Cap 6 Amonia

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Existem dois tipos principais de produção de amônia, que se diferem quanto 
à forma de obtenção de hidrogênio, que reagirá posteriormente com o 
nitrogênio para formar amônia: 
➛ Reforma a vapor de gás natural (GN) ou outros hidrocarbonetos leves 
(GLP, nafta): 
➛ Oxidação parcial de carvão, óleos pesados e resíduos asfálticos: 
 
 
 
Está processos está representada no diagrama de blocos abaixo: 
 
 
A reação global do processo pode ser representada por: 
 
 
 
Etapas do processo: 
 
 
Nesta etapa ocorre a purificação do gás natural. A remoção dos 
compostos e enxofre é essencial pois eles causam o envenenamento do 
catalizador de reforma e da síntese de amônia. 
Para enxofre como H2S basta uma adsorção em leito de ZnO, enquanto 
para o COS e tiofenos deve-se fazer uma hidrodessufurização (HDS). 
 
Formação de hidrogênio. 
Reforma: Designação das reações em que há produção de hidrogênio, com 
consequente modificação estrutural das moléculas da matéria-prima 
(geralmente hidrocarbonetos). 
Reforma a vapor: reação com vapor d’água para geração de H2. Utilizando 
o gás natural: 
 
Catalisador: Ni/Al2O3, com elementos promotores (K, Mg, Ca), para a 
diminuição da formação de coque na superfície. 
Cerca de 40% do CH4 alimentados ao reformador primário são convertidos 
somente no reformador secundário. 
 
 
Numa segunda etapa de reforma, tem como objetivo converter o restante 
do CH4 da reforma primaria e introduzir nitrogênio suficiente para a síntese 
de amônia. Também usa catalizadores a base de Ni/Al2O3. 
É realizada uma oxidação parcial. É nesta etapa em que há entrada de ar e, 
portanto, de N2 no processo. 
 
 
O ar é alimentado de modo que todo o oxigênio seja consumido e, assim, o 
nitrogênio da síntese seguirá a estequiometria correspondente. Assim, esta 
etapa de reforma tem duas funções: 
▸ Purificação do nitrogênio 
▸ Geração de H2 (gás de síntese) 
 
 
Converte o CO do gás que saí do reformador secundário. Oxidação do CO 
com vapor d’agua. 
 
Portanto, a reação de shift é indispensável após a reforma, para: 
▸Oxidar CO a CO2 
▸ Aumento da produção de H2 
A conversão é realizada em duas etapas: HTS – High Temperature Shift e 
LTS – Low Temperatura Shift 
 
 
O CO e CO2 efluente do reator shift precisa ser removidos, para evitar a 
formação de carbonato de amônio. Pode ser removido por solventes físicos 
ou químicos. 
 
 
A metanação é uma espécie de “polimento”, para garantir que não há CO 
residual e evitar a formação de carbonato. 
 
Catalisador: Ni/Al2O3 (mesmo dos reformadores) 
 
 
O vapor d’água remanescente na corrente de gás é quase todo 
praticamente condensado na compressão 
 
Catalizador: Fe(K2O) /Al2O3 
Reação de formação da amônia é uma reação exotérmica e ocorre com 
decréscimo do volume molar: 
 
Alta pressão favorece a conversão e a velocidade da reação além de 
permitir que a amônia seja recuperada por condensação reduzindo os custos 
com refrigeração. Além disto, diminui o volume do reator. 
Os gases vão se esgotando no decorrer nas reações logo, na medida que se 
consome o nitrogênio e hidrogênio, é necessário que parte do gás seja 
recirculado para manter a pressão. 
São feitas purgas para retirar os inertes (CH4, Argônio) que diminuem a 
conversão de equilíbrio. Mas em quantidades exatas reduzem o 
superaquecimento do catalizador. 
 
 
 
Óleos pesados são hidrocarbonetos pesador residuais do processo de 
destilação do petróleo. 
Possuem altos teores de enxofre e cinzas, exigindo processos de 
dessulfurizarão e separação do produto a ser utilizado. 
Devido a impurezas e viscosidades esses óleos não podem ser processados 
em reformadores, devido ao envenenamento dos catalizadores. 
O diagrama de blocos está exposto abaixo. 
 
O gás da síntese é gerado na etapa de gaseificação, e em seguida 
purificado em uma série de etapas (remoção de fuligem, enxofre, reação de 
shift, remoção de CO2 e lavagem com nitrogênio líquido) até chegar na 
etapa final de síntese de amônia. 
 
No processo de síntese com óleos pesados, não é possível gerar H2 em 
reformadores catalíticos. Mas deve-se realizar oxidação parcial não 
catalítica com oxigênio puro ao invés de ar. 
 
 
Oxidação parcial não catalítica a altas pressão e temperatura. 
O óleo pesado sofre uma combustão incompleta, em que primeiramente é 
craqueado, formando carbono, metano e outros hidrocarbonetos gasosos, 
que são então oxidados a CO, CO2 e H2O, sendo que esse vapor d’agua é 
usado na formação de CO e H2. 
Reação global: 
 
Etapas: 
1º: Craqueamento térmico a C(s), CH4, C2-3, etc.; 
 2º: Oxidação a CO, CO2 e H2O; 
3º Reforma a vapor com H2O para formação de CO e H2 
 
As partituras de carbono e cinzas são removidas do gás por lavagem com 
água. 
O gás da síntese saí da lavagem livre de carbono e adequada para ser 
enviado à etapa de dessulfurizarão. 
Idealmente, o processo deve ser integrado a um processo Claus, para 
recuperação de enxofre. Com a retirada de H2S, o gás é submetido a 
conversão de deslocamento (shift).