Procés Bosch-Meiser
.jpg){kind=link}
El procés Bosch-Meiser és un procés industrial per a l'obtenció a gran escala d'urea a partir del diòxit de carbono i amoniaco. Va ser patentat en 1922[1] i va rebre el nom dels seus descobridors, els químics alemans Carl Bosch i Wilhelm Meiser.
Obtenció de la urea
[editar | editar còdic]El procés consta de dos parts en les que es troben implicades reaccions principals d'equilibri, en conversió incompleta dels reactius.
- La primera, cridada formació de carbamato: utilisa la reacció exotèrmica de l'amoníac líquit (NH3) en diòxit de carbono gaseós (CO2) a alta temperatura i pressió per a formar carbamato d'amoni:[2][3]
- ___CHEM_0___ Erro en la seqüencia d'órdens: la funció «rep» no existix. (ΔH = −117 kJ/mol a 110 atm i 160 °C)
- La segona, o conversió de urea: per mig de descomposició tèrmica, més llenta, del carbamato d'amoni en urea i aigua:
- ___CHEM_1___ Erro en la seqüencia d'órdens: la funció «rep» no existix.(ΔH = +15.5 kJ/mol a 160–180 °C)
En el balanç energètic total, la conversió de NH3 i CO2 en urea és un procés exotèrmic, per lo que la calor despresa en la primera reacció s'utilisa per a impulsar la segona. Les condicions que favorixen la formació de urea (alta temperatura) tenen un efecte desfavorable en l'equilibri de formació de carbamatos, per lo que les condicions del procés són un compromís: l'efecte negatiu de l'alta temperatura (al voltant de 190 °C) necessària per al segon es compensa realisant el procés a alta pressió (140–175 bar), lo que favorix la primera reacció. Si be és necessari comprimir el diòxit de carbono gaseós a esta pressió, l'amoníac està disponible en la planta de producció d'amoníac en forma líquida, lo que permet bombejar-ho al sistema de forma molt més econòmica. Per a que la reacció de formació de urea, més llenta, alcanç l'equilibri, es necessita un ampli espai de reacció, lo que obliga a dispondre d'un reactor de síntesis de gran tamany.
Reciclage de reactius
[editar | editar còdic]Ya que la conversió de la urea és incompleta, esta deu separar-se dels reactius no convertits, inclós el carbamato d'amoni. Els diversos processos comercials de producció de urea es caracterisen per les condicions en les que es porta a terme el procés i en la forma en que es processen els reactius no convertits.
Processos de reciclage convencionals
[editar | editar còdic]En les primeres plantes de urea de procés directe, la recuperació de reactius es realisava reduint la pressió del sistema fins a pressió atmosfèrica, per a permetre que el carbamato es descomponguera de nou en amoníac i diòxit de carbono. Originalment, donada la poca rendabilitat que suponia recomprimir l'amoníac i el diòxit de carbono per a reutilisar-ho, l'amoníac s'utilisava per a la fabricació d'atres productes, com nitrat d'amoni o sulfat d'amoni, mentres que el diòxit de carbono solia desperdiciar-se. En el temps es varen desenrollar procediments que varen fer viable el reciclage de l'amoníac i el diòxit de carbono no utilisats. Açò es va conseguir per mig de el "procés de reciclage total", desenrollat entre les décades de 1940 i 1960, ara denominat "procés de reciclage convencional". Consistix en despresurizar el reactor per etapes; primer a 18–25 bar i després a 2–5 bar i passant-la en cada etapa a través d'un reactor descomponedor de carbamato calfat en vapor, per a després recombinar el diòxit de carbono i l'amoníac resultants en un reactor condensador de carbamato de película descendent i bombejant la solució de carbamato novament al recipient de reacció de urea.[3]
Procés de reciclage de desmontage
[editar | editar còdic]El procés convencional ha segut reemplaçat, en gran mida, per un procés de desorción, desenrollat a principis de la década de 1960 per Stamicarbon en els Països Baixos, que consistix en operar a la pressió màxima del recipient de reacció o prop d'ella. Este procés reduïx la complexitat del sistema de reciclage multietapa aixina com i la cantitat d'aigua en la solució de carbamato, la qual cosa afecta negativament l'equilibri de la reacció de conversió de urea, lo que supon una millora en el rendiment. De fet, totes les noves plantes de urea utilisen l'desorción, i moltes plantes de reciclage total de urea s'han convertit a un procés d'desorción.[3] [4]
En els processos de reciclage convencionals, la descomposició del carbamato es promou reduint la pressió global, lo que reduïx la pressió parcial tant de l'amoníac com del diòxit de carbono, permetent que estos gasos se separen de la solució de urea, mentres que en este procés es conseguix un efecte similar sense reduir la pressió global, suprimint la pressió parcial de solament un dels reactius per a promoure la descomposició del carbamato.[4]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Process of manufacturing urea». Consultat el 2024-02-24.
- ↑ Brouwer. «Thermodynamics of the Urea Process». ureaknowhow.com. Consultat el 2023-02-26.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Meessen, Jozef H.; Petersen, {{{nom2}}} (2000-06-15). «Urea», Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi:10.1002/14356007.a27_333. ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ 4,0 4,1 Chemie Ingenieur Technik.Wiley.86(12)
- 2180–2189.ISSN 0009-286X.doi:10.1002/cite.201400064.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Proceso Bosch-Meiser» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.