Diseño del Sistema de Reacción de una Planta de Producción de Nitrato Amónico

Abstract

La utilización de fertilizantes nitrogenados permite un desarrollo sostenible de la población mundial derivado de una mayor eficiencia de los suelos agrícolas. El nitrato amónico es la principal fuente de nitrógeno para la agricultura, por lo que es uno de los productos esenciales en la industria de los fertilizantes. El nitrato amónico se produce exclusivamente por reacción entre amoniaco gas y ácido nítrico en disolución: El amoniaco se obtiene por el proceso Haber Bosch, y el ácido nítrico se fabrica por oxidación del amoniaco, con una concentración entre el 50 y 70 %. El nitrato amónico se utiliza, bien directamente como sólido granulado (NA), bien mezclado con carbonato cálcico para obtener Nitrato Amónico Cálcico (NAC) granulado, que es el fertilizante más consumido en todo el mundo. El proceso de producción del nitrato amónico comprende tres etapas: Neutralización (reacción entre ácido nítrico y amoniaco), Evaporación (concentración de la disolución de nitrato amónico) y Solidificación (procesos de granulado). En este proyecto se va a diseñar el sistema de reacción de una planta de producción de nitrato amónico, para obtener una producción de 1.033 t/día, partiendo de ácido nítrico al 60 % en peso y de amoniaco gaseoso como materias primas. El sistema de reacción comprende el reactor (neutralizador) propiamente dicho y un sistema de intercambio de calor (caldera), que sirve para refrigerar la mezcla reactante y producir vapor de alta presión. Tras la caldera, un concentrador elimina parte del agua de la solución de nitrato amónico alcanzando un 76 % en peso. Mediante balances de materia y energía en el reactor, la caldera y el concentrador, se logra dimensionar los equipos citados, aprovechando íntegramente la energía de la reacción química para generar vapor limpio y concentrar la solución producto. Por último, se efectuará un análisis de la rentabilidad del proyecto, teniendo en cuenta la inversión necesaria, así como los ingresos y costes de operación de la planta.