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Produção da amônia
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PROCESSO HABER BOSCH: PRODUÇÃO DE AMÔNIA
Engenharia Química
Química Inorgânica
Orientadores: Viviana Mateus
o Celiane Gomes
o Denizália Macedo
o Gabriela Cabalero
o Larisse Favilla
Objetivo
Apresentar o processo de Haber-Bosch na
produção da amônia, trabalho este com pré-requisito de
nota na disciplina de Inorgânica.
IntroduçãooNitrogênioo Gás incolor, inodoro e sem gostoo Não reativoo Base de proteína para as plantas: fornecimento através
de fertilizantes.
oAmônia
o Composto de nitrogênio mais importante
o Gás toxico incolor com aroma pungente
o Responsável por 40% da alimentação humana mundial
o Preparada comercialmente pelo processo de Haber Bosch
Introdução
oO processo de Haber-Bosch foi criado por Fritz Haber (1868–1934) e William Carl Bosch (1874–1940).
oÉ uma reação entre o nitrogênio e o hidrogênio para produzir amoníaco.
oPara a produção da amônia, o nitrogênio é obtido do ar atmosférico e o hidrogênio a partir do gás natural.
oA síntese da amônia pelo processo de Haber-Bosch é economicamente viável e vastamente utilizada.
Produção
o Princípio de Le Chatelier: altas pressões e baixas temperaturas para deslocar o equilíbrio para a direita
o Temperaturas menores: % de conversão é maior, mas a reação atinge o equilíbrio muito lentamente, sendo necessário um catalisador
o É mais econômico usar uma temperatura mais elevada, pois o equilíbrio será alcançado mais rapidamente 3
Produção
o A reação entre nitrogênio e hidrogênio é reversível, portanto, o rendimento na produção do amoníaco depende de algumas condições:
oTemperaturaoPressãooConcentraçãooCatalisador
3
Produção
oTemperatura
Diminuição da temperatura: Reação exotérmica.
oReações exotérmicas oTemperaturas moderadamente baixasoConsegue-se com temperaturas da ordem dos 400ºc
a 600°c.oColisões eficazes entre moléculas de reagentes 3
Produção
oPressão
Aumento da pressão: Menor volume gasoso
oAltas pressõesoAs pressões usadas são cerca de 150 a 300 vezes
maiores do que a pressão atmosférica normal.
3
Produção
oConcentrações
Diminuição da concentração: Produção da substância
oAs condições de concentração prendem-se com o custo dos reagentes.
oMaior concentração de reagentes, mais amoníaco produzido.
oA estequiometria da reação sugere entre H2 e N2 de 3:1
Produção
oCatalisadoresoNa produção de usa-se o ferro como catalisador. oA adição de ferro em pó misturado com óxidos de
potássio e alumínio aumenta a velocidade da reação.
Produção
1. Uma mistura gasosa de N2 e H2 é colocada em um reator;
2. Ao reagir e atingir o equilíbrio, a mistura de N2 e H2 é transferida para um condensador;
3. Nesta etapa a amônia formada se encontra no estado gasoso: NH3(g), mas quando passa pelo condensador se converte em líquida;
4. A parte da mistura de N2 e H2 que não reagiu é levada novamente para o reator, repetindo-se o processo.
5. Estando a amônia liquefeita é então retirada e pode ser usada.
3
Produção
oObtenção do H2:oO preço do hidrogênio é um dos principais fatores que
influenciam o custo do processo
oA partir do Metano (CH4) numa atmosfera de vapor
1.Hidrodessulfuração para remoção do enxofre;
RSH + H2 RH + H2S
2.Reforma primário/reforma a vapor
3
CH4 + 2H2O CO2 + 4 H2
CH4 + H2O CO + 3H2
CH4 + 2H2O CO2 + 4 H2
CH4 + H2O CO + 3H2
Produção
3. Reforma Secundária
CH4 + H2O 3H2 + CO
(4N2 + O2) + 2H2 4N2 + 2H2O
Adiciona-se certa quantidade de ar a mistura de gases obtida. O oxigênio reage com parte do H2 até que a proporção correta dos reagentes N2 e H2 de 1:3 seja alcançada.
3
Produção
oRemoção do CO:
1.MUDANÇA A ALTA TEMPERATURA: Adição de H20 - T = 350°C
CO + H2O CO2 + H2
1.MUDANÇA A BAIXA TEMPERATURA: Adição de H20 - T = 200°C
CO + H2O CO2 + H2
oRemoção de CO2:
2.Utilizando uma solução concentrada de carbonato de potássio ou de solventes (Monoetanolamina - MEA);
3
Aplicação x Meio Ambiente
oMuito usado em ciclos de compressão (refrigeração);
oO amoníaco e seus derivados ureia, nitrato de amônio e outros são usados na agricultura como fertilizantes. Também é componente de vários produtos de limpeza.
oO amoníaco é facilmente biodegradável as plantas o absorvem com muita facilidade
oEm concentrações muito altas na água de consumo pode causar danos graves, já que o amoníaco interfere no transporte do oxigênio pela hemoglobina. 3
Utilização
o 75 % da amônia são empregados como fertilizantes
o Fabricação de HNO3, o qual pode ser usado na preparação de NH4NO3 (fertilizante) ou explosivos como o TNT
o Preparação de hexametilenodiamina, empregada na fabricação de náilon
o Empregada como líquido refrigerante
o Limpeza: amônia em solução
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Referencias bibliográficaso ALVES; Líria. Obtenção da Amônia: processo de Haber-Bosch. Brasil
Escola. Disponível em: http://www.brasilescola.com/quimica/obtencao-amonia-processo-haberbosch.htm. Aceso em: 23 de nov. de 2014.
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Referencias bibliográficas ROSA, Ana. Síntese da Amônia. 2013. Disponível em:
<https://www.passeidireto.com/arquivo/2306010/aula-9a-e-9b---sintese-da-amonia>. Acesso em: 23 nov. 2014.
WELIKSON, Camila. Fritz Haber e a Síntese da Amônia. 2013. Disponível em: <http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/linha tempo/Fritz_Haber/PDF_LT/LT_Texto_Fritz_Haber.pdf>. Acesso em: 22 nov. 2014.
PEREIRA, Ema Dulce de Brito. Passado, presente e futuro da produção industrial do amoníaco: uma investigação documental. 2009. 204 f. Tese (Doutorado) - Curso de Química, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Porto, 2009. Disponível em: <http://moodle.esffl.pt/pluginfile.php?file=/32478/mod_resource/content/1/Passado,presente e futuro da produção industrial do amoniaco.pdf>. Acesso em: 22 nov. 2014.