialmente se obtiene por la oxidación catalítica del amoniaco con aire enriquecido con oxígeno con arreglo al esquema:
4 NH3 + 5 02 ------ 4 NO + 6 H2O El NO formado se combina con O2 y
posteriormente con agua:2 NO + O2 ---- 2 NO2
3 NO2 + H2O --- 2 HNO3 + NO El NO que se obtiene vuelve a reciclarse.
CARBÓN
GASIFICACIÓN La gasificación es un proceso termoquímico en el
que un sustrato carbonoso (carbón, biomasa,plástico) es transformado en un gas combustiblemediante una serie de reacciones que ocurren enpresencia de un agente gasificante (aire, oxígeno,vapor de agua o hidrógeno).
GASIFICACIÓN
GAS BRUTO
COMBUSTIBLE
PREPARACIÓNCOMBUSTIBLE
GASIFICACIÓN
ESCORIAS
O2 H2O
FILTRACIÓN
LAVADO ACONDICIONAMIENTO
CENIZAS VOLANTESEFLUENTES (CN-,NH3,
Cl,...)
SHIFT COCO + H2O CO2+ H2 SEPARACIÓN CO2
ACONDICIONAMIENTO CO2
CO2
PURIFICACIÓN H2
H2
OTROS RESIDUOS
GAS DE COLA
GASIFICACIÓNLa composición del gas es muy dependiente de las
condiciones en las que se realiza la gasificaciónpero suelen ser ricos en monóxido de carbono y/ohidrógeno, con contenidos menores de dióxido decarbono, metano y otros hidrocarburos. Elsustrato carbonoso de origen y el agentegasificante son los parámetros que determinan elmayor o menor contenido en energía (podercalorífico) del gas.
GASIFICACIÓN
PROCESO TERMOQUÍMICOCompuesto carbonoso
AgenteGasificante
Gas combustibleAGENTE GASIFICANTEAire Gas Productor(menor poder calorífico)O2 Gas de Síntesis(mayor poder calorífico)
COMPOSICIÓN DE GAS COMBUSTIBLE:
>> CO, H2<< CO2, CH4
APROVECHAMIENTO DEL GAS:TIPO DE PROCESO:
1)Extracción del carbón de la mina y posterior gasificación
2) Gasificación In situ
PIRÓLISIS La pirólisis es la descomposición química de
materia orgánica y todo tipo de materialesexcepto metales y vidrios causada por elcalentamiento en ausencia de oxígeno. Lapirólisis extrema, que sólo deja carbono comoresiduo, se llama carbonización. La pirólisis es uncaso especial de termólisis.
Carbón Coque
Pirólisis
Madera Carbón vegetal
PIRÓLISIS
TERMÓLISIS (Descomposición química)
Materia OrgánicaAusenciaOxígeno
ProductosPIRÓLISIS DEL CARBÓN
Carbón (Hulla) Coque
PIRÓLISIS DE LA MADERA(pirólisis extrema – carbonización)
Madera Carbón Vegetal
OTRAS MATERIAS PRIMAS:Residuos agrícolas
HIDROGENACIÓN DEL CARBÓNLa hidrogenación del carbón tiene como objetivo
adicionar hidrógeno a la estructura del carbón, rompiéndola en la mayor extensión posible para obtener líquidos que sean destilables.
LICUEFACCIÓN DEL CARBÓN
La licuefacción directa del carbón, también conocida como proceso Pott-Broche, es un proceso químico que convierte el carbón directamente en una mezcla de hidrocarburos líquidos denominada "crudo sintético". Primero se disuelve el carbón en un disolvente a alta presión y temperatura y luego se añade hidrógeno para realizar un hidrocraqueo en presencia de un catalizador. El producto obtenido es un crudo sintético que a continuación se debe refinar, consumiendo más hidrógeno.
La diferencia con la “licuefacción indirecta” es que en este proceso se generara primero gas de síntesis que luego es convertido en hidrocarburos líquidos mediante una reacción de Fischer-Tropsch.
LICUEFACCIÓN DEL CARBÓN
Este proceso no requiere la gasificación de todo el carbón, por lo que permite emitir una menor cantidad de CO2 y alcanzar una mayor eficiencia energética.
Para obtener el hidrógeno necesario se emplean dos fuentes: carbón y biomasa. La biomasa empleada procede de tallos de plantas y cáscaras de semillas, entre otros elementos naturales. El uso de biomasa permite reducir en gran medida las emisiones netas de dióxido de carbono.
LICUEFACCIÓN DEL CARBÓN
Todos los productos petroquímicos se pueden hacer a partir de carbón licuado, carbón y gas (gas SYN). No hay diferencias significativas en la química entre el petróleo crudo y natural de crudo sintético a partir de carbón (excepto crudo sintético que es mucho más limpio). Detergentes, pesticidas, fertilizantes, plásticos, fibras sintéticas y caucho sintético se puede elaborar a partir del carbón.
Carbón Petróleo Sintético
Licuefacción
USOS DEL CARBÓN
