Студопедия
Контакти
 


Тлумачний словник

Реклама: Настойка восковой моли




Прямий синтез концентрованої нітратної кислоти. Суть методу

План

1. Фізико-хімічні основи прямого синтезу HNO3;

2.

У даний час у виробництві знайшли наступні способи отримання концентрованої азотної кислоти, що має різну ступінь роз поширення:

1. Концентрування за допомогою нітрату магнію;

2. Прямий синтез з окислів азоту та води у присутності кисню під підвищеним тиском.

1. Фізико-хімічні основи прямого синтезу HNO3

Отримання азотної кислоти з нітроз них газів та води засновано на реакції:

3NO2+H2O↔2HNO3+NO (1)

Присутність окису азоту заважає утворенню азотної кислоти, а так як швидкість окиснення NO у NO2 невелика, це є головною перешкодою для отримання азотної кислоти концентрацією більш 60% HNO3.

Якщо для отримання кислоти використовувати не газоподібні. А рідкі окисли азоту та проводити реакцію їх з водою у присутності кисню під підвищеним тиском, то можливо утворення азотної кислоти будь якої концентрації. У цьому випадку процес протікає за реакцією:

2N2O4 рід.+2H2Oрід. + O2 газ.=4HNO3 рід.+78,87кДж (2)

Для прямого синтезу концентрованої азотної кислоти необхідні окислі азоту (N2O4) у рідкому вигляді та кисень (96-98% О2).

Джерелом рідких окислів азоту можуть служити нітрозні гази, що були отримані з амоніаку, або гази, що утворюються при конверсії нітрітів у нітрати. У газах міститься біля 10% окислів азоту.

При швидкому охолодженню газів вода відокремлюється від них у вигляді слабкого азоту у газі підвищується до 36-38%.

Виділити рідку двоокис азоту з газової суміші можна двома шляхами: 1. Безпосередньо конденсацією окислів азоту при охолодженні; 2. Шляхом абсорбції їх концентрованої азотної кислоти на холоду з послідуючою десорбцією при нагріванні.

Отримання концентрованої азотної методом прямого синтезу базується на застосуванні рідкого N2O4 та проведенні процесу його взаємодії з водою та киснем під високим тиском та при підвищеній температурі.

Механізм отримання концентрованої азотної кислоти за методом прямого синтезу можна показати у вигляді таких рівнянь:

N2O4(p)↔2NO2(розч.) – 56,9кДж (3)



Интернет реклама УБС

2NO2(розч.)+H2O(р)=HNO3(розч)+HNO2(розч) +74,8 кДж (4)

3HNO2(розч)↔HNO3(розч)+H2O(р)+2NO(г) – 75,9 кДж (5)

2HNO2(розч)+O2(г)↔2HNO3(р)+8,96 кДж (6)

2NO(г)+O2(г)↔2NO2(г)↔N2O4(р)+202,7 кДж (7)

Сумарна реакція всього процесу:

2N2O4(р)+2H2O(р)+O2(г)↔4HNO3(р) + 78,8 кДж (8)

Технологічний режим процесу синтезу концентрованої азотної кислоти повинен забезпечити високий ступінь перетворення компонентів реакції та його більшу швидкість. Оскільки швидкість утворення азотної кислоти дуже уповільнюється в присутності оксиду азоту (ІІ), треба перш за все максимально прискорити окиснення NO. Це викликає необхідність утворення високого парціального тиску кисню та проведення процесу під тиском близько 4МПа. У свою чергу, проведення процесу синтезу концентрованої азотної кислоти під високим тиском вимагає підвищеної температури. При низьких температурах реакція розкладення азотистої кислоти або реакція її окиснення лімітує загальну швидкість процесу. З підвищенням температури збільшується кількість N2O4, який перетворюється на NO2, та зростає швидкість гідролізу NO2 водою. Крім того, яке для змішення рівноваги, так і для підвищення швидкості реакції необхідне значний надлишок N2O4 порівняно з його теоретично розрахованою кількістю. У цих умовах є можливим синтез 98-99%-го розчину HNO3 з відносно великою швидкістю.

Для отримання рідкого N2O4 та взаємодії його з водою (вільною чи тою, що міститься у розведеній азотній кислоті) потрібно провести нові операції, які значно змінять звичайну схему виробництва азотної кислоти. Ця схема змінюється також залежно від того, чи застосовується при отриманні рідкого N2O4 нітрозні гази, які утворюються при окисненні аміаку повітрям чи киснем, або гази, які виділяються при інверсії нітратів.

У випадку застосування нітрозних газів, які отримані окисненням аміаку повітрям, процес синтезу концентрованої азотної кислоти складається з таких стадій:

1) Охолодження нітроз них газів та відокремлення надлишку води;

2) Окиснення NO до NO2;

3) Поглинання NO2 концентрованою азотною кислотою;

4) Розклад отриманого розчину та виділення з нього чистого N2O4 (тут також проводиться і відбілювання отриманої концентрованої азотної кислоти для виділення оксидів азоту);

5) Конденсація N2O4;

6) Переробка суміші N2O4 та розведеної азотної кислоти під тиском в присутності кисню.

Перша стадія – охолодження нітроз них газів – проводиться, як правило, ус два прийоми: спочатку у швидкісному холодильнику, а потім у звичайному холодильнику-конденсаторі. Такій метод охолодження пов’язаний з необхідністю відведення з нітрозних газів частини реакційної води, яка не потрібна для процесу синтезу HNO3.

Окиснення NO, отриманого окисненням амоніаку повітрям, проводять послідовно у дві стадії шляхом гомогенного окиснення киснем повітря та гетерогенного окиснення концентрованою азотною кислотою за реакціями

2NO+O2↔2NO2+112,7 кДж

NO(г)+2HNO3(розч)=3NO2(г)+H2O(р) – 73,6кДж

Оптимальний ступінь окиснення NO киснем повітря знаходиться в межах 93-94% у системах, що працюють під атмосферним тиском, та в межах 96-97% у системах, що працюють під підвищеним тиском.

Швидкість та зміщення рівноваги реакції окиснення NO праворуч збільшується з підвищенням температури. Швидкість окиснення NO зростає також з підвищенням концентрації азотної кислоти. Тривалість окиснення складає декілька секунд.

Конденсація оксидів азоту є звичайним процесом зрідження, заснованим на зміні тиску їхньої насиченої пари залежно від температури. У більшості випадків конденсацію здійснюють у два етапи: у першому конденсаторі охолодженою водою, а в другому конденсаторі розсолом до температури 263К. Охолоджувати нітрозні гази нижче 263К не рекомендується тому, що при цьому випадає твердий N2O4, який закупорює трубки апаратів.

Нітрозні гази, отримані окисненням аміаку повітрям, містять максимум 11% об. Оксидів азоту, що відповідає їх парціальному тиску 11,13кПа. Тобто без застосування підвищеного тиску рідкий N2O4 отримати х таких газів неможливо.

Присутність у нітроз них газах невеликої кількості водяної пари покращує умови конденсації оксидів азоту, сприяючи зниженню температури замерзання рідини.

Другий метод отримання чистого N2O4 заснований на гарній розчинності NO2 у концентрованій азотній кислоті при понижених температурах. Концентрованою азотною кислотою можна поглинати NO2 з розведених азів, а при наступному розкладенні розчину, що утворився, отримати майже 100% NO2.

Відгонку оксидів азоту з розчинів азотної кислоти звичайно проводять при температурі близькій до 358К у колонах з чистого алюмінію з тарілками чи з насадкою з кілець. Свіжий охолоджений до 273 К розчин подають у верхню частину колони. Перетікаючи униз, розчин зустрічається на насадці з парами, що підіймаються йому на зустріч, нагрівається за рахунок теплоти пари, виділяючи оксиди азоту і збагачується азотною кислотою.

Рідкі окисли азоту застосовуються перш за все для безпосереднього отримання концентрованої азотної кислоти. Для цього їх змішуютьу визначеній пропорції з водою та обробляють чистим киснем у автоклаві під тиском.

Використана література:

1. Товажнянський Л.Л, Лобойко О.Я, Гринь Г.І, Слабун І.О та ішні. Технологія зв’язаного азоту., Х.: - 2007


 


Читайте також:

  1. D) методу мозкового штурму.
  2. Аеробний механізм ресинтезу АТФ
  3. Аналіз і синтез.
  4. Аналіз та синтез моделей систем
  5. Апаратура методу природного магнітного поля
  6. Апертурний синтез
  7. Аферентний синтез та зворотна аферентація
  8. Білки – це високомолекулярні органічні біополімери, мономерами яких є амінокислоти.
  9. БІОСИНТЕЗ АМІНОКИСЛОТ
  10. БІОСИНТЕЗ ЖИРНИХ КИСЛОТ
  11. Біосинтез ізопреноїдів і локалізація ефірних олій в рослинах.
  12. ВИБІР МЕТОДУ (МЕТОДИКИ) АНАЛІЗУ

Загрузка...



<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Форми та методи вербування персоналу. | B) Syntagmatics and paradigmatics

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:


 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.002 сек.