Descripción del reactor

En la síntesis de amoniaco Intervienen en los siguientes

Factores Compresión: garantiza presiones altas de 100 a 1000 atm, ya que la formación de NH3 se produce por contracción volumétrica. Debido a que una elevada presión favorece a los productos según el principio Le Châtelier debido a que los moles de los reactivos es mayor a los productos. Catálisis: Garantiza la reacción deseada entre el gas de mezcla (N2, H2) y el gas. Utilizando un catalizador de oxido de hierro, utilizando un soporte de alumina.Conversión: Se requiere remover calor y proporcionar un sitio óptimo para la catálisis.

El convertidor para la síntesis de amoniaco esta formado por una coraza exterior diseñada para soportar elevadas temperaturas y presiones, que contiene una sección interior de catalizador que posee 6 lechos en donde 4 de ellos poseen igual dimensiones, pero los 2 últimos son iguales y poseen una mayor dimensión y un mayor contenido de catalizador. Y una serie de intercambiadores de calor como podemos observar en la figura.

Cada lecho de catalizador esta apoyado en rejillas con mallas.El flujo gaseoso de reactivos (N2,H2) ingresa al convertidor a través de 3 flujos distintos A-B-C y en diferentes posiciones Flujo A (flechas azules)Flujo C( flechas rojas)Flujo B( Flechas verdes): este flujo entra por la parte lateral e inferior del convertidor, circulando por la carcasa e intercambiando energía con los productos que ya han reaccionado en los lechos. Luego de haber intercambiado energía el flujo gaseoso ingresa por la superior y central intercambiando más energía y masa con los flujos de A y C. Toda esta mezcla gaseosa sigue el camino descrito por las flechas verdes, entrando luego por la parte lateral de los lechos 1-2 logrando así reaccionar los reactivos para formar amoniaco El catalizador se sinteriza a 550 ºC, por lo cual se debe trabajar a los 400-520 ºC

Parte del amoniaco obtenido y el N2, H2 continúan intercambiado energía a través de la carcasa del intercambiador que se encuentra en el centro del convertidor, pasando así luego al 3º-4º lecho por la parte lateral, asi seguir reaccionando.Finalmente la reacción se termina realizando en el 5º-6º lecho. Estos lechos poseen mayor cantidad de catalizador debido a que la masa reaccionante es mayor en comparación con el 1º-2º lecho.

Este diseño especial del reactor es debido a que la reacción principal para la obtención de amoniaco es exotérmica.

½ N2(g) + ½ H2(g) ↔ NH3(g) ∆H12 ºC = -46.0 kj ∆H659ºC= -55.6 kj