Proceso DE Obtención DEL Amoniaco PDF

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ENSAYO SOBRE EL PROCESO DE OBTENCION DEL AMONIACO...

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PROCESO DE OBTENCIÓN DEL AMONIACO Martínez López Juana Instituto Politécnico Nacional

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El amoniaco es un compuesto químico (NH3). Se produce naturalmente en el ambiente gracias a la descomposición orgánica de la flora y fauna. El amoniaco es utilizado para producir: NHO3 para la producción de explosivos, poliuretanos, productos de limpieza y fármacos, pero la mayor parte de este se destina a la producción de fertilizantes como el nitrato de amonio (NH4N03), sales amónicas o urea. Estos últimos desde su descubrimiento hasta la fecha han tenido mucha influencia en el desarrollo de la agricultura en todo el mundo, pues con estos, la producción de alimentos aumentó y los precios fueron un poco más bajos. En la actualidad el método para la obtención del amoniaco de manera industrial es el proceso Haber-Bosch, su importancia se basa en que es difícil producir este compuesto de otra manera. Se desarrolló a principios del siglo XX por el químico e ingeniero Alemán Carl Bosch y Fritz Haber. Este proceso es el resultado de la combinación directa de nitrógeno y el hidrogeno (obtenidos de la atmosfera y el gas natural, respectivamente) en estado gaseoso. N2(g) + 3H2(g) ↔j 2NH3(g) Esta reacción es reversible y la reacción inversa es exotérmica El hidrogeno se obtiene mediante la reacción de metano y vapor produciéndose monóxido de carbono como producto secundario. El hidrogeno reacciona con el oxigeno del aire produciendo agua y dejando a un lado el nitrógeno. La composición del aire es 77% nitrógeno, 21% oxigeno. El proceso de haber utiliza el principio Le Chatelier´s que nos dice que: ¨si se presenta una perturbación externa sobre un sistema en equilibrio, el sistema se ajustará de tal manera que se cancele parcialmente dicha perturbación en la medida que el sistema alcanza una nueva posición de equilibrio¨ en otras palabras el aumento de presión favorecerá la reacción para obtener más moles de amoniaco. Esto nos ayudara a maximizar la producción de amoniaco teniendo en cuenta los costos de operación y de producción.

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Por lo tanto, tendría sentido que la reacción se elaborara a una alta presión, pero el costo de la creación de una planta que opere a presiones muy elevadas es muy alto, por lo tanto, la presión utilizada comúnmente es de 200-900 atm. Como ya se mencionó la reacción indirecta del amoniaco es exotérmica y basados en esto y en el principio Le Chatelier´s tendría sentido realizar la reacción a una baja temperatura, pero esta sería muy lenta, aunque la reacción se favorecería pues tendría mucho tiempo para alcanzar el equilibrio químico, a una temperatura muy alta seria poco probable que se generarán mucho moles de amoniaco, por lo que una temperatura entre 400° y 500° asegura que la reacción se lleve a cabo con el suficiente rendimiento. Se utiliza un catalizador Fe (Fe304) en el proceso, su presencia no afecta la posición del equilibrio químico, pero aumenta la velocidad a la que este se alcanza. Al introducirlo al reactor este se reduce: Fe3O4(g) + 4H2(g) -> 3Fe(s) + 4H2O (g), que produce cristales de hierro en una estructura porosa. Sin catalizador se requerirían meses para conseguir el estado de equilibrio químico. Al añadir el catalizador, se consigue el mismo equilibrio en una fracción de segundo. Al terminar el proceso, habrá H2, N2 que no reaccionaron y NH3, estos gases se enfrían y el amoniaco se licua para almacenarse. En este proceso no se generan desperdicios, por lo que el hidrogeno y el nitrógeno son devueltos al reactor para que sean reutilizados. El rendimiento final de este proceso llega hasta un 40%, pero varía dependiendo principalmente de la presión y temperaturas utilizadas en la planta. El amoniaco lleva un proceso complejo detrás, destacando dentro del proceso Haber-Bosch, la importancia del principio Le Chantelier´s (presión y temperatura) para alcanzar el equilibrio químico. Este compuesto es tan importante que el 8.7% del consumo de energía a nivel mundial se destina a este proceso.

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Referencias: González, M. (2010, septiembre 9). Obtención del amoniaco. Recuperado 29 de abril de 2020, de https://quimica.laguia2000.com/general/obtencion-del-amoniaco González, M. (2010, septiembre 9). Obtención del amoniaco. Recuperado 29 de abril de 2020, de https://quimica.laguia2000.com/general/obtencion-del-amoniaco Grupo Editorial. (s. f.). Proceso Haber-Bosch para la síntesis del amoniaco. Recuperado 29 de abril de 2020, de https://iquimicas.com/proceso-haber-bosch-para-la-sintesis-delamoniaco/ ¿Qué es el amoniaco, cómo se obtiene y para qué se utiliza? (2019, noviembre 29). Recuperado 29 de abril de 2020, de https://fluideco.com/amoniaco-utilidades-usos/ Quimitube. (2013, octubre 14). Producción industrial de amoniaco: el Principio de Le Chatelier. Recuperado 29 de abril de 2020, de http://www.quimitube.com/produccionindustrial-amoniaco-sintesis-de-haber-principio-le-chatelier...