Производство азотной кислоты

Окисление аммиака до оксида азота (II)

При окислении аммиака кислородом воздуха на катализаторе возможно протекание следующих реакций:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O – ∆H, где ∆H = 907,3 кДж, (1)

4NH3 + 4O2 = 2N2O + 6H2O – ∆H, где ∆H = 1104,9 кДж, (2)

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O – ∆H, где ∆H = 1269,1 кДж, (3)

а также реакция с участием образующегося оксида азота (II):

4NH3 + 6NO = 5N2 + 6H2O – ∆H, где ∆H = 110 кДж. (4)

Все реакции практически необратимы, поэтому направление процесса окисления определяется соотношением скоростей реакций 1–4. Из трех основных реакций окисления аммиака (1–3) реакция 3 термодинамически наиболее вероятна, так как протекает с максимальным выделением тепла.

Окисление оксида азота (II) до диоксида

Нитрозные газы, полученные на стадии окисления аммиака, содержат оксид азота (II), азот, кислород и пары воды. При окислении оксида азота (II) в оксид азота (IV) в данной системе протекают три параллельных реакции:

2NO + O2 → 2NO2 – ∆H, где ∆H = 112,3 кДж 2NO2 и→ N2O4 – ∆H, где ∆H = 57,0 кДж NO2 + NO → N2O3 – ∆H, где ∆H = 40,0 кДж.

Все реакции обратимы, протекают в гомогенной системе с выделением тепла и уменьшением объема. Вследствие этого понижение температуры и повышение давления сдвигают равновесие их вправо.

Абсорбция диоксида азота

2NO2 + Н2O → НNO3 + HNO2 – ∆H, где ∆H = 116 кДж,

N2O4 + Н2O → НNO3 + HNO2 – ∆H, где ∆H = 59 кДж

и распада нестойкой азотистой кислоты по уравнению

3НNO2 → НNO3 + 2NO + H2O + ∆H, где ∆H = 76 кДж.

Суммируя уравнения 1 и 3 и 2 и 3, получаем итоговые уравнения поглощения оксидов азота водой:

3NO2г + Н2Oж → 2НNO3ж + NOг – ∆H, где ∆H = 136 кДж , 3N2O4г+2Н2Oж → 4НNO3ж+2NOг – ∆H, где ∆H = 101 кДж.

Технология производства азотной кислоты

Схема концентрирования разбавленной азотной кислоты в присутствии серной кислоты

Список использованных источников

1.https://vector-study.ru/library/tehnology/azot-k/ts-716.html;

2. Под ред. Мухленова Основы химической технологии Москва: Химия, 2011;

3. Кутепов А.М. Общая химическая технология. Москва: Химия, 2014;

4. Кондауров Б.П. Общая химическая технология. Москва: Химия, 2015.