El ácido nítrico

El ácido nítrico, o nitrato de hidrogeno, es un líquido viscoso e incoloro con altos niveles de toxicidad y corrosión, que en contacto con la piel puede producir graves quemadura. Es un ácido fuerte y un oxidante fuerte. Debido a estas dos propiedades es capaz de disolver a casi todos los metales nobles, oxidándolos primero y transformando luego los óxidos en nitratos.

Uno de los métodos más conocidos y usados para obtener el ácido nítrico es aquel realizado a partir de amoniaco y oxigeno, el cual es un proceso a nivel industrial que requiere de la utilización de un reactor de grandes dimensiones. Este proceso se conoce como método de Ostwald.

Dicho proceso consta de tres etapas principales:

1. Oxidación del amoniaco para obtener monóxido de nitrógeno.

2. Oxidación del monóxido de nitrógeno obteniendo así, dióxido de nitrógeno.

3. Hidratación del dióxido de nitrógeno, dando como resultado el ácido nítrico requerido.

Inicialmente, se presenta el amoniaco en estado líquido, el cual ha sido obtenido gracias a la síntesis de Haber. El amoniaco se encuentra en un tanque de almacenamiento, luego es enviado a un calentador en donde se precalienta y evapora. Se cuenta además, con la entrada de una corriente de aire que pasa por un compresor y mantiene la presión a niveles normales. Estos gases, se precalientan al mismo tiempo y temperatura del amoniaco separando el oxigeno mediante un filtrador. Esta corriente de vapor de amoniaco y oxigeno se han de mezclar para así ser enviados a un reactor catalítico.

Este reactor presenta en su interior, una malla o tela de Platino (Pt) y cierto porcentaje de Rodio (Rh). Aquí comienza la primera etapa principal del proceso, en donde la mezcla de gases de amoniaco se oxida junto con el aire enriquecido de O2 formando Monóxido de Nitrógeno (NO). Para esto se necesita de altas temperaturas, en promedio de 800°C. La ecuación que rige esta etapa es la siguiente:

2NH3 + 5O2 –> 4NO + 6H2O

Posteriormente, estos gases son conducidos a un intercambiador de calor y enviados a un condensador enfriador hasta alcanzar una temperatura de 40 – 50°C.

De allí, se lleva a cabo la segunda etapa del proceso: el Monóxido de Nitrógeno enfriado pasa a una torre de oxidación. Esta torre es alimentada por un flujo de Oxigeno molecular, el cual reacciona con el monóxido de nitrógeno anteriormente dicho, oxidándose a Dióxido de Nitrógeno. La reacción efectuada es:

2NO + O2 –> 2NO2

En la etapa final del proceso, el Dióxido de Nitrógeno se desplaza hacia una torre de absorción. Allí reacciona con una contracorriente de agua. Esta reacción ocurre en los platos de la torre. La ecuación en esta parte del proceso es:

3NO2 + H2O –> 2HNO3 + NO

De esta manera, se obtiene acido nítrico que se envía a un tanque de almacenamiento con una concentración de 50% de pureza. Además, se obtiene monóxido de Nitrógeno en la última reacción. Este se recicla y se redirige a la segunda etapa del proceso.

Las reacciones presentadas anteriormente en el proceso son altamente exotérmicas, razón por la cual los vapores que se generan pueden usarse como fuentes energéticas, para el funcionamiento de los equipos en el proceso. Aportando un gran beneficio, puesto que una buena organización de los vapores disminuye los costos de las operaciones del proceso.

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