Post on 08-Nov-2015
Procesos Qumicos IndustrialesIngeniero QumicoUniversidad de Granada
Tema 7. cido ntrico yderivados
Dr. Rafael Bailn MorenoSumario
cido ntrico y derivados
Produccin del cido nitrico y nitratos.Ejemplo de Fertiberia
Fundamentos del proceso Ostwald
Proceso Ostwald dualcido ntrico y derivados
El cido ntrico puro es un lquido viscoso, incoloro e inodoro. Distintas impurezas lo colorean de amarillo-marrn. A temperatura ambiente libera humos rojos o amarillos
Es un cido fuerte que concentrado tiene adems poder oxidante
Es una materia prima muy importante de la industria:
1.Como agente nitrante en la fabricacin de explosivos: Nitrocelulosa, trinitrotolueno (TNT), nitroglicerina2.En la fabricacin de abonos. Nitrato de sodio (Nitrato de Chile), nitrato potsico, nitrato de calcio (Nitrato de Noruega), nitrato amnico. 3.El cido ntrico es empleado, en algunos casos, en procesos de pasivacin.
4.El cido ntrico es utilizado en grabado artstico (aguafuerte y agua regia) y tambin se usa para comprobar el oro y el platino
HNO3Produccin de cido ntrico y nitratos en Espaa
AoCantidad (Tm)Valor (miles de)Precio unitario(/kg)
2011855.95911.7680,062
2010724.1769.1820,057
20092.241.63110.8690,020
20081.691.82012.3650,033
20071.838.6949.8560,024
20061.630.5004.2490,012
Produccin espaola de cido ntrico. Fuente: Instituto Nacional de Estadstica
ProductosTm/Aocido ntrico (100%)300.000Nitratos amnicos500.000Solucin nitrogenada10.000Solucin Nitrato Clcico10.000Produccin instalada de Fertiberia de cido ntrico y nitratosFertiberia Web de Fertiberia: www.fertibera.es2012 2011
cido ntrico y nitratos
Web fbrica de Avils Web fbrica de Sagunto Web fbrica de PuertollanoProduccin industrial del cidontrico
1.A partir de nitrato sdico (nitrato de Chile) con cido sulfrico. Mtodo obsoleto por agotamiento de las reservas de nitrato de chile.
2.Proceso directo: A partir de monxido de nitrgeno mediante reaccin de nitrgeno y oxgeno atmosfricos a >2000 C. Se realiza con arco elctrico y abandonado por su ineficiencia energtica.
3.Mtodo de Ostwald de oxidacin de amoniaco procedente de la hidrlisis de la cianamida clcica bajo presin. Abandonado a favor del siguiente proceso.
4.Mtodo de Ostwald de oxidacin de amoniaco procedente de la reaccin directa de nitrgeno e hidrgeno segn Haber-Bosch
El mtodo de oxidacin del amoniaco (realmente su combustin) fue desarrollado y patentado en 1902 por Wilhelm Ostwald. Es de los primeros procesos diseados inicialmente en laboratorio y llevados luego a nivel industrial usando los fundamentos de la qumica y la ingeniera qumicaWilhelm Ostwald (1853-1932)
Ostwald Ostwald y Vant Hoff
Nacido en Riga (Letonia, antes Rusia) en1853 y fallecido en 1932 en Alemania
Qumico
Profesor de universidad. Pedagogo.
Filsofo
Promotor del esperanto y posteriormente del ido.
Creador del Instituto Internacional para la Organizacin del Trabajo Intelectual, primer centro de documentacin cientfica
Premio Nobel de Qumica en 1909
Ley de Ostwald de la disociacin de los electrolitos.
Inventor del viscosmetro deOstwald
Teora del color de Ostwald
Doctrina energtica de carcter filosfico
Uno de los padres de la catlisis, el equilibrio qumico y la cintica qumica
Inventor de la sntesis del cido ntrico a partir de amoniaco, revolucionando la qumica de los fertilizantes y la agriculturaEsquema del Proceso Ostwald
Aire
Amoniaco
Aire
Combustin cataltica de amoniaco (NO)
Rendimiento: 93-98%Catalizador: Platino-Rodio
Agua
Oxidacin(NO2)
Absorcin en agua (HNO3)
cido ntrico
Gas de cola
Monopresin: Igualpresin en combustin y en oxidacin: Baja presin(100-220 kPa), media presin (230-600 kPa y alta presin (700-1100 kPa)
Presin dual: Presin diferente, ms alta en oxidacin (9001400 kPa) y ms baja en combustin (400-600 kPa)Combustin cataltica del amoniaco (I)
Reaccin principal
Reacciones indeseablesCombustin cataltica del amoniaco (II)Modelo de absorcin de xidos denitrgeno en agua
Masa gaseosa
Pelcula gaseosa
Interface Pelcula lquida
Masa lquidaAbsorcin de xidos de nitrgeno y formacin de cido ntrico
La formacin de cido ntrico depende de la concentracin de NO y de NO2, tanto en su forma monmero como dmera (la suma de las dos serepresenta por O2) Segn la grfica los mayoresrendimientos se consiguen cuando la concentracin de O2 es unas 8 veces superior a la concentracin de NODiagrama de bloquesDiagrama de flujo del proceso dual
Salida vapor de agua alta presin
Mezclador de aire y amoniacoEvaporador deamoniaco
Alimentador de agua
Reactor
Salida vapor de agua baja presin
Compresor de gases nitrosos
Torre deabsorcin
Blanqueador (arrastre gases nitrosos con aire)
Producto final(60%)Fertilizantes nitrogenados
Los macronutrientes vegetales fundamentales son el N, el P y el K. Los fertilizantes se comercializan como sustancias puras para aportar algunos de estos macronutrientes o bien mezclas complejas (abonos complejos NPK). El nitrgeno puede aportarse adems como nitrgeno amnico, ntrico o urico o mezclas de ellos.Abonos NPK
Los abonos complejos NPK se representan mediante un cdigo de 3 nmeros: NN PP KKNN.- Porcentaje de nitrgeno expresado como tomo de nitrgeno tal cualPP.- Porcentaje de fsforo expresado como P2O5KK.- Porcentaje de potasio expresado como K2O
El nitrgeno debe expresarse adems como porcentaje de nitrgeno urico, amnico y ntrico.
Fisiolgicamente los vegetales solo absorben nitrgeno en forma ntrica, por lo que el nitrgeno ntrico es de absorcin muy rpida. Con absorcin mas lenta es el amnico (que pasa mediante bacterias nitrificantes a ntrico), y ms lento todava es el ureico (la urea, que pasa a amnico y ste a su vez a ntrico)
N ureico -> N amnico -> N ntricoCompuestos orgnicos nitrogenados
Trinitrotolueno (TNT o trilita) Nitrato de celulosa (Celuloide Nitrocelulosa)
Nitroglicerina