三、氨催化氧化制硝酸
硝酸和硫酸一样也是无机化学工业中的重要产品但它的产量比硫酸要小得多1985年全世界的硝酸产量为3000万ta中国1993年的产量以100硝酸计已达563万ta。硝酸大部分用来制造肥料如硝酸铵、氮磷钾复合肥料等亦大量用来制造炸药、染料和医药中间体、硝酸盐和王水等还用作有机合成原料。
图3113的关系曲线
HNO３Ｈ２Ｏ系统的沸点、组成与压力
硝酸是五价氮的含氧酸纯硝酸是无色液体相对密度15027熔点42℃沸点86℃。一般工业品带微黄色。含硝酸86～975以上的浓硝酸又称发烟硝酸它是溶有二氧化氮的红褐色液体在空气中猛烈发烟并吸收水分。硝酸是强氧化剂有强腐蚀性在生产、使用和运输中要注意安全。与硫酸不同硝酸与水会形成共沸混合物共沸点与温度和压力的关系示于图3113由图3113可见共沸点随压力的增加而上升但共沸点下的硝酸浓度却基本一样。10132kPa在下共沸点温度为1205℃相应的硝酸浓度为684。因此不能直接由稀硝酸通过蒸馏方法制得浓硝酸而
f应该首先将稀硝酸脱水制成超共沸酸即浓度超过共沸点时的硝酸浓度经蒸馏最后才能制得浓硝酸。
1生产方法综述
在十七世纪人们用硫酸分解智利硝石NaNO3来制取硝酸。硫酸消耗量大智利硝石又要由智利产地运来故本法目前已趋淘汰。1932年建立了氨氧化法生产硝酸的工业装置所用原料是氨和空气。氨氧化催化剂是编织成网状的铂合金常用铂铑网产品为稀硝酸硝酸浓度为45～62和浓硝酸硝酸浓度为98。1稀硝酸生产过程A氨氧化主要反应有
４ＮＨ３＋５Ｏ２＝４ＮＯ＋６Ｈ２Ｏ这是一个强放热反应。反应温度760～840℃压力01～10MPa通过铂网的线速度大于03ms氧氨比Ｏ２／ＮＨ３）为17～20在以上工艺条件下氨的氧化率可达95～97。BNO的氧化出氨氧化反应器亦称氧化炉的反应气经废热锅炉和气体冷却器分出冷凝稀酸后在低温下小于200℃利用反应气中残余的氧继续氧化生成NO２
f其中生成Ｎ２Ｏ３和Ｎ２Ｏ４的反应速度极快分别为４01s和10s而生成NO2的反应则慢得多约20s左右因此是整个氧化反应的控制步骤。上列三个反应是可逆放热反应反应后摩尔数减少因此降低反应温度增加压力有利于NO氧化反
图3114关系
NO的氧化度αＮＯ与温度、压力的
应的进行。NO的氧化度αＮＯ与温度和压力的关系示于图3114。由图3114可见当温度低于200℃压力为08MPa时αＮＯ接近100常压时αＮＯ也能达到90以上实际操作时αＮＯ在70r