Neutralización

Es una reacción instantánea y altamente exotérmica, como se ha visto anteriormente, con un producto de reacción inestable pero podemos obtener una buena realización industrial cuando se dan las siguientes condiciones:

Mezcla excelente de los reactivos.
Control estricto del pH, los sistemas modernos utilizan un control automático del mismo, mediante dos válvulas automatizadas, se va controlando la proporción teórica que necesitamos de amoniaco y de ácido nítrico en el reactor.
• Control de la temperatura en el reactor, para evitar sobrecalentamientos locales pues cuanto mayor es la temperatura en el reactor, más importante es mantener el valor de pH constante y de evitar la introducción en el mismo de cloruros, metales pesados y compuestos orgánicos, pues existe riesgo de explosión. También se ha de controlar para:

o Evitar pérdidas en los reactivos, ya que ambos especialmente el amoniaco son considerablemente volátiles y podrían por tanto, escaparse junto al vapor de agua generado si la temperatura subiera indebidamente. o Impedir que se presenten riesgos de descomposición del producto.

La temperatura de reacción se controla por medio de la debida regulación de la adicción de los reactivos, por extracción del calor generado y en casos extremos, añadiendo agua (condensados) al contenido del neutralizador. Si bien pueden eliminarse prácticamente las pérdidas del ácido sólo por medio del control de la temperatura de reacción, no ocurre lo mismo con las pérdidas de amoniaco, debido a su mayor volatilidad. Por esto, es necesario tomar medidas adicionales. En algunos procesos se añade, para este propósito un ligero exceso de ácido sobre la cantidad estequiométricamente requerida. En otros, el neutralizador funciona totalmente lleno de líquido, lo cual hace factible, mantener en él una presión de varias atmósferas, muy por encima de la presión de vapor de la solución.

En la práctica los procesos comerciales difieren en dos puntos principales, en la mezcla y en le control de la temperatura, siendo ésta la característica más importante. Los parámetros de la reacción y la construcción adoptada en la neutralización definen toda una línea de producción: ácido precalentado, evaporación de amoniaco y evaporación del agua restante (parcial o totalmente) puede ser realizados mediante el calor recuperado en la neutralización.

Dos ejemplos de neutralizadores se muestran en las siguientes figuras:


Siendo: A) Nivel de llenado; a) Tubería de alimentación de amoniaco; b) Tubería de alimentación de ácido nítrico; c) Tubería de alimentación extra; d) Tubo interior; e) Compartimento interior; f) Compartimento exterior; g) Cámara de neutralización; h) Parte superior del neutralizador; i) Vapor saliente; k) Recipiente; l) Solución de nitrato amónico. Figura 6.2: Sistemas de neutralización de amoniaco y ácido nítrico.

Debido a que la cantidad de nitrato amónico a temperatura elevada debe reducirse al máximo y que los compuestos deben ser mezclados rápida y totalmente en el reactor, para evitar pérdidas de nitrógeno, puntos locales de mayor temperatura y la descomposición de nitrato amónico, el neutralizador es un conducto tubular situado verticalmente y de volumen muy bajo. Tanto el neutralizador como el evaporador son generalmente construidos a partir de aleaciones inoxidables que contienen poco carbono (menos de 0.1%). A continuación el vapor se separa de la disolución en un ciclón y parte del líquido seguirá el proceso de evaporación y parte se recircula por medio de una bomba (o por su propia impulsión) al neutralizador. La presencia de una bomba en esta clase de circuito presenta sin embargo varios riesgos (fugas, riesgo de calentamiento de las disoluciones, etc.).

La neutralización puede llevarse a cabo en un paso o en dos pasos, los neutralizadores en dos pasos, trabajan a bajo pH en el paso inicial (condiciones ácidas) y a pH neutro en el segundo paso, favoreciéndose así la retención de amoniaco.

El neutralizador se trata del equipo básico para la clasificación del proceso pues el desprendimiento de calor es extremadamente rápido, lo cual ha de ser tenido en cuenta en el diseño del neutralizador para evitar lo que ha sucedido en varias ocasiones, la explosión del neutralizador . A continuación se muestran distintas clasificaciones de los procesos a partir del neutralizador.


Tipos de neutralizadores según la temperatura de la zona de reacción