Petroqumica 1

Ing. Tito Nez |

Amonaco

Introduccin

El amonaco es un compuesto qumico cuya molcula est compuesta por un tomo de nitrgeno

(N) y tres tomos de hidrgeno (H) y cuya frmula qumica es NH3.

El nombre de amonaco deriva del nombre dado a una divinidad egipcia: Amn. Los egipcios

preparaban un compuesto, cloruro amnico, a partir de la orina de los animales en un templo

dedicado a este Dios. Cuando se llevo a Europa mantuvo ese nombre en recuerdo de la sal de

Amn.

Propiedades fsico qumicas del amonaco

Gas incoloro en condiciones normales

Temperatura de solidificacin 77,7C

Temperatura normal de ebullicin 33,4C

Calor latente de vaporizacin a 0C 302 kcal/kg

Presin de vapor a 0C 4,1 atm.

Temperatura crtica 132,4C

Presin crtica 113atm.

Densidad del gas (0C y 1atm.) 0,7714 g/l

Efectos txicos

Es txico por inhalacin (edema pulmonar) y los vapores producen irritacin de ojos. Las

salpicaduras de amonaco lquido producen quemaduras y un dao irreparable en los ojos.

Almacenamiento

El amonaco se puede almacenar en almacenamientos refrigerados a presin atmosfrica y

aproximadamente 33C con capacidades de 10000 a 30000 tn (hasta 50000)

Petroqumica 2

Ing. Tito Nez |

Tambin puede almacenarse en esferas o tanques a presin a temperatura ambiente y su

presin de vapor con capacidades de hasta 1700 tn.

Por ltimo se utilizan esferas semirefrigeradas a presiones intermedias (4atm) y 0C estas

esferas tambin tienen capacidades intermedias entre los almacenamientos a temperatura

ambiente y los refrigerados.

Sntesis industrial

El NH3 se obtiene exclusivamente por el mtodo denominado Haber-Bosh (Fritz Haber y Carl

Bosh recibieron el Premio Nobel de qumica en los aos 1918 y 1931). El proceso consiste en la

reaccin directa entre el nitrgeno y el hidrgeno gaseosos

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) H = -46,2 kj/mol

S < 0

es una reaccin exotrmica por lo que un excesivo aumento de temperatura no favorece la

formacin de amonaco

25 C K = 6,8.105 atm.

450 C K = 7,8.10-2 atm.

Sin embargo, la velocidad a la que se forma NH3 a temperatura ambiente es casi nula. Es una

reaccin muy lenta, puesto que tiene una elevada energa de activacin, consecuencia de la

estabilidad del N2. La solucin de Haber al problema fue utilizar un catalizador (xido de hierro

que se reduce a hierro en la atmsfera de H2) y aumentar la presin, ya que esto favorece la

formacin del producto. Convertir el mtodo de Haber en un proceso de fabricacin fue trabajo

realizado por Carl Bosh, ingeniero qumico de la BASF, quien de este modo consigui su nobel.

En la prctica las plantas operan a una presin de 100-1000 atm. y a una temperatura de 400-

600 atm. En el reactor de sntesis se utiliza -Fe como catalizador (Fe2O3 sobre AlO3 catlisis

heterognea). A pesar de todo, la formacin de NH3 es baja con un rendimiento alrededor del

15%. Los gases de salida del reactor pasan por un condensador donde se puede licuar el NH3

separndolo as de los reactivos, los cuales pueden ser nuevamente utilizados.

Los estudios sobre el mecanismo de la reaccin indican que la etapa determinante de la

velocidad de la reaccin es la ruptura de la molcula de N2 y la coordinacin a la superficie del

Petroqumica 3

Ing. Tito Nez |

catalizador. El otro reactivo, H2, se activa ms fcilmente. Se producen una serie de reacciones

de insercin entre las especies adsorbidas para producir el NH3.

El catalizador funciona adsorbiendo las molculas de N2 en la superficie del catalizador

debilitando el enlace interatmico N-N; de esta forma se origina N atmico el cual reacciona con

tomos de hidrogeno que provienen de la disociacin de H2 que tambin tiene lugar en la

superficie metlica.

Horno de sntesis

El comportamiento del acero frente al hidrgeno a altas presin y temperatura es un factor

determinante para la construccin de un horno de sntesis.

El hierro a elevadas temperatura y presin es permeable al hidrgeno, que en estas condiciones

es capaz de eliminar al carbono con formacin de hidrocarburos. Con esto el acero pierde

resistencia y despus de un cierto tiempo de funcionamiento el horno puede rajarse y explotar.

Para impedirlo se construye el horno con hierro dulce pobre en carbono. Este apenas tiene

resistencia a la presin y tampoco puede evitar que el H2 se difunda a travs, pero estas

dificultades pueden salvarse si se reviste este tubo con un segundo de acero al cromo-nquel ,

resistente a la presin y se procura simultneamente que el hidrgeno que se difunda a travs

del primero se pueda eliminar del espacio entre ambos con facilidad y a baja presin.

Existen numerosos mtodos en la sntesis actual del amoniaco, pero todos ellos derivan del

proceso Haber-Bosch original. Las modificaciones ms importantes estn relacionadas con la

fuente del gas de sntesis, la diferencia en los procesos de preparacin del gas de sntesis y las

condiciones de obtencin del amoniaco.

La produccin de una planta de NH3 ronda las 1500 tn./da.

La fabricacin de amonaco constituye uno de los ejemplos de la industria qumica pesada.

Petroqumica 4

Ing. Tito Nez |

Materias primas

El 77% de la produccin mundial de amoniaco emplea Gas natural como materia prima.

El 85% de la produccin mundial de amoniaco emplea procesos de reformado con vapor.

Gas natural Fuel oil pesado Carbn

Consumo de energa 1,0 1,3 1,7

Coste de inversin 1,0 1,4 2,4

Coste de produccin 1,0 1,2 1,7

Las previsiones son que el gas natural siga siendo la materia prima principal durante por lo

menos los prximos 50 aos.

Proceso de produccin de amonaco

Mtodo de reformado con vapor

A continuacin se explica el proceso de obtencin de amonaco teniendo como referencia el

diagrama de flujo de bloques del mtodo de reformado con vapor. Este mtodo es el ms

empleado a nivel mundial para la produccin de amoniaco.

Petroqumica 5

Ing. Tito Nez |

Se parte del gas natural constituido por una mezcla de hidrocarburos siendo el 90% metano

(CH4) para obtener el H2 necesario para la sntesis de NH3.

Desulfuracin

Antes del reformado tenemos que eliminar el S que contiene el gas natural, dado que la empresa

distribuidora le aade compuestos orgnicos de S para olorizarlo.

R-SH + H2 RH + H2S hidrogenacin

H2S + ZnO H2O + ZnS adsorcin

Reformado

Una vez adecuado el gas natural se le somete a un reformado cataltico con vapor de agua

(craqueo- rupturas de las molculas de CH4). El gas natural se mezcla con vapor en la

proporcin (1 : 3,3)-(gas : vapor) y se conduce al proceso de reformado, el cual se lleva a cabo

en dos etapas

Petroqumica 6

Ing. Tito Nez |

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 CO + 3H2 H = 206 kj/mol

CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 H = 166 kj/mol

reacciones fuertemente endotrmicas.

Estas reacciones se llevan a cabo a 800C y estn catalizadas por xido de niquel (NiO), as se

favorece la formacin de H2.

Reformador secundario

El gas de salida del reformador anterior se mezcla con una corriente de aire en este 2 equipo,

de esta manera aportamos el N2 necesario para el gas de sntesis estequiomtrico N2 + 3H2.

Adems, tiene lugar la combustin del metano alcanzndose temperaturas superiores a 1000C.

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O H

Petroqumica 7

Ing. Tito Nez |

esta reaccin requiere de un catalizador que no se desactive con el CO. La reaccin se lleva a

cabo en dos pasos,

a) A aprox. 400C con Fe3O4.Cr2O3 como catalizador 75% de la conversin.

b) A aprox. 225C con un catalizador ms activo y ms resistente al envenenamiento: Cu-ZnO

prcticamente la conversin completa.

Etapa de eliminacin del CO2.

Seguidamente el CO2 se elimina en una torre con varios lechos mediante absorcin con K2CO3 a

contracorriente, formndose KHCO3 segn

K2CO3 + CO2 + H2O 2KHCO3

este se hace pasar por dos torres a baja presin para desorber el CO2, el bicarbonato pasa a

carbn liberando CO2. (subproducto- para fabricacin de bebidas refrescantes).

Etapa de metanizacin.

Las trazas de CO (0,2%) y CO2 (0,09%), que son peligrosas para el catalizador del reactor de

sntesis, se convierten en CH4:

CO + 3H2 CH4 + H2O

CO2 + H2 CH4 + 2H2O

Proceso sobre lecho cataltico de Ni (300C).

Sntesis de amonaco

As se obtiene un gas de sntesis con restos de CH4 y Ar que actan como inertes.

A continuacin el gas se comprime a la presin de 200 atm. Aproximadamente (compresor

centrfugo con turbina de vapor) y se lleva al reactor donde tiene lugar la produccin del

amonaco, sobre un lecho cataltico de Fe.

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

Petroqumica 8

Ing. Tito Nez |

en un solo paso por el reactor la reaccin es muy incompleta con un rendimiento del 14-15%.

Por tanto, el gas de sntesis que no ha reaccionado se recircula al reactor pasando antes por dos

operaciones,

a) extraccin del amonaco mediante una condensacin.

b) eliminacin de inertes mediante una purga, la acumulacin de inertes es mala para el

proceso. El gas de purga se conduce a la unidad de recuperacin

Ar para comercializarse

CH4 se utiliza como fuente de energa

N2 y H2 se introducen de nuevo en el bucle de sntesis

Compresin y sntesis del amonaco

El amonaco se almacena en un tanque criognico a -33C, el amonaco que se evapora

(necesario para mantener la temperatura) se vuelve a introducir en el tanque.

Usos del amoniaco

La mayor parte del amoniaco (80%) se destina a la fabricacin de fertilizantes, como

nitrato amnico: NH4NO3

sales amnicas: (NH4)2SO4 , (NH4)3PO4

urea: (NH2)2C=O

Otros usos del amonaco incluyen:

Petroqumica 9

Ing. Tito Nez |

Fabricacin de HNO3. Explosivos y otros usos.

Caprolactama, nylon

Poliuretanos

Gas criognico por su elevado poder de vaporizacin.

Productos de limpieza domsticos tales como limpiacristales.

Aspectos ambientales de la produccin de amoniaco

La fabricacin de amonaco de amonaco es un proceso muy limpio no existen vertidos lquidos.

Es un proceso que consume mucha energa, por lo que, es necesario mxima recuperacin y el

eficiente empleo del calor liberado.

Urea

Urea, tambin conocida como carbamida, carbonildiamida o cido carbamdico, es el nombre del

cido carbnico de la diamida. Cuya formula qumica es (NH2)2CO. Es una sustancia nitrogenada

producida por algunos seres vivos como medio de eliminacin del amonaco, el cul es altamente

txico para ellos. En los animales se halla en la sangre, orina, bilis y sudor.

La urea se presenta como un slido cristalino y blanco de forma esfrica o granular. Es una

sustancia higroscpica, es decir, que tiene la capacidad de absorber agua de la atmsfera y

presenta un ligero olor a amonaco.

Comercialmente la urea se presenta en pellets, grnulos, o bien disuelta, dependiendo de la

aplicacin.

Petroqumica 10

Ing. Tito Nez |

Propiedades

Peso molecular 60.06 g/mol

Densidad 768 Kg/m3

Punto de fusin 132.7 C

Calor de fusin 5.78 a 6 cal/gr

Calor de combustin 2531 cal/gr Humedad crtica relativa (a 30C): 73%

Acidez equivalente a

carbonato de calcio

84 (Partes de carbonato de calcio necesarias para

neutralizar el efecto acidificante de 100 partes de urea)

ndice de salinidad 75.4

Calor de disolucin en agua 57.8 cal/gr (endotrmica)

Energa libre de formacin a

25 C 47120 cal/mol (endotrmica)

Corrosividad altamente corrosivo al acero al carbono. Poco al

aluminio, zinc y cobre. No lo es al vidrio y aceros

especiales

La urea es una sustancia no peligrosa, no txica, no cancergena y tampoco es inflamable

aunque si es levemente irritante en contacto en los ojos y piel.

Es explosivo si se mezcla con agentes reductores fuertes, como hipoclorito y por termo

descomposicin, produce gases inflamables y txicos (NH3 y CO2)

Solubilidad

Es muy soluble en agua, alcohol y amonaco. Poco soluble en ter y otros a temperatura

ambiente. Ver tablas.

Petroqumica 11

Ing. Tito Nez |

Solubilidad en agua

Temperatura (C) Gramos/100gr sc

20 52

30 62.5

60 71.5

80 80

100 88

Solubilidad en alcoholes

Alcohol Gramos/100gr sc

Metanol 27.7

Etanol 7.2

n-propanol 3.6

Isobutanol 2.3

Principales reacciones

Por termo descomposicin, a temperaturas cercanas a los 150 160 C, produce gases

inflamables y txicos y otros compuestos. Por ejemplo amonaco, dixido de carbono, cianato de

amonio (NH4OCN) y biurea HN(CONH2)2. Si se contina calentando, se obtienen compuestos

cclicos del cido cinabrio.

Petroqumica 12

Ing. Tito Nez |

Soluciones de urea neutras, se hidrolizan muy lentamente en ausencia de microorganismos,

dando amonaco y dixido de carbono. La cintica aumenta a mayores temperaturas, con el

agregado de cidos o bases y con un incremento de la concentracin de urea.

Urea en la naturaleza

La urea es producida por los mamferos como producto de la eliminacin del amonaco, el cul es

altamente txico para los mismos. El llamado ciclo de la urea, es el proceso que consiste en la

formacin de urea a partir de amonaco. Es un proceso que consume energa, pero es

indispensable para el quimismo vital. En los humanos al igual que en el resto de los mamferos,

la urea es un producto de desecho, producido cuando el cuerpo ha digerido las protenas. Esta es

llevada a travs de la sangre a los riones, los cuales filtran la urea de la sangre y la depositan

en la orina. Un hombre adulto elimina aproximadamente unos 28 g de urea por da.

Por otra parte, se encuentran en el suelo numerosas bacterias que liberan una enzima llamada

ureasa. La ureasa es una enzima hidroltica que cataliza la reaccin de descomposicin de urea

por el agua, con formacin de una molcula de anhdrido carbnico y dos molculas de

amonaco.

De sta forma vemos que en dos situaciones distintas, en la naturaleza se verifica la reaccin en

ambos sentidos.

Usos y aplicaciones

Los principales usos de la urea son:

Fertilizante

El 90% de la urea producida se emplea como fertilizante. Se aplica al suelo y provee nitrgeno a

la planta. Tambin se utiliza la urea de bajo contenido de biuret (menor al 0.03%) como

fertilizante de uso foliar. Se disuelve en agua y se aplica a las hojas de las plantas, sobre todo

frutales, ctricos.

La urea como fertilizante presenta la ventaja de proporcionar un alto contenido de nitrgeno, el

cul es esencial en el metabolismo de la planta ya que se relaciona directamente con la cantidad

Petroqumica 13

Ing. Tito Nez |

de tallos y hojas, las cules absorben la luz para la fotosntesis. Adems el nitrgeno est

presente en las vitaminas y protenas, y se relaciona con el contenido proteico de los cereales.

La urea se adapta a diferentes tipos de cultivos. Es necesario fertilizar, ya que con la cosecha se

pierde una gran cantidad de nitrgeno.

El grano se aplica al suelo, el cul debe estar bien trabajado y ser rico en bacterias. La aplicacin

puede hacerse en el momento de la siembra o antes. Luego el grano se hidroliza y se

descompone:

NH2 CO NH2 2NH3 + CO2

Debe tenerse mucho cuidado en la correcta aplicacin de la urea al suelo. Si sta es aplicada en

la superficie, o si no se incorpora al suelo, ya sea por correcta aplicacin, lluvia o riego, el

amonaco se vaporiza y las prdidas son muy importantes. La carencia de nitrgeno en la planta

se manifiesta en una disminucin del rea foliar y una cada de la actividad fotosinttica.

Fertilizacin foliar

La fertilizacin foliar es una antigua prctica, pero en general se aplican cantidades

relativamente exiguas en relacin a las de suelo, en particular de macronutrientes. Sin embargo

varios antecedentes internacionales demuestran que el empleo de urea bajo de biuret permite

reducir las dosis de fertilizantes aplicados al suelo, sin prdida de rendimiento, tamao y calidad

de fruta. Estudios realizados en Tucumn demuestran que las aplicaciones foliares de urea en

bajas cantidades resultan tan efectivas como las aplicaciones al suelo. Esto convalida la practica

de aplicar fertilizantes junto con las aplicaciones de otros agroqumicos como complemento de

un programa de fertilizacin eficiente.

Industria qumica y plstica

Se encuentra presente en adhesivos, plsticos, resinas, tintas, productos farmacuticos y

acabados para productos textiles, papel y metales.

Como suplemento alimentario para ganado

Se mezcla en el alimento del ganado y aporta nitrgeno, el cul es vital en la formacin de las

protenas.

Petroqumica 14

Ing. Tito Nez |

Produccin de resinas Como por ejemplo la resina urea-formaldehdo. Estas resinas tienen

varias aplicaciones en la industria, como por ejemplo la produccin de madera aglomerada.

Tambin se usa en la produccin de cosmticos y pinturas.

Produccin industrial de urea

La sntesis de urea a nivel industrial se realiza a partir de amonaco (NH3) lquido y anhdrido

carbnico (CO2) gaseoso. La reaccin se verifica en 2 pasos. En el primer paso, los reactivos

mencionados forman un producto intermedio llamado carbamato de amonio y, en la segunda

etapa, el carbamato se deshidrata para formar urea.

Surge un problema dado que las velocidades de las reacciones son diferentes. La priera etapa es

mucho ms rpida que la segunda, con lo cual el carbamato intermedio se acumula. Adems, la

primera reaccin no se verifica por completo, por lo que tambin quedan amonaco y dixido

libres. En adicin a esto, debe mencionarse que el carbamato es un producto altamente

corrosivo, por lo cual lo que se hace es degradar la parte de carbamato no convertida a urea en

sus reactivos de origen, y luego volver a formarlo.

Vemos que la primera reaccin es exotrmica, y la segunda es endotrmica.

Un problema del proceso es que en el segundo paso de la reaccin, se forma un producto

llamado biuret, que resulta de la unin de dos molculas de urea con prdida de una molcula

de amonaco. Este producto es indeseable por ser un txico. Por esta razn es necesaria su

eliminacin.

Petroqumica 15

Ing. Tito Nez |

Segn lo expuesto, el proceso completo de produccin de la urea puede separarse en las

siguientes etapas.

1. Obtencin de CO2

2. Obtencin de amonaco

3. Formacin de carbamato

4. Degradacin del carbamato y reciclado.

5. Sntesis de urea

6. Deshidratacin, concentracin y granulacin

Petroqumica 16

Ing. Tito Nez |

Diagrama del proceso completo de produccin de urea

Petroqumica 17

Ing. Tito Nez |

Obtencin de CO2

El CO2 se obtiene a partir de gas natural, mediante la reaccin conocida como reforming.

Antes del reforming, deben separarse las impurezas del gas, tales como gotas de aceite,

partculas de polvo, y sobre todo desulfurar el gas, ya que el azufre interfiere con la accin de

los catalizadores.

Luego de purificar el gas, se procede a la obtencin de CO2 mediante dos etapas de reforming

cataltico con vapor de agua. El calor necesario para la reaccin, la cul es endotrmica,

proviene de la combustin del gas natural y de los gases parcialmente reformados. Se deja

entrar aire al reactor para obtener la relacin necesaria de H2/N2 para la posterior obtencin del

amonaco. La reaccin es la siguiente

2 CH4 + 3 H2O CO + CO2 + 7 H2

Las dos etapas de reforming se verifican segn la reaccin expuesta, y a la salida de la segunda

etapa, se obtiene un gas con las siguientes proporciones: 56% H2, 12% CO, 8% CO2, 23% N2 y

menos de 0,5% CH4.

Para eliminar el CO y convertirlo en CO2, se realiza la conversin de CO haciendo que reaccione

catalticamente con vapor de agua para formar CO2 y H2 usando hierro y cobre como

catalizadores.

Petroqumica 18

Ing. Tito Nez |

Del gas resultante se separa el CO2 mediante una solucin de mono etanol amina (MEA),

mediante la siguiente reaccin:

MEA (CO2) MEA + CO2

Compresin del anhdrido carbnico

El dixido resultante es enviado a dos etapas sucesivas de compresin en las cules se eleva la

presin a 160 atmsferas absolutas. Al dixido se le agregan pequeas cantidades de aire

pasivante para inhibir la accin corrosiva.

Obtencin de amonaco

El otro reactivo necesario para la produccin de urea es el amonaco. ste se obtiene a partir del

gas reformado separado del CO2. Se produce primeramente una etapa de metanacin para

convertir a metano las bajas proporciones que quedan de CO y CO2 en circulacin, dado que

stos interferiran en la accin del catalizador en la etapa final de sntesis del amonaco

CO + 3 H2 CH4 + H2O

CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O

Luego de la metanacin, el gas circulante se compone de aire, metano y vapor de agua, los

cuales reaccionan con catalizador de hierro para formar amonaco en estado gaseoso segn:

7 CH4 + 10 H2O + 8 N2 + 2 O2 16 NH3 + 7 CO2

el amonaco gaseoso se condensa por enfriamiento y se separa del gas para almacenarlo a

presin de unas 13 atmsferas. El amonaco gaseoso remanente es recirculado al loop de

sntesis.

Petroqumica 19

Ing. Tito Nez |

Formacin del carbamato

La reaccin de sntesis de Urea se lleva a cabo a altas presiones (200 bar) y el nivel trmico

ptimo (190C) en un reactor construido en acero inoxidable especial.

La reaccin se produce entre el amonaco, el CO2 y la solucin reciclada de carbamato,

proveniente de la etapa de absorcin.

El carbamato de amonio se forma a partir de CO2 y NH3 segn la siguiente reaccin (esta

reaccin genera calor):

2NH3 (g) + CO2 (g) NH2 COONH4(l)

?H= -117 kJ/mol

Amoniaco + Gas Carbnico Carbamato de Amonio

Antes de ingresar al reactor, el CO2 es comprimido hasta 200 atm, mediante un compresor

elctrico y el amonaco hasta 145 atm.

El NH3 y el CO2 reaccionan rpida y exotrmicamente, en una primera etapa, para formar el

carbamato, que luego se deshidrata a urea + agua. Esta reaccin logra cerca del 100% en

condiciones normales.

Petroqumica 20

Ing. Tito Nez |

Descomposicin del carbamato.

No todo el Carbamato de Amonio se descompone en Urea y Agua. La fraccin que se

descompone para formar Urea en relacin a la cantidad total que ingresa al reactor se denomina

conversin. La conversin de Carbamato en Urea en el reactor est en el orden de 70%. Es decir

que de cada 100 Kg de carbamato que se forman, slo 70 Kg pasan a Urea. El resto debe

reciclarse permanentemente y en forma contnua al reactor para lograr una conversin total.

Como habamos visto, el carbamato se forma mucho ms rpido que la urea. Al ser altamente

corrosivo, su manejo es muy difcil. Por sta razn, lo que se hace es degradarlo nuevamente a

NH3 y CO2 para luego volver a formarlo.

La reaccin de descomposicin:

NH2 COONH4 (l) 2NH3 (g) + CO2 (g)

Se logra de dos formas:

1. Bajando la presin y temperatura, se desplaza el equilibrio hacia los reactivos. Luego la mezcla

gaseosa se vuelve a comprimir causando su recombinacin. Si hay amonaco en exceso, este se

separa en forma gaseosa de la solucin de carbamato. Para disminuir los costos totales de la

recompresin, esta se realiza en dos etapas.

2. La otra forma es mediante el stripping del amonaco, desplazando la reaccin hacia productos. Al

bajar la presin parcial del reactivo, el sistema evoluciona hacia su equilibrio degradando el

carbamato. Esta forma tiene la ventaja de poder hacerse a la presin de sntesis, lo que reduce

el costo de recompresin.

Sntesis de urea.

El carbamato se deshidrata a urea mediante la reaccin:

NH2 COONH4 (l) NH2 CO NH2 (l) + H2O (l)

?H= +15.5 kJ/mol

Como se ve, la reaccin es endotrmica, y habamos dicho que es mucho ms lenta que la de

produccin de carbamato. La cintica de la reaccin aumenta con la temperatura, con una mayor

relacin NH3/CO2 y disminuye con una mayor presencia de agua.

Petroqumica 21

Ing. Tito Nez |

La produccin de la Urea se realiza en un reactor vertical, que opera a 188 190 C y 160

Kgf/cm2 absoluta, una relacin N/C de 3,6 3,8, un tiempo de residencia de alrededor de 45

minutos y un grado de conversin (en un paso) del 65 70 %.

Esta operacin combina la formacin de carbamato (exot., rpida) en su parte inferior, por la

alimentacin de CO2 y NH3 en exceso y la descomposicin del carbamato en urea (mucho mas

lenta y endotrmica).

Formacin de biuret

El biuret se forma cuando dos molculas de urea se unen liberando una molcula de amonaco

segn

2 NH2 CO NH2 NH2 CO NH CO NH2 + NH3

Se trata de una sustancia altamente txica para las plantas, por lo cul su concentracin en la

urea debe ser muy baja, menor al 0.4%. Para lograr bajas concentraciones se usa un exceso de

amonaco en la sntesis de urea.

Petroqumica 22

Ing. Tito Nez |

Concentracin

La corriente de Urea y agua obtenida en las etapas de Descomposicin, la cual contiene

aproximadamente 70% de Urea, es concentrada al 80% en un concentrador de vaco mediante

la aplicacin de calor externo utilizando vapor de agua. Esta corriente se denomina Urea de

Sntesis, y es bombeada hacia la unidad de Evaporacin.

Evaporacin

La corriente proveniente del Concentrador se sigue concentrado en dos etapas de Evaporacin,

la primera de ellas (se concentra hasta 95 %) operando a 0.3 Kg/cm2 absolutos y la segunda

(se concentra hasta 99.8 %) a muy alto vaco, para lograr la evaporacin del agua sin

descomponer trmicamente la Urea. Un equipo clave de esta etapa es un eyector de importantes

dimensiones que permite lograr los niveles de vaco requeridos.

Se obtiene de este modo una corriente de Urea fundida a 132 C con muy bajo contenido de

agua, del orden de 0.5%. Esta corriente es enviada a la Torre de Prilling para la formacin de

perlas de Urea.

Granulacin

Luego se pasa al perlado de Urea (formacin de pequeas perlas del orden de 2 4 mm de

dimetro) se realiza en la Torre de Perlado (Torre de Prilling).

La Urea fundida es bombeada a la parte superior de la torre de 80 mts de altura y 16 mts. de

dimetro. Mediante un canasto giratorio con unas 6000 pequeas perforaciones se logra obtener

una lluvia de Urea fundida, cuyas gotas se van solidificando primero y enfriando luego durante

su cada libre, a la vez que se hace circular aire en sentido contrario mediante grandes

ventiladores ubicados en la parte superior de la torre.

Se obtiene de este modo el producto final, a unos 40 50 C de temperatura, el cual es

transportado mediante elevadores y cintas a los silos de almacenaje.