El documento describe varios procesos relacionados con la producción de amoníaco y urea a partir de nitrógeno y carbono, incluyendo la reformación con vapor para producir amoníaco, la formación de carbamato de amonio como producto intermedio en la producción de urea, y la oxidación catalítica de amoníaco para producir ácido nítrico. También describe procesos como la gasificación, pirólisis e hidrogenación del carbón para su conversión en productos químicos y combustibles.

1. NITRÓGENO
CARBÓN
QUÍMICA INDUSTRIAL
Patricia Rangel Aboytes - 2010

2. NITRÓGENO

3. PRODUCCIÓN DE AMONÍACO
El proceso completo de producción de
Amoniaco puede subdividirse en las
siguientes operaciones:
 Preparación del gas de síntesis
 Producción de gas
 Conversión de Monóxido de Carbono
 Purificación del gas
 Compresión
 Síntesis
 Recuperación de Hidrógeno del gas de
purga

4. PRODUCCIÓN DE AMONÍACO
El método más empleado para obtener
amoniaco es el REFORMADO CON VAPOR.
El REFORMADO CATALÍTICO se refiere a la
formación de nuevas moléculas de
tamaño similares a la original.

5. PRODUCCIÓN DE AMONÍACO
REFORMADO
CON VAPOR
Se parte del gas
natural
constituido
por una
mezcla de
hidrocarburos
siendo el 90%
metano (CH4)
para obtener
el H2
necesario
para la
síntesis de
NH3.

6. PRODUCCIÓN DE UREA
 La urea es producida en el comercio a
partir de dos materias primas, amoníaco,
y bióxido de carbono. Las cantidades
grandes de bióxido de carbono se
producen durante la fabricación del
amoníaco del carbón o de hidrocarburos
por ejemplo el gas natural y las materias
primas derivadas del petróleo. Esto
permite la síntesis directa de la urea de
estas materias primas.

7. PRODUCCIÓN DE UREA
 En el primer paso, los reactivos forman
un producto intermedio llamado
carbamato de amonio y, en la segunda
etapa, el carbamato se deshidrata para
formar urea.

8. PRODUCCIÓN DE UREA
El proceso completo de producción de la
urea puede separarse en las siguientes
etapas.
 Obtención de CO2
 Obtención de amoníaco
 Formación de carbamato
 Degradación del carbamato y reciclado.
 Síntesis de urea
 Deshidratación, concentración y
granulación

9. PRODUCCIÓN DE ÁCIDO NÍTRICO
 Industrialmente se obtiene por la
oxidación catalítica del amoniaco con
aire enriquecido con oxígeno con arreglo
al esquema:
4 NH3 + 5 02 ------ 4 NO + 6 H2O
 El NO formado se combina con O2 y
posteriormente con agua:
2 NO + O2 ---- 2 NO2
3 NO2 + H2O --- 2 HNO3 + NO
 El NO que se obtiene vuelve a reciclarse.

10. CARBÓN

11. ORIGEN DEL CARBÓN

12. GASIFICACIÓN
 La gasificación es un proceso termoquímico en el
que un sustrato carbonoso (carbón, biomasa,
plástico) es transformado en un gas combustible
mediante una serie de reacciones que ocurren en
presencia de un agente gasificante (aire, oxígeno,
vapor de agua o hidrógeno).

13. GASIFICACIÓN
COMBUSTIBLE O2 H2 O
GAS BRUTO
LAVADO ACONDICIONAMIENTO
PREPARACIÓN GASIFICACIÓN FILTRACIÓN
COMBUSTIBLE
ESCORIAS CENIZAS VOLANTES
EFLUENTES (CN-,NH3,
Cl,...)
CO2
ACONDICIONAMIENTO CO2 OTROS RESIDUOS
GAS DE COLA
SHIFT CO H2
CO + H2O CO2+ H2
SEPARACIÓN CO2 PURIFICACIÓN H2

14. GASIFICACIÓN
La composición del gas es muy dependiente de las
condiciones en las que se realiza la gasificación
pero suelen ser ricos en monóxido de carbono y/o
hidrógeno, con contenidos menores de dióxido de
carbono, metano y otros hidrocarburos. El
sustrato carbonoso de origen y el agente
gasificante son los parámetros que determinan el
mayor o menor contenido en energía (poder
calorífico) del gas.

15. PROCESO TERMOQUÍMICO
Compuesto carbonoso
Agente
Gasificante
AGENTE GASIFICANTE
Gas combustible Aire Gas Productor
(menor poder calorífico)
O2 Gas de Síntesis
(mayor poder calorífico)
GASIFICACIÓN
APROVECHAMIENTO COMPOSICIÓN DE GAS
TIPO DE PROCESO: DEL GAS: COMBUSTIBLE:
1)Extracción del carbón de la >> CO, H2
mina y posterior gasificación
2) Gasificación In situ << CO2, CH4

16. PIRÓLISIS
 La pirólisis es la descomposición química de
materia orgánica y todo tipo de materiales
excepto metales y vidrios causada por el
calentamiento en ausencia de oxígeno. La
pirólisis extrema, que sólo deja carbono como
residuo, se llama carbonización. La pirólisis es un
caso especial de termólisis.
Carbón Coque
Pirólisis
Madera Carbón
vegetal

17. TERMÓLISIS (Descomposición química)
Materia Orgánica
Ausencia
Oxígeno
PIRÓLISIS DEL CARBÓN
Productos Carbón (Hulla) Coque
PIRÓLISIS
OTRAS MATERIAS PRIMAS: PIRÓLISIS DE LA MADERA
Residuos agrícolas (pirólisis extrema – carbonización)
Madera Carbón Vegetal

18. HIDROGENACIÓN DEL CARBÓN
La hidrogenación del carbón tiene como objetivo
adicionar hidrógeno a la estructura del carbón,
rompiéndola en la mayor extensión posible para
obtener líquidos que sean destilables.

19. LICUEFACCIÓN DEL CARBÓN

La licuefacción directa del carbón, también
conocida como proceso Pott-Broche, es un
proceso químico que convierte el carbón
directamente en una mezcla de hidrocarburos
líquidos denominada "crudo sintético". Primero se
disuelve el carbón en un disolvente a alta presión
y temperatura y luego se añade hidrógeno para
realizar un hidrocraqueo en presencia de un
catalizador. El producto obtenido es un crudo
sintético que a continuación se debe refinar,
consumiendo más hidrógeno.
 La diferencia con la “licuefacción indirecta” es
que en este proceso se generara primero gas de
síntesis que luego es convertido en hidrocarburos
líquidos mediante una reacción de Fischer-
Tropsch.

20. LICUEFACCIÓN DEL CARBÓN
Este proceso no requiere la gasificación de todo el
carbón, por lo que permite emitir una menor
cantidad de CO2 y alcanzar una mayor eficiencia
energética.
Para obtener el hidrógeno necesario se emplean
dos fuentes: carbón y biomasa. La biomasa
empleada procede de tallos de plantas y cáscaras
de semillas, entre otros elementos naturales. El
uso de biomasa permite reducir en gran medida
las emisiones netas de dióxido de carbono.

21. LICUEFACCIÓN DEL CARBÓN
Todos los productos petroquímicos se pueden
hacer a partir de carbón licuado, carbón y gas
(gas SYN). No hay diferencias significativas en la
química entre el petróleo crudo y natural de
crudo sintético a partir de carbón (excepto crudo
sintético que es mucho más limpio). Detergentes,
pesticidas, fertilizantes, plásticos, fibras
sintéticas y caucho sintético se puede elaborar a
partir del carbón.
Carbón Petróleo Sintético
Licuefacción

22. USOS DEL CARBÓN