Fabricarea Acidului Azotic

Argument

Acidul azotic se fabrica in cantitati mari, fiind intrebuintat la fabricarea ingrasamintelor, in special a azotatului de amoniu, a explozivilor si a nitroderivatiilor. Industrial acidul azotic de obtine din amoniac. In prima etapa amoniacul este oxidat catalitic la oxid de azot, conform reactiei:

Pe masura racirii gazelor, oxidul de azot este oxidat la dioxid:

In etapa urmatoare, dioxidul de azot este absorbit in apa, rezultand acid azotic:

Prin procedeul mentionat se poate obtine acid azotic diluat, adica solutii continand 50 – 60% . Pentru obtinerea directa a acidului azotic concentrat (96 – 98%) este necesara concentrarea gazelor nitroase in , dimerizarea la si lichefierea , urmata de reactia acestuia din urma cu oxigen pur si apa, la presiuni relativ ridicate (50 at):

Oxidarea Amoniacului

Oxidarea amoniacului se realizeaza in majoritatea cazurilor cu oxigenul din aer, fiind deopotriva posibile urmatoarele reactii:

Toate cele 3 reactii sunt exoterme, cantitatea de caldura degajata crescand de la prima catre ultima . Dintre reactiile de oxidare ale amoniacului numai prima reactie este utila, celelalte doua sunt nedorite intrucat duc la pierderi de amoniac in urma formarii . In consecinta desfasurarea procesului de oxidare conform primei reactii se numeste conversie utila. Pentru a favoriza conversia utila a amoniacului si a impiedica pe cat posibil reactiile secundare nedorite 2. si 3. este necesar ca oxidarea amoniacului sa se desfasoare in prezenta unor catalizatori cu selectivitate mare (platina), la temperaturi suficient de ridicate . Dupa cum rezulta din valorile coeficientilor stoechiometrici ai reactiilor de mai sus, excesul de oxigen (aer), favorizeaza conversia utila a amoniacului. Din prima reactie rezulta ca in cazul in care oxidarea se efectueaza cu o cantitate stoechiometrica de aer, concentratia amoniacului in amestec are valoarea:

In care reprezinta, respectiv, volumul amoniacului, oxigenului si azotului din amestecul de reactie, 21 si 79 fiind concentratiile oxigenului si azotului din aer. Practic se lucreaza cu o concentratie de 10 – 11% , favorabila conversiei utile. Excesul de oxigen este necesar si pentru prevenirea eventualelor explozii (amestecurile amoniac – aer cu 14,4% , precum si alte amestecuri sunt explozive) Un factor deosebit de important este temperatura. Cresterea temperaturii are o influenta favorabila atat asupra conversiei amoniacului la oxid de azot cat si asupra vitezei de reactie. Astfel, ridicarea temperaturii de la mareste viteza de reactie de aproximativ doua ori. Temperaturile joase favorizeaza formarea azotului conform reactiei. De aceea pentru a realiza conversii utile ridicate si viteze de reactie mari, procesul de oxidare este condus in practica la . Temperaturi mai mari nu se utilizeaza, datorita cresterii pierderilor de catalizator (platina) prin volatizare. Aceste pierderi au fost mult mai reduse prin alierea platinei cu rodiu (5 – 10%). Timpul de contact al gazelor reactante cu catalizatorul este de asemenea important. Spre deosebire de marea majoritate a proceselor catalitice heterogene, in care conversia creste cu cresterea timpului de contact, oxidarea amoniacului prezinta o particularitate, care consta in existenta unui timp de contact optim, la care gradul de conversie este maxim