QUIMICA INDUSTRIAL INORGANICA

INDUSTRIA DEL AMONIACO

INTRODUCCIÓN

El amoniaco es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3. Naturalmente se encuentra en estado gaseoso, no presenta colorantes es de olor muy fuerte y fatigoso, es uno de los compuestos que ayudan tanto a que la naturaleza como la industria y la población cumplan con su función. El nombre de amoníaco deriva del nombre dado a una divinidad egipcia: Amón. Los egipcios preparaban un compuesto, cloruro amónico, a partir de la orina de los animales en un templo dedicado a este Dios. Cuando se llevó a Europa mantuvo ese nombre en recuerdo de la sal de Amón. Hay dos maneras de producirlas, una por descomposición de la materia y también por procesamientos industriales. El amoníaco puede ser producido naturalmente en el suelo por bacterias por las mismas plantas y animales en estado de descomposición y también puede producirse por desechos de animales. La mayor parte del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar abonos y para su aplicación directa como abono. Cuando el amoniaco es producido o elaborado nivel industrial todo va a depender de la planta donde va hacer elaborado, el proceso más usado es el Haber- Bosch. Tiene su riesgo, el manipular y tratar este compuesto, si este se encuentra en concentraciones muy altas en el agua, como todo nutriente, puede causar graves daños en un río estanque, ya que el amoniaco interfiere en el transporte de oxígeno por la hemoglobina, edema pulmonar, inflamación pulmonar, daño vías

respiratorias y ojos. Entre otros.

OBJETIVOS

Objetivo principal• Explicar el proceso productivo para la obtención del amoniaco, explicando el diagrama de flujo más usado para este fin. Objetivos específicos• Mostrar la estructura, características, las propiedades físicas y químicas de este compuesto químico (amoniaco).• Explicar detalladamente y paso a paso, el método o el proceso usado para la fabricación u obtención de amoniaco con el respectivo floshett y las maquinarias usadas para este propósito.• Informar acerca de otros métodos descubiertos para la fabricación de amoniaco.• Dar a conocer el impacto ambiental y los esfuerzos por reducir los contaminantes en esta industria.• Estar en la capacidad, después del desarrollo del trabajo, de dar conclusiones certeras con respecto a nuestro informe.• Tener la certeza de que el auditorio haya comprendido y asimilado nuestra exposición acerca de esta industria tan importante.

EL AMONIACO• Los Romanos le dieron el nombre de 'sal ammoniacus' (sal

de amoníaco).• También fue utilizado por tintoreros en la Edad media en

forma de orina fermentada para alterar el color de los tintes vegetales.

• En el siglo XV, Basilius Valentinus demostró que el amoníaco podía ser obtenido por la acción de álcalis en sal de amoníaco.

• El amoniaco gaseoso fue aislado por primera vez por Joseph Priestley en 1774 y fue nombre por él como "aire alcalino". Once años después en 1785, Claude Louis Berthollet encontró su composición.

PROPIEDADES• Temperatura de solidificación –

77,7ºC. • Temperatura normal de

ebullición –33,4ºC. • Calor latente de vaporización a

0ºC 302 Kcal/Kg. • Presión de vapor a 0ºC 4,1 atm. • Temperatura crítica 132,4ºC. • Presión crítica 113atm. • Densidad del gas (0ºC y 1atm.)

0,7714 g/l. • ΔHºGAS -45.9 KJ/mol. • ΔHºLIQ-40.2 KJ/mol. • Sº GAS, 1 BAR 192.77 J/mol.K.

COMPORTAMIENTO• Solido• Liquido • Combustión• Solvencia• Anfoteridad

ESTRUCTURA

Se compone de 3 moléculas hidrogeno y 1 de nitrógeno, Según la Teoría de repulsión entre pares de electrones de la capa de valencia , los pares electrónicos de valencia del nitrógeno en la molécula se orientan hacia los vértices de un tetraedro Existe un par solitario, por lo que la geometría de la molécula es piramidal trigonal.

EFECTOS NOCIVOS EN EL ORGANISMO:

a) Inhalación: A 100 ppm irritación de garganta. b) Edema pulmonar. Inflamación pulmonar, daños vías respiratorias, ojos. En concentraciones elevadas puede causar la muerte pulmonar.c) Contacto con la piel. El amoníaco gaseoso puede producir irritación de la piel, sobre todo si la piel se encuentra húmeda. Se puede llegar a producir quemaduras y ampollas en la piel al cabo de unos pocos segundos de exposición con concentraciones atmosféricas superiores a 300 ppm. d) Ingestión: Este compuesto es gaseoso en condiciones atmosféricas normales siendo poco probable su ingestión. A concentraciones elevadas se produce irritación de garganta, medida que aumenta la concentración puede llegar a producir edema pulmonar, o producir la muerte cuando supera los 5000 ppm.

INDUSTRIA DEL AMONIACO EN EL MUNDO.

• ASIA (46 % DE LA CAPACIDAD MUNDIAL) • EUROPA DEL ESTE Y ASIA CENTRAL (14 %) • AMÉRICA DEL NORTE (11 %) • UROPA OCCIDENTAL (9 %) • ORIENTE PRÓXIMO (7 %) • AMÉRICA LATINA (6 %) • EUROPA CENTRAL (4 %) • ÁFRICA (1 %) • OCEANÍA (1 %)

La mayor parte (más del 80 %) del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar fertilizantes, mientras que el restante se emplea en distintas aplicaciones industriales, como la producción, plásticos, fibras, explosivos, hidracina, aminas, amidas, nitrilos y otros compuestos orgánicos de nitrógeno que sirven de productos intermedios en la fabricación de tintes yproductosfarmacéuticos

DATO IMPORTANTE SOBRE EL AMONIACO

PROCESO PRODUCTIVO

“MÈTODO: REFORMADO CONVENCIONAL CON VAPOR”

En la figura se representa de manera sintética el proceso de reformado con vapor para la obtención de amoniaco. Uno de los metodos más usados a nivel mundial.

¿Porque se eligió el método de reformado convencional con vapor?

MATERIAS PRIMAS

1. DESULFURACIÓN

• El catalizador utilizado en el proceso de reformado con vapor es muy sensible a los compuestos de azufre que, por lo tanto, se deben reducir hasta alcanzar una concentración menor a 0,15 mg de S/Nm3 en el gas de alimentación. Para ello, el gas de alimentación se precalienta entre 350 ºC y 400 ºC [5]. A continuación, los compuestos de azufre se hidrogenan a H2S, normalmente aplicando un catalizador de cobalto-molibdeno y finalmente se adsorben en óxido de zinc granulado (R = grupo alquil):

2.REFORMADO

REFORMADO PRIMARIOEl gas procedente del desulfurador se mezcla con vapor de agua y la mezcla precalentada se introduce en el reformador primario a una temperatura de entre 400 ºC y 600 ºC. El reformador primario está formado por un gran número de tubos llenos de catalizador. En algunas plantas nuevas o modernizadas, la mezcla de vapor precalentado y gas atraviesa un pre-reformador adiabático y, a continuación, se vuelve a calentar en la sección de convección.

REFORMADO SECUNDARIOEl objetivo principal del reformado secundario es añadir el nitrógeno necesario para la síntesis y para completar la conversión de la alimentación de hidrocarburo. Para ello, se efectúa una combustión interna de parte del gas de reacción antes de que atraviese los catalizadores que contienen níquel y, de este modo, se obtiene el calor de reacción y la temperatura necesarios.

3. CONVERSIÓN CATALÍTICA

El gas de proceso del reformador secundario contiene entre un 12 % y un 15 % de CO (gas seco).

La mayor parte de este CO se convierte en CO2 y H2 en la sección catalítica a través de esta reacción:

La reacción se produce en dos etapas, con una eliminación de calor intermedia. En la primera etapa, el gas de proceso atraviesa un lecho de catalizador de óxido de hierro/óxido de cromo a 350 – 380 °C, seguido de un catalizador de óxido de cobre/óxido de zinc a 200 – 220 °C aproximadamente. El contenido final de CO residual en el gas oscila entre 0,2 % y 0,4 %. Si se continúa investigando en esta dirección, se podría conseguir una conversión catalítica isotérmica en una sola etapa con refrigeración interna del gas de proceso mediante tuberías de refrigeración que atraviesen las capas de catalizador.

CO + H2O CO2 + H2 H0 = 41 kJ/mol

4. ELIMINACIÓN DEL CO2 Esta etapa del proceso elimina el CO2 del gas de reacción, cuya cantidad equivale a casi todo el carbono introducido como gas de alimentación en el proceso. El contenido de CO2 residual suele variar entre 50 y 3000 ppmv. El CO2 se elimina mediante un proceso de absorción química o física. Los disolventes que se utilizan en los procesos de absorción química suelen ser soluciones aminas acuosas, por ejemplo, monoetanolamina (MEA), metildietanolamina activada (aMDEA) o soluciones de carbonato potásico caliente. Para los procesos de absorción física se suelen utilizar dos disolventes distintos: glicol-dimetiléter (Selexol) y carbonato de propileno. El proceso MEA requiere una elevada energía de regeneración.

5. METANIZACIÓN Las pequeñas cantidades de CO y CO2 que permanecen en el gas de síntesis pueden envenenar el catalizador de síntesis del amoniaco y, por lo tanto, se deben eliminar. El proceso más habitual es la conversión en CH4 mediante hidrogenación en el metanizador:

Estas reacciones se producen a una temperatura de unos 300 ºC en un reactor lleno de un catalizador a base de níquel. La concentración residual de estos óxidos de carbono no suele alcanzar los 10 ppmv.

CO + 3H2 CH4 + H2O H = -206 kJ/mol

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O H = -165 kJ/mol

6. COMPRESIÓN

En las instalaciones modernas de producción de amoniaco se utilizan compresores centrífugos para presurizar el gas de síntesis hasta conseguir el nivel necesario (100 – 250 bar, 350 – 550 °C) para la síntesis del amoniaco. En algunos casos, se emplean tamices moleculares después de la etapa de compresión inicial para eliminar las últimas trazas de H2O, CO y CO2 del gas de síntesis. Los compresores suelen funcionar con turbinas de vapor que aprovechan el vapor obtenido del exceso de calor de proceso. Durante la etapa de compresión, una pequeña cantidad de condensado, que todavía contiene amoniaco, se elimina del gas de síntesis. Además, los aceites lubricantes del equipo mecánico, que se suelen eliminar en los separadores de aceite/agua, también los pueden contaminar.

7. SÍNTESIS DE NH3 La síntesis del amoniaco se produce en un catalizador de hierro con una presión que suele variar entre 100 y 250 bar y una temperatura de entre 350 y 550 ºC [6]:

Solamente entre un 20 % y un 30 % del gas de síntesis se convierte en amoniaco en un solo paso, puesto que las condiciones de equilibrio son poco favorables. El gas sin reaccionar se recicla después de eliminar el amoniaco que se haya formado. A continuación, se añade gas de síntesis nuevo al circuito.

N2 + 3H2 2NH3 H0 = 46 kJ/mol

RESUMEN DE TODOS LOS PASOS

MAQUINAS:

COMPRESORES

PURIFICADORES REACTORES

RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD• Construir las instalaciones para almacenar y gestionar el amoniaco a una

distancia segura de viviendas, escuelas, hospitales o cualquier zona donde pueda estar presente un número elevado de personas.

• Los cilindros deben estar resguardados de la acción directa de los rayos del sol, y protegidos de cualquier daño físico, en bodegas exteriores aisladas preferentemente.

• Los cilindros serán colocados en forma vertical y convenientemente asegurados, para evitar caídas.

• La instalación eléctrica será del tipo estanca y resistente a la acción corrosiva de los vapores de amoniaco.

• La bodega debe ser a prueba de incendio, fresca y con ventilación a ras del suelo y techo.

• Extinción del fuego: riego de agua o niebla de agua, dióxido de carbono, espuma de alcohol, productos químicos secos.

OTROS METODOS PARA LA OBTENCIÓN DEL AMONIACO.

HABER BIOTECNOLOGIA

USOS Y APLICACIONES• Es uno de los productos químicos de mayor utilización industrial.• Se usa en la fabricación de fertilizantes, fibras, plásticos,

pegamentos, colorantes explosivos, productos farmacéuticos y ácido nítrico.

• La disolución del amoníaco se suele emplear en usos domésticos . • También se utiliza en sopletes oxhídricos, en máquinas frigoríficas y

en la fabricación del hielo.

ASPECTOS AMBIENTALES

La prevención de la contaminación puede llevarse a cabo en cualquier fase del desarrollo de un proceso. En general, los cambios que se realicen en la fase de investigación y desarrollo tendrán un impacto mayor. Sin embargo, los cambios en las fases de diseño del proceso y en las prácticas de operación también pueden dar resultados significativos. Debido a la importante inversión en tecnología y a la larga vida útil de los equipos de una planta química, la prevención de la contaminación no es de fácil aplicación en las primeras etapas de un proceso, a no ser que se trate del diseño de un proceso nuevo. Además, los productores de determinadas especialidades químicas están sujetos a las especificaciones de los clientes o de organismos reguladores, lo que limita la flexibilidad en cambios. A pesar de estas limitaciones existen numerosas oportunidades de prevención de la contaminación que pueden llevarse a cabo mediante modificaciones en los procesos e instalaciones existentes. Para desarrollar las oportunidades de minimización de los impactos ambientales generados por una actividad industrial, y en concreto en el sector químico, se precisa establecer una serie de estrategias encaminadas a alcanzar un modelo de producción más limpia.

Conclusiones• La industria del amoniaco es una de las importantes a nivel mundial.• Construir las instalaciones para almacenar y gestionar el amoniaco a

una distancia segura de viviendas, escuelas, hospitales o cualquier zona donde pueda estar presente un número elevado de personas.

• Los contenedores deberán almacenarse lejos de fuentes de ignición y separados de otros químicos como oxidantes, ácidos y halógenos.

• Debe conocer con exactitud cuáles son las medidas de seguridad existentes, poniendo especial hincapié en las salidas de emergencia.

• Si Usted nota una fuga de gas amoníaco (se reconoce fácilmente por su olor quemante), abandone rápidamente el recinto de trabajo, desplácese a un lugar con aire fresco y guarde reposo

BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA

• http://www.quimitube.com/produccion-industrial-amoniaco-sintesis-de-haber-principio-le-chatelier

• http://www.ecured.cu/index.php/Amon%C3%ADaco• https://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADaco• https://www.buenastareas.com/inscribirse?redirectUrl=%2Fensayos%2FProceso-

De-Produccion-Del-Amoniaco%2F5696593.html&from=essay• http://www.academia.edu/8145135/INDUSTRIA_DEL

http://todoesquimica.blogia.com/2012/031901-sintesis-industrial-del-amoniaco.php_AMONIACO

• http://html.rincondelvago.com/sintesis-de-amoniaco-acido-nitrico-y-acido-sulfurico.html

• https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080126101526AAHUmXm• Proceso de Producción de Amoniaco. Método de Reformado de Vapor. Disponible

en Internet: http://www.textos cienticicos.com.• Amoniaco. Disponible en Internet: http://www.textos cienticicos.com.• Alternativas de Prevención de la Contaminación en el Sector de la Química en

Discontinuo. Centro de Actividad Regional para la Producción Limpia (CAR/PL). Plan de Acción para el Mediterráneo. España 2006.