Лекция 5

Азотная кислота, её свойства, промышленные сорта и области применения. Основные стадии производства азотной кислоты из аммиака. Теоретические основы окисления аммиака методом избирательного катализа. Оптимальные условия окисления аммиака до оксида азота (II). Устройство контактного аппарата поверхностного контакта. Применяемые катализаторы. Переработка нитрозных газов в разбавленную азотную кислоту. Теоретические основы процессов окисления оксида азота (II), димеризация и абсорбция оксида азота (IV). Влияние основных параметров на скорость процесса и равновесие в системе. Принципиальная схема производства разбавленной азотной кислоты комбинированным методом; его преимущества. Производство азотной кислоты, как пример технологического процесса, осуществляемого по схеме с открытой цепью. Производство концентрированной азотной кислоты. Особенности процесса. Промышленные выбросы азотнотуковых заводов и охрана окружающей среды.

Производство азотной кислоты из аммиака.

1) Производство разбавленной азотной кислоты.

2) Производство концентрированной азотной кислоты.

5.1. Производство азотной кислоты из аммиака

Физические и химические свойства.

Чистая (безводная) азотная кислота HNO₃ при нормальной температуре – бесцветная жидкость. T_пл = 41 С, T_кип = 86С. Максимальную температуру кипения Т_кип = 121.9 С имеет раствор, содержащий 68.4 % HNO₃, представляющий собой азеотропную смесь. Плотность при 15ºС составляет 1,52 г/см³. Азотная кислота смешивается с водой во всех отношениях и образует ряд гидратов: HNO₃·H₂O; HNO₃·2H₂O и HNO₃·3H₂O.

Разбавленная азотная кислота корродирует сталь. В связи с этим, для её транспорта и хранения применяют аппаратуру из нержавеющей стали.

Концентрированную азотную кислоту хранят и перевозят в цистернах из алюминия, на поверхности которого образуется защитный слой из оксидов алюминия.

Товарные виды азотной кислоты: промышленность выпускает три сорта разбавленной и два сорта концентрированной азотной кислоты:

разбавленная азотная кислота содержит от 45 до 60% HNO₃;

концентрированная азотная кислота содержит от 97 до 98% HNO_3.

Применение. Азотная кислота по значению и масштабам применения находится на втором месте (после серной) среди минеральных кислот.

Разбавленная азотная кислота используется для производства азотных минеральных удобрений.

Концентрированная азотная кислота идёт на производство взрывчатых веществ, пластических масс, красителей и нитролаков и кинопленки.

Сырьё – в качестве сырья для производства разбавленной азотной кислоты использую аммиак. Схематически сырьевую базу для производства азотной кислоты можно представить следующим образом.

Н2 (СН4 конверсия) ↓ N 2 (воздух)  АВС NH3 HNO3 ↑ ↑ Н2 (коксовый газ) NH3 (коксовый газ)