Cinética de Reacción
General

La transformación de amoniaco en ácido nítrico, ocurre en dos etapas operando en alta y baja temperatura respectivamente, además dichas etapas se trabajan a la misma presión (plantas mono pressure) o cada etapa opera a distinta presión (dual pressure).

Las ventajas de las plantas mono pressure operando a baja presión, es que se evita el uso deequipos grandes para manejar grandes volúmenes de reactivos y productos. Además presiones muy altas favorecen reacciones no deseadas.

Combustión

En la primera etapa se oxida amoniaco, reacción que se lleva a cabo en presencia de un catalizador, a una temperatura de 800-950[pic] y a presión de 1-12 [pic], para obtener una mezcla de gases que contiene oxido nítrico ([pic]), de acuerdo a lassiguientes reacciones estequiométricas:

[pic] [pic] (I)
[pic] [pic] (II)
[pic] [pic] (III)
[pic] (IV)

Esta reacción de oxidación catalítica heterogénea es uno de los más eficaces, siendo la reacción principal la ecuación (I) y ocurre en un periodo de tiempo extremadamente rápido (10-4 seg). Los productos de esta reacción son termodinámicamente inestables por efectos de latemperatura. Los rendimientos teóricos de acuerdo a las presiones de trabajo se muestran en la tabla 1.
Además la figura 1 muestra el rendimiento del quemador, según temperatura y presión.

Las mayores pérdidas de amoniaco se producen por combustión directa a nitrógeno ([pic]), según la ecuación (II).

También existen pequeñas pérdidas por combustión de amoniaco en oxido nitroso, deacuerdo a las ecuaciones (III) y (IV), éstas pérdidas serían mucho mayores si la temperatura de operación bordeara los 500°C o menos.

La reacción (IV) es favorecida al aumentar la presión, debido a que la reacción es de segundo orden con respecto a la presión parcial del [pic].
[pic]
Fig1: Conversión de amoniaco en función de la temperatura, donde [pic], [pic].

A altastemperaturas (800-940°C), el NO es inestable y se descompone lentamente en [pic] y [pic]. Las pérdidas por descomposición se disminuyen evitando un tiempo de contacto excesivo con el catalizador y enfriando rápidamente a la salida del reactor. Además si la velocidad espacial es alta, también se evita la descomposición del amoniaco, la que puede ocurrir en las paredes del reactor.

|Presión de trabajo[pic] |Temperatura mallas [pic] |Rendimiento % |Pérdidas de Pt |
| | | |[pic] |
|1 |790-850 |97-98 |0.05-0.1 |
|10-12 |940|94-95 |0.3-0.45 |

Tabla 1: Rendimientos teóricos de la reacción de oxidación de amoniaco según la presión de trabajo.
En la tabla se observa además, que la combinación de alta temperatura y alta presión de operación disminuye la eficiencia en la conversión.

El contenido de amoniaco en la mezcla amoniaco/aire debemantenerse relativamente bajo, debido a que existe un alto riesgo de explosión a medida que la cantidad de amoniaco en la mezcla aumenta, además la baja concentración en la mezcla de entrada y una presión de operación baja favorece la reacción principal. En la tabla número 2 se observa que a medida que aumenta la presión, el límite de concentración de amoniaco en la mezcla disminuye.

|Presión detrabajo [pic] |Límite de Concentración de [pic] |
|1 |13.8 |
|8 |12.4 |

Tabla 2:…