¿Qué es el amoníaco?El amoníaco ocurre naturalmente y es también manufacturado. Es una fuente importante de

nitrógeno que necesitan las plantas y los animales. Las bacterias que se encuentran en los

intestinos pueden producir amoníaco.

El amoníaco es un gas incoloro con un olor característico. El olor es reconocido por mucha

gente ya que el amoníaco se usa en sales aromáticas, en muchos productos de limpieza

domésticos e industriales, y en productos para limpiar vidrios.

El amoníaco gaseoso puede disolverse en agua. Este tipo de amoníaco se llama amoníaco

líquido o solución de amoníaco. Una vez que se expone al aire, el amoníaco líquido se

transforma rápidamente a gas.

El amoníaco se aplica directamente al suelo en terrenos agrícolas, y se usa para fabricar

abonos para cosechas agrícolas, prados y plantas. Muchos productos de limpieza domésticos

e industriales contienen amoníaco.

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¿Qué le sucede al amoníaco cuando entra al medio ambiente?

El amoníaco se encuentra en el ambiente en el aire, el suelo, el agua, los animales y las plantas.

El amoníaco no permanece mucho tiempo en el ambiente. Es incorporado rápidamente por las plantas, las bacterias y los animales.

El amoníaco no se acumula en la cadena alimentaria, pero sirve como alimento para plantas y bacterias.

¿Qué es?

El amoníaco es un compuesto químico cuya molécula está formada por un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3.

La molécula no es plana, sino que presenta una forma tetraédrica con un vértice vacante, y ello es debido a la formación de orbitales híbridos sp³. En disolución acuosa se puede comportar como una base y formarse el ión amonio (NH4

+) con un átomo de hidrógeno en cada vértice del tetraedro.

Se trata de un gas incoloro, de olor muy penetrante, bastante soluble en agua, y en estado líquido es fácilmente evaporable. Se caracteriza porque es una base fuerte, corrosiva y que reacciona violentamente con ácidos, oxidantes fuertes y halógenos.

Propiedades físicas del amoniaco.

Fórmula química:  NH3

Masa molecular:  17.03 g/mol

Punto de ebullición:  -33º C Punto de fusión:  -78º C Densidad relativa del líquido (agua = 1g/ml):  0.68 g/ml. Solubilidad en agua:  Buena (34 g/100 ml a 20º C) Presión de vapor ( kPa a 26º C):  1013. Límites de explosividad, (% en volumen en el aire):  15-28. Temperatura de autoignición:  651º C Densidad relativa del gas (aire = 1 g/ml):  0.59g/ml

Fuentes de emisión y aplicaciones del amoniaco.

Una fuente significativa de emisión proviene de la degradación de residuos animales, basuras y del uso de fertilizantes nitrogenados, que provoca una elevada concentración de nitratos de las aguas superficiales.

A nivel industrial, los focos de contaminación más significativos tienen lugar en los procesos de fabricación y tratamiento de textiles, plásticos, explosivos, pulpa y papel, alimentos y bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos.

Efectos para la salud humana y el medio ambiente.

La exposición a altas concentraciones de amoníaco en el aire, puede producir quemaduras graves en la piel, ojos, garganta y pulmones, y en casos extremos puede provocar ceguera, daño en el pulmón (edema pulmonar) e incluso la muerte. A bajas concentraciones puede causar tos e irritación de nariz y garganta. Su ingesta provoca quemaduras graves en la boca, la garganta y el estómago, y en estado líquido al evaporarse rápidamente, puede provocar congelación al contacto con la piel.

El amoniaco es fácilmente biodegradable, las plantas lo absorben con mucha facilidad eliminándolo del medio, de hecho, es un nutriente muy importante para su desarrollo, aunque la presencia de elevadas concentraciones en las aguas superficiales, como todo nutriente, puede causar graves daños en los seres vivos, ya que interfiere en el transporte de oxígeno por la hemoglobina.

Riesgos y consejos de prudencia en su manipulación.

Frases de Riesgo

R10: Inflamable. R23: Tóxico por la inhalación. R34: Causa quemaduras. R50: Muy tóxico para los organismos acuáticos.

Consejos de prudencia.

S1/2: Mantener fuera del alcance de niños. S9: Mantener el envase en un lugar bien ventilado. S16: Mantener la sustancia lejos de las fuentes de la ignición (No fumar). S26: En caso del contacto con los ojos, aclarar inmediatamente con agua y buscar

consejo médico. S36/37/39: Llevar puesto ropa protectora, guantes y máscara de protección facial. S45: En caso del accidente o que se encuentre indispuesto, busque consejo médico

inmediatamente.

Fuente: EINECS (European INventory of Existing Commercial chemical Substances)

http://esis.jrc.ec.europa.eu/index.php?PGM=ein

Umbrales de emisión establecidos por el RD 508/2007 ( kg/año).

Umbral de emisión a la atmósfera: 10.000 kg/año

Umbral de emisión al agua: -

Umbral de emisión al suelo: -

¿Cuáles son los principales peligros de salud relacionados con la respiración y el gas de amoniaco?

El gas de amoníaco es un severo irritante del tracto respiratorio. Es perceptible por el olor a 0.6 a 53 ppm. Los voluntarios percibieron primero irritación de nariz y garganta en concentraciones tan bajas como 24 ppm luego de exposición de 2-6 horas. Dos de seis voluntarios consideraron una exposición de 10 minutos a 30 ppm como ligeramente irritante, mientras que 50 ppm fue considerada moderadamente irritante por 4 de 6. Irritación de nariz y garganta fue notable en 5/10 y 10/10 voluntarios luego de exposición de 5 minutos a 72 a 134 ppm. A 500 ppm, ocurrió inmediata irritación severa de nariz y garganta. Breve exposición a concentraciones por encima de 1500 ppm puede provocar edema pulmonar, una potencial acumulación fatal de fluido en los pulmones. Los síntomas de edema pulmonar (apretazón en el pecho y dificultad para respirar) pueden no desarrollarse por 1-24 horas después de una exposición. Numerosos casos de exposición fatal al amoníaco han sido reportados, pero los niveles reales de exposición no han sido documentados. Si la víctima sobrevive, se puede dar recuperación completa dependiendo del alcance de la lesión al tracto respiratorio y los pulmones. Sin embargo se han observado desórdenes pulmonares y respiratorios a largo plazo luego de exposiciones de corto plazo al amoníaco.

Las personas expuestas repetidamente al amoníaco pueden desarrollar una tolerancia (o aclimatación) a los efectos irritantes después de una cuantas semanas. La tolerancia significa que se requieren niveles más altos de exposición para producir los efectos vistos más temprano en concentraciones más bajas.

Producción industrial de amoniaco: el Principio de Le Chatelier en acciónEscrito por Quimitube el 14 October

En el año 1918, el químico alemán Fritz Haber (1868-1934) obtuvo el Premio Nobel de

Químicapor sus investigaciones sobre la termodinámica de las reacciones gaseosas;

estas investigaciones derivaron, en 1913, en el proceso de producción de amoniaco

a escala industrial, que aún hoy se utiliza, y que lleva su nombre: proceso Haber.

Aunque existen modificaciones posteriores de este método, lo cierto es que todos están

basados en el proceso Haber.

El proceso permite comprender los factores cinéticos y termodinámicos que influyen en

las velocidades de reacción y en la evolución de los equilibrios químicos. Esto y la

abundancia del uso del amoniaco en la vida cotidiana y en otros muchos procesos, hacen

que el proceso Habercombine muy bien la teoría con la utilidad práctica de la química.

Puesto que el amoniaco  es un compuesto muy utilizado como materia prima para la

elaboración de tintes, plásticos, fertilizantes, fibras sintéticas y explosivos, durante la I

Guerra Mundial se produjeron en los Estados Unidos grandes cantidades

de amoniaco por el método de la cianamida. Cuando el carburo cálcico se calienta a

1100ºC en presencia de nitrógeno, se forma cianamida cálcica, CaCN2, que, tratada al

vapor, desprende amoniaco. No obstante, la cianamida es un compuesto altamente tóxico,

por lo que el procedimiento cayó en desuso y en la actualidad sólo se utiliza a nivel

industrial el proceso Haber.

En el proceso Haber se obtiene nitrógeno gaseoso, N2, por licuefacción parcial del aire o

haciéndolo pasar a través de coque al rojo. El nitrógeno así obtenido se mezcla

con hidrógenopuro, conduciendo la mezcla a lo largo de unos tubos convertidores

rellenos de una masa catalítica porosa, que generalmente está compuesta por óxidos de

hierro y pequeñas cantidades de óxidos de potasio y aluminio.

Diagrama del proceso Haber para la producción de amoníaco. Fuente: Wikipedia. Licencia

CC

La reacción química del proceso a partir del hidrógeno y el nitrógeno gaseosos es

exotérmica y reversible:

N2(g) + 3H2(g) ⇔ 2NH3(g)                             variación de entalpía negativa

Su Kc a 25ºC vale 3,6·108, este alto valor de la constante de equilibrio indica que, en el

equilibrio, prácticamente todo el N2 y H2 se han convertido en NH3. Sin embargo, la

reacción es tan lenta a 25ºC que no se producen cantidades detectables de NH3 en

tiempos razonables. Por ello se suele operar a presiones entre 200 y 700 atmósferas y

alrededor de 500ºC. El valor tan grande de Kc nos indica que, termodinámicamente, la

reacción se produce hacia la derecha prácticamente en su totalidad, pero no indica nada

sobre la velocidad a la que se desarrollará el proceso. Recordemos que una reacción

química puede ser termodinámicamente muy favorable y, sin embargo, ser sumamente

lenta.

EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA FORMACIÓN DE AMONIACO

Puesto que la reacción es exotérmica, según el Principio de Le Chatelier, la formación

de amoniaco se verá favorecida por una disminución de la temperatura. Sin embargo, la

velocidad de una reacción química aumenta con la temperatura, en cualquiera de los dos

sentidos; es decir, elfactor cinético se favorece a elevadas temperaturas. A medida que la

temperatura disminuye, la velocidad de la reacción se hace cada vez menor y, en

consecuencia, la obtención del amoníaco no tendría interés en la práctica, ya que se

tardaría mucho tiempo para conseguir una pequeña concentración de NH3.

Por tanto, aquí se presenta un dilema: si se aumenta la temperatura, se aumenta

la velocidad de la reacción, pero entonces dentro del reactor hay mucho N2 y H2 y poco

NH3. Si se disminuye la temperatura, la reacción es lentísima. En la práctica, para resolver

esta dificultad, se trabaja a una temperatura de 500-600ºC y se añade un catalizador (de

platino, tungsteno u óxidos de hierro), para aumentar así la velocidad de la reacción

química.

EFECTO DE LA PRESIÓN Y LOS CATALIZADORES EN LA PRODUCCIÓN DE AMONIACO

Sin embargo, incluso con ayuda de un catalizador, no podría aprovecharse

industrialmente la reacción si no interviniese otro factor: la presión.

Según el Principio de Le Châtelier, un aumento de la presión favorecerá el

desplazamiento de la reacción hacia la derecha, ya que a la izquierda hay 4 moles de gas

y a la derecha únicamente 2 (recordemos que el aumento de la presión favorece el sentido

de reacción en el que hay menos moles gaseosos). Por tanto, al aumentar la presión se

favorece la formación de NH3, que es lo deseado. Ésa es la causa de que en el proceso

de Haber se empleen presiones tan elevadas.

En concreto se emplean presiones que van desde las 200 atmósferas a las 1000

atmósferas. La utilización de presiones superiores está limitada por el coste que

representa utilizar recipientes que resistan presiones tan elevadas.

Finalmente, la adición del catalizador de hierro finamente dividido, o también tungsteno o

platino, disminuye la energía de activación del proceso y, por tanto, acelera la reacción,

tanto la directa como la inversa.

RENDIMIENTO FINAL DE OBTENCIÓN EN FUNCIÓN DE TEMPERATURA Y PRESIÓN

Como el amoniaco obtenido lo vamos a ir eliminando a la vez que se va formando,

la reacción química siempre evolucionará hacia la derecha, porque estamos eliminando

la situación de equilibrio; el sistema siempre tenderá al equilibrio, por lo que continuará

produciendo amoniaco para alcanzarlo de nuevo. Este hecho permite obtener NH3 a

mayor velocidad y a temperaturas más bajas (pensemos que cuanto más alta sea la

temperatura requerida en el proceso, mayor será el coste industrial del mismo).

A 500-600ºC y unas 900 atm, la conversión de N2 y H2 en amoniaco llega prácticamente a

un 40%; pero sin catalizador se requerirían meses para conseguir el estado de equilibrio.

Al añadir el catalizador, se consigue el mismo equilibrio en una fracción de segundo.

A las presiones empleadas, el amoniaco se separa como líquido de la mezcla gaseosa

por enfriamiento, mientras el nitrógeno y el hidrógeno, no condensables, que no han

reaccionado, vuelven nuevamente a los convertidores.

En la tabla siguiente se muestra el rendimiento de obtención de amoniaco en función de la

temperatura y la presión:

En esta tabla se observa que al aumentar la temperatura a 758ºC, la constante de

equilibrio disminuye del orden de 1010 veces, lo que nos indica que la reacción se desplaza

hacia la izquierda a temperaturas muy altas. Si bajásemos mucho la temperatura, nos

encontraríamos con que termodinámicamente es más favorable el proceso, pero tan lento,

que no es rentable industrialmente ni siquiera en presencia de catalizador. Por todo lo

anterior se observa que el proceso debe efectuarse alrededor de 500ºC y a la mayor

presión posible.

Obtención del amoníaco9 de septiembre de 2010 Publicado por Mónica González

El amoníaco es un compuesto químico con la fórmula NH3. El amoníaco, en disolución acuosa puede actuar como base, agregando un átomo de hidrógeno y transformándose en el catión amonio NH4

+.

El amoníaco es un gas incoloro, de olor característico por lo nauseabundo y penetrante. Se produce naturalmente en la descomposición de la materia orgánica, y también es producido a nivel industrial. A temperatura ambiente se disuelve fácilmente en agua y se evapora con rapidez.El amoníaco es producido de manera natural por bacterias que se encuentran en el suelo, y que degradan la materia orgánica proveniente de  desechos de animales, y plantas y animales muertos.Una cantidad  de amoníaco similar a la producida naturalmente es obtenida anualmente de manera industrial. La mayor parte del amoníaco obtenido de esta manera se destina a la producción  de fertilizantes. En menor proporción, se utiliza en producción de productos de limpieza, refrigerantes, alimentos, bebidas entre otros.El amoníaco tiene facilidad para ser degradado, las plantas tienen capacidad de absorberlo del suelo, eliminándolo del medio. De todas maneras, si llega a encontrarse en grandes concentraciones en ríos o arroyos, puede ser peligroso para los animales que allí viven, ya que interfiere con el transporte de oxígeno por parte de la hemoglobina.Si es inhalado, el amoníaco puede causar desde irritación de garganta hasta edema pulmonar. Los síntomas causados dependen directamente de la concentración de amoníaco inhalada. En contacto con la piel, el amoníaco también puede causar irritación y quemaduras.Obtención de amoníaco a nivel industrial.El proceso mediante el cual se obtiene amoníaco obtiene su nombre de los químicos que lo idearon: Fritz Haber y Carl Bosch.  Este proceso es el resultado de la combinación directa entre el nitrógeno (proveniente de la atmósfera)y el hidrógeno (proveniente del gas natural), ambos en estado gaseoso:N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Esta reacción ocurre con lentitud, dado que necesita gran cantidad de energía de activación, como consecuencia de la estabilidad química del nitrógeno. Para  acelerar la

reacción se utiliza un catalizador, y se aumenta la presión y la temperatura a la  que esta ocurre.De esta manera las moléculas gaseosas tienen mayor energía cinética,  aumentando la velocidad con que reaccionan. Además, al retirar el amoníaco a medida que se va formando, se acelera aún más la producción del mismo.La presión aplicada para mejorar el rendimiento de esta reacción puede llegar hasta las 900 atmósferas. Con esta presión, a una temperatura de 450 o 500 grados C, el rendimiento de la reacción puede ser del 40%.El amoníaco obtenido de esta manera se utiliza en la preparación de fertilizantes, como nitrato de amonio o sulfato de amonio.Otro uso bastante frecuente es como producto de limpieza; gracias a sus propiedades desengrasantes resulta de utilidad en la remoción de manchas difíciles. Es usado diluido en agua.

Lee todo en: Obtención del amoníaco | La Guía de Química http://quimica.laguia2000.com/general/obtencion-del-amoniaco#ixzz3pP56xlUS

AMONÍACO

Método de reformado con vapor

A continuación se explica el proceso de obtención de amoníaco teniendo como

referencia el diagrama de flujo de bloques del método de reformado con vapor.

Este método es el más empleado a nive mundial para la producción de

amoniaco.

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.

Desulfuración

Antes del reformado tenemos que eliminar el S que contiene el gas natural,

dado que la empresa distribuidora le añade compuestos orgánicos de S para

olorizarlo.

R-SH + H2  RH + H2S hidrogenación

H2S + ZnO   H2O + ZnS adsorción

Reformado

Una vez adecuado el gas natural se le somete a un reformado catalítico con

vapor de agua (craqueo- rupturas de las moléculas de CH4). El gas natural se

mezcla con vapor en la proporción (1 : 3,3)-(gas : vapor) y se conduce al

proceso de reformado, el cual se lleva a cabo en dos etapas

Reformador primario

El gas junto con el vapor se hace pasar por el interior de los tubos del equipo

donde tiene lugar las reacciones siguientes

CH4 + H2O   CO + 3H2 ΔH = 206 kj/mol

CH4 + 2H2O   CO2 + 4H2 ΔH = 166 kj/mol

reacciones fuertemente endotérmicas

Estas reacciones se llevan a cabo a 800ºC y están catalizadas por óxido de

niquel (NiO), así se favorece la formación de H2.

Reformador secundario

El gas de salida del reformador anterior se mezcla con una corriente de aire en

este 2º equipo, de esta manera aportamos el N2 necesario para el gas de

síntesis estequiométrico N2 + 3H2. Además, tiene lugar la combustión del

metano alcanzándose temperaturas superiores a 1000ºC.

CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O ΔH<< 0

En resumen, después de estas etapas la composición del gas resultante es

aprox. N2(12,7%), H2 (31,5%), CO (6,5%), CO2 (8,5%), CH4 (0,2%), H2O

(40,5%), Ar (0,1%). → conversión 99% de hidrocarburo.

Purificación

El proceso de obtención de NH3 requiere un gas de síntesis de gran pureza,

por ello se debe eliminar los gases CO y CO2.

Etapa de conversión.

Tras enfriar la mezcla se conduce a un convertidor donde el CO se transforma

en CO2por reacción con vapor de agua,

CO + H2O ↔ CO2 + H2 ΔH = -41 kj/mol

esta reacción requiere de un catalizador que no se desactive con el CO. La

reacción se lleva a cabo en dos pasos,

a) A aprox. 400ºC con Fe3O4.Cr2O3 como catalizador → 75% de la conversión.

b) A aprox. 225ºC con un catalizador más activo y más resistente al

envenenamiento: Cu-ZnO → prácticamente la conversión completa.

Etapa de eliminación del CO2.

Seguidamente el CO2 se elimina en una torre con varios lechos mediante

absorción con K2CO3 a contracorriente, formandose KHCO3 según

K2CO3 + CO2 + H2O   2KHCO3

este se hace pasar por dos torres a baja presión para desorber el CO2, el

bicarbonato pasa a carbón liberando CO2. (subproducto- para fabricación de

bebidas refrescantes).

Etapa de metanización.

Las trazas de CO (0,2%) y CO2 (0,09%), que son peligrosas para el catalizador

del reactor de síntesis, se convierten en CH4:

CO + 3H2  CH4 + H2O

CO2 + H2  CH4 + 2H2O

Proceso sobre lecho catalítico de Ni (300ºC).

Síntesis de amoníaco

Así se obtiene un gas de síntesis con restos de CH4 y Ar que actúan como

inertes.

A continuación el gas se comprime a la presión de 200 atm. Aproximadamente

(compresor centrífugo con turbina de vapor) y se lleva al reactor donde tiene

lugar la producción del amoníaco, sobre un lecho catalítico de Fe.

N2 (g) + 3 H2 (g)   2 NH3 (g)

en un solo paso por el reactor la reacción es muy incompleta con un

rendimiento del 14-15%. Por tanto, el gas de síntesis que no ha reaccionado se

recircula al reactor pasando antes por dos operaciones,

a) extracción del amoníaco mediante una condensación.

b) eliminación de inertes mediante una purga, la acumulación de inertes es

mala para el proceso. El gas de purga se conduce a la unidad de recuperación

Ar para comercializarse

CH4 se utiliza como fuente de energía

N2 y H2 se introducen de nuevo en el bucle de síntesis

Compresión y síntesis del amoníaco

 

El amoníaco se almacena en un tanque criogénico a -33ºC, el amoníaco que se

evapora (necesario para mantener la temperatura) se vuelve a introducir en el

tanque.

Usos del amoniaco

La mayor parte del amoniaco (80%) se destina a la fabricación de fertilizantes, como

nitrato amónico: NH4NO3

sales amónicas: (NH4)2SO4 , (NH4)3PO4

urea: (NH2)2C=O

Otros usos del amoníaco incluyen:

Fabricación de HNO3. Explosivos y otros usos.

Caprolactama, nylon

Poliuretanos

Gas criogénico por su elevado poder de vaporización.

Productos de limpieza domésticos tales como limpiacristales.

Aspectos ambientales de la producción de amoniaco

La fabricación de amoníaco de amoníaco es un proceso muy limpio no existen

vertidos líquidos.

Es un proceso que consume mucha energía, por lo que, es necesario máxima

recuperación y el eficiente empleo del calor liberado.