Produção de ácido nítrico

1. INTRODUÇÃO

Durante muitos anos o ácido nitrico foi obtido a partir do salitre do Chile mediante a reação. O processo corrente envolve a industrialização da reação de oxidaçao da amônia ao ar. O processo tornou-se econômico em virtude da diminuição do preço do amoníaco e graças às grandes economias que se fazem diante do antigo processo ao nitrato de sódio. Não apenas o investimento inicial na fábrica é menor, mas também ficam muito reduzidos os custos de manutenção e de reparos.

2. OBJETIVO

Deseja-se instalar uma unidade para produzir 3.200Kg/h de ácido nítrico, na forma de solução a 60%, pela oxidação da amônia, usando ar como agente oxidante. O reator deverá operar em fase gás a 6 bar, empregando como catalisador ródio depositado em pastilhas de alumina. A alimentação do reator conterá excesso de 10% em oxigênio a 300°C e o produto da reação deixará o reator a 600°C, com conversão de 100% da amônia alimentada.

3. MEMORIAL DESCRITIVO

As matérias primas essenciais da fabricação do ácido nítrico são o amoníaco anidro, o ar, a água e uma tela de catalisador. Em virtude da sua pequena massa molecular, o amoníaco pode ser transportado economicamente desde as grandes usinas primárias de fixação do nitrogênio atmosférico até as fábricas de oxidação, nos centros consumidores. Além disso, o amoníaco anidro pode ser transportado em carros de aço, enquanto o ácido nítrico requer carros-tanque em aço inoxidável que pesam muito mais. A forma de comercialização da amônia anidra é normalmente feita em cilindros ou a granel. As reações essenciais para a produção do ácido nítrico pela oxidação da amônia podem ser representadas da seguinte forma:

4NH3(g) + 5O2(g)  4NO(g) + 6H2O(g) H298°C = -216,6 kcal (1)
2NO(g) + O2(g)  2NO2(g) H298°C = -27,10 kcal (2)
3NO2(g) + H2O(l) + O2(g)  4HNO3(aq) H298°C = -32,20 kcal (3)

A primeira etapa consiste em aquecer os reagentes (corrente 1 e 2) até aproximadamente 300°C a uma pressão de 7 bar absoluto.