Seminário processo de produção amônia, Slides de Processos Químicos

Baixe Seminário processo de produção amônia e outras Slides em PDF para Processos Químicos, somente na Docsity! Amônia Discentes: Francieli Busanello, Stephanie Rombaldi, Rafaella Wandscheer, Mariza Cezane e Matheus Labigalini Sumário  Introdução;  Aplicações;  Curiosidades;  Processo de Haber-Bosch;  Processos de Produção;  Diagrama do processo por reforma a vapor de gás natural;  Reforma a vapor do gás natural;  Referências; 5 • Inflamável; • Solúvel em água; • Produção da amônia pela natureza se da pela decomposição de resíduos. Introdução 6 Aplicações • A maior parte da amônia produzida é utilizada como fertilizantes; • Como sulfato de amônio, fosfato de amônio, nitrato de amônio e uréia; • O restante da amônia é usada em diferentes áreas: • Produtos químicos: ácido nítrico (produção de explosivos); 7 Aplicações • Fibras e plásticos: Nylon e outras poliamidas; • Produtos de limpeza: detergentes e amaciastes de roupas; • Usado em processos de refrigeração devido as suas características químicas; • E utilizada na industria petroquímica, como base para neutralizar ácidos gerados pelo óleo cru. 10 Curiosidades • Em 2012 o maior produtor de amônia era a China, seguida de Índia, Estados Unidos e Rússia; • No Brasil se tem dificuldade na produção pois se tem uma alta demanda do mercado do gás natural, desfavorecendo assim a produção da amônia. 11 Processo de Haber- Bosch • Em 1898, Sir William Ramsey (1852-1916) – o d scobridor dos gases nobres – previu uma catástrofe para a humanidade: a escassez de fertilizantes nitrogenados para meados do século XX, o que provocaria uma redução desastrosa na produção de alimentos em todo o mundo. Na época, o nitrogênio era obtido de depósitos naturais de nitratos de sódio (NaNO3) e potássio (KNO3) ou de excrementos de aves marinhas (guanos). 12 • A catástrofe prevista por Ramsey não ocorreu graças ao trabalho de dois alemães: o químico Fritz Haber (1868-1934) e o engenheiro William Carl Bosch (1874-1940). Eles criaram um processo no qual conseguiram sintetizar a amônia a partir de seus elementos constituintes. Processo de Haber- Bosch Processos de Produção • Existem dois tipos principais de processos de produção de amônia, que diferem quanto à forma de obtenção do hidrogênio: 15 Oxidação parcial de óleos pesados e resíduos asfálticos Reforma a vapor de gás natural Necessário um estudo técnico-econômico para a escolha do processo mais viável Processos de Produção 16 Tabela 1: Custos relativos de produção de amônia a partir de diferentes matérias primas A reforma a vapor é responsável por cerca de 85% da produção mundial de amônia e, no Brasil, responde por 70% da produção. Processos de Produção • Produção de amônia por reforma a vapor do gás natural: 17 Purificação do gás natural por dessulfurização Geração de gás de síntese nos reformadores Separação e purificação do hidrogênio Síntese da amônia Etapa 2: Reforma Primária 20 Reforma a vapor do gás natural Utiliza-se catalisador de Ni (15-20%), contendo promotores alcalinos (K) e alcalinos terrosos (Ca ou Mg), que diminuem a formação de coque. A reação é feita a 750-900oC e 15-30 bar. Somente cerca de 60% do metano alimentado ao reformador primário é convertido. Etapa 3: Reforma Secundária 21 Reforma a vapor do gás natural Oxidação parcial a 900-1.200oC, com o objetivo de converter o metano residual da reforma primária e introduzir o nitrogênio para a síntese da amônia. Mais de 99% do hidrocarboneto alimentado é convertido, sendo o metano residual na corrente de saída inferior a 0,2-0,3% (em base seca). Etapa 4: Conversão de Shift • O gás que sai do reformador secundário contém 12-15% de CO, que deve ser convertido a hidrogênio através do deslocamento de gás- água (Shift): 22 Reforma a vapor do gás natural CO + H2O CO2 + H2O HTS (High Temperature Shift) LTS (Low Temperature Shift) 25 • A solubilidade de gases ácidos em solventes físicos aumenta linearmente com a pressão parcial. Etapa 5: Remoção de CO Portanto, solventes químicos são mais favoráveis para baixas pressões de gás ácido, ao contrario dos solventes físicos, que é favorecido a altas pressões . 26 • Solvente físico pode ser regenerado por redução de pressão; • CO2 recuperado em tanques flash ou por stripping com ar; • Processo físico isento de corrosão. Etapa 5: Remoção de CO 27 • Etapa 6: Metanação • Gases que saem da absorção de CO2, contém 0,3% de CO e 0,2% de CO2 ; • Devem ser eliminados pois causam redução da atividade catalítica e deposição de carbonado de amônio na síntese da amônia; • Conduzida a 300-400 °C com catalizador de níquel suportado com Al2O2; • CO reduzido a menos de 10 ppm. Reforma a vapor do gás natural CO + 3H2 ↔ CH4 + H2O CO2 + 4H2 ↔CH4 + 2H2O Exotérmica — E nitrogen from the air hydrogen from natural gas gases are cooled and armmonia tums to Equici heated with recycled heat from the reaction liquid ammonia Incoming gases are | 30 fppt.com Processo de Haber- Bosch BRR N-(9) + 3H(9) = 2NHs(9) NE pressão nitrogen from the air Ali 5 qês J - | 1 ' À ES o “e 4 | / gases are cooled LE q f and ammonia tums NES, f to Hequici j , Doo A » . Incoming gases are E heated with re ed 1 heat from the reaction liquid ammonia | EM fppt.com Processo de Haber- gases are cooleci and ammonia tums to Equicl DO TT Incoming gases are heated with recycled heat from the reaction liquid ammonia fppt.com  catalisador reator 500ºC; 200 atm bomba de circulação | resfriador 36 Processo de Haber- Bosch• Condições:  As proporções de nitrogênio e hidrogênio • Reator: 1 de nitrogênio para 3 de hidrogênio (1:3); • Excesso de reagente seria usado se fosse particularmente importante usar o máximo possível do outro reagente - se, por exemplo, fosse muito mais caro. Isso não se aplica neste caso. •Excesso de moléculas desperdiça o espaço do reator - particularmente espaço na superfície do catalisador. 37 Processo de Haber- Bosch  Temperatura EQUILÍBRIO DA REAÇÃO • De acordo com o Princípio de Le Chatelier, isto será favorecido se você baixar a temperatura. O sistema responderá movendo a posição de equilíbrio para neutralizar isso - em outras palavras, produzindo mais calor. • Quanto menor a temperatura que você usa, mais lenta a reação se torna. 400 - 450 ° C