Proceso Ostwald

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El ácido nítrico es un líquido incoloro o un tanto amarillento, su olor se asemeja a un olor acre (picante) es asfixiante. Este ácido tiende a descomponerse cuando se expone a la luz, produciendo (NO2) dióxido de nitrógeno, es uno de los mayores agentes oxidantes, puede atacar a todos los metales excepto el oro y platino.

El proceso utilizado para la obtención de ácido nítrico se basa en la oxidación del amoniaco en presencia de un catalizador y una posterior absorción en agua de los óxidos de nitrógeno generados para producir el ácido nítrico. Hoy en día, el ácido nítrico es uno de los compuestos químicos más importantes utilizados en la industria, ocupando el lugar no. 13 entre los productos más elaborados en EUA.[pic 2]

Anteriormente se utilizaba un método elaborado por el alemán Johann Rudolf Glauber, produjo el ácido agregando ácido sulfúrico concentrado al nitrato de potasio. En la actualidad se utiliza el método inventado en 1901 por el químico Friedrich Wilhelm Ostwald, este proceso implica la oxidación de amoníaco sobre un catalizador de platino o una mezcla de platino-rodio.

La oxidación directa del amoníaco es ahora una versión actualizada y mejorada del proceso tradicional de Ostwald. En este método, el amoníaco se calienta y hace reaccionar con aire sobre un catalizador, más comúnmente una mezcla de metales de rodio y platino. Esa reacción da como resultado la formación de óxido nítrico (NO), que luego se convierte en dióxido de nitrógeno (NO2). El dióxido de nitrógeno reacciona con el agua para formar ácido nítrico. (N. Schlager , J. Weisblatt , D. Newton. 2006)

¿Cómo se lleva a cabo?[pic 3][pic 4]

Diagrama del Proceso Ostwald. Universidad José Antonio Paéz (2016).

En el proceso de Ostwald se llevan a cabo 3 reacciones:[pic 5]

1. Oxidación catalítica de NH3(g) (amoniaco) a NO(g) (óxido de

nitrógeno):

4NH3(g)+5O2(g) (Pt;850°C) → 4NO(g)+6H2O(g)

Es un proceso exotérmico. Se lleva a cabo en presencia de un catalizador a temperaturas entre 820-950 °C y a presiones de 1-12 bar. Se utiliza el platino como catalizador (en la reacción es una aleación de Pt que contiene Rh o Pd: Pt/Rh (90:10) o Pt/Rh/Pd (90:5:5)), el cual tiene la función de absorber los gases en la superficie para que los reactivos tengan mayor contacto. Su rendimiento dependerá de la presión a la que se lleve a cabo la reacción.

NOTA: El contenido de NH3 de la mezcla debe mantenerse bajo debido al riesgo de explosión, que llega a ser peligroso cuando el porcentaje en volumen de NH3 en la mezcla supera el 15.5 %.

En este paso la reacción secundaria 4 NH3 + 6 NO → 5 N2 + 6 H2O puede reducir el rendimiento, sin embargo, es minimizada reduciendo el tiempo que las mezclas de gases estén en contacto con el catalizador.

Oxidación de NO(g) (óxido de nitrógeno) a NO2(g) (dióxido de[pic 6][pic 7]

nitrógeno):

Se realiza en presencia de agua en una torre de absorción. Ahora se utiliza el gas obtenido en la primera reacción (NO2) , el cual se enfría y se hace reaccionar con oxígeno atmosférico para producir dióxido de nitrógeno (NO2). Este gas es absorbido con facilidad por el agua produciendo un ácido nítrico en forma diluida.

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