Общая химическая технология. Брянкин К.В - 72 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Азотная кислота и жидкая четырехокись азота используются в качестве окислительных компонентов ра-
кетного топлива, а двуокись азота находит применение для стерилизации семян перед внесением их в почву.
Безводная азотная кислота HNO
3
представляет собой тяжелую бесцветную жидкость плотностью при 20 °С ρ =
1,51 г/см
3
, дымящую на воздухе. Она замерзает при –41,6 °С и кипит при 82,6 °С. Безводная азотная кислота
заметно разлагается даже при комнатной температуре, при нагревании разложение усиливается:
2НNО
3
→ 2NО
2
+ Н
2
О + 0,5О
2
.
Выделяющаяся двуокись азота растворяется в азотной кислоте и окрашивает ее в желтый или красный
цвет (в зависимости от количества окислов азота). С водой азотная кислота смешивается в любых соотношени-
ях с образованием гидратов.
При упаривании разбавленной азотной кислоты ее содержание в растворе повышается до 68,4 % НNО
3
,
что соответствует азеотропной смеси с температурой кипения 121,9 °С.
Азотную кислоту выпускают двух видов: разбавленную 45…55 % НNO
3
и концентрированную 97…98,5 %
HNO
3
.
Существуют два способа производства азотной кислоты
1) получение разбавленной азотной кислоты с последующим ее концентрированием (в случае необходи-
мости);
2) непосредственное получение концентрированной азотной кислоты.
Наибольшее распространение получил первый способ.
6.2.1. Химическая и принципиальная схемы производства
разбавленной азотной кислоты из аммиака
Процесс получения разбавленной азотной кислоты из аммиака осуществляют либо при атмосферном дав-
лении, либо при повышенном давлении; причем химическая и принципиальная схемы этих процессов не отли-
чаются друг от друга.
Химическая схема производства включает три основные реакции:
а) контактное окисление аммиака до окиси азота
4NH
3
+ 5O
2
= 4NO + 6Н
2
O; (6.15)
б) окисление окиси азота до двуокиси азота
2NO + O
2
= 2NO
2
+ 1240 кДж; (6.16)
в) абсорбция двуокиси азота водой с образованием азотной кислоты и окиси азота (которая возвращается в
процесс)
3NO
2
+ Н
2
O = 2HNO
3
+ NO. (6.17)
Суммарная реакция образования азотной кислоты из аммиака выражается в виде уравнения
NH
3
+ 2О
2
= НNO
3
+ Н
2
О. (6.18)
Принципиальная схема производства азотной кислоты из аммиака включает шесть основных операций
(рис. 6.4).
Аммиак и воздух смешиваются и фильтруются (1), а затем направляются для окисления аммиака (2). За
счет тепла реакции газовая смесь нагревается, поэтому ее направляют на охлаждение (3 и 4), здесь происходит
частичное окисление окислов азота до двуокиси азота
1 2 3 4 5 6
NaNO
3
и
NaNO
2
(побочные
продукты)
Na
2
CO
3
HNO
3
(целевой продукт)
пар
(побочный
продукт)
H
2
O
NH
3
воздух
H
2
O
Рис. 6.4. Принципиальная схема производства азотной кислоты:
1 – очистка воздуха и аммиака; 2 – окисление аммиака на катализаторе;
3, 4 – охлаждение; 5 – абсорбция; 6 – очистка
[реакция (6.16)]. Дальнейшее окисление окиси азота осуществляется одновременно с образованием азотной
кислоты [реакция (6.17)] в процессе абсорбции двуокиси азота водой (5). Отходящие газы подвергаются очист-
ке (6) и выводятся в атмосферу.
6.2.2. Физико-химические основы производства
Контактное окисление аммиака. Между аммиаком и кислородом могут протекать следующие реакции:

Страницы