Amoníaco…………….
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Debido a sus múltiples usos, el amoníaco es uno de los químicos inorgánicos más altamente producidos. Existen numerosas plantas de producción de amoníaco a gran escala en todo el mundo, que producen un total de 131 millones de toneladas de nitrógeno (equivalente a 159 millones de toneladas de amoníaco) en 2010. [1] China produjo el 32,1% de la producción mundial, seguida de India con el 8,9%, Rusia con el 7,9% y Estados Unidos con el 6,3%. El 80% o más del amoníaco producido se usa para fertilizar cultivos agrícolas. El amoníaco también se usa para la producción de plásticos, fibras, explosivos, ácido nítrico (a través del proceso Ostwald) e intermedios para tintes y productos farmacéuticos.
Una planta moderna típica productora de amoníaco convierte primero el gas natural (es decir, metano) o LPG (gases de petróleo licuados como el propano y el butano) o la nafta de petróleo en hidrógeno gaseoso. El método para producir hidrógeno a partir de hidrocarburos se denomina “reformado de vapor”. [2] El hidrógeno se combina con nitrógeno para producir amoníaco a través del proceso Haber-Bosch.
Comenzando con una materia prima de gas natural, los procesos utilizados en la producción del hidrógeno son:
- El primer paso en el proceso es eliminar los compuestos de azufre de la materia prima porque el azufre desactiva los catalizadores utilizados en los pasos posteriores. La eliminación de azufre requiere hidrogenación catalítica para convertir los compuestos de azufre en las materias primas en sulfuro de hidrógeno gaseoso:
H2 + RSH → RH + H2S (gas)
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- El sulfuro de hidrógeno gaseoso se adsorbe y se elimina pasándolo a través de lechos de óxido de zinc donde se convierte en sulfuro de zinc sólido:
H2S + ZnO → ZnS + H2O
- El reformado catalítico con vapor de la materia prima libre de azufre se usa para formar hidrógeno más monóxido de carbono:
CH4 + H2O → CO + 3H2
- El siguiente paso luego utiliza la conversión de cambio catalítico para convertir el monóxido de carbono en dióxido de carbono y más hidrógeno:
CO + H2O → CO2 + H2
- Luego, el dióxido de carbono se elimina por absorción en soluciones de etanolamina acuosas o por adsorción en adsorbedores de presión oscilante (PSA) utilizando medios de adsorción sólidos patentados.
- El paso final en la producción del hidrógeno es usar metanización catalítica para eliminar cualquier pequeña cantidad residual de monóxido de carbono o dióxido de carbono del hidrógeno:
CO + 3H2 → CH4 + H2OCO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
Para producir el amoníaco deseado del producto final, el hidrógeno se hace reaccionar catalíticamente con nitrógeno (derivado del aire del proceso) para formar amoníaco líquido anhidro. Este paso se conoce como el ciclo de síntesis de amoníaco (también denominado proceso Haber-Bosch):
3H2 + N2 → 2NH3
Debido a la naturaleza del catalizador (típicamente magnetita promocionado en múltiples ocasiones) utilizado en la reacción de síntesis de amoníaco, solo se pueden tolerar niveles muy bajos de compuestos que contienen oxígeno (especialmente CO, CO2 y H2O) en la síntesis (mezcla de hidrógeno y nitrógeno) gas. Se puede obtener nitrógeno relativamente puro por separación de aire, pero puede ser necesaria la eliminación de oxígeno adicional.
Dado que las tasas de conversión de paso único relativamente bajas (típicamente menos del 20%), se requiere una gran corriente de reciclaje. Esto puede conducir a la acumulación de inertes en el gas del circuito.
Los pasos de reforma de vapor, conversión por desplazamiento, eliminación de dióxido de carbono y metanización funcionan cada uno a presiones absolutas de aproximadamente 25 a 35 bares, y el circuito de síntesis de amoníaco funciona a presiones absolutas que varían de 60 a 180 bares, según el diseño propietario que se utilice. Hay muchas compañías de ingeniería y construcción que ofrecen diseños patentados para plantas de síntesis de amoníaco. Haldor Topsoe de Dinamarca, Uhde GmbH de Alemania, Ammonia Casale de Suiza y Kellogg Brown & Root de Estados Unidos se encuentran entre las empresas más experimentadas en ese campo.
La producción de amoníaco depende de abundantes suministros de energía, predominantemente gas natural. Debido al papel crítico del amoníaco en la agricultura intensiva y otros procesos, es deseable una producción sostenible. Esto es posible mediante el uso de energía renovable para generar hidrógeno por electrólisis del agua. Esto sería sencillo en una economía de hidrógeno al desviar parte de la producción de hidrógeno del combustible al uso de materia prima. Por ejemplo, en 2002, Islandia produjo 2.000 toneladas de gas hidrógeno por electrólisis, utilizando el exceso de producción de electricidad de sus centrales hidroeléctricas, principalmente para la producción de amoníaco para fertilizantes. [3] La central hidroeléctrica Vemork en Noruega utilizó su producción de electricidad excedente para generar amoníaco renovable de 1911 a 1971. [4] En la práctica, el gas natural seguirá siendo la principal fuente de hidrógeno para la producción de amoníaco, siempre que sea más barato.
Como alternativa a la electrólisis relativamente ineficiente, se puede generar hidrógeno a partir de desechos orgánicos (como la biomasa o los desechos de la industria alimentaria), mediante el reformado catalítico (térmico). Esto libera hidrógeno de las sustancias carbonosas en solo el 10-20% de la energía utilizada por la electrólisis y puede conducir a la producción de hidrógeno a partir de desechos municipales a un costo inferior a cero (lo que permite las tarifas de volcado y la reforma catalítica eficiente, como el plasma frío). El reformado catalítico es posible en plantas pequeñas, distribuidas (incluso móviles), para aprovechar biomasa / residuos biológicos varados o depósitos de gas natural. La conversión de tales desechos en amoníaco resuelve el problema del almacenamiento de hidrógeno, ya que el hidrógeno puede liberarse económicamente del amoníaco a pedido, sin la necesidad de almacenamiento criogénico a alta presión.
También es más fácil almacenar amoníaco a bordo de vehículos que almacenar hidrógeno, ya que el amoníaco es menos inflamable que la gasolina o el GLP.
Las aguas residuales son a menudo altas en amoníaco. Debido a que descargar agua cargada de amoníaco en el medio ambiente puede causar problemas, la nitrificación a menudo es necesaria para eliminar el amoníaco. Esta puede ser una fuente de amoníaco potencialmente sostenible en el futuro debido a su abundancia y la necesidad de eliminarla del agua de todos modos. 
@ Producción de amoníaco
