Todas as plantas de produção são baseadas em duas etapas fundamentais: (1) Oxidação da amônia a óxido nítrico (NO) (2) Oxidação do óxido nítrico ...

Todas as plantas de produção são baseadas em duas etapas fundamentais:

(1) Oxidação da amônia a óxido nítrico (NO)

(2) Oxidação do óxido nítrico (NO) a dióxido de nitrogênio (NO2) e absorção em água para formação de solução (HNO3).

Há 2 tipos de plantas:
• Compressão – pressão constante: a pressão da primeira etapa é igual à da segunda etapa
• Pressão dual – a pressão da primeira etapa é menor que a pressão da segunda etapa.

Maior pressão → Menor equipamento → Menor Inv. | Maior desgaste de catalisador
Aumento do consumo energético devido a maior temperatura requerida.

Menor pressão → Maior equipamento → Maior Inv. | Menor desgaste de catalisador Reação extremamente rápida, que se efetua pela passagem da amônia misturada com ar pré aquecido através do catalizador.
Catalizador: tela fina de Pt-Rh.

Não precisa de catalizador.
Equilíbrio é mais facilmente favorecido a baixas temperaturas e alta pressão.
Abaixo de 150 ºC, praticamente todo o NO se combina com o O2, bastando que haja tempo de residência suficiente.

Reação controladora da produção de HNO3 (lenta). Para aumentos de rendimento, aumenta-se a pressão da torre de absorção, com resfriamento, utilizando-se água purificada ou ácido diluído em contracorrente.

A corrente de gás sobe pela torre em contracorrente com o fluxo de ácido (ou “água de processo”) e o NO2 se dissolve na água e forma HNO3 e libera NO, que deve ser reoxidado. A oxidação do NO, nesta etapa, ocorre no espaço entre as bandejas, pelo excesso de ar presente ou pela injeção de ar na própria coluna para aumentar a formação de NO.
Com o avanço da absorção de NO2, a velocidade de liberação de NO cai, o que requer maior tempo para a sua reoxidarão. Assim, o espaçamento entre os pratos aumento da base para o topo da torre. A figura abaixo mostra um diagrama de blocos para o processo compressão.

Etapas do processo

Ar é comprimido em dois estágios, passa por um trocador de calor e é filtrado remover poeira e óleo.

Amônia armazenada como líquido é evaporada continuamente e superaquecida para evitar carreamento de gotículas e bloqueio das telas de catalisador do reator.
A filtração remove produtos de corrosão do vaso de armazenamento (fuligem).

A proporção é ajustada para que a conversão seja máxima e evitar o perigo de explosões.

Os gases que saem quentes da queima de NH3 (NO e ar) são resfriados numa caldeira a calor perdido e num aquecedor de gás residual para aumentar a formação de NO2, de modo a recuperar calor (geração de vapor).

O gás é resfriado, a fim de que a condensação de solução diluída ocorra. A solução é separada e bombeada até a torre de absorção.

Ao deixar o fundo da torre de absorção, o ácido é um líquido de coloração amarelada, devido à presença de óxidos de nitrogênio (NOx) dissolvidos por isso, o ácido passa por uma torre de alvejamento onde ar é injetado em contracorrente para dessorver os óxidos.

O gás residual da torre de absorção é aquecido num trocador de calor com os gases quentes que saem do reator catalítico e, em seguida, é enviado ao sistema de tratamento de gás residual, para remoção de NOx antes de passar pelo expansor para recuperação de calor, que será usada na compressão do ar.

O ácido nítrico formado é ideal para a produção de fertilizantes, mas para reações orgânicas de nitração é necessário um ácido mais concentrado. A concentração pode ser feita por reação adicional por destilação extrativa com ácido sulfúrico, por exemplo.
O ácido sulfúrico atua como agente dessecante para quebrar o azeotopo com água produzindo ácido nítrico.

Os gases emitidos de plantas de HNO3 são NO, NO2 e N2O, todos indesejáveis, por causarem problemas pulmonares, smog e efeito estufa (N2O).