Produo da Amnia Processo de Haber-Bosch-Mittasch
Reator utilizado naProduo da Amnia Processo de
Haber-Bosch-Mittasch
Bruna Lima Vras
([email protected])
8 Perodo
Macei, 2014
Universidade Federal de Alagoas
Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Qumica
ndice
1. Introduo
2. Processo
2.1 Reator
2.2 Reciclo
2.3 CATALISADOR
3. REFERNCIAS
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Introduo
O doutor em qumica orgnica, Fritz Haber, ganhou em 1920 o Prmio
Nobel De Qumica pela descoberta do processo de Produo da Amnia a
altas presses.
Haber contou com contribuies importantes de dois membros da
BASF, o Qumico Industrial Carl Bosh, e o Qumico Alwin Mittasch.
(a) (b) (c)
Figura 1: (a) Carl Bosch; (b) Alwin Mittasch; ( c ) Foto de
Fritz Haber de seu Prmio Nobel (1918)
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fritz_Haber.png
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Motivao para o estudo do processo Suprir a Alemanha com amnia
durante a I Guerra Mundial.
Acabou sendo, at hoje, uma dos feitos mais surpreendentes da
Indstria Qumica.
Figura 2. Crescimento da produo de amnia ( esquerda) e
capacidade de produo das plantas ( direita).
Fonte: PEREZ, C. N. Processos Industriais Orgnicos.
Introduo
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O Reator - Laboratrio
O primeiro reator para sntese de amnia, construdo por Haber,
operava com uma presso de 200 atm.
Catalisador:
smio e Urnio
Suas dimenses eram:
Comprimento: 75 cm
Dimetro: 13 cm
Produo:
2-2,5
Figura 3. Esquema de aparatos do primeiro reator de sntese de
amnia em escala laboratorial utilizado por Haber.
Fonte: MODAK, 2002.
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O Reator Escala industrial
Os primeiros reatores, construdos pela BASF, tinham seguintes
especificaes:
Dimenses:
Comprimento: 2,5 m
Dimetro interno: 15 cm
Material:
Ao carbono
Este modelo no foi o ideal! Operando 100 atm e aproximadamente
500 C, o reator fragmentava-se aps 8 h de operao.
Figura 4. Primeiro reator para produzir amnia em escala
industrial (BASF)
Fonte:
http://simuladaodombosco.com.br/curso/estudemais/quimica/imagens/amonia/06.jpg
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SOLUO:
Bosch fez o reator em tubos concntricos, onde:
Tubo interno em ferro doce (sem carbono), com menos resistncia
mecnica porm imune ao hidrognio.
Segundo tubo envolvendo o interno, de ao carbono com pequenos
furos, permitindo a difuso do hidrognio e dando a resistncia
mecnica necessria para suportar a presso
O Reator Escala industrial
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Figura 5 . Reator de Haber-Bosch-Mittasch
Fonte: Chemical Process Equipment: Selection and Design
Dimenses:
Comprimento: 12,8m
Dimetro: 1,1m
Temperatura:
550C
Presso:
300 atm
Catalisador:
A base de Ferro
Leito Fluidizado
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Figura 7. Reator de Fluxo Radial
Fonte: PEREZ, C. N. Processos Industriais Orgncos
Figura 6. Reator de Fluxo Radial
Fonte:
http://www.ipaustralia.com.au/applicant/haldor-topsoe-a-s/patents/AU2006264046/
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Figura 8. Reator para produo de amnia da Unidade FAFEN da
Petrobras
Fonte: http://jornaldopovoparana.com/tags/petrobras/page/3/
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O Reciclo
O processo tem uma converso de apenas 15% (varia de planta para
planta).
Por reciclagem contnua do nitrognio e hidrognio que no reagiu, a
converso
total de cerca de 98%.
Figura 9. Diferentes configuraes do processo com reciclo
Fonte: PEREZ, Processos Industriais Orgnicos.
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O Catalisador
Sem catalisador, Haber constatou que a reao a 1290 K a frao de
amnia obtida era de 0,01%. No entanto, na presena de um catalisador
constatou que a reao ocorria a temperaturas menores.
Aps muitos estudos chegou-se ao catalisador ideal
(Mittasch):
Catalisador composto por FERRO ENRIQUECIDO com promotores com
promotores de XIDO de outros metais tais como ALUMNIO, POTSSIO,
CLCIO ou MAGNSIO.
Fe
(Ar)
(Combustveis
Fsseis)
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Temperatura tima de operao: 500-400C
Reao EXOtrmica
Presso: 150-300 atm
Etapa lenta: adsoro dissociativa do nitrognio.
Fonte: ESTURILIO, 2011.
Reao no Catalisador
Constante da taxa de reao
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REFERNCIAS
WELIKSON, C. Fritz Haber e a Sntese da Amnia. Disponvel em :
.
THE HABER PROCESS. Encontrado em: . Acessado em
05 de Novembro de 2014.
ESTERULIO, G. G. Modelagem e Controle Preditivo Econmico de um
Reator de Amnia. Escola Politcnica da Universidade de So Paulo.
Departamento de Engenharia Qumica Ps-Graduao em Engenharia Qumica.
So Paulo, 2012.
MODAK, J.N. Haber Process for Ammonia Synthesis. Resonance,
Dezembro de 2011.
PEREZ, C. N. Processos Industriais Orgnicos.
A importncia da sntese da Amnia. Encontrado em: . Acessado em 05
de Novembro de 2014.
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