1. Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores Zaragoza
Laboratorio de Taller de Proyectos
“Producción de Urea a Partir de NH3 y CO2”

2. Objetivos Objetivo general:
Analizar el o los procesos de producción de la urea.
Objetivos particulares:
Analizar el proceso de producción de la urea.
Sintetizar los aspectos sociales, económicos y culturales de la urea.
Desarrollar un balance de materia y energía del proceso de producción de la urea a partir de NH3 y CO2.

3. Introducción
La Investigación sobre el proceso de obtención de urea a partir de NH3 y CO2, se consideró pertinente ya que PEMEX adquirió una planta que para la producción de la urea. En el trabajo se analizan los antecedentes históricos, propiedades, usos y los procesos con los cuales se obtiene la urea. También se analiza uno de los proceso de forma detallada y se realiza su balance de mansa y energía.

4. Propiedades Físico-Químicas

5. Análisis de mercado

8. Obtención de UREA A partir cianuro de potasio y sulfato de amonio.
Hidrolisis de cianamida.
𝐶𝑁𝑁𝐻 2 + 𝐻 2 𝑂→𝐶𝑂 𝑁𝐻  
Calentando carbonato de amonio.
𝑁𝐻 𝐶𝑂 3 +𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟→𝐶𝑂 𝑁𝐻 𝐻 2 𝑂

9. A partir del amoniaco, monóxido de carbono y azufre disueltos en metanol.
Combinación de amoniaco con dióxido de carbono.
2𝑁𝐻 3 + 𝐶𝑂 2 ↔ 𝑁𝐻 2 𝐶𝑂𝑂𝑁𝐻 4
𝑁𝐻 2 𝐶𝑂𝑂𝑁𝐻 4 +𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟↔𝐶𝑂 𝑁𝐻 𝐻 2 𝑂
Biuret o formamideureido, puede formarse por el simple calentamiento de la urea y es un tipo de contaminante en ella.
𝐶𝑂 𝑁𝐻 ↔𝐻𝑁𝐶𝑂+ 𝑁𝐻 3
𝐶𝑂 𝑁𝐻 𝐻𝑁𝐶𝑂↔ 𝑁𝐻 2 𝐶𝑂𝑁𝐻𝐶𝑂 𝑁𝐻 2

10. Producción de la urea a partir de amoniaco y dióxido de carbono
Síntesis de la urea
La síntesis de la aurea es una reacción a presión. Fue introducida por la BASF en 1914, partiendo del dióxido de carbono (CO2) y el amoniaco (NH3).
La síntesis tiene lugar a dos reacciones parciales.
Durante la primera reacción parcial, a partir del amoniaco y el dióxido de carbono se forma carbamato amónico, liberando KJ de calor.
2𝑁𝐻 3 𝑔 + 𝐶𝑂 2 𝑔 → 𝑁𝐻 2 𝐶𝑂𝑂𝑁𝐻 4 𝑠
ΔH= Kj

11. En la segunda reacción parcial se elimina agua del carbamato amónico con formación de urea. Esta reacción es endotérmica, consume calor. La formación de 1 mol, es decir, 60g de urea a partir de 1 mol de carbamato amónico exige KJ.
𝑁𝐻 2 𝐶𝑂𝑂𝑁𝐻 4 𝑠 → 𝐻 2 𝑁−𝐶𝑂− 𝑁𝐻 2 + 𝐻 2 𝑂 ΔH=41.43 KJ
La síntesis total puede resumirse por la siguiente ecuación de reacción, que es la suma de las dos reacciones parciales anteriores:
2𝑁𝐻 3 𝑔 + 𝐶𝑂 2 𝑔 → 𝐻 2 𝑁−𝐶𝑂− 𝑁𝐻 2 + 𝐻 2 𝑂
ΔH=-118 KJ

12. La reacción total es exotérmica y por mol de urea, es decir, por cada 60g se liberan 118 KJ. Este calor de reacción se elimina aprovechándolo para generar vapor.
La segunda reacción parcial es la que determina la velocidad de la reacción completa, pues transcurre mas lenta que la primera.
Para evitar pérdidas de rendimiento y reducir la contaminación al mínimo, es importante reducir al máximo la formación de biuret, que es el principal contaminante en la urea. Su formación corresponde a las siguientes reacciones:
𝐶𝑂 𝑁𝐻 ↔𝐻𝑁𝐶𝑂+ 𝑁𝐻 3
𝐶𝑂 𝑁𝐻 𝐻𝑁𝐶𝑂↔ 𝑁𝐻 2 𝐶𝑂𝑁𝐻𝐶𝑂𝑁𝐻 2

13. Procesos Dupont Pechiney Stamicarbon DSM Allied Chemical C.P.I.
Chemico Thermo-Urea
Tipo de Operación
Carbamato recirculado con NH3 y H2O
Carbamato recirculado con aceite
Separación de CO2 a presión para extraer el NH3
No se recircula el carbamato. El NH3 y CO2 se recirculan vía sistema MEA.
El NH3 y el H2O y CO2 gaseosos se comprimen y recirculan.
Temperatura en °C
200
180
205
210
Presión ATM
400
125
275
Material del convertidor
Plata
Plomo
Acero Inoxidable
Zirconio
-----
NH3:CO2:H2o
5:1:0.73
2:1:0
2.5:1
4:1
Conversión de CO2 70 50
80-85
Conversión de NH3 24
------

14. Diagrama de Bloques