Acid azotic. Proprietăți și aplicații. Istoria descoperirii.
Acidul azotic în ceea ce privește producția, printre alți acizi ocupă locul doi după acidul sulfuric. Volumul tot mai mare de HNO3 se datorează valorii mare de acid azotic și a sărurilor sale pentru economia națională.
Acidul azotic este una dintre materiile prime pentru majoritatea compușilor cu azot. Până la 70-80% din suma cheltuită pentru producția de îngrășăminte minerale. De asemenea, este utilizat acid azotic:
- în fabricarea acidului sulfuric, mod de azot;
- în prepararea de aproape toate tipurile de explozivi;
- nitrați și alte săruri tehnice;
- în sinteza organică;
- în tehnologia de rachete;
- ca oxidant în diferite procese și în multe sectoare ale economiei.
Luând în considerare nevoile diferiților consumatori, industria produce acid azotic cu o concentrație de nouă clase 45-99%. În volume mici evacuate acid reactiv și azotic de puritate ridicată. La fabricarea explozivilor nitrare produselor ecologice se utilizează acid azotic concentrat. Pentru fertilizator consumate de obicei, acid azotic diluat.
Principala materie primă pentru producerea de acid azotic concentrat sunt în prezent amoniac, aer și apă. materiale și energie de susținere a resurselor sunt catalizatori pentru oxidarea amoniacului și purificarea gazelor de eșapament, gaze naturale, abur și electricitate.
Acidul azotic și, în principal sarea sa naturală - azotat de sodiu sunt cunoscute inca din cele mai vechi timpuri. În 778, savantul arab Geber a descris metoda de preparare „vodca puternic“ (așa numitul apoi acid azotic), prin distilare de nitrat cu alaun. În România primele cuvinte pentru producerea de nitrat de acid azotic au fost compuse MV Lomonosov.
Înainte de începutul secolului XX a azotatului natural a fost singura sursă de acid azotic. Acest proces se bazează pe următoarele reacții:
O versiune îmbunătățită a acestei metode de obținere a acidului azotic a fost că descompunerea azotatului a fost efectuată cu acid sulfuric în vid. Astfel de temperatura de descompunere nitrat a fost redus la 80-160 0 C; Durata acidului stripare a scăzut până la 6 ore, iar randamentul de acid azotic realizat este aproape teoretică. Această metodă de obținere a acidului azotic este în întregime dependentă de importurile de nitrat din Chile, a fost abandonat ulterior.
La începutul secolului XX o problemă extrem de importantă a legării azotului atmosferic a fost rezolvată, ceea ce a dat omenirii o nouă sursă inepuizabilă de materii prime pentru producerea de compuși care conțin azot.
În încă g. 1781 Cavendish prin descărcare electrică în aer era oxizi de azot. În 1814 VN Karasin a făcut o propunere de „downgrade de energie electrică din straturile superioare ale atmosferei pentru producerea de nitrat de amoniu.“ Primul brevet pentru o metodă de producere a acidului azotic prin descărcare electrică în aer și conversia oxizilor de azot în nitriți și nitrați a fost obținut în 1859 g.
În 1901, a fost începutul fixării azotului atmosferic în flacăra unui arc electric (metoda arc). In 1902 in uzina construit SUA pentru fixarea azotului prin arc electric generat între electrozi prin trecerea unui curent de 0,75 amperi și tensiunea de 8000 volți. Din cauza imperfecțiunilor cuptorului și un design de consum de energie electrică mare a fabricii a fost închisă în 1904
Acid metoda arc de producție nitric este interesant faptul că sa folosit o materie primă ieftină - aer. Procesul de proiectare hardware a fost destul de simplu. Cu toate acestea, punerea sa în aplicare necesară o cantitate mare de energie electrică ajunge la 70000 kvt'ch 1 t N2 (aceasta corespunde la 64 de tone de combustibil)
În prezent, producția industrială a acidului azotic se bazează pe oxidarea contactului amoniacului sintetic. Procesul constă în două etape principale: prepararea oxidului nitric și transformarea sa în acid azotic.
Etapa de oxidare a amoniacului la ecuația de oxid nitric este exprimat într-o formă generală:
Etapa oxidarea oxidului nitric la oxizi de azot mai mari și prelucrarea lor în acid azotic poate fi reprezentat prin ecuațiile:
Reacția totală exclude reacțiile adverse care apar cu formarea de azot elementar și alți compuși pot fi exprimate prin ecuația
Studiile arată că, în timpul oxidării amoniacului pe catalizatori diferiți, și în funcție de condițiile procesului de oxid de azot poate fi obținut, azotul elementar și oxid de azot:
În consecință, catalizator și alegerea condițiilor pentru efectuarea reacției poate schimba compoziția produselor obținute.
Când este utilizat ca un randament catalizator de platină de oxid de azot în domeniul de temperatură 700-850 0 C poate ajunge la 97-98%. Catalizatorii de aliaje de platină sunt cele mai bune pentru oxidarea selectivă a amoniacului la oxid nitric.
Reacția de oxidare a amoniacului la oxid nitric este o modificare neglijabilă în volum, astfel încât modificarea presiunii nu are nici un efect semnificativ asupra randamentului de echilibru al produșilor de reacție. Cantități mari ale constantelor de echilibru de reacție indică faptul că este ireversibil în condiții practice industriale ale procesului.
Pure platină are rezistență insuficientă, astfel încât utilizarea aliajelor de platină cu rodiu și paladiu.
Suprafața grilelor de platină în timpul funcționării foarte mult slăbite, fir neted lucios devine spongioasă și opacă. Ca rezultat, foarte suprafeței catalizatorului, ceea ce duce la o creștere a activității sale dezvoltate. De-a lungul timpului, relaxarea suprafeței plaselor de platină conduce la distrugerea lor și pierderi puternice de platină mari. Adăugarea de rodiu platină și paladiu, are o dublă semnificație: în primul rând, crește activitatea catalizatorului, și în al doilea rând, pierderile de catalizator sunt reduse.
În industrie, utilizarea catalizatorilor compozite au descoperit că folosesc alte materiale mai scumpe, împreună cu platină.
Factorii principali care determină rata mare de formare a acidului azotic, se efectuează absorbția sub presiune la temperaturi scăzute.
Acidul azotic este foarte coroziv, astfel de fabricație și echipamente de conducte utilizate din oțel aliat acid.
La fabricarea amoniacului de acid azotic se consumă în principal, valoarea de acid azotic 70% determină costul. Apa este, în general, agentul frigorific și pot fi reutilizate.