Сравнительная оценка различных методов получения концентрированной азотной кислоты

Прямой синтез концентрированной азотной кислоты состоит в том, что жидкая четырёхокись азота взаимодействует с водой в присутствии газообразного кислорода под давлением 5 МПа:

2N₂O₄ + О₂ + 2Н₂О = 4HNO₃ +59,5 кДж

Наиболее сложным в этом процессе является получение жидкой четырёхокиси азота; обычно её получают из нитрозных газов, образующихся при окислении аммиака. Вначале из нитрозных газов выделяют избыточную влагу, для этого газы охлаждают от 200 до 40°С. Затем окисляют содержащуюся в нитрозных газах NO до NO₂ вначале кислородом воздуха в газовой фазе, а затем концентрированной азотной кислотой

2HNO₃ + NO = 3NO₂ + Н₂О

После этого из нитрозных газов выделяют NO2 охлаждением газов до минус 15 - минус 20°С (под давлением не ниже 0,5 МПа) либо до минус 10°С и поглощением двуокиси азота концентрированной азотной кислотой (97-98% HNO₃), в которой NO₂ хорошо растворяется с образованием нитролеума:

nNO₂ + HNO3 = HNO₃·nNO₂

Если в нитрозных газах присутствует 10-11% окислов азота, получают нитролеум, содержащий до 25% NO₂. При нагревании такого нитролеума до 80°С получают газообразную двуокись азота, которая отделяется от азотной кислоты, а затем конденсируется и полимеризуется.

В заводских условиях конденсацию обычно осуществляют в двух последовательно соединённых холодильниках: в первом из них охлаждение производится водой, а во втором (до минус 8°С) - рассолом Са(NOз)₂.

На экономические показатели процесса большое влияние оказывает давление, так как при увеличении давления уменьшается объём аппаратуры, повышается интенсивность процесса и снижается расход металла по системе в целом. Однако при этом уменьшается степень окисления аммиака и возрастает расход платины. В установках, работающих под давлением, увеличивается выход пара, что существенно снижает энергетические затраты и себестоимость азотной кислоты.

Заключение

Азотная кислота по объему производства занимает среди других кислот второе место после серной кислоты. Все возрастающий объем производства HNO₃ объясняется огромным значением азотной кислоты и ее солей для народного хозяйства.

Основное количество товарной азотной кислоты расходуется в производстве азотнокислых солей (нитратов) и сложных минеральных удобрений. Необходимо отметить, что нитратный азот хорошо усваивается растениями и дает большой эффект при использовании в сельском хозяйстве. Значительное количество азотной кислоты поступает на производство технических нитратов. Азотная кислота и жидкая четырехокись азота используются как окислители в ракетной технике.

Концентрированная азотная кислота применяется в производстве взрывчатых веществ — тротила, мелинита, гексогена, ксилила, тетрила и тэна; нитроглицерина и др.

Процесс производства концентрированной азотной кислоты будет состоять из следующих стадий:

1. Охлаждения нитрозных газов и отделение избытка воды.

2. Окисление окиси азота, полимеризация лвуокиси азота и конденсация четырехокиси азота.

3. Поглощение остатков окислов азота концентрированной азотной кислотой.

4. Переработка под давлением смеси жидкой четырехокиси азота, конденсата и продуктов поглощения окислов азота в концентрированную азотную кислоту.

5. Отбелка полученной азотной кислоты и конденсация отогнанных окислов азота.

Список литературы

1. В. И. Атрощенко, С. И. Каргин. Технология азотной кислоты. Москва, 1962.

2. http://chem21.info/article/432711/

3. Софронов А.Л. Технология связанного азота. Пермь.1973.