Las etapas del proceso de Haber Bosch

El proceso Haber-Bosch es un proceso químico complejo que se divide en varias etapas. A continuación, describiré detalladamente cada una de ellas:

🔅 Obtención de los gases de reacción: El proceso comienza con la obtención de los gases de reacción, nitrógeno (N2) e hidrógeno (H2), a partir de fuentes como el aire y el gas natural. El aire es el principal recurso para obtener nitrógeno, mientras que el gas natural se utiliza para obtener hidrógeno. Estos gases se purifican y se mezclan en las proporciones adecuadas para la reacción química.

🔅 Compresión y purificación de los gases: Los gases de reacción se comprimen para aumentar su presión y se purifican para eliminar impurezas que puedan afectar la eficacia del catalizador. El nitrógeno y el hidrógeno se comprimen a aproximadamente 200 veces la presión atmosférica y se enfrían para licuarlos.

🔅 Síntesis de amoníaco: El proceso de síntesis de amoníaco se realiza en un reactor, que contiene un catalizador de hierro a alta presión y temperatura. Los gases comprimidos y purificados se introducen en el reactor, donde la reacción química comienza a tener lugar. El catalizador acelera la velocidad de la reacción y permite que se forme amoníaco a partir del nitrógeno y el hidrógeno. La reacción se produce a una temperatura de aproximadamente 400-500 °C y a una presión de 150-200 atmósferas. El amoníaco formado se separa del resto de los gases y se recoge en un recipiente.

🔅 Reciclar los gases de desecho: Los gases que no han reaccionado se recuperan y se vuelven a tratar para optimizar costes y no causar daños en el medio ambiente.

Las condiciones ideales del proceso Haber Bosch

El amoniaco se ha convertido en un medio de transporte adecuado para abastecer de hidrógeno los electrolizadores. Por eso es necesario optimizar la producción. En este sentido, las condiciones ideales del proceso Haber-Bosch para producir un buen rendimiento a un coste y tiempo razonables son:

🔅 Temperatura de 450°C.

🔅 Presión de 200atm.

🔅 Un catalizador de hierro.

Temperatura

La temperatura utilizada para el proceso Haber es de 450°C y la reacción de avance es exotérmica. Si se reduce la temperatura, el rendimiento de amoníaco aumentará, pero la velocidad de reacción disminuirá. Esto significa que la reacción será lenta.

Por otro lado, si se emplea una temperatura más alta, el rendimiento del amoníaco disminuirá y el rendimiento de los reactivos aumentará. Pero este no es el objetivo de este proceso. En definitiva, se debe usar una temperatura de 450°C para lograr mejores resultados.

Presión

La presión empleada en el proceso Haber es de aproximadamente 200atm. Si se aumenta la presión, se produce un aumento del rendimiento del amoníaco, ya que hay menos moléculas en el lado derecho de la ecuación (lado del producto).

Sin embargo, si se emplea una presión más baja, el rendimiento de la reacción disminuye, puesto que hay más moléculas en el lado izquierdo de la ecuación. Pero, las altas presiones son muy caras (debido al elevado coste de la energía) y pueden ser peligrosas. Por lo tanto, una presión de 200atm es un compromiso en el que el rendimiento de amoníaco que se produce es bajo, pero se produce de forma segura.

Catalizador

El catalizador empleado en el proceso Haber es un catalizador de hierro. La posición del equilibrio no se ve afectada por el catalizador, pero sí la velocidad de reacción. Un catalizador puede utilizarse para aumentar la velocidad de reacción, ya que reduce la energía de activación al proporcionar una vía alternativa.

El uso de un catalizador también permite usar una temperatura más baja para que se produzca una cantidad razonable de rendimiento. Si no se emplease un catalizador, la reacción se llevaría a cabo a temperaturas más altas; esto conllevaría un mayor coste y a un menor rendimiento.