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PRODUCTOEl nitrato amónico o nitrato de amonio es una sal formada por iones de nitrato y de
amonio. Su formula es NH4NO3.
PROPIEDADES GENERALES
GENERAL
Nombre Nitrato de amonio
Apariencia sólido blanco
FISICAS
Peso molecular 80,0 uma
Punto de fusión 442 K (169 °C)
Punto de ebullición se descompone a 483 K (210 °C)
Densidad 1,7 ×10³ kg/m³
Solubilidad 208 g en 100g de agua
TERMOQUIMICAS
ΔfH0líquido -359,6 kJ/mol
ΔfH0sólido -366 kJ/mol
S0sólido 151 J/mol·K
RIESGOS
Ingestión Peligroso en grandes cantidades.
Inhalación Muy peligroso - puede ser fatal.
Piel Puede causar irritación.
Ojos Puede causar irritación.
PROPIEDADES FÍSICAS El nitrato de amonio es una sal blanca cristalina, en estado puro, sumamente
soluble en agua; además presenta elevada solubilidad en amoniaco anhídrido y, en
menor grado, el alcohol etílico y metílico en caliente.
Presenta una gran tendencia a absorber humedad del medio ambiente, es decir,
es muy giroscópico. Asimismo, absorbe amoniaco gaseoso formando soluciones
nitrato-amoniacales llamadas “líquido de Divers” con elevado contenido de amoniaco
(25% aproximadamente).
En estado sólido presenta cinco formas cristalinas, dependiendo de la temperatura
a la que se encuentre. Al pasar de una forma cristalina a otra, se producen calor y
cambios de volumen, hecho que debe considerarse en las operaciones de manejo y
envasado.
PROPIEDADES QUÍMICASEl nitrato de amonio, por su inestabilidad, puede componerse debido a cambios
climáticos de temperatura, por lo cual el producto se torna un poco acido con el tiempo.
NH4NO3 NH3 + HNO3
Con un calentamiento gradual a 200-260 ºC, el nitrato de amonio entra a un tipo de
combustión gradual según la reacción que genera gran cantidad de gases tóxicos de
oxido de nitrógeno, acompañada de producción de calor, lo que origina que en espacios
cerrados y sin ventilación se incremente la temperatura.
NH4NO3 N2O + 2H2O
A temperaturas mayores a 260ºC se produce explosión según la reacción:
2NH4NO3 2N2 + 4H2O + O2
Esta explosión es violenta y acompañada de liberación de gases y calor.
Las dos ultimas reacciones muestran los extremos en cuanto a la descomposición
del nitrato de amonio se refiere; sin embargo, en la realidad la descomposición térmica
puede dar lugar a las combinaciones posibles de nitrógeno y oxigeno, como son N 2O4,
NO2NO, N2O5, etc todos ellos gases tóxicos.
A temperatura ambiente, el nitrato de amonio actúa como material oxidante de
muchos metales, tanto en estado sólido como solución acuosa, atacando con especial
rapidez el cobre y sus aleaciones resistentes a la corrosión.
APLICACIONESEl nitrato de amonio se utiliza sobre todo como fertilizante es debido a su buen
contenido en nitrógeno. El nitrato es aprovechado directamente por las plantas mientras
que el amonio es oxidado por los microorganismos presentes en el suelo a nitrito o
nitrato y sirve de abono de más larga duración.
Una parte de la producción se dedica a la producción del oxido nitroso (N2O)
mediante la termólisis controlada:
NH4NO3 2H2O + N2O
Esta reacción es exotérmica y puede ser explosiva si lleva a cabo en un
contenedor cerrado o calentado demasiado rápido. Las mezclas del nitrato amónico con
petróleo se utilizan como explosivos. Este compuesto también es responsable de la
mayor parte de los accidentes graves con los fertilizantes.
Al 62% se emplea como fertilizante en suelos pobres en nitrógeno y para cultivos
frutales y de hortalizas. Al 90% se utiliza para fabricar emulsiones explosivas.
MERCADOLa empresa CAVIM (compañía anónima venezolana de industrias militares),
productora de materia prima para explosivos; consta de diez plantas, seis realizan
productos terminados que son: CAVIMEX 90, VEMULEX 300, SISMULEX, ANFO,
NITROGLICERINA y CARGAS HUECAS, y cuatro plantas son donde se elabora
materia prima que son: Emulsiones, ANSOL( nitrato de amonio en solución), Nitracion y
Nitrocelulosa.
Los consumidores de ANSOL en la empresa CAVIM, son los que generan la
demanda del productoestos son CARBONES DEL GUASARE y ORICA- Moron y el
resto de la producción es consumida por ellos mismos.
En Venezuela CAVIM es el único productor de Nitrato de Amonio en solución, lo
que quiere decir que tiene el control del mercado nacional y puede jugar con las
características del producto. CAVIM tiene un mercado local ya que sus consumidores
se encuentran dentro del país.
Tamaño de planta
El tamaño de la planta en cuestión está definido en función de tres factores: primero,
la demanda, la cual consiste exclusivamente en los requerimientos de la emulsión de
nitrato de amonio para su utilización en la industria de los explosivos de minería
(Específicamente Carbones de Guasare C.A y Empresas Básicas de Guayana) y la
elaboración de explosivos para la industria militar (La división de explosivos de
C.A.V.I.M). Segundo, la proyección del mercado; se prevee que la variación de la
demanda de NH4NO3 a largo plazo es mínima pues no existen hasta el momento
proyectos de exploración a gran escala en la industria minera ni tampoco de la
producción de explosivos, con lo cual se puede concluir que la demanda se mantendrá
a un nivel relativamente constante en los próximos años. Y tercero, la competencia; al
ser la compañía C.A.V.I.M una empresa del estado venezolano y ser el nitrato de
amonio una sustancia controlada por el Ministerio de la Defensa esto presupone la
ausencia de competencia, a corto y largo plazo.
Al ser establecida C.A.V.I.M como nuevo y único productor, no se necesita de una
estrategia de mercado importante y masiva, pues se ejercería un monopolio sobre el
mercado mencionado, sin embargo, vale la pena recalcar que la producción de la
emulsión debe tener la calidad suficiente como para satisfacer los requerimientos de la
industria que efectúa la compra del compuesto nitrogenado, y esto es con el fin de no
perjudicar su imagen comercial y así atraer empresas extranjeras con la suficiente
influencia y capital como para hacerle competencia.
Con respecto a la zona geográfica seleccionada para el establecimiento de la planta,
se tiene como la opción más factible a las zonas aledañas a Morón, Edo. Carabobo, y
esto se hace considerando los siguientes aspectos:
Cercanía de puerto y buenas vías de comunicación para la distribución de
productos hacia los estados del país donde se requiera.
Cercanía del complejo PEQUIVEN-morón, que es proveedor de las materias
primas principales (amoníaco y ácido nítrico) para la producción de nitrato de
amonio.
Lejanía de zonas altamente pobladas: Esto constituye un factor clave de
seguridad pues aunque el nitrato de amonio no es considerado un explosivo, si es
sensibilizado de alguna forma puede ocasionar fuertes explosiones.
Abundantes fuentes de agua en las cercanías de la planta, para propósitos de
servicios industriales.
Como la planta será instalada en un valle, esto puede ayudar a la propagación de
explosiones a grandes distancias.
La relativa cercanía de la ciudad de valencia da la disponibilidad de personal
calificado para llevar a cabo el proceso de producción
Período de análisisEn conclusión, tomando en cuenta los factores expuestos anteriormente, se sugiere
la estrategia de la inversión única para alcanzar la capacidad de producción, pues la
demanda se proyecta relativamente constante para los próximos 10 años (horizonte
económico) y que no hace falta una estrategia de penetración fuerte pues todas las
empresas que necesiten del producto químico que se produce en la planta deben
comprarlo a C.A.V.I.M. En caso de que a mediano o largo plazo se tenga un superávit o
déficit en la producción se puede contemplar la estrategia de exportar o importar
producto terminado para expandir el mercado del nitrato de amonio.
Las exportaciones pueden realizarse a países relativamente cercanos como Bolivia
y Panamá en donde se están desarrollando actualmente grandes proyectos mineros y
de infraestructura donde se requiere de explosivos para voladura, mientras que las
importaciones pueden realizarse desde Brasil o México donde existen numerosos
complejos de producción de nitratos o por ende se pueden conseguir precios bien
competitivos. A continuación se presenta el gráfico de proyección, considerando una
base de producción anual de la planta en 19800 toneladas/año.
Determinación del Horizonte Económico
0
5000
10000
15000
20000
25000
1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016
Año
Dem
anda
(Ton
)
Proyección de la demandaEstrategia
TECNOLOGIAS DE PRODUCCION
PROCESO DE CAVIMMateria prima: amoniaco gaseoso y acido nítrico a 61%
Principio: la materia prima es suministrada a un reactor, cuando este alcanza una
presión interna de 0.5 kg/cm2 se comienza a desalojar el ANSOL (nitrato de amonio en
solución) a un reactor secundario y cuando este alcanza un 80% de su nivel se
enciende la bomba para trasladar el producto hacia el tanque de almacenamiento y se
detendrá el llenado cuando el nivel del reactor secundario sea de un 40%. El vapor de
agua generado durante la reacción, una pequeña parte se pasa al reactor de burbujeo y
una gran cantidad se envía al la atmósfera a través de una columna.
Producto: se obtiene una solución de nitrato de amonio al 90%.
Servicios industriales: consumo de electricidad
PROCESO UDHEMateria prima: amoniaco y acido nítrico.
Principio: en el reactor se produce nitrato de amonio a presiones normales y a
temperaturas de reacción bajas, en dicho reactor circula una solución de nitrato de
amonio recirculado, de tal manera que el calor de reacción se almacena en la solución y
puede ser utilizado posteriormente. Este método implica gastos de inversión limitados,
pues solamente el reactor es ligeramente presurizado para evitar que la solución de
nitrato de amonio llegue a su punto de ebullición, dicha medida evita las perdidas de
amoniaco. A la salida del reactor la solución se alimenta a un evaporador flash donde
una parte del agua se evapora al vacío, con los vapores del mismo se precalienta el
acido nítrico que si posee concentraciones alrededor de 58% podría generar
concentraciones de nitrato de amonio hasta un 95%.
Usualmente se recircula un 30% de la solución que sale del reactor.
Producto: Para facilitar el control y garantizar condiciones de seguridad se limita
la concentración del nitrato de amonio a un 92%.
Servicios industriales: consumo de electricidad y de vapor.
PROCESO STAMICARBONMateria prima: amoniaco, acido nítrico 60% y pequeñas cantidades de acido
sulfúrico.
Principio: se trata de un proceso bajo presión, el neutralizador es un reactor
tubular en bucles que descarga a un separador, gracias al calor de reacción la solución
circula sin necesidad de bombas.
El acido nítrico, el amoniaco y una pequeña cantidad de acido sulfúrico se
introducen en la parte baja del reactor que opera a 4bar y 178ºC. La solución de nitrato
de amonio formada tiene una concentración de 78%. El vapor eliminado por la parte
alta del separador se pasa a través de un ciclón eliminador de nieblas y se usa
principalmente para concentrar la disolución de nitrato de amonio. El exceso de vapor
se condensa y el amoniaco recuperado del condensado se recicla al reactor. Luego
pasa por un segundo evaporador este concentra aun mas la solución usando vapor
fresco.
Producto: la solución de nitrato de amonio se encuentra entre un 98% y 99.8% de
concentración.
Servicios industriales: se consume un alto porcentaje de electricidad y vapor
PROCESO NSM / NOSK HIDRO PRESSURE PROCESSMateria prima: amoniaco y acido nítrico
Principio: tanto el amoniaco como el acido son precalentados, las condiciones del
reactor son de 4.5 bar y entre 170 y 180ºC de temperatura, con ellas se pueden obtener
disoluciones de nitrato de amonio d e70 a 80% en peso. La circulación forzada y el
efecto del gradiente de temperaturas en las diferencias de densidad del agua hacen
circular la solución a través del reactor. Parte del calor de reacción es usado para
generar vapor puro en un hervidor exterior, parte evapora agua del reactor produciendo
vapor de proceso, el cual se usa para concentrar la solución a un 95%. Las perdidas de
amoniaco son pequeñas gracias al lavado de los vapores del proceso con acido nítrico
y su posterior adición a la solución producto circulante. Luego se pasa por un
evaporador al vacío que hace que la solución sea mas pura.
Producto: se obtiene una solución de nitrato de amonio con una concentración
99.5% en peso.
Servicios industriales: se consume un alto porcentaje de electricidad y vapor
PROCESO STENGELMateria prima: amoniaco y acido nítrico.
Principio: es un método que es ampliamente utilizado ya que se obtiene
concentraciones mayores a un 90% y sin necesidad. Dicho método dispone de varias
ventajas como economizar mediante el precalentamiento del amoniaco y el acido nítrico
y el uso de menos equipamiento pero su mayor desventaja es su falta de seguridad. El
amoniaco y el acido nítrico con una concentración del 58% son precalentados con
vapor y alimentados continuamente a un reactor tubular vertical que trabaja a 3.5 bar y
a una temperatura de reacción que oscila entre 200 y 240 ºC. esta mezcla de nitrato de
amonio y vapor se expande en un separador centrifugo a vacío obteniendo finalmente
concentraciones altas de nitrato de amonio fundido, el cual se descargara a una cinta d
bandas refrigeradas para su solidificación y posterior granulación.
Producto: el nitrato de amonio es de una concentración de 99.8%
Servicios industriales: no requiere un alto consumo de electricidad.
MATRIZ DE SELECCIÓN
CAVIM UDHE STAMICARBON NSM STENGEL
MATERIA PRIMA (20%) 5 5 4 3 3
PRINCIPIO (30%) 5 5 4 3 4
PRODUCTO (40%) 3 3 4 3 5
SERVICIOS
INDUSTRIALES (10%)
5 4 3 3 5
TOTAL4.2 4.1 3.9 3 4.3
En conclusión de la matriz de selección de tecnologías la mejor forma de producir
nitrato de amonio seria por medio de la tecnología Stengel la cual tiene mejores
condiciones y es mas efectiva, no obstante se va a trabajar con la tecnología de Cavim
ya que es un proceso mas sencillo y económico a pesar de que el producto no sea de l
misma calidad que con el de la tecnología de Stengel
PROCESO DE PRODUCCION
DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE LA OBTENCION DEL NITRATO DE AMONIO EN SOLUCIÓN
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE NITRATO DE AMONIO EN SOLUCIÓN
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