Азотна кислота

З практичної точки зору не має значення, що реагує з водою - двоокис або чотириокис азоту, оскільки швидкість їх взаємного перетворення дуже велика, а кількість енних з NO2 і N2O4 азотистої і азотної кислот однаково.

Процес отримання азотної кислоти пов'язаний з розчиненням у воді NO2, N2O4 і N2O3. У газовій фазі в результаті взаємодії пари води з оксидами азоту утворюється також незначна кількість азотної і азотистої кислот.

Азотиста кислота малостійка і розкладається з утворенням азотної кислоти і окислу азоту по сумарній реакції

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O -18ккал

Розрахунки показують, що за звичайних умов рівноважний вміст азотистої кислоти в розбавленій азотній кислоті дуже мало. Швидкість розкладання азотистої кислоти з підвищенням температури різко збільшується, проте і при звичайній температурі швидкість цієї реакції дуже велика.Сумарні реакції утворення азотної кислоти з урахуванням розкладання азотистої кислоти описуються рівняннями

3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

3N2O3 + H2O = 2HNO3 + 4NO

За літературними даними, при ступені окислення газу менше 50% розчинів азотної кислоти поглинають оксиди азоту у вигляді NO+NO2. При високому ступені окислення газу відбувається поглинання оксидів азоту у вигляді NO2. Враховуючи малу кількість триокиси азоту в газі, зазвичай всі розрахунки проводять виходячи з рівняння реакції.

Розрахунок рівноважного складу оксидів азоту над азотною кислотою показує, що при парціальному тиску двоокису азоту 0.1 ат отримання азотної кислоти, що має концентрацію більше 60% HNO3, практично неможливий. Присутність в газовій фазі окислу азоту зміщує рівновага реакції вліво. Тому у виробничих умовах при атмосферному тиску важко отримати кислоту з концентрацією вище 50%, а при 8 ат - більше 60%.

Головними чинниками, що визначають високу швидкість утворення азотної кислоти, є проведення абсорбції під тиском при знижених температурах із застосуванням багатих за вмістом оксидів азоту нитрозных газів і створення умов для повнішого зіткнення газу з рідиною.

3.Виробництво азотної кислоти.

3.1.Виробництво неконцентрованої (розбавленої) азотної кислоти.

У промисловості HNO3 виробляють за двома технологічними схемами: за першою схемою працюють установки, в яких окислення NH3 і поглинання оксидів азоту водою відбуваються під атмосферним тиском з виходом 50%-ного розчину HNO3; за другою схемою окислен¬ня NH3 і поглинання оксидів азоту водою відбувається при підвищених тисках (3,4-7,8 • 105 Па).

Щоб зменшити втрати платинового каталізатора, HNO3 вироб¬ляють за так званою комбінованою схемою: NH3 окисляється при атмосферному тиску, а оксиди азоту поглинаються при підвищених тисках [(6-8) • 105 Па]. Внаслідок цього поліпшується технологія виробництва і виходить HNO3 підвищеної концентрації.На рис.1 наведено схему добування розбавленої HNO3 під ат¬мосферним тиском. Система має шість абсорбційних, дві «санітарні» і одну окислювальну башти, контактний апарат об'єднаний з котлом-утилізатором.

Очищений газоподібний NH3 втягується вентилятором 3 в патрубок, де зміщується з повітрям. Повітря втягується через скрубер 1, що зрошується водою або розбавленим розчином соди, а для очищен¬ня від механічних домішок фільтрується крізь тканину у фільтрі 2.

Аміак і повітря, змішані у співвідношенні 10-12 об'ємних частин NH3 на 90-88 об'ємних частин повітря, вентилятором 3 подаються в систему. Якщо в системі використовується О2, то його додають до повітря перед очищенням, внаслідок чого вміст NH3 в суміші підви¬щується до 12,5%.

Газову суміш перед контактним апаратом ще раз фільтрують крізь поролітовий або картонний фільтр 4, розміщений у верхній частині контактного апарата 5.