Obtención del sulfato de amonio

LABORATORIO LABORA TORIO DE PROCESOS QUÍMICOS Informe No5

“Proceso de neutr!"#c"$n "ndustr"!% O&tenc"$n de su!fto de mon"o' A!umnos( • • •

Bellido Cahuapas, Jhon Narvaez Solis, kevin Saravia Areas, Carlos )ru*o(

C11 – 4 – A Profesor: Ing. AMS !AM"!#, $%&%# N!I'%

+ec, de re!"#c"$n( ( de a)ril +ec, de entre-( 1* de a)ril

./05%I

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 1

INDICE

P1-"n

!S%MN

1

!SN3ACI+N  A3+S

5

CA6C%6+S

578

+BS!9ACI+NS

4

ISC%SIN  !S%63A+S

47;

C+NC6%SI+NS

;

!C+MNACI+NS

(

AN<+S7C%S3I+NA!I+ 1; BIB6I+&!A>"A

I2

=7 1;

RESUMEN

l sul/ao de a0onio desde ie0pos 0u? aniguos /ue uilizado -o0o /erilizanes ? hasa ahora sigue siendo 0u? uilizado@ ? no solo para la agri-ulura si no en la 0eora de suelos para -re-i0ienos de planas, -sped. 3a0)in se usa en la indusria del a-ero. n ese la)oraorio deer0inare0os un pro-eso de neuraliza-in para la o)en-in de sul/ao de a0onio -risalizado@ para su prepara-in realizare0os -2l-ulos eseuio0eri-os para la neuraliza-in del 2-ido /uere ? )ase d)il. ara la pare eDperi0enal se -olo- la solu-in de hidrDido de a0onio en un 0araz rlen0e?er E)aFo en /rioG ? el 2-ido sul/Hri-o en una pera de de-ana-in -on el n de agregar lena0ene el 2-ido sul/Hri-o

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 5

so)re el 0araz Een agia-inG. 6uego de ello se -alen hasa o)ener los -risales de sul/ao de a0onio. sa eDperien-ia se realiz en el 0is0o la)oraorio a una e0peraura de 5(  C ? a una presin aproDi0ada0ene 1 a0os/era.

II2 PRESENTACION DE DATOS  !ea-ivos a usar: 3c"do su!f4r"co

Con-enra-in

*=K

ensidad

1.=4gL0l

"dr$6"do de mon"o 5=.;K de a0onia-o .*gL0l

Cuadro 2.1. Concentración y densidad.

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 8

 Se uiere o)ener 15 gramos de sulfato de amonio , -on un

eD-eso de 5% de hidrDido de a0onio. 6os -2l-ulos se dar2n de la eseuio0eria ue se presena: 2 N

III2

H 3 (ac ) + H 2 S O 4( ac ) → ( N H 4 )2 S O 4 (s )

CALCULOS

 e la eseuio0eria ene0os ue : 2 N

Masa 0olar

H 3 + H 2 S O4 → ( N H 4 )2 S O 4

84g *=g 7289-

•

185 0020:-

1;g

ara el 2-ido sul/Hri-o 11.14g <

*=K 1K

< 11.8O gra0os de Sa)e0os ue: Volumen =

 

Densidad =

 H 2 S O4

W  Volumen

11.37 1.84

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 4

Volumen =6.18 ml

Se iene una pureza del *=K del -ual se sa)e ue el 5K es agua. non-es para o)ener el 2-ido sul/Hri-o al ;K en peso ene0os ue agregar 11.14gr de agua. n volu0en es 11.140l. ero ese 5K -uani-a .550l de agua ue de)ere0os de des-onar. non-es: Canidad de agua a agregar: 11.140l – .550l 1.*50l de agua •

ara el hidrDido de a0onio

Se uiere el ;K en eD-eso enon-es, de lo -al-ulado: 3.86 ( 1.05 )= 4.06 g 4.(g 5=.;K 1K < 14.5;g Sa)e0os ue: Volumen =

<

 

Densidad =

W  Volumen

14.25 0.9

Volumen =15.83 ml dehidróxidode amonio

I;2

TABLAS DE RESULTADOS •

ara rea-ivos

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina ;

Rect"
Al ;K en peso de 2-ido sul/Hri-o

Q-ido sul/Hri-o Agua

Solución amoniacal

Hidróxido de amonio

;o!umen

(.5 1.* 15.ml

Cuadro 4.1. Volúmenes de reactivos a usar.

•

eso o)enido Peso o&ten"do de su!fto de mon"o

=.;g

Cuadro 4.2. Peso obtenido de sulfato de amonio.

•

!endi0ieno  Rn=

W Obtenido x 100 W teorico

 Rn=

;2

8.5 15

 x 100 =56.7

OBSER;ACIONES

6a /or0a nal ue preseno ese pre-ipiado /ue de /or0a granular na ? se -o0pa-o /uere0ene al re-ipiene al o)servarse al -a)o de unos dPas. +)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina (

Nor0al0ene se de)i ha)er o)enido la sal sul/aada durane el -alena0ieno, pero eso no su-edi. Sin e0)argo al esar eDpueso durane )uen ie0po en -aliene, se reir ? se de en/riar -on lo ue a 0edida ue i)a en/riando la solu-in sul/aada se /ue -o0pa-ando hasa el 0o0eno en ue odo uedo -o0o una espe-ie de gel. ero su esru-ura granular na se apre-i en -ieros espa-ios del supueso gel -o0pa-ado, s ne-esario -alenar hasa e)ullir oda el agua presene ?a ue si dea0os -risalizar, el agua puede verse o-luida ? alerar el peso de nuesro produ-o nal o)eniendo uiz2 un valor por en-i0a de lo esperado. Sin e0)argo a0po-o es -onveniene -alenar durane 0u-ho ie0po porue podrPa0os ha)er vaporizado r2pida0ene pare del a0onia-o ? nuesro produ-o endrPa un valor 0u? por de)ao de lo esperado. l sul/ao de a0onio o)enido es higros-pi-o ? por ende se le dea durane )uen ie0po durane el dese-ador para poder deshidraarlo ? asP eviar el error al pesar el sul/ao de a0onio. ;I2 •

•

•

DISCUSI=N DE RESULTADOS

l sul/ao de a0onio al -risalizar iende a -risalizarse -on agua de)ido a su -ar2-er higros-pi-o ? es por ello ue el agua ne-esaria para diluir el 2-ido de)e esar en 0Pni0a propor-in, sin e0)argo el agua a0)in se evapora durane el -alena0ieno pero a pesar de ello la sal de a0onio -risaliza sie0pre -on un po-o de agua, lla0ando a ese ipo de agua o-luida. Se logra o)ener sul/ao de a0onio, 0ediane el hidrDido de a0onio 02s el 2-ido sul/Hri-o. 3a0)in se puede 0ediane vapores de a0onia-o 02s vapor de agua -on 2-ido sul/Hri-o el -ual el a0onia-o de)e hidrolizarse para diso-iarse en su a-ido -onugado Ea0onioG para poder /or0ar di-ha sal -on el 2-ido. ara la /or0a-in de los -risales se uiliza la solu-in de 2-ido sul/Hri-o al ;K ?a ue /avore-e la /or0a-in de los -risales en un 0edio de p$ ade-uado E)2si-oG. 3a0)in es porue se es2

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina O

/avore-iendo la hidrlisis del a0onia-o. R el 0oivo por el -ual se agia el 0araz es para des/avore-er el agua o-luida denro de los -risales. 6a )aa -on-enra-in del 2-ido sul/Hri-o, la agia-in -onsane, el agregado lena0ene ? el )aFo en /ri son -ondi-iones para o)ener 0eores -risales de sul/ao de a0onio. •

•

;II2 •

•

•

•

l -alena0ieno de la solu-in de sul/ao de a0onio no sola0ene es para eli0inar la -anidad de agua en la solu-in ue puede provo-ar un peso en eD-eso de -risales sino es para a-elerar la -ini-a de /or0a-in de los -risales. s -onse-uene ?a ue al evaporar el agua /avore-e la /or0a-in de sul/ao de a0onio. Nuesra po-o rendi0ieno puede ha)erse de)ido a ue en el pro-eso de neuraliza-in lo gases pudieron volailizarse r2pida0ene. 3a0)in -onsiderar ue el por-enae de diso-ia-in del a0onia-o a hidrDido de a0onio son 0Pni0as, eso puede ser uno de los /a-ores. n el pro-eso de -alena0ieno el a0onia-o se pierde en gases de nirgeno e hidrogeno lo -ual la hidrlisis del a0onia-o no predo0ina. CONCLUSIONES

Se realiz e/e-iva0ene el pro-eso de neuraliza-in indusrial, asP -o0o los -2l-ulos eseuio0ri-os ? las prepara-iones. 6a pre-ipia-in de esa sal sul/aada o-urre insan2nea0ene durane -alena0ieno. so o-urre de)ido a ue es insolu)le a e0peraura elevada. l 2-ido sul/Hri-o es del ;K ?a ue al ra)aar -on un p$ 02s diluido eDisen 0enos -o0pli-a-iones, ?a ue la li)era-in de -alor es 0enos violena a ue /uera un 2-ido -on-enrado. 3a0)in el ie0po de re/rigera-in es 0enor ?a ue al ser diluido su-ede -on 0enos inensidad. l -onrol de e0peraura para su pre-ipia-in /ue -onrolada durane odo el ie0po.

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina =

•

;III2 •

•

•

•

I>2

l ;K de eD-eso de a0onia-o es para -o0pensar lo ue se volailiza de a0onia-o ?a ue durane odo el pro-eso sale -o0o vapor ? es por ello ue se -al-ula un volu0en de a0onia-o -on ;K de eD-eso. RECOMENDACIONES

n la o)en-in del sul/ao de a0onio, o)uvi0os =.;g de la sal, de 0anera ue uvo ue ha)er prdida en algHn 0o0eno del pro-eso. udiendo ha)er sido durane el -alena0ieno ?a ue es allP donde e0anan vapores ?a sea de agua o de a0onia-o ue pueden ha)erse llevado pares peueFas de la sal en /or0a de vapor ? asP perdido pare de nuesro produ-o de iners. or ende es re-o0enda)le ener un ie0po es2ndar para el -alena0ieno. Si se va a usar plan-has -ale/a-oras ue propor-ionan 0a?or inensidad de -alor se de)e de gesionar rigurosa0ene la e0peraura ?a ue si no se realiza eso, en -iero 0o0eno nuesro produ-o de iners puede pre-ipiar violena0ene o-asionando salpi-aduras ? ra?endo -o0o -onse-uen-ia prdidas durane la o)en-in siendo nuesra e-ien-ia, de-iene. Se de)en usar lenes ? guanes en odo 0o0eno ?a ue se es2 ra)aando -on 2-ido sul/Hri-o, ue puede o-asionar ue0aduras, asP -o0o a0)in los vapores de a0onia-o pueden irriar la visa ? por ende se usa las ga/as de proe--in visual. 6a rea--in de hidrDido de a0onio ? 2-ido sul/Hri-o sie0pre de)e ser realizada en la -a0pana eDra-ora ? nun-a /uera de ella porue se -orre el riesgo de eDponer al a0)iene el a0onia-o gaseoso e inoDi-arnos, es por ello ue se ha-e en la -a0pana eDra-ora. CUESTIONARIO

02%Ind"cr !s *ro*"eddes de !os rect"
+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina *

Dens"dd -mL @ en *eso Pro*"eddes fs"cs Punto de e&u!!"c"$n Punto de +us"$n So!u&"!"dd ./C Pro*"eddes Fum"cs

3c"do su!f4r"co

"dr$6"do de mon"o

1.=8

.*

*=.= 6iuido in-oloro, inodoro, denso ? vis-oso.

5=.; 6Puido in-oloro, olor -ara-erPsi-o.

84  C

8O.O C

1 C

7;O.; C

Agua

Agua

6a susan-ia es un oDidane /uere ? rea--iona violena0ene -on 0aeriales -o0)usi)les, redu-ores ? )ases@ ade02s es -orrosiva para la Ma?orPa de 0eales.

eligros de eDplosin -on oDidanes, 2-idos, -o0puesos de plaa, 0eales pesados.

Cuadro 1!.1. Pro"iedades de los reactivos #ue se usaron

.2% Escr"& ! recc"$n Fum"c de! mon"co con e! 1c"do su!f4r"coG "nc!u?endo e! c!or de recc"$n(

l sul/ao de a0onio es una sal -risalina de -olor )lan-o, -o0puesa por el ion sul/ao ? -ain a0onio -u?a rea--in es2 dada:  N H 4 ¿ 2 S O4 2 N H 3 + H 2 S O4 → ¿

Ent!*" de formc"$n Hf  Jmo!(  ΔH f ° sulfatode amonio= ΔH f ° hidroxidode amonio + ΔH f ° acido sulfurico  ΔH f ° sulfatode a monio=(−366.5 ) + (−811.32)  ΔH f ° sulfatode amonio=−1177.82 k / mol

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 1

l signo 0enos E7G se de)e a ue la rea--in es eDor0i-a, lo -ual signi-a ue li)era -alor Elo ue a0)in se -o0pro) en el la)oraorioG.

Dens"dd  .5E C
M.*(

vs K de A0onia-o

M.*; M.*4 M.*8 M.*5 M.*1 M.* M

5

4

(

= 1M 15 14 1( 1=

72% )rKcr ! re!c"$n entre ! dens"dd de un so!uc"$n mon"c! ? e! @ de N 7  .5C

ensidad a 5;C .**8 .*== .*= .*(4 .*4= .*84

K de a0onia-o 1 5 4 = 15 1(

Cuadro 1!.1.

$r%&ca 1!.1. 'ensidad vS (H)

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 11

:2% )rKcr ! re!c"$n entre dens"dd de so!uc"ones de .SO:
Dens"dd  .5 EC
ensidad a 5; JC

1.(

vs K A-ido Sul/Hri-o

1.;= 1.;( 1.;4 1.;5 1.; 1.4= (4

ensidad a 5;C 1.;4* 1.;(5 1.;O1; 1.;=5* 1.;*14 1.(;* 1.(1O; 1.(5*5 1.(4* 1.(;5(

((

(=

OM

O5

O4

O(

K de $5S+4 (; (( (O (= (* O O1 O5 O8 O4

Cuadro 1!.2. $r%&ca 1!.2. 'ensidad vS H2S*4

52% Presentr un d"-rm de uo de! *roceso de f&r"cc"$n de mon"co2

!+CS+ $AB! – B+SC$ A!A +B3NCI+N  AM+NIAC+: iagra0a en )loues:

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 15

C+M!S+!: -onviere nirgeno puro de 1 a0 a

&ases a 5 a0 Ehidrgeno ?

$+!N+ E%!I>ICACI+NG7 5C: 0ez-la de nirgeno -o0pri0ido 02s los gases

$+!N+  SIN3SIS – ;-: enran gases de hidrgeno ? nirgeno puros. !ela-in 8 : 1 respe-iva0ene. rodu-e gases de a0onia-o, hidrogeno  nir eno !>!I&!AN3 1: enran a0onia-o, hidrogeno ? nirgeno produ-idos ? se

&ases ue no rea--ionaron Ehidrogeno ? nirgenoG

!>!I&!AN3 5: enra el produ-o del re/rigerane 1 ? se adi-iona sal0uera.

92lvula de

 3anue de re-ep-in del a0onia-o lPuido: el a0onia-o lPuido del anue se volailiza ? se o)iene -o0o a0onia-o gaseoso. iagra0a de euipos: +ma,en 1!.5. -ormación de amoniaco.

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 18

92% Presentr un d"-rm de uo de *roducc"$n de su!fto de mon"o2

&as a0onia-o

Q-ido sul/Hri-o -on-enrado

CAMA!A + !AC3+! A 1C : Se pulveriza el 2-ido sul/Hri-o -on-enrado ? el as a0onia-o.

Sal se-a deposiada en +)en-in de sul/ao de A0onio. el /ondo del rea-or.

Agua

2gina 14

2% Presentr !s *ro*"eddes fs"cs ? Fum"cs de! su!fto de mon"o2

ropiedades >Psi-as ? uP0i-as: Sul/ao de a0onio

Pro*"eddes +s"cs Estdo fs"co A*r"enc" Co!or O!or Dens"dd

solido Crisales o granulado In-oloro hasa 0arrn os-uro Inodoro 1.OOgL-- 7 11; – 18( kgL08 de al0a-ena0ieno

Cuadro 1!.. Pro"iedades del Sulfato de amonio

Pro*"eddes Qum"cs * Peso mo!ecu!r so!u&"!"dd Tem*ertur de descom*os"c"$n(

;.; E1K de solu-inG a 5C 185.14 gL0ol 8= gL6 a 5C T5=C

Cuadro 1!.. Pro"iedades del Sulfato de amonio

82% Reso!
%na plana de pro-eso -oninuo produ-e sul/ao de a0onio a razn de ; UgLh.



eer0ine el -audal de 2-ido sul/Hri-o al O K en peso en 0 8Lh ? a 5C ? el -audal de a0onia-o gaseoso en 0 8Lh a -ondi-iones nor0ales.

Desrro!!o(

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 1;

sa)le-iendo la rela-in eseuio0eria del sul/ao d a0onio a parir de su rea--in: .SO: c  . N7 c

*=EgL0olG <

Para el H2SO 4:

 N:.SO: c

→

84 EgL0olG R

185 EgL0olG ; Ug

<  8O15.15 UgLh $ 5S+4



ara el 1 K en peso: Caudal 02si-o si el 2-ido sul/Hri-o es2 a un *OK de pureza: W =

•

3712.12  !g

/ h H  S O

0.97

2

4

=3826.92 !g /h H  S O 2

4

9$5S+4 VL 1.83  x 1000 kg

  densidad $ 5S+4  1.=8 grL0l

m

3

=1830 kg / m

3

Caudal volu0ri-o:

V =V  H  2 SO 4=

V =V  H  2 SO 4=

3826.92  !g / h H 2 S O 4 3

1830 kg / m

3826.92  !g / h H 2 S O 4 3

1830 kg / m

3

=2.09 12m / h

3

=2.0912 m / h

ara el O K en peso: Caudal 02si-o: ensidad  1.(1 grL0l  1(1 UgL0 8

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 1(

W =

W =

3712.12  !g / h H 2 S O 4 0.7 3712.12  !g / h H 2 S O 4 0.7

=5303.03  !g / h H 2 S O 4

=5303.03  !g / h H 2 S O 4

Caudal volu0ri-o: ;.SO: 

/ h H  S O =3.2938 m / h 1610 kg / m

5303.03 !g

;o!umen de -u 

%

2

4

3

3

3

3.2938 m

3

/h 7

2.0912 m

/h

 02./.9

3

m /h

Para el NH3



R 15=O.=O UgLh

ara el 1 K en peso: Caudal 02si-o si el a0onia-o es2 a un 1K de pureza: 1287.87

W =

•

 !g NH 3 h 1

=1287.87

 !g NH  3 NH  3 h

9 N$8  VL

  densidad N$ 8  .* gL0l * kgL0 8 Caudal volu0ri-o: 1287.87

V =V  NH 3=

V =V  H  2 SO 4=

+)en-in de sul/ao de A0onio.

 !g NH  3 h

900 !g

3

/m

3

=1.4309 m / h

/ h H  S O =2.0912 m / h 1830 kg / m

3826.92 !g

2

4

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ara el 5= K en peso E02Di0o segHn a)laG: Caudal 02si-o: ensidad  .=*= grL0l  =*= UgL0 8 W =

3712.12  !g / h H 2 S O 4 0.7

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Caudal volu0ri-o: ; NH 3

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BIBLIO)RA+IA( 

'uP0i-a &eneral. &ordon BarroV. diorial !evere E1*O;G. 2gina ;=7



;=5. !e-uperado de: hps:LL)ooks.google.-o0.peL)ooksW idI$h6U?1JNVCXpgA;=1XdsinesisYdeYsul/aoYdeYa0onioXhl esXsa


51;. isponi)le en: hp:LLdo-seools.-o0Lari-ulos7 uilesLari-le[151(.h0l MSS de sul/ao de a0onio. !e-uperado el 1O de a)ril del 51;.



isponi)le en :hp:LLVVV.0isi.-o0.peLVe)Li0agesLsoriesL-aalogoLhs[0isi[0sds[5 15L>erilizanes[si0plesL$S&SS+7147MSS[Sul/ao[A0onio.pd/  ropiedades del sul/ao de a0onio. !e-uperado el 1( de a)ril del 51;. isponi)le en : hp:LLVVV.0isi.-o0.peLVe)LindeD.phpLsi0plesLsul/ao7 de7a0onio

+)en-in de sul/ao de A0onio.

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

iagra0a de \uo de sul/ao de a0onio. !e-uperado el 1; de a)ril del



51;. isponi)le en :hp:LLVVV.0isi.-o0.peLVe)Li0agesLsoriesL-aalogoLdo-Lsi0plesL>3e-n 7147Sul/ao[de[a0onio[5.pd/  iagra0a de \uo de produ--in de sul/ao de a0onio. !e-uperado el 1; de a)ril del 51;. isponi)le en: hp:LLVVV.es-rios-ieni-os.esLra)1a5L-arpeasL/ha)erLpro-es15.h0 EeDpli-a-in del diagra0aG.

+)en-in de sul/ao de A0onio.

2gina 1*