obtencion industrial del nitrogeno
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FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN CAMPO 1
NITRÓGENO
Características generales
El nitrógeno fue descubierto por el botánico escocés Daniel Rutherford en 1772. Este científico observo que cuando encerraba u ratón en un frasco sellado, el animal consumía rápidamente el oxígeno y moría. Cuando se eliminaba el aire fijo (CO2) del recipiente quedaba un aire nocivo, el nitrógeno
Características generales
Gas incoloro, inodoro, insípido compuesto por moléculas de N2
La molécula es muy poco reactiva a causa del fuerte enlace triple entre los átomos de nitrógeno
Características generales
El nitrógeno constituye el 78% en volumen de la atmósfera terrestre donde esta presente en forma de moléculas de N2
En 1942, se tuvo noticia de un pozo de gas, existente en wyoming, que suministra nitrógeno puro, y que se ha cerrado para servirse de él más adelante
OBTENCIÒN
Obtención
A partir de sus compuestos
Mediante destilación fraccionada del aire
Mediante carbón molecular (PSA) y sistema de membranas
Por oxidación del amoníaco
Descomposición del nitrito de amonio
Obtención a partir de sus compuestos
Por oxidación del amoníaco:Se hace pasar este gas sobre óxido de cobre
calentado al rojo.
2NH3 + 3CuO 3H2O + N2 + 3Cu0
Obtención a partir de sus compuestos
Descomposición del nitrito de amonio
Este compuesto es inestable, y se descompone fácilmente en agua y da nitrógeno.
NH4+ NO2 2H2O + N2.
Obtención a partir de sus compuestos
Obtención mediante destilación del
aire
1-Tratado de la muestra de aire
2-Destilación del aire para la obtención de nitrógeno
Tratado de la muestra de aire
El aire atmosférico se recoge en grandes depósitos que se conocen como torres de lavado..
Una vez seco, limpio y sometido a elevadas presiones, el aire pasa a las columnas de rectificación, en las que se enfría y se expande hasta presiones próximas a la atmosférica. Esta gran expansión del aire previamente enfriado provoca la licuación del mismo.
Destilación fraccionada del aire
Partiendo del aire en estado líquido resulta sencillo separar el oxígeno y el nitrógeno, debido a la diferencia de temperaturas de ebullición de ambos gases (-195,5º C, para el nitrógeno y ---182º C para el oxígeno). El nitrógeno, que tiene una temperatura de ebullición más baja, se evapora primero, dejando un residuo de oxígeno líquido en el fondo del condensador.
Mediante carbón Molecular (PSA)
Entrada de aire ambiental un compresor
Se hace pasar el aire comprimido a una torre que contiene carbón molecular
Este carbón tiene la propiedad de absorber las moléculas de O2 que se ponen en contacto con su superficie.
De esta forma, el fluido que se libera en la torre es N2.
Presión : 6 bar (g)
Obtención
Mediante carbón molecular (PSA) Y sistema de membranas
Mediante carbón molecular (PSA)
1. COMPRESIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE DE ALIMENTACIÓNEl aire ambiental (de entrada) es comprimido por un compresor de aire, secado finalmente por un secador de aire y filtrado antes de entrar a los tubos del proceso.
2. PRESURIZACIÓN Y ADSORCIÓN
Se hace pasar el aire a través de una torre que contiene carbón molecular. Este carbón tiene la propiedad de absorber las moléculas de O2 que se ponen en contacto con su superficie.
De esta forma, el fluido que se libera en la torre es N2.
Antes de que la capacidad de adsorción del CMS sea utilizada por completo, el proceso de separación de nitrógeno es interrumpido y se inicia el cambio de los tubos adsorbentes, que trabaja con el ciclo invertido a la anteriormente descrita
3. DESORBCIÓN
El CMS saturado es regenerado (por ejemplo, los gases absorbidos son liberados) por medio de la reducción de presión por debajo de la del paso de adsorción. Esto se logra con un sencillo sistema de liberación de presión. La corriente de desecho resultante es ventilada hacia la atmósfera. El adsorbente regenerado puede ahora ser usado nuevamente para la generación de nitrógeno .
4. RECEPTOR DE NITRÓGENO
La adsorción y desorbción toma lugar alternamente en intervalos de tiempo iguales. Esto significa que la generación continua de nitrógeno puede lograrse con dos adsorbentes, uno que sea encendido en adsorción y otro en regeneración. El flujo constante y pureza del producto son asegurados por un tubo protector de producto conectado que almacena nitrógeno a purezas de hasta un 99.995% y presiones de hasta 7.5 bar(g)
Planta de nitrógeno – PSA
Modelo: CT 4205 Caudal : 524
Nm3/h Pureza : < 1,0 %
de O2 Presión : 6bar (g)
Mediante carbón Molecular (PSA)
Entrada de aire ambiental un compresor
Se hace pasar el aire comprimido a una torre que contiene carbón molecular
Este carbón tiene la propiedad de absorber las moléculas de O2 que se ponen en contacto con su superficie.
De esta forma, el fluido que se libera en la torre es N2.
Presión : 6 bar (g)
Antes de llegar al grado de saturación del carbón molecular se interrumpe el paso del aire y se inicia el ciclo de
regeneración de la torre.
La parte del nitrógeno generado en la segunda torre que trabaja con el ciclo invertido
a la anteriormente descrita.
El gas residual (aire con alto contenido en oxigeno) se libera a
la atmósfera.
Pureza : 97 % - 99,99 %
sistema de membranas
1-COMPRESIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE DE ALIMENTACIÓN
2. PRESURIZACIÓN Y PERMEABILIDADSe hace pasar aire comprimido de alta calidad
a través de unos haces tubulares (membranas). Estas membranas tienen distinta permeabilidad para cada uno de los gases que componen el aire.
3-De esta forma, el fluido que se libera en la salida es N2.
4-El gas residual (aire con alto contenido en oxigeno) se libera a la atmosfera.
Planta de
nitrógeno – Membranas
Modelo:
CT-MS 1705 Caudal : 317
Nm3/hPureza : < 2,0 % de O2
Presión : 12 bar (g)
sistema de membranas
Entrada de aire ambiental un compresor
Se hace pasar aire comprimido de alta calidad a través de unos haces tubulares (membranas).
Estas membranas tienen distinta permeabilidad para cada uno de los gases que componen el aire
De esta forma, el fluido que se libera en la salida es N2.
Presión : 12 bar. (g)
El gas residual (aire con alto contenido en oxigeno) se libera a la atmósfera.
Usos del nitrógeno
INDUSTRIA ALIMENTARIA- Café.Embutidos y quesos.Frutos secos.Envasado de productos grasos.Conservación de frutas.EMBOTELLADO DE LIQUIDOS Y
BODEGASInertizado de cubas de vino.- Trasiega y embotellado de vinos.AceiteAgua.Zumos.Cerveza.
Empresas mexicanas para la producción de nitrógeno
Praxair México
Jr equipos científicos
Gaarso Ingenieros
Ampex Chemicals
Cryoinfra
GRUPO PERSA
Pemex Petroquimica
Infra
Bibliografia