Aula 11 - Processo Haber Bosch - Amônia

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PRO236 - Engenharia de Processos Contínuos
Aula 11
Segunda parte da disciplina
Avaliação PRO236
Teste 1 ≈ 24 fevereiro
Teste 2 ≈ 17 março
Teste 3 ≈ 17 abril
Algum Teste < 5 ? → Exame especial dessa parte 
Nota Final =
Nota Final < 6 ? → reprovado 
Teste 1 + Teste 2 + Teste 3 + trabalho grupo
 4
Processo com reação química: síntese da amônia e produção 		 de fertilizantes nitrogenados / ureia
Indústria petroquímica: tratamento de fluidos primários
destilação do petróleo na refinaria
Separação líquido-líquido: destilação fracionada
 
PRO236 - Engenharia de Processos Contínuos
Processo industrial com reação química: a síntese da amônia
78% N2
21% O2
1% Arg, CO2
ar
Plantas e animais precisamos do N (nitrogênio)
Plantas e animais precisamos do N (nitrogênio)
78% N2
21% O2
1% Arg, CO2
ar
Plantas e animais precisamos do N (nitrogênio)
78% N2
21% O2
1% Arg, CO2
ar
N
(proteínas)
NH4
N
(proteínas)
+
NH4
Amônia (NH3)
Pat (N) = 14 g/mol 
Pat (H) = 1 g/mol 
Ion Amônio (NH4 )
+ 
= Amônia em solução (dissolvida em água)
+
N
H
H
H
NO3
-
Salitre, nitrato de sódio, nitrato de potássio, nitrato de Chile 
Fertilizante mineral 
Esterco, guano
Fertilizante orgânico 
Finais do sec. XIX:
guano (Peru) e salitre (Chile)
A Alemanha estava submetida a bloqueio devido à guerra, e carecia de acesso a nitratos minerais, necessário para fertilizantes e explosivos. 
Nitrato de Chile
Carl Bosch
Nobel de Química em 1931
Fritz Haber
Nobel de Química em 1918
Com o processo Haber-Bosch, desenvolvido entre 1894 e 1911, os alemães não precisaram importar nitrato de Chile e garantiram a produção de fertilizante e explosivos.
O processo sintetiza N a partir do N2 do ar, mediante a reação:
O processo usa apenas ar (para o N2) e gás natural (para o H2)
A reação de síntese da amônia é o que permitiu à população mundial ter passado de: 
1.7 bi em 1900
para
7.8 bi em 2021
N – P – K
Mineração da rocha fosfato
(ou precipitação a partir do esgoto doméstico, obrigatório em países como Alemanha) 
Mineração 
de potássio
Indústria química: reação de síntese da amônia (processo Haber Bosch) 
Fertilizante: mistura (% massa) de três componentes básicos:
N2 (g) 
NH3 (g) 
CH4NO2 (s) ureia
N – P – K
Mineração da rocha fosfato
(ou precipitação a partir do esgoto doméstico, obrigatório em países como Alemanha) 
Mineração 
de potássio
Indústria química: reação de síntese da amônia (processo Haber Bosch) 
Fertilizante: mistura (% massa) de três componentes básicos:
N2 (g) 
NH3 (g) 
CH4NO2 (s) ureia
Amônia:
 
 Possui boas propriedades termodinâmicas, de transferência, de calor e de massa.
 É quimicamente inerte para os elementos dos circuitos frigoríficos, com exceção do cobre.
 O amoníaco não se mistura com o óleo lubrificante.
 É facilmente detectável em caso de fuga por apresentar um odor pungente muito 
 característico.
 O amoníaco é fabricada para muitos mais usos além da refrigeração, o que permite a 
 manutenção do seu preço baixo e acessível (custo inferior ao dos outros refrigerantes).
 Facilmente biodegradável.
NH3(g)
(Amoníaco em Portugal)
É um dos produtos químicos mais importantes para o ser humano, sendo uma das cinco substâncias produzidas em maior quantidade no mundo.
Além de fertilizante, é usado como refrigerante:
Amônia:
 
NH3(g)
Usos da amônia
5%
85% Fertilizantes
5% texteis
5%
explosivos
(HNO₃)
Fertilizantes	Outros	Texteis	Explosivos	85	5	5	5	Amônia:
 
NH3(g)
Outros usos da amônia
Amônia:
 
NH3(g)
Outros usos da amônia
Amônia:
 
NH3(g)
Vazamento de amônia no Porto de Santos
Amônia:
 
NH3(g)
Vazamento de amônia no Porto de Santos
Reação de síntese do amoníaco
A reação é uma reação de equilíbrio químico altamente exotérmica no sentido direto (direção de produção de amoníaco)
exotérmica
endotérmica
Para a reação, o nitrogênio é obtido do ar atmosférico, previamente destilado fracionadamente, e o hidrogénio é produzido a partir do gás natural
Reação de síntese do amoníaco
A reação é uma reação de equilíbrio químico altamente exotérmica no sentido direto (direção de produção de amoníaco)
exotérmica
endotérmica
N2(g)
H2(g)
carga
(insumo)
CH4(g)
ar (79% N2) 
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
25%
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
T = -17,8⁰C
T = 40⁰C
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
	Diagrama de blocos e caixa-preta do processo de produção de amônia
ATIVIDADE INDIVIDUAL:
https://www.yarabrasil.com.br/sobre-yara/carreiras/
Encontrar as empresas de fertilizantes mais relevantes do mercado brasileiro
Identificar programas de estágio, trainee ... e a formação requerida (em particular, para estudantes de eng. de Produção)
Identificar os locais de atuação, e o tipo de produto em que estão especializadas: mineração (K, P ou nitratos)ou plantas de fertilizantes e síntese de amônia – indústria química-?
 importação ou produção nacional?
 oferecem consultoria em nutrição agrícola para agregar valor ao produtor rural?
4. No próximo dia, escolherei três alunos e lhes pedirei para apresentar essas 
 informações ao resto da turma. Ordenar as informações em um slide ou pdf, com 
 enlaces aos sites web
Quatro empresas, Yara, Mosaic, Fertipar e Heringer detinham em 2017 73% do mercado de Fertilizantes no Brasil.
Exemplo: 
sanchez.ufop@gmail.com
Dúvidas, consultas, sugestões...
Obrigado !
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