Общие условия получения концентрированной азотной кислоты из окислов азот

Неконцентрированную азотную кислоту можно сконцентрировать путем перегонки только до 68,4% HNO₃; т.к. при этой концентрации состав азотной кислоты в парах и перегоняемой смеси одинаков, образуется так называемая азеотропная смесь. Максимальная температура кипения такой кислоты 393,05 К. Концентрированную азотную кислоту с содержанием 98% HNO3 получают двумя способами. Наиболее распространённый способ - получение азотной кислоты при помощи водоотнимающих веществ, таких, например, как серная кислота в виде купоросного масла (92-93%-ная H₂SO₄) и нитрат магния. Второй метод - прямой синтез из жидких оксидов азота и кислорода под давлением.

1.При помощи серной кислоты (купоросного масла).

Применение водоотнимающих средств даёт возможность содержание водяных паров над кипящей смесью и увеличить содержание паров азотной кислоты, при конденсации которых получается 98%-ная HNO₃.

В процессе концентрирования азотной кислоты в смеси с купоросным маслом под действием высокой температуры и частичного разложения азотной кислоты происходит образование нитрозилсерной кислоты:

N₂O₃ + H₂SO4 = HNSO₅ + Н₂О

При концентрации H₂SO₄ ниже 75% и повышенной температуре нитрозилсерная кислота гидролизируется:

HNSO₅ + Н₂О = H₂SO₄ + HNO₂

3HNO₂ = HNO₃ + 2NO + Н₂О

При концентрации серной кислоты 57,5% нитрозилсерная кислота не образуется. Таким образом, процесс концентрирования азотной кислоты при помощи купоросного масла состоит из следующих стадий:

1. образования тройной смеси;

2. отгонки паров азотной кислоты из тройной смеси купоросного масла, азотной кислоты и воды;

3. конденсации выделившихся паров азотной кислоты;

4. удаления из концентрированной азотной кислоты растворённых в ней оксидов азота;

5. поглощения выделившихся оксидов азота при конденсации паров азотной кислоты.

Концентрирование разбавленной азотной кислоты с применением серной кислоты связано с большими затратами на упаривание отработанной серной кислоты, необходимое для её повторного использования в процессе укрепления азотной кислоты.

Применение серной кислоты в качестве водоотнимающего средства приводит к необходимости иметь цех концентрирования серной кислоты. Эта операция обходится дорого и сопряжена с выделением больших количеств вредных газов, которые гибельно действуют на окружающую природу. Облако газов, содержащих пары H₂SO₄, SO₃, SO₂, иногда простирается за пределы азотного завода.

Рис. 3. Технологическая схема производства азотной кислоты

1-воздухозаборная труба; 2-воздухоочиститель; 3-газовый компрессор; 4-газовая турбина; 5-воздухоподогреватель; 6-испаритель аммиака; 7-смеситель с фильтром; 8-контактный аппарат; 9,17-котёл-утилизатор; 10-окислитель с фильтром; 11-абсорбционная колонна; 12-отдувочная колонна; 13-холодильник-конденсатор; 14-подогреватель хвостовых газов; 15-реактор каталитической очистки; 16-камера сгорания; 18-выхлопная труба.