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8.3.1. Síntesis del amoniaco
8.3.1. Síntesis del amoniaco
El amoniaco es uno de los compuestos químicos más empleados, utilizando fundamentalmente para la producción de fertilizantes (nitratos, fosfatos y sulfatos de amonio), úrea, ácido nítrico (para fabricación de explosivos), fabricación de poliuretano y como producto de limpieza.
Se obtiene en la industria por el proceso de Haber-Bosh, basado en la alteración de las condiciones de la siguiente reacción química:
Este proceso tiene una elevada energía de activación, por lo que precisa temperaturas muy altas que hacen el proceso inviable pues la reacción es exotérmica. Para hacerlo viable se emplean catalizadores (hierro con óxidos de aluminio y de potasio), que reducen dicha energía de activación. Para desplazar el equilibrio a la derecha (hacia el amoniaco), se trabaja a presiones elevadas y el amonico es retirado de forma paulatina por licuefacción.
A continuación se muestra un esquema con más detalle del proceso (diagrama de flujo de proceso):
En el diagrama de flujo de proceso, destaca la presencia de dos compresores de entrada al reactor donde tiene lugar formación del amoniaco.
La reacción de formación de amoniaco no es una reacción directa, sino que es reversible, estableciéndose un equilibrio químico (ya se hablará en 2º de Bachillerato de esto). Este equilibrio se desplaza hacia la derecha (hacia el producto deseado, el amoniaco) incrementando la presión (Principio de Le Chatelier).
Es importante destacar que no siempre un incremento de presión favorece la formación de productos, sino que depende de la estequiometría de la reacción. En esta reacción sí sucede así.
Respecto a la temperatura, suceden dos efectos contrapuestos: mayor temperatura favorece la cinética pero desfavorece el equilibrio.
Este efecto se solventa utilizando catalizadores que permiten trabajar a temperaturas altas con rendimientos óptimos.
8.3.2. Síntesis del ácido sulfúrico
8.3.2. Síntesis del ácido sulfúrico
El ácido sulfúrico se emplea como materia prima en muchos procesos industriales, entre ellos para la producción de fertilizantes, baterías o explosivos. Por este motivo, la producción de ácido sulfúrico de un país es un indicador de la actividad industrial del mismo.
Para su producción se lleva a cabo mayoritariamente mediante un proceso catalítico conocido como método por contacto, que consiste en varias etapas:
ETAPA 1. Obtención de SO2, generalmente por combustión de azufre o tostación de sulfuros como la pirita.
ETAPA 2. Oxidación catalizada (catalizador de pentaóxido de vanadio, V2O5) del SO2, mediante la reacción:
ETAPA 3. Formación de H2SO4 a partir de SO3. En dos fases:
El siguiente esquema muestra el proceso industrial de síntesis:
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