Revista química

JUNIO 2016

FERTILIZANTES

EDITORIAL ALFA

EL MUNDO DE LA QUÍMICA

UREA Y SU PRODUCCIÓN APLICACIONES DE LA UREA

EDITORIAL ALFA

NUESTRA SEDE Sector Las Morochas, Av. Intercomunal, Ciudad Ojeda, Estado Zulia

Contacto: chemical_alfa@gmail.com

Director:

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La Química en el Mundo

Amy Sánchez Redacción: Amy Sánchez

Edición:

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Urea

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Producción de Urea

Amy Sánchez

Página Web: www.chemicalalfa.com Síguenos:

Proceso de Producción de Urea

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Aplicaciones de la Urea

Fertilizantes

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Producción de Fertilizantes

Juegos

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Nuestra

comprensión del mundo material depende de nuestro conocimiento de la química, así como de nuestra capacidad para controlar los descubrimientos de esta ciencia.

Los elementos químicos tienen una presencia fundamental en toda la materia conocida y, además, intervienen en todos los procesos de la vida. A la química moderna le debemos la mayoría de los avances terapéuticos, los progresos alimentarios y los adelantos tecnológicos conseguidos en el siglo XX. Esta ciencia no sólo ha revolucionado la fabricación de medicamentos, vestidos y cosméticos, sino también la difusión de la energía y la producción de aparatos tecnológicos. Es fundamental conocer mejor la química para utilizarla mejor, ya que está omnipresente en nuestra vida diaria. Dar a conocer mejor los descubrimientos de la ciencia en general y de la química en particular constituye una prioridad para los años venideros.

Entre todas las ciencias ha sido la Química, con el apoyo fundamental y necesario de la física, la biología y otras áreas del conocimiento, la que en mayor medida ha contribuido a ofrecer respuestas a las necesidades del ser humano. A pesar del importante papel que la Química ya ha desempeñado en el pasado, su protagonismo será aún más relevante para afrontar los retos a los que hoy en día y, en el futuro, deberá enfrentarse la Humanidad.

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a química es una ciencia que

tiene por finalidad no solo descubrir, sino también, y sobre todo, crear, ya que es el arte de hacer compleja la materia. Para captar la lógica de la reciente evolución de la química, hay que retroceder en el tiempo y dar un salto atrás de unos cuatro mil millones de anos.

La química desempeña un papel fundamental, tanto por el puesto que ocupa en las ciencias de la naturaleza y del conocimiento como por su importancia económica y su omnipresencia en nuestra vida diaria.

A fuerza de estar presente por doquier se suele olvidar su existencia, e incluso corre el riesgo de pasar completamente desapercibida.

Es una ciencia que no propende a ofrecerse en espectáculo, pero sin ella muchas proezas terapéuticas, hazañas espaciales y maravillas de la técnica, que todos consideramos espectaculares, no habrían visto la luz del día. La química contribuye de forma decisiva a satisfacer las necesidades de la humanidad en alimentación, vivienda, energía, medicamentos, indumentaria,

materias primas, transportes y comunicaciones. También suministra materiales a la física y la industria, proporciona modelos y sustratos a la biología y la farmacología, y aporta propiedades y procedimientos a las ciencias y Las técnicas en general.

Un mundo sin química estaría desprovisto de materiales sintéticos y, por lo tanto, carecería de teléfonos, ordenadores, tejidos sintéticos y cines.

Sería también un mundo carente, entre otras muchas cosas, de aspirinas, jabones, champús, dentífricos, cosméticos, píldoras anticonceptivas, colas, pinturas y papel, por lo que no habría tampoco ni periódicos ni libros.

De la mano de las nuevas tecnologías, la química proporcionará en el futuro nuevos materiales y aplicaciones que harán realidad lo inimaginable. Una era que comienza con la fibra óptica y en la que el desarrollo de la química supramolecular y la nanotecnología, serán protagonistas.

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La Química y la Salud

La

química proporciona los medicamentos, vacunas y antibióticos que curan y protegen a las personas de las enfermedades. A ellos se les debe 1 de cada 5 años de vida, y gracias a ellos se puede vivir cada vez en mejores condiciones hasta edades más avanzadas.

La fuente de la Vida

El

agua ha sido considerada siempre como la fuente y el origen de la vida, pero también el origen del 80% de enfermedades. Gracias a la química y al uso del cloro y otros productos que permitieron potabilizarla, hoy se puede ingerir agua sin riesgo de contraer enfermedades como el cólera.

La Química y la Alimentación

La

población mundial aumenta diariamente en 245.000 personas y todas ellas precisan alimento. La química proporciona productos para proteger los cultivos de plagas y agentes nocivos, así como fertilizantes que permiten multiplicar el rendimiento de las cosechas.

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a Urea es un compuesto químico

cristalino e incoloro, de formula CO(NH2)2.

Se encuentra abundantemente en la orina y en la materia fecal. Es el principal producto terminal del metabolismo de proteínas en el hombre y en los demás mamíferos.

La orina humana contiene unos 20g por litro. En cantidades menores, está presente en la sangre, en el hígado, en la linfa y en los fluidos serosos y también en los excrementos de los peces y muchos otros animales.

También se encuentra en el corazón, en los pulmones, huesos, en los órganos reproductivos (semen), hongos, legumbres y cereales.

El 91% de la urea producida se emplea como fertilizante. Se aplica al suelo y provee nitrógeno a la planta.

También se utiliza la urea de bajo contenido de biuret (menor al 0.03%) como fertilizante de uso foliar. Se disuelve en agua y se aplica a las hojas de las plantas, sobre todo frutales, cítricos.

La urea como fertilizante presenta la ventaja de proporcionar un alto contenido de nitrógeno, esencial en el

metabolismo de la planta ya que se relaciona directamente con la cantidad de tallos y hojas, quienes absorben la luz para la fotosíntesis.

La urea se adapta a diferentes tipos de cultivos. Es necesario fertilizar, ya que con la cosecha se pierde una gran cantidad de nitrógeno. El grano se aplica al suelo, el cuál debe estar bien trabajado y ser rico en bacterias. La aplicación puede hacerse en el momento de la siembra o antes.

Luego el grano se hidroliza y se descompone.

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PROPIEDADES DE LA UREA  Tiene la capacidad de absorber el agua de la atmosfera.  Calor de combustión 2531 cal/gr. Olor ligero a amoniaco.  Peso molecular 60,06 gr/mol.  No es tóxico, corrosivo al acero , al carbono, poco al Al, Zn, Cu,;no lo es al vidrio y aceros especiales.  Calor de fusión 5,78.  No es inflamable.  Densidad 768 kg/m3.  Punto de fusion 132,7 ºC.  humedad cristalino 30 ºC

PROCESO DE MANUFACTURA

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a materia prima involucrada en el proceso son el amoniaco (NH3) y

el dióxido de carbono (CO2), para formar un compuesto intermedio, el cual es el que va a producir la urea.

A partir de amoniaco (NH3) liquido y anhídrido carbónico (CO2) gaseoso. Se realiza en un reactor vertical, que opera a 188 – 190 ºC y 160 Kgf/cm2 absoluta, una relación N/C de 3,6 – 3,8, un tiempo de residencia de alrededor de 45 minutos y un grado de conversión (en un paso) del 65 – 70 %.

Combina la formación de carbomato (exotérmica, rápida) en su parte inferior, por la alimentación de CO2 y NH3 en exceso y la descomposición del carbomato en urea (mucho más lenta y endotérmica).

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a síntesis de urea a nivel industrial se realiza a partir de amoníaco

(NH3) líquido y anhídrido carbónico (CO2) gaseoso. La reacción se verifica en 2 pasos. En el primer paso, los reactivos mencionados forman un producto intermedio llamado carbamato de amonio y, en la segunda etapa, el carbamato se deshidrata para formar urea.

Surge un problema dado que las velocidades de las reacciones son diferentes.

La primera etapa es mucho más rápida que la segunda, con lo cual el carbamato intermedio se acumula. Además, la primera reacción no se verifica por completo, por lo que también quedan amoníaco y dióxido libres. En adición a esto, debe mencionarse que el carbamato es un producto altamente corrosivo, por lo cual lo que se hace es degradar la parte de carbamato no convertida a urea en sus reactivos de origen, y luego volver a formarlo.

Reacción 1

Reacción 2

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OBTENCIÓN DE CO2

El CO2 se obtiene a partir de gas natural, mediante la conocida como reforming

reacción

COMPRESIÓN DEL ANHÍDRIDO CARBÓNICO

El dióxido resultante es enviado a dos etapas sucesivas de compresión en las cuáles se eleva la presión a 160 atmósferas absolutas. Al dióxido se le agregan pequeñas cantidades de aire pasivante para inhibir la acción corrosiva.

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OBTENCIÓN DE AMONÍACO

El otro reactivo necesario para la producción de urea es el amoníaco. Éste se obtiene a partir del gas reformado separado del CO2. Se produce primeramente una etapa de metanación para convertir a metano las bajas proporciones que quedan de CO y CO2 en circulación, dado que éstos interferirían en la acción del catalizador en la etapa final de síntesis del amoníaco

FORMACIÓN DEL CARBAMATO

La reacción de síntesis de urea se lleva a cabo a altas presiones (200 bar) y el nivel térmico óptimo (190ªC) en un reactor construido en acero inoxidable especial. La reacción se produce entre el amoníaco, el CO2 y la solución reciclada de carbamato, proveniente de la etapa de absorción. El carbamato de amonio se forma a partir de CO2 y NH3.

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DESCOMPOSICIÓN DEL CARBAMATO

No todo el carbamato de amonio se descompone en urea y agua. la fracción que se descompone para formar urea en relación a la cantidad total que ingresa al reactor se denomina conversión. la conversión de carbamato en urea en el reactor está en el orden de 70%., es decir que de cada 100 kg de carbamato que se forman, sólo 70 kg pasan a urea. el resto debe reciclarse permanentemente y en forma continua al reactor para lograr una conversión total. Reacción:

SÍNTESIS DE UREA

La producción

de la urea se realiza en un reactor vertical, que opera a 188 – 190 ºc y 160 kgf/cm2 absoluta, una relación n/c de 3,6 – 3,8, un tiempo de residencia de alrededor de 45 minutos y un grado de conversión (en un paso) del 65 – 70 %.

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FORMACIÓN DE BIURET

El biuret se forma cuando dos moléculas de urea se unen liberando una molécula de amoníaco .

La

corriente de Urea y agua obtenida en las etapas de Descomposición, la cual contiene aproximadamente 70% de Urea, es concentrada al 80% en un concentrador de vacío mediante la aplicación de calor externo utilizando vapor de agua. Esta corriente se denomina Urea de Síntesis, y es bombeada hacia la unidad de Evaporación.

CONCENTRACIÓN

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EVAPORACIÓN

La corriente proveniente del concentrador se sigue concentrado en dos etapas de evaporación, la primera de ellas (se concentra hasta 95 %) operando a 0.3 Kg/cm2 absolutos y la segunda (se concentra hasta 99.8 %) a muy alto vacío, para lograr la evaporación del agua sin descomponer térmicamente la Urea.

GRANULACIÓN

La urea fundida es bombeada a la parte superior de la torre de 80 mts de altura y 16 mts. de diámetro. Mediante un canasto giratorio con unas 6000 pequeñas perforaciones se logra obtener una lluvia de Urea fundida, cuyas gotas se van solidificando primero y enfriando luego durante su caída libre, a la vez que se hace circular aire en sentido contrario mediante grandes ventiladores ubicados en la parte superior de la torre de perlado.

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PRODUCTOS DE SALUD PARA LA PIEL

ABONO

CIGARRILLOS

FABRICACIÓN DE RESINAS

INDUSTRIAS DE PLÁSTICOS

COSMÉTICOS

FERTILIZANTES

BLANQUEADOR DE DIENTES

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Es

un tipo de sustancia o

denominados nutrientes, en formas químicas saludables y asimilables por las raíces de las plantas, para mantener o incrementar el contenido de estos elementos en el suelo. las plantas no necesitan compuestos complejos, del tipo de las vitaminas o los aminoácidos, esenciales en la nutrición humana, pues sintetizan todo lo que precisan. sólo exigen una docena de elementos químicos, que deben presentarse en una forma que la planta pueda absorber. dentro de esta limitación, el nitrógeno por ejemplo, puede administrarse con igual eficiencia en forma de urea, nitratos, compuestos de amonio o amoníaco puro.

La actividad principal del sector de los fertilizantes consiste en producir los tres nutrientes más importantes de las plantas (nitrógeno, fósforo y potasio) en una forma que éstas puedan asimilar. El nitrógeno se expresa en su forma elemental, N, pero el fósforo y el potasio pueden expresarse bien como óxido (P2O5, K2O) o como elemento (P, K).

También se proporciona azufre en

grandes cantidades, a través, en parte, de los sulfatos presentes en productos tales como el superfosfato o el sulfato de amonio. Pueden obtenerse también nutrientes secundarios (calcio, magnesio, sodio y azufre) como resultado del proceso de producción y de las materias primas utilizadas. A los principales fertilizantes pueden incorporarse micronutrientes (boro, cobalto, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y zinc) que pueden suministrarse también como especialidades. El 97 % de los fertilizantes nitrogenados se derivan del amoníaco, y el 70 % de los fosfatados, del ácido fosfórico. El NH3, HNO3, H2SO4 y H3PO4 se encuentran entre los productos químicos industriales cuantitativamente más importantes y se utilizan principalmente para la producción de fertilizantes, pero también para otros procesos, por ejemplo dentro de la industria química.

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Todos los proyectos de producción de fertilizantes requieren la transformación de compuestos que proporcionan los nutrientes para las plantas: nitrógeno, fósforo y potasio, sea individualmente (fertilizantes simples), o en combinación (fertilizantes mixtos).

El amoníaco constituye la base para la producción de los fertilizantes nitrogenados, y la gran mayoría de las fábricas contienen instalaciones que lo proporcionan, sin considerar la naturaleza del producto final.

Asimismo, muchas plantas también producen ácido nítrico en el sitio. Los fertilizantes nitrogenados más comunes son: amoníaco anhidro, urea (producida con amoníaco, nitrato de amonio (producido con amoníaco y ácido nítrico), sulfato de amonio (fabricado a base de amoníaco y ácido sulfúrico) y nitrato de calcio y amonio, o nitrato de amonio y caliza el resultado de agregar caliza CaMg(CO3)2 al nitrato de amonio.

Los fertilizantes de fosfato incluyen los siguientes: piedra de fosfato molida, escoria básica (un subproducto de la fabricación de hierro y acero), superfosfato (que se produce al tratar la piedra de fosfato molida con ácido

sulfúrico), triple superfosfato (producido al tratar la piedra de fosfato con ácido fosfórico), y fosfato mono y diamónico. Las materias primas básicas son: piedra de fosfato, ácido sulfúrico (que se produce, usualmente, en el sitio con azufre elemental), y agua.

Todos los fertilizantes de potasio se fabrican con salmueras o depósitos subterráneos de potasa.

Las formulaciones principales son cloruro de potasio, sulfato de potasio y nitrato de potasio.

Se pueden producir fertilizantes mixtos, mezclándolos en seco, granulando varios fertilizantes intermedios mezclados en solución, o tratando la piedra de fosfato con ácido nítrico(nitrofosfatos). También es posible hacer fertilizante de forma natural.

Primera fábrica de fertilizantes

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BUSCAR: Fertilizantes Gaseoso Urea  Industria  Reacciones

 Compuesto Metano  Vapor  Nitrógeno  Amonio 21

CRUCIGRAMA

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La actividad principal del sector de los fertilizantes consiste en producir los tres: 2. La reacción de síntesis de urea se lleva a cabo a altas: 3. Se forma cuando dos moléculas de urea se unen y liberan una molécula de amoníaco: 4. La producción de urea se realiza en un: 5. La urea se adapta a diferentes tipos de: 6. Se deshidrata para formar urea: 7. El CO2 se obtiene a partir de: 8. El amoníaco constituye la base para la producción de los fertilizantes: 9. Todos los fertilizantes de potasio se fabrican con: 10. La materia prima involucrada en el proceso de manufactura es el:

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