Методы получения азотной кислоты

Методы получения  азотной кислоты

   Первый завод по производству HNO₃ из аммиака коксохимического производства был пущен в России в 1916 г. В 1928 г. было освоено производство азотной кислоты из синтетического аммиака.                                                                                                                  Различают производство слабой (разбавленной) азотной кислоты и производство концентрированной азотной кислоты.

Процесс производства разбавленной азотной кислоты складывается из трех стадий:

1) конверсии аммиака с  целью получения оксида азота

4NH₃ + 5О₂ → 4NO + 6Н₂О

2) окисления оксида азота  до диоксида азота

2NO + О₂ → 2NO₂

3) абсорбции оксидов азота  водой

4NO₂ + О₂ + 2Н₂О → 4HNO₃

Суммарная реакция образования  азотной кислоты выражается

NH₃ + 2О₂ → HNO₃ + Н₂О

Концентрация полученной таким методом азотной кислоты колеблется в зависимости от технологического оформления процесса от 45 до 58 %. Впервые азотную кислоту получили алхимики, нагревая смесь селитры и железного купороса:

4KNO₃ + 2(FeSO₄ · 7H₂O) (t°) → Fe₂O₃ + 2K₂SO₄ + 2HNO₃↑ + NO₂↑ + 13H₂O

Чистую азотную кислоту  получил впервые Иоганн Рудольф  Глаубер, действуя на селитру концентрированной серной кислотой:

KNO₃ + H₂SO₄(конц.) (t°) → KHSO₄ + HNO₃↑

Дальнейшей дистилляцией может быть получена т. н. «дымящая азотная кислота», практически не содержащая воды.

В зависимости от катализатора и условий проведения процесса преобладают  те или иные реакции. Состав конечных продуктов определяется избирательностью катализатора. Катализаторами для процесса являются следующие металлы: Pt, Pl, Cu, Ag, Ni, Au, Fe, W, Ti.

Достоинства платины:

1) Платина наиболее активна  для реакции, обеспечивает при температуре 600-1000 ⁰ С высокий выход оксида азота (до 99%) при времени контакта 1· 10-4 с.

2) Платина имеет температуру  инициации реакции, равную 195-200 ⁰ С.

3) Имеет хорошую пластичность, ковкость, тягучесть, что делает  сплавы платины самыми лучшими  катализаторами окисления аммиака.

Недостатки  платины:

1) Ее склонность к разрушению  при температуре конверсии под  воздействием реакционной смеси.

2) Подверженность влиянию  большого количества ядов, поэтому  исследовались и применяются  сплавы платины с различными  металлами.

Катализатор применяют в  виде сеток. Эта форма удобна в  эксплуатации, характеризуется минимальным  вложением платиноидов и позволяет  применять наиболее простой и  удобный в эксплуатации тип контактного  аппарата. Для изготовления сеток  используют проволоку Д=0.06-0.09 мм. Размер стороны ячейки 0,22 мм, число ячеек1024 на 1 см2.

Окисление аммиака до NO относится  к гетерогенным системам. Скорость реакции окисления зависит в  первую очередь от скорости диффузии O2 и NH3 к поверхности катализатора. Скорость диффузии аммиака к поверхности  платиноидного катализатора ниже, чем скорость диффузии кислорода, поэтому она и является определяющей скорость окисления аммиака до NO.