Азотная к-та занимает второе место по объему производства после серной. Около 40% ее расходуется на получение сложных и азотных минеральных удобрений; азотная кислота используется для производства синтетических красителей, взрывчатых веществ, нитролаков, пластических масс, лекарственных синтетических веществ и других продуктов.
Процесс производства разбавленной азотной кислоты складывается из трех стадий:
1) конверсии аммиака с целью получения оксида азота 4NН3+502-= 4N0+6Н2О
2) окисления оксида азота до диоксида азота 2N0+02=2N02
3) абсорбция оксидов азота водой 4N02 + 02 + 2Н20 = 4HN03
Суммарная реакция образов. азотной к-ты выражается: NH3+ 202=HN03+Н20
Производство концентрированной азотной кислоты прямым синтезом из оксидов азота. Прямой синтез HNO3 основан на взаимодействии жидких оксидов азота с водой и газообр. О2 под давлением до 5 МПа по уравнению 2N2O2+O2+2H2O=4HNO3. 100%-ный диоксид азота при атмосферном давлении и температуре 21,5 С полностью переходит в жидкое состояние. При окислении аммиака полученный NO окисляется в NO2, содержание которого в тазовой смеси составляет 11%. Перевести диоксид азота такой концентрации в жидкое состояние при атмосферном давлении не представляется возможным, поэтому для сжижения оксидов азота применяют повышенное давление.
При повышенном давлении и ↓t даже до 20 С нитрозный газ, содержащий 10% N02, полностью превратить в жидкость невозможно. Поэтому для получения HNO3(конц.) применяют метод сжижения диоксида азота, основанный на растворимости N02 в HNO3(конц.) Концентрир. к-та обладает способностью поглощать N02 из разбавл. нитрозных газов с образованием HN03 • NO2 (нитроолеум). В результате его разложения образуется 98%-ная к-та (товарный продукт) и концентрир. диоксид азота, который при двухступенчатом охлаждении переходит в жидкое состояние. На первой ступени для охлаждения применяют воду, на второй – рассол. При охлаждении ниже-10®С диоксид выпадает в тв. виде, что может привести к забивке труб холодильника.
В окислительных башнях не происходит полного окисления оксида азота до NO2, поэтому доокисление газа ведут в отдельной насадочной башне концентрированной азотной кислотой:
NO+2HNO3 =3NO2+ Н2О; ΔН = 73,6 кДж
При этом степень превращения N0 в N02 достигает 98- 99%, но одновременно исходная HNO3(конц.) разбавляется примерно до 70— 75% HNO3.
Полученные жидкие оксиды азота вступают во взаимодействие с разбавленной азотной кислотой и при действии О2 под давлением 5 МПа и t=80 °С образуют концентрир. азотную кислоту.
Концентрирование азотной кислоты с помощью вод (водоотнимающих веществ).
Получить HNO3(конц.) перегонкой разбавленной к-ты невозможно. При кипении и перегонке разбавленной азотной кислоты ее можно упарить лишь до содержания 68,4 % HN03 (азеотропная смесь), после чего состав перегоняемой смеси не изменится.
В промышленности перегонку разбавленных водных растворов азотной кислоты осуществляют в присутствии водоотнимающих веществ (концентрированная серная кислота, фосфорная кислота, концентрированные растворы нитратов и др.). Применение водоотнимающих веществ дает возможность понизить содержание водяных паров над кипящей смесью и увеличить содержание паров азотной кислоты, при конденсации которых получается 98%-ная HN03.
Недостатки: высокое содержание паров и тумана Н2SO4 в выхлопных газах после электрофильтров. Поэтому Н2SO4 заменяют Mg(NO3)2 или Zn(NO3)2.
Концентрирование азотной кислоты с помощью нитрата магния.
- обеспечивает получение чистой концентрир. HNO3 без вредных выбросов в атмосферу.
Плав нитрата магния (72—80%), нагретый до t>100 °С, подают на верх отпарной колонны, выше ввода разбавленной азотной кислоты. В нижней части колонны с помощью кипятильника поддерживают температуру раствора 160—180 °С. Пары, выходящие из колонны с содержанием около 87% HN03 и 13% воды, поступают в дистилляционную колонну , где 87%-ная HNO3 концентрируется до 95%-ной. Пары концентрированной кислоты поступают в конденсатор. Отсюда часть в качестве флегмы возвр. в колонну, остальное на склад готовой продукции.
