BÁO CÁO ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌCĐỀ TÀI CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT AXIT NITRIC

Trong quá trình hydrat hóa silic.

TR ƯỜ NG Đ I H C CÔNG NGHI P TH C PH M TP HCM Ạ Ọ Ệ Ự Ẩ

KHOA CÔNG NGH HÓA H C Ệ Ọ

B MÔN CÔNG NGH HÓA H C & V T LI U Ộ Ệ Ọ Ậ Ệ

-o0o -BÁO CÁO

Đ ÁN CÔNG NGH K THU T HÓA H C Ồ Ệ Ỹ Ậ Ọ

Đ TÀI: CÁC QUÁ TRÌNH S N XU T AXIT NITRIC Ề Ả Ấ

SVTH: Vũ Th M Thiị ỹMSSV: 2004140463

Khóa h c : 2014 – 2018ọ

Thành Ph H Chí Minh 12/2016ố ồ

M c L c ụ ụ

Nh n Xét C a Giáo Viên H ậ ủ ướ ng D n ẫ

Nh n xét:ậ

Đi m đánh giá:ể

Ngày tháng năm 2016

M Đ u ở ầ

Axit nitric là m t axit có t m quan tr ng trong ngành công ngh hóa h c.ộ ầ ọ ệ ọ

Axit nitric là m t s n ph m trung gian trong quá trình ch t o m t s lo iộ ả ẩ ế ạ ộ ố ạ phân đ m, đ ng th i cũng là m t hóa ch t c b n, dùng làm nguyên li u trong quáạ ồ ờ ộ ấ ơ ả ệtrình s n xu t m t lo t hóa ph m khác ả ấ ộ ạ ẩ

Axit nitric được dùng r t nhi u đ s n xu t phân đ m, thu c n HNOấ ề ể ả ấ ạ ố ổ 3 đ mậ

đ c dùng đ đi u ch các h p ch t nitro dùng trong công nghi p s n xu t các ch tặ ể ề ế ợ ấ ệ ả ấ ấ màu và nhi u h p ch t khác Là m t axit vô c c c k quan tr ng trong đ i s ng.ề ợ ấ ộ ơ ự ỳ ọ ờ ố

Trong phòng thí nghi m ngệ ười ta đi u ch HNOề ế 3 đi t NaNOừ 3 v i Hớ 2SO4

(đ c nóng) thu đặ ược h i HNOơ 3 Sau đó h i HNOơ 3 được d n vào bình làm l nh vàẫ ạ

ng ng t l i ư ụ ạ

Trong công nghi p quá trình Birkeland – Eyde hay còn g i là quá trình hệ ọ ồ quang đi n đệ ược s d ng đ đi u ch axit nitric b ng cách bi n đ i Nử ụ ể ề ế ằ ế ổ 2 khí quy nể thành axit nitric qua các công đo n sau: ạ

N2 + O2 2NO

2NO + O2 2NO2

2NO2 + H2O HNO2 + HNO3

3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O

Quá trình này ho t đ ng Na Uy t năm 1905 – 1930 Tuy nhiên quá trìnhạ ộ ở ừnày tương đ i không hi u qu trong vi c tiêu th năng lố ệ ả ệ ụ ượng Vì v y nó d n d nậ ầ ầ thay th b i s k t h p c a cácế ở ự ế ợ ủ quá trình Haber và các quá trình Ostwald Quá

trình Haber s n xu t amoniac (NHả ấ 3) t phân t nit (Nừ ử ơ 2) và hydro (H2) sau đó đượ cchuy n đ i thànhể ổ axit nitric (HNO3) trong quá trình Ostwald.

Quá trình t ng h p ammonia quan tr ng nh t trong giai đo n này, Haber vàổ ợ ọ ấ ạNernst phát tri n nó t năm1902 đ n 1905 dùng xúc tác trên c s Fe cho quá trìnhể ừ ế ơ ở

s n xu t nhi t đ cao và áp su t cao Năm 1906 Ostwald th c hi n oxy hóaả ấ ở ệ ộ ấ ự ệammoniac (NH3) thành Acid nitric (HNO3) v i h n h p xúc tác Platin (Pt) vàớ ỗ ợRhodium (Rh)

Hi n nay NHệ 3 v n là ngu n nguyên li u chính dùng đ s n xu t HNOẫ ồ ệ ể ả ấ 3 Nên

đ tài “Các Quá Trình S n Xu t HNOề ả ấ 3” s giúp chúng ta hi u rõ h n v ngu nẽ ể ơ ề ồ nguyên li u NHệ 3 và các tính ch t, quy trình s n xu t HNOấ ả ấ 3

I. Nguyên Li u NH ệ 3 [1]

Amoniac là m t trong nh ng h p ch t hoá h c có ý nghĩa đ c bi t trong quanộ ữ ợ ấ ọ ặ ệ

tr ng ngành công nghi p hoá h c nói chung và công ngh s n xu t các h p ch tọ ệ ọ ệ ả ấ ợ ấ nit nói riêng vì nó có r t nhi u ng d ng quan tr ng trong th c t nh :ơ ấ ề ứ ụ ọ ự ế ư

- Trong công nghi p s n xu t phân bón, Amoniac dùng đ s n xu t ra các lo iệ ả ấ ể ả ấ ạ

đ m, đ m b o s n đ nh và cung c p đ m cho vi c phát tri nnông nghi p.ạ ả ả ự ổ ị ấ ạ ệ ể ệ Góp ph n đ m b o an ninh lầ ả ả ương th c Th c hi n công nghi p hóa hi n đ iự ự ệ ệ ệ ạ hóa và hi n đ i hóa đ t nệ ạ ấ ước

- Trong công nghi p thu c n , Amoniac có vai trò quy t đ nh trong vi c s nệ ố ổ ế ị ệ ả

xu t ra thu c n T NH3 có th đi u ch HNOấ ố ổ ừ ể ề ế 3 đ s n xu t các h p ch t nh :ể ả ấ ợ ấ ư di-tri nitrotoluen, nitroglyxêrin, nitroxenlulo, pentaerythrytol, và amoni nitrat dùng

đ ch t o thu c n ể ế ạ ố ổ

- Trong ngành d t, s d ng NHệ ử ụ 3 đ s n xu t các lo i s i t ng h p nh :ể ả ấ ạ ợ ổ ợ ư cuprammonium rayon và nilon

- Trong công nghi p s n xu t nh a t ng h p, NHệ ả ấ ự ổ ợ 3 được dùng làm ch t xúcấtác và là ch t đi u ch nh pH trong quá trình polyme hóa c a phenolformaldehytấ ề ỉ ủ

t ng h p nh a ổ ợ ự

- Trong công nghi p d u m , NHệ ầ ỏ 3 được s d ng làm ch t trung hòa đ tránhử ụ ấ ể

s ăn mòn trong các thi t b ng ng t axit, thi t b trao đ i nhi t, quá trìnhự ế ị ư ụ ế ị ổ ệ

ch ng c t NHư ấ 3 dùng đ trung hòa HCl t o thành do quá trình phân h y nể ạ ủ ướ c

bi n l n trong d u thô NHể ẫ ầ 3 cũng dùng đ trung hòa các v t axit trong d u bôiể ế ầ

tr n đã axit hóa ơ

- NH3 dùng đ đi u ch aluminu silicat t ng h p làm xúc tác trong thi t bề ề ế ổ ợ ế ị cracking xúc tác l p c đ nh Trong quá trình hydrat hóa silic NHớ ố ị 3 k t t a v iế ủ ớ nhôm sunfat [Al2(SO4)3] đ t o m t d ng gel Sau đó r a t p ch t Alể ạ ố ạ ữ ạ ấ 2(SO4)3

được s y khô và t o hình ấ ạ

- Trong công nghi p s n xu t thu c tr b nh NHệ ả ấ ố ị ệ 3 là m t ch t đ n quan tr ngộ ấ ộ ọ

đ s n xu t các d ng thu c nh sunfanilamide, sunfaliazole, sunfapyridine.ể ả ấ ạ ố ư

NH3 là s n ph m đ u đ t đó s n xu t các h p ch t khác c a nit nh cácả ẩ ầ ể ừ ả ấ ợ ấ ủ ơ ư

lo i phân đ m có ch a nit , HNOạ ạ ứ ơ 3

Năm 1909 Fritz Haber phát minh ra ph n ng t ng h p amoniac qui môả ứ ổ ợ ởphòng thí nghi m Năm 1913 Đ c Carl Bosch đ a vào qui mô pilot v i s n lệ ở ứ ư ớ ả ượng

30 t n/ngày và d n phát tri n t i ngày nay.ấ ầ ể ớ

Sau 1950 M b t đ u t reforming h i nở ỹ ắ ầ ừ ơ ước khí thiên nhiên, quy mô cũnglên t i 165 t n/ đ n v dây chuy nớ ấ ơ ị ề ngày, quy mô tăng d n, nh t là sau 1960 t 300ầ ấ ừ

t n/ ngày lên 600 t n/ ngày, vài năm sau (1965) lên 1000 t n/ ngày 1800 t n ngày.ấ ấ ấ ấ

T ng h p NHổ ợ 3 là c s c a công nghi p đ m NHơ ở ủ ệ ạ 3 v a là s n ph m trungừ ả ẩgian trong quá trình ch t o các h p ch t vô c c a đ m v a là s n ph m cu iế ạ ợ ấ ơ ủ ạ ừ ả ẩ ố cùng

Đ n giai đo n hi n nay, công ngh t ng h p NHế ạ ệ ệ ổ ợ 3 đã đ t đạ ược nh ng bữ ướ c

ti n vế ượt b c v i vi c ng d ng công ngh công ngh thông tin, t đ ng hóa vàoậ ớ ệ ứ ụ ệ ệ ự ộquá trình s n xu t v i nhi u dây chuy n khác nhau.ả ấ ớ ề ề

người ta ph i l u tr NHả ư ữ 3 l ng dỏ ưới áp su t caoấ (kho ng trên 10 atm t i 25,7ả ạ oC).

Do NH3 l ng có entalpy (nhi t bay h i) ∆H thay đ i l n (23,35kJ/mol) nênỏ ệ ơ ổ ớ

ch t này đấ ược dùng làm môi ch t làm l nh ấ ạ

NH3 l ng là m t dung môi hòa tan t t nhi u ch t và là m t trong nh ng dungỏ ộ ố ề ấ ộ ữmôi ion hóa không nước quan trong nh t Nó có th hòa tan các kim lo i ki m,ấ ể ạ ề

ki m th và m t s kim lo i đ t hi m đ t o ra các dung d ch kim lo i (có màu),ề ổ ộ ố ạ ấ ế ể ạ ị ạ

d n đi n và có ch a các electron solvat hóa ẫ ệ ứ

B ng 1: các đ c tr ng v t lý NH ả ặ ư ậ 3

Khi tan trong nước, amoniac k t h p v i ion Hế ợ ớ + c a nủ ướ ạc t o thành ion NH4+

và dung d ch tr nên có tính baz ị ở ơ

H2O H+ +

và ph n ng t ng quát có th vi t là:ả ứ ổ ể ế

NH3(dd) + H2O NH4+ +

H ng s phân ly c a NHằ ố ủ 3 trong dung d ch 25ở ị ở 0C là:

Nh v y dung d ch NHư ậ ị 3 trong nước là m t baz y uộ ơ ế

Trong trường h p này ngợ ười ta th i nhanh h n h p khí đi qua ch t xúc tác ổ ỗ ợ ấ

N u cho h n h p đi ch m qua s i amiăng ch a mu i platin, ph n ng x y ra khác:ế ỗ ợ ậ ợ ứ ộ ả ứ ả

2NH3 + 2O2 NH4NO3 + H2O

Clo và brôm oxi hoá mãnh li t amoniac tr ng thái khí và tr ng thái dungệ ở ạ ạ

d ch.ị

2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl

Đ i v i các ch t oxi hoá khác, amoniac b n đi u ki n thố ớ ấ ề ở ề ệ ường Khi đunnóng nó kh đử ược oxit c a 1 s kim lo i.ủ ố ạ

Có nhi u ngu n nguyên li u khác nhau s d ng cho quá trình t ng h p NHề ồ ệ ử ụ ổ ợ 3

nh : than đá, d u n ng naphta, khí t nhiên, khí đ ng hành.ư ầ ặ ự ồ

Nguyên li u quan tr ng nh t hi n nay là các nhiên li u r n, khí lò c c, Hệ ọ ấ ệ ệ ắ ố 2

c a quá trình đi n phân Các nguyên li u này ch đủ ệ ệ ỉ ược dùng trong đi u ki n đ cề ệ ặ

bi t và ngày nay có r t ít.ệ ấ

Khí than ướt là nguyên li u tệ ương lai đ s n xu t NHể ả ấ 3 Ngoài ra H2 s n xu tả ấ

b ng quá trình đi n phân nằ ệ ước cũng là nguyên li u s n xu t NHệ ả ấ 3

B ng sau đây cung c p t ng quát s li u các ngu n nguyên li u thô cho năngả ấ ổ ố ệ ồ ệ

1.3. Công Ngh S n Xu t NH ệ ả ấ 3

Trong công nghi p, quá trình s n xu t NHệ ả ấ 3 g m các giai đo n chính sau :ồ ạ

1. Đi u ch h n h p khí nit – hydro ề ế ỗ ợ ơ

2. Làm s ch khíạ

4. T ng h p NHổ ợ 3

1.3.1. Đi u Ch H n H p Khí Nit – Hydro ề ế ỗ ợ ơ .[4]

Khí t ng h p (syngas) thổ ợ ường được đi u ch b ng các phề ế ằ ương chuy n hóaểkhí thiên nhiên, khí hóa than, phân ly khí c c.ố

Trong tr ườ ng h p nguyên li u là khí thiên nhiên: ợ ệ Khí thiên nhiên (ch y uủ ế

ch a metan CHứ 4) được chuy n hóa b ng h i nể ằ ơ ước ho c oxi theo các ph n ng:ặ ả ứ

Chuy n hóa b ng h i nể ằ ơ ước có xúc tác

Chuy n hóa b ng h i nể ằ ơ ước và oxi có xúc tác

Chuy n hóa không có xúc tác b ng oxi hay không khí giàu oxi.ể ằ

Trong tr ườ ng h p nguyên li u là than đá: ợ ệ V nguyên t c, khí hóa than đề ắ ể

đi u ch syngas cũng tề ế ương t N u coi trong than ch ch y u ch a cacbon vàự ế ỉ ủ ế ứkhông tính đ n các thành ph n t p ch t khác thì quá trình khí hóa đế ầ ạ ấ ược coi như

đ NHộ 3 càng tăng Nhi t đ cao không nh ng làm gi m n ng đ cân b ng, còn làmệ ộ ữ ả ồ ộ ằ

gi m nhanh ho t tính xúc tác Tuy nhiên, n u nhi t đ quá th p thì v n t c ph nả ạ ế ệ ộ ấ ậ ố ả

nhi t đ t 300ệ ộ ừ oC đ n 400ế oC Ở các đi u ki n làm vi c c a thi t b trong côngề ệ ệ ủ ế ịnghi p chuy n hoá kho ng 25ệ ể ả 35% Đ chuy n hoá hoàn toàn khí t ng h p dùngể ể ổ ợcông ngh vòng tu n hoàn c a Haber.ệ ầ ủ

Hình 1: Đ th cân b ng n ng đ cân b ng vào nhi t đ và áp su tồ ị ằ ồ ộ ằ ệ ộ ấ

Ph n ng này n u không có ch t xúc tác thích h p thì dù nhi t đ cao vàả ứ ế ấ ợ ở ệ ộ

áp su t cao cũng h u nh không x y ra Thành ph n xúc tác cho quá trình t ng h pấ ầ ư ả ầ ổ ợ amoniac r t đa d ng Xúc tác t t nh t và kinh t nh t hi n nay là xúc tác có s t ấ ạ ố ấ ế ấ ệ ắ ở

d ng oxit FeO, Feạ 2O3, Fe3O4, trong đó d ng Feạ 3O4 có ho t tính cao nh t Ngoài raạ ấcòn có các ch t ph gia tăng đ b n nhi t và tăng đ n đ nh c u trúc nh Alấ ụ ộ ề ệ ộ ổ ị ấ ư 2O3, TiO2, CaO, SiO2 trước khi cho h n h p khí Nỗ ợ 2 và H2 đi qua xúc tác, xúc tác ph iả

tr i qua m t quá trình g i là “hoàn nguyên” b ng cách cho m t dòng khí Hả ộ ọ ằ ộ 2 đi qua xúc tác nhi t đ cao, các oxit s t s b kh oxi t o thành các nguyên t kim lo iở ệ ộ ắ ẽ ị ử ạ ử ạ phân b trên b m t các oxit khác Chính nh ng t p h p nguyên t nh v y đóngố ề ặ ữ ậ ợ ử ư ậvai trò xúc tác cho ph n ng.ả ứ

Tháp t ng h p amoniac s d ng h th ng áp su t trung bình là thông d ngổ ợ ử ụ ệ ố ấ ụ

nh t.ấ

S đ t ng h p tháp amoniac áp su t trung bình (hình 2)ơ ồ ổ ợ ở ấ

C u t oấ ạ

- Tháp t ng h p là thi t b quan tr ng nh t trong toàn b h th ng t ng h pổ ợ ế ị ọ ấ ộ ệ ố ổ ợ

NH3 C u t o c a tháp c n v ng ch c, đ m b o làm vi c lâu dài , không nguyấ ạ ủ ầ ữ ắ ả ả ệ

hi m vì quá trình t ng h p th c hi n áp su t cao Kim lo i dùng ch t o thápể ổ ợ ự ệ ở ấ ạ ế ạ

c n có yêu c u đ b n cao, n u không Hầ ầ ộ ề ế 2 và NH3 ch a trong h n h p khí nhi tứ ỗ ợ ở ệ

đ cao s có tác d ng v i kiem lo i làm gi m ph m ch t c a nó, đ c bi t v i thépộ ẽ ụ ớ ạ ả ẩ ấ ủ ặ ệ ớkhông cacbon hóa

- Tháp t ng h p là tháp hình tr b ng thép, chi u dày t 176 đ n 200mm, caoổ ợ ụ ằ ề ừ ế

t 12 đ n 30m, đừ ế ường khí t 1 đ n 1,4m Tháp đừ ế ược đ t th ng đ ng, ph n trên vàặ ẳ ứ ầ

dưới tháp được n i v i nhau b i ghi tháp và m t bích.ố ớ ở ặ

ch nh nhi t đ c a kh i xúc tác không b đ t nóng quá cao Sau khi đ t đỉ ệ ộ ủ ố ị ố ạ ược nhi tệ

đ nh trên h n h p khí Hộ ư ỗ ợ 2 và N2 đi qua các l p xúc tác đ t o thành NHớ ể ạ 3 S nả

ph m thu đẩ ược qua các h th ng ng d n xu ng đáy tháp và ra ngoài đ hóa l ngệ ố ố ẫ ố ể ỏ

NH3

M t s s đ t ng h p đi n hình: hình I, II, III, IV.ộ ố ơ ồ ổ ợ ể

Gi i thích: ả

Hình I:

N u khí m i hoàn toàn không có các ch t gây ng đ c nh Hế ớ ấ ộ ộ ư 2O, CO2 thì có th tr cể ự

ti p đ a vào thi t b chuy n hoá Sau khi khí ra kh i thi t b t ng h p, NHế ư ế ị ể ỏ ế ị ổ ợ 3 đượ c

ng ng t b ng cách làm l nh còn khí tu n hoàn đư ụ ằ ạ ầ ược đ a vào máy nén tu n hoàn.ư ầ

S đ này đ i di n cho s s p x p thích h p nh t theo quan đi m năng lơ ồ ạ ệ ự ắ ế ợ ấ ể ượng c cự

ti u K t qu là NHể ế ả 3 th p nh t đ u vào và cao nh t cho ng ng t ấ ấ ở ầ ấ ư ụ

Hình II:

Khí nguyên li u m i ch a nhi u Hệ ớ ứ ề 2O ho c COặ 2 thì c n ph i h p th hoàn toàn nhầ ả ấ ụ ờ

ng ng t NHư ụ 3 Đi u này yêu c u giai đo n ng ng t đề ầ ạ ư ụ ược đ t m t ph n hay toànặ ộ ầ

b gi a đ u khí m i vào và thi t b chuy n hoá S s p x p này b t l i ch làộ ữ ầ ớ ế ị ể ự ắ ế ấ ợ ở ổ

n ng đ NHồ ộ 3 gi m xu ng do hoà tan vào khí m i Ngoài ra, nhi t đ ng ng tả ố ớ ở ệ ộ ư ụ

tương ng n ng đ NHứ ồ ộ 3 cân b ng đ u vào cao h n đ i v i thi t b chuy n hóa.ằ ở ầ ơ ố ớ ế ị ể

Hình III:

Thường s d ng máy nén lo i 4 k , v i s b trí nh v y, th c hi n nén tu nử ụ ạ ỳ ớ ự ố ư ậ ự ệ ầ hoàn ngay sau khi ng ng t và tách NHư ụ 3 Có th s d ng nể ử ụ ước ho c không khí làmặ

l nh tu n hoàn ngay trạ ầ ước khi tr n v i khí m i, vì th gi m độ ớ ớ ế ả ược tiêu hao năng

Axit nitric là m t trong nh ng axit vô c quan tr ng nh t.ộ ữ ơ ọ ấ

Axit nitric khan HNO3 là ch t l ng không màu có t tr ng d = 1,52 g/cmấ ỏ ỉ ọ 3 tở

= 15oC B c khói ngoài không khí.ố

Đông đ c nhi t đ -41,6ặ ở ệ ộ oC t o thành các tinh th tr ng và sôi nhi t đạ ể ắ ở ệ ộ

83oC Khi sôi trong ánh sáng, k c t i nhi t đ trong phòng, s x y ra sể ả ạ ệ ộ ẽ ả ự phân

h yủ t ng ph n t o ra nit điôxit (ừ ầ ạ ơ NO2) theo ph n ng sau:ả ứ

HNO3 H2O + 2NO2 + O2

Đi u này có nghĩa axit nitric khan đề ược b o qu n nhi t đ dả ả ở ệ ộ ưới 0°C để tránh b phân h y Đioxit nit (NOị ủ ơ 2) s hòa tan trong axit nitric, làm axit chuy nẽ ể sang màu vàng ho c đ (ph thu c vào lặ ỏ ụ ộ ượng NO2) nhi t đ cao h n ở ệ ộ ơ

Axit nitric có th pha tr n v iể ộ ớ nướ v i b t k t l nào.c ớ ấ ỳ ỷ ệ

Khi pha loãng axit HNO3 b ng nẳ ước có hi n tệ ượng t a nhi t, đó là do t oỏ ệ ạ thành các hydrat: monohydrat - HNO3.H2Ovà trihydrat – HNO3.3H2O

Khi cô đ c axit HNOặ 3 loãng thì n ng đ có th đ t đồ ộ ể ạ ược 68,4% HNO3 ,

tương ng v i đi m đ ng sôi tứ ớ ể ồ s = 121,9oC

M t s tính ch t axit nitric độ ố ấ ược đ a ra trong b ng 3,4,5ư ả

B ng 3: tính ch t v t lý c a dung d ch axit HNOả ấ ậ ủ ị 3

Tr ngọ

lượng %

T tr ngỉ ọ( 20ở o

C)g/cm3

Đi mể đông

oC

Đi m sôiể

oC

Nhi tệ dung riêng( 20ở oC)j/g.oK

Áp su t riêng ph nấ ầ( 20ở o

C)Pa

B ng 4: đ nh t và đ d n nhi t c a dung d ch axit HNOả ộ ớ ộ ẫ ệ ủ ị 3

Tr ng lọ ượng %

Đ nh t ( 20ộ ớ ở oC)mPa.s

B ng 5: tính ch t nhi t đ ng l c h c c a axit nitric và hydrat c a HNOả ấ ệ ộ ự ọ ủ ủ 3

Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O8Na + 10HNO3→ 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O

S t (Fe) hòa tan t t trong axit HNOắ ố 3 loãng, nh ng trong HNOư 3 đ c t o ra trênặ ạ

b m t s t m t l p oxit m ng b n ch c không hòa tan trong axit HNOề ặ ắ ộ ớ ỏ ề ắ 3 đ c, l pặ ớ này b o v cho kim lo i kh i b phá h y ti p t c Kh năng này c a s t b o v nóả ệ ạ ỏ ị ủ ế ụ ả ủ ắ ả ệ

kh i b r Ngỏ ị ỉ ười ta g i hi n tọ ệ ượng này là s th đ ng hóa ự ụ ộ

Đ i nhôm (Al), crom (Cr), coban (Co), niken (Ni), mangan (Mn) cũng có hi nố ệ

tượng th đ ng hóa.ụ ộ

Khi ph n ng v i các nguyên t á kim, ngo i trả ứ ớ ố ạ ừ silic và halogen, các nguyên

t này thố ường b oxi hóa đ nị ế tr ng thái oxi hóaạ cao nh t và t o raấ ạ đioxit nitơ đ iố

v i axit đ c, t o raớ ặ ạ oxit nitơ v i axit loãngớ

C + 4HNO3 đ c ặ → CO2 + 4NO2 + 2H2O3C + 4HNO3 loãng 3CO→ 2 + 4NO + 2H2OAxit HNO3 đ c ( đ c bi t n u thêm 10% Hặ ặ ệ ế 2SO4) ph i v n chuy n trongả ậ ể

III. C S Hóa Lý S n Xu t HNO ơ ở ả ấ 3.[1],[3]

Quy trình đi u ch HNOề ế 3 loãng t NHừ 3 có các ph n ng sau: ả ứ

- Oxi hóa HN3 đ n oxit nit :ế ơ

Oxit nit t o ra theo ph n ng này l i oxi hóa ti p t c.ơ ạ ả ứ ạ ế ụ

Đây là quá trình thu n ngh ch, t a nhi t Ph thu c vào t l gi a NHậ ị ỏ ệ ụ ộ ỉ ệ ữ 3 và O2

III.1.1 Nhi t Đ ệ ộ

Quá trình oxi hóa c n th c hi n nhi t đ cao.ầ ự ệ ở ệ ộ

Khi tăng nhi t đ đ n m t gi i h n nh t đ nh s nh hệ ộ ế ộ ớ ạ ấ ị ẽ ả ưởng t t đ n quáố ếtrình oxi hóa NH3 Hi u su t NO ph thu c vào áp su t và nhi t đ th hi n ệ ấ ụ ộ ấ ệ ộ ể ệ ở

b ng 4ả

Khi dùng xúc tác Rt – Rh trong các thi t b làm vi c dế ị ệ ưới áp su t khí quy nấ ể thì nhi t đ c a khí c n ph i gi trong kho ng 700 800ệ ộ ủ ầ ả ữ ả oC Còn áp su t cao thìở ấnhi t đ là 800900ệ ộ oC

B ng 4: s nh hả ự ả ưởng c a áp su t và nhi t đ đ n hi u su t NO ủ ấ ệ ộ ế ệ ấ

Áp su tấ

(bar)

Nhi t đệ ộ(oC)

Hi u su t NOệ ấ(%)

Xúc tác Pt dùng d ng lở ạ ưới đan b ng nh ng s i ch có đằ ữ ợ ỉ ường kính t 0,06ừ0,09 mm, các lưới xúc tác có 1024 ô trong 1cm2

Th i gian trờ ước thường dùng xúc tác lo i lạ ướ ừ ợi t h p kim Pt – Pd (5 10%Pd) Nh ng th i gian làm vi c c a lư ờ ệ ủ ưới này s kéo dài h n so v i lẽ ơ ớ ưới Pt nguyên

ch t.ấ

Hi n t i ngệ ạ ười ta dùng lo i xúc tác t m t h p kim có ho t tính m nh h nạ ừ ộ ợ ạ ạ ơ

vào trong lưới đ c i thi n năng su t Tuy nhiên Rhodium đ t nên có th thay thể ả ệ ấ ắ ể ế

m t ph n rhodium b ng palladium vì hi u su t chuy n đ i không độ ầ ằ ệ ấ ể ổ ược c i thi nả ệ

n u có nhi u 5%Rh trong xúc tác Tính ch t này th hi n qua hình 3ế ề ấ ể ệ

Hình 2: nh hẢ ưởng c a Rh có trong xúc tác đ n hi u su t quá trình oxi hóa NHủ ế ệ ấ 3

H p kim Pt + 4%Pd + 3%Rh là lo i xúc tác ph bi n hi n nay s d ng trongợ ạ ổ ế ệ ử ụquá trình oxi hóa NH3

Ch t xúc tác đấ ược n p li u vào trong các nhà máy báo cáo là t 1,5 – 1,9 kgạ ệ ừ

m i t n/gi s n xu t axit nitric đ i v i ho t đ ng áp su t cao Đỗ ấ ờ ả ấ ố ớ ạ ộ ở ấ ường kính c aủ