Proceso de Fabricación del Amoniaco

Fabricación del Amoniaco:

El N proviene del aire, y se separa del oxígeno mediante destilación del aire líquido o separación química en donde el O2 se consume en un proceso de combustión. El H2 se obtiene de materias primas, especialmente del gas natural por sus ventajas técnico-económicas. El “reformado con vapor de agua” del gas natural que produce gas de síntesis (CO+H2) se realiza a través de estas etapas:

1. Desulfuración del gas de partida:

Se necesita reducir lo máximo posible el contenido de azufre del gas natural ya que este “envenena” al catalizador de níquel necesario en el proceso. La forma más sencilla es hacer pasar el gas natural por un lecho de carbón activo impregnado con hierro, en el cual se va a ir formando sulfuro de hierro, y una vez agotado se regenera mediante tratamiento con vapor de agua.

2. Reformado del gas natural:

Se realiza en dos etapas consecutivas con vapor de agua y en presencia de un catalizador de níquel. Es un proceso endotérmico por el que se necesita calor. Para ello se hace circular la mezcla por el interior de tubos refractario dentro de un horno donde la mezcla es quemada. La relación vapor de agua/metano debe mantenerse a 800ºC y a presiones entre 25 y 40 atm. CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2O(g); CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g). El gas resultante se hace pasar por un reformador secundario (1100º y un catalizador de níquel) donde el aire combustiona con el metano no convertido incorporando así el nitrógeno necesario para la síntesis del amoniaco.

3. Conversión del monóxido de carbono:

La mezcla aún presenta contenidos importantes de CO. Por ello se lleva a cabo esta reacción: CO+H2O=CO2+H2. La reacción es exotérmica por lo que se verá favorecida por las bajas temperaturas y un exceso de vapor de agua. Este se obtiene aprovechando el enfriamiento al que debe someterse el gas efluente al salir del segundo reformador hasta llegar al convertidor, donde se genera vapor de alta presión. El proceso de conversión del CO se lleva a cabo en 2 etapas con enfriamiento intermedio entre las mismas: 1- A alta temperatura (350º-450º) y con un catalizador de hierro-cromo, que previene la formación de coque. 2- Temperatura más baja (200º-300º) con un catalizador de cobre-zinc, que reduce los niveles de CO por debajo del 1%.

4. Eliminación del CO2:

Debe eliminarse el CO2. Para ello se emplea el procedimiento de “carbonato potásico caliente”. Consiste en hacer circular por el absorvedor y en sentido contrario a la mezcla, una solución caliente K2CO3 al 40%, produciéndose una absorción química por reacción del CO2 del gas con el carbonato de la disolución, con formación de bicarbonato potásico. Posteriormente tras un calentamiento se libera el CO2 retenido, recirculando la solución a la torre. Eso permite además de reducir los niveles de CO2, obtener por separado este gas y utilizarlo para otros fines dentro de la instalación.

5. Purificación final del gas de síntesis:

Se han de eliminar todos los restos de CO. Esto se consigue mediante un proceso inverso al del reformado, llamado metanación: CO+3H2=CH4+H2O. El gas se precalienta a unos 325º y se hace pasar por un lecho con catalizador de níquel sobre soporte de alúmina. Posteriormente el gas que sale del mecanizado se enfría, eliminándose el agua condensada.