哈爾濱硝酸公司提醒您稀硝酸是以氨為原料進行生產(chǎn)的。
生產(chǎn)步驟分為氨的接觸氧化和氧化氮吸收兩步。
(1)氨的接觸氧化在催化劑存在和一定溫度下氨與空氣中的氧作用生成一氧化氮,反應(yīng)式為:
4NH3+5O2─→4NO+6H2O+226kJ
此反應(yīng)十分迅速。催化劑有以鉑為主體的鉑銠網(wǎng)(見金屬催化劑)和以鐵、鈷的氧化物為主體的非鉑催化劑(見金屬氧化物催化劑),工業(yè)上廣泛采用的是鉑銠網(wǎng)。反應(yīng)溫度為800~900°C,氨氧化率可達(dá)95%~98%,混合氣中氨含量為%~12%(體積),若氨含量達(dá)到爆炸極限(16%~25%體積)將引起爆炸。
(2)氧化氮的吸收先將一氧化氮氧化成二氧化氮,反應(yīng)式為:
2NO+O2─→2NO2+57kJ
此反應(yīng)與通常的化學(xué)反應(yīng)不同,溫度越高,反應(yīng)速度越慢。然后用水吸收二氧化氮生成硝酸,反應(yīng)式為:
反應(yīng)中放出的一氧化氮返回吸收過程,再氧化成二氧化氮。這是體積縮小、放熱的可逆反應(yīng),故增加壓力和降低溫度對反應(yīng)有利。由于該反應(yīng)受化學(xué)平衡限制,在通常的氧化氮氣體濃度時,只能獲得稀硝酸。常壓吸收下的濃度不超過50%HNO3,加壓吸收下的濃度不超過70%HNO3。
吸收后的氣體中還殘留有氧化氮,含量多少取決于操作壓力和溫度。為了防止污染環(huán)境,有些國家規(guī)定氧化氮排放濃度為200~300ppm。80年代,工業(yè)生產(chǎn)上有兩種尾氣處理方法。
(1)溶液吸收法:采用較早,以碳酸鈉、氫氧化鈉等堿性物質(zhì)或硫酸亞鐵等鹽類的水溶液作吸收劑,流程簡單,易于操作,但難以將氧化氮含量降到200ppm以下,故僅適用于尾氣中氧化氮含量較高的常壓吸收流程。
(2)催化還原法:有催化劑存在時利用氨、甲烷等使氧化氮還原為氮和水,此法不能回收氧化氮,但裝置緊湊,操作方便,可以將尾氣中氧化氮含量降到200ppm以下。