Producción de amoniaco en el laboratorio del Colegio

Producción de amoniaco en el laboratorio del Colegio

Utilizando materiales de fácil adquisición y no peligrosos producir una muestra de amoníaco en el laboratorio de Química.

Los integrantes para realizar este experimento son:

Rojas Muñoz Genesis

Rosado Loor Gabriela

Rodríguez Rendón Kerly

Román Álvarez Allison

Rojas Chiriguaya Diana

Resumen

Gas formado por la combinación de un átomo de nitrógeno y tres de hidrógeno. Es incoloro, más ligero que el aire, tiene un olor desagradable que irrita los ojos y las vías respiratorias. Tiene un sabor cáustico.

Es el derivado más importante del nitrógeno y es el camino para hacerlo activo. A través de él, se obtienen los restantes compuestos. Licúa a -33º dando un líquido fuertemente asociado con moléculas polares y enlaces por puentes de hidrógeno. Tiene elevada constante dieléctrica y por lo tanto es un solvente ionizante. El NH3 arde al aire con formación de N2 Y H2O a una temperatura de 900º.

Método de reformado con vapor

A continuación se explica el proceso de obtención de amoníaco teniendo como referencia el diagrama de flujo de bloques del método de reformado con vapor. Este método es el más empleado a nive mundial para la producción de amoniaco.

Se parte del gas natural constituido por una mezcla de hidrocarburos siendo el 90% metano (CH4) para obtener el H2 necesario para la síntesis de NH3.

[pic 1]

Desulfuración

Antes del reformado tenemos que eliminar el S que contiene el gas natural, dado que la empresa distribuidora le añade compuestos orgánicos de S para olorizarlo.

R-SH + H2[pic 2] RH + H2S hidrogenación

H2S + ZnO [pic 3] H2O + ZnS adsorción

Reformado

Una vez adecuado el gas natural se le somete a un reformado catalítico con vapor de agua (craqueo- rupturas de las moléculas de CH4). El gas natural se mezcla con vapor en la proporción (1 : 3,3)-(gas : vapor) y se conduce al proceso de reformado, el cual se lleva a cabo en dos etapas

Reformador primario

El gas junto con el vapor se hace pasar por el interior de los tubos del equipo donde tiene lugar las reacciones siguientes

CH4 + H2O [pic 4] CO + 3H2 ΔH = 206 kj/mol

CH4 + 2H2O [pic 5] CO2 + 4H2 ΔH = 166 kj/mol

reacciones fuertemente endotérmicas

Estas reacciones se llevan a cabo a 800ºC y están catalizadas por óxido de niquel (NiO), así se favorece la formación de H2.
Reformador secundario
El gas de salida del reformador anterior se mezcla con una corriente de aire en este 2º equipo, de esta manera aportamos el N2 necesario para el gas de síntesis estequiométrico N2 + 3H2. Además, tiene lugar la combustión del metano alcanzándose temperaturas superiores a 1000ºC.

CH4 + 2O2[pic 6] CO2 + 2H2O ΔH<< 0

En resumen, después de estas etapas la composición del gas resultante es aprox. N2(12,7%), H2 (31,5%), CO (6,5%), CO2 (8,5%), CH4 (0,2%), H2O (40,5%), Ar (0,1%). → conversión 99% de hidrocarburo.

Purificación

El proceso de obtención de NH3 requiere un gas de síntesis de gran pureza, por ello se debe eliminar los gases CO y CO2.

Etapa de conversión.

Tras enfriar la mezcla se conduce a un convertidor donde el CO se transforma en CO2por reacción con vapor de agua,
CO + H2O ↔ CO2 + H2 ΔH = -41 kj/mol
esta reacción requiere de un catalizador que no se desactive con el CO. La reacción se lleva a cabo en dos pasos,
a) A aprox. 400ºC con Fe3O4.Cr2O3 como catalizador → 75% de la conversión.
b) A aprox. 225ºC con un catalizador más activo y más resistente al envenenamiento: Cu-ZnO → prácticamente la conversión completa.

Etapa de eliminación del CO2.

Seguidamente el CO2 se elimina en una torre con varios lechos mediante absorción con K2CO3 a contracorriente, formandose KHCO3 según

K2CO3 + CO2 + H2O [pic 7] 2KHCO3

este se hace pasar por dos torres a baja presión para desorber el CO2, el bicarbonato pasa a carbón liberando CO2. (subproducto- para fabricación de bebidas refrescantes).

Etapa de metanización.

Las trazas de CO (0,2%) y CO2 (0,09%), que son peligrosas para el catalizador del reactor de síntesis, se convierten en CH4:

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