Азотна кислота

При використанні як каталізатор платини вихід окислу азоту в інтервалі температур 700-8500С може досягати 97-98%. Каталізатори з платинових сплавів є якнайкращими для виборчого окислення аміаку в окисел азоту.

Реакція окислення аміаку до окислу азоту йде з незначною зміною об'єму, тому зміна тиску не робить істотного впливу на рівноважний вихід продуктів взаємодії. Великі величини константи рівноваги цієї реакції (1053 при 9000С) свідчать про практичну її безповоротність за промислових умов здійснення процесу.

Платиновим каталізаторам надають сітчасту форму, що дозволяє застосовувати контактні апарати простого типу. Зазвичай катализаторні сітки виготовляють з дроту діаметром 0,05-0,09 мм. для виготовлення сіток застосовуються сплави наступного складу: Pt+4%Pd+3,5%Rh (для контактних апаратів, які працюють при атмосферному тиску) і Pt+7,5%Rh (для конвертерів, що працюють при підвищеному тиску). При окисленні аміаку під атмосферним тиском встановлюють від 2 до 4 сіток (звичайна 3 шт.). У апарати що працюють під тиском 8 ат, закладають від 16 до 18 сіток.

У оптимальних умовах ступінь перетворення аміаку в окисел азоту на одній сітці може досягати 86-90%, на двох сітках 95-97%, на трьох - 98%.

На нових сітках високий ступінь конверсії досягається не відразу, а протягом декількох діб роботи при 6000С. Процес активації сіток при 9000С закінчується через 8-16 годин. Поверхня платинових сіток в процесі експлуатації сильно розпушуються, гладкі блискучі нитки стають губчастими і матовими. В результаті цього сильно розвивається поверхня каталізатора, що приводить до підвищення його активності. З часом розпушування поверхні платинових сіток приводить до їх сильного руйнування і великих втрат платини. Додавання до платини родію і паладію має двояке значення: по-перше, підвищується активність каталізатора, по-друге, зменшуються втрати каталізатора.

У промисловості знайшли застосування комбіновані каталізатори, в яких разом з платиною використовуються та інші, дешевші матеріали. Розроблений Гіапом комбінований двоступінчатий каталізатор складається з сітки потрійного сплаву (перший ступінь) і шару неплатинового каталізатора завтовшки 50-65 мм (другий ступінь). Застосовуючи залізохромовий каталізатор, в другому ступені окислення можна досягти 96%-ного перетворення аміаку на окисел азоту.

Нітрозні гази, отримані контактним окисленням аміаку, містять в основному окисел азоту, з якого при подальшому окисленні виходять вищі оксиди азоту. Протікання яких можна описати наступними рівняннями:

2NO + O2 = 2NO2

NO + NO2 = N2O3

2NO2 = N2O4

З пониженням температури рівновага всіх цих реакцій зміщується управо. При низьких температурах, наявності надлишку кисню і часу достатньому для встановлення рівноваги, можна чекати переходу всіх оксидів азоту в чотириокис N2O4. При недостачі кисню або при несталій рівновазі в нитрозних газах можуть бути присутніми одночасно всі вказані оксиди (NO, N2O3,NO2 і N2O4).

П'ятиокис азоту N2O5 з оксидів за умов окислення не утворюється: закис азоту N2O киснем повітря далі не окислюється.

Оксиди азоту переробляють в неконцентровану азотну кислоту за допомогою їх поглинання з газової фази водою або розбавленою азотною кислотою. Для цього нітрозні гази охолоджують і направляють в поглинювальні башти або колони абсорбції, де відбувається окислення NO і поглинання оксидів азоту, що утворилися. Залежно від умов охолоджування і окислення в газовій фазі можуть бути присутніми різні оксиди азоту, які реагують з водою по реакціях:

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 +27,73 ккал

N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2 +14,13 ккал

N2O3 + H2O = 2HNO2 +13,3 ккал