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