KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITRÔ - Bài 2 ppsx

Chế tạo HNO 3 qua quá trình oxi hĩa NH 3 CHƯƠNG II – KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITRƠ BÀI 2: SẢN XUẤT HNO3... - Ngày nay, HNO3 được chế tạo bằng cách oxi hóa NH3 trên xúc tác

1 Tính chất - Ứng dụng

2 Lịch sử sản xuất axit HNO 3

3 Chế tạo HNO 3 qua quá trình oxi hĩa NH 3

CHƯƠNG II – KỸ THUẬT SẢN XUẤT CÁC HỢP

CHẤT CHỨA NITRƠ

BÀI 2: SẢN XUẤT HNO3

I Tính chaát cuûa HNO3 (Tự học)

II Ứng dụng cuûa HNO3 (Tự học)

III Lịch sử sản xuất axit HNO3

- Khoảng năm 800 bởi 1 nhà kim giả thuật người Ả rập

Jabir ibn Hayyan

- Đầu thế kỷ 17, chế tạo HNO3 bằng cách phân hủy diêm tiêu bởi H2SO4

- Thế kỷ 20, tổng hợp trực tiếp NO từ O2 và N2 trong KK

- Ngày nay, HNO3 được chế tạo bằng cách oxi hóa NH3 trên xúc tác Pt Công nghệ này được phát triển bởi Ostwald

CHẾ TẠO HNO 3 LOÃNG QUA QUÁ TRÌNH OXI HÓA NH 3

Các phương pháp chế tạo:

- PP áp suất đơn: PP áp suất

thấp (thường) (0,3-0,5MPa)

và PP áp suất cao

(0,8-1,5MPa)

- PP áp suất kép

Các bước cơ bản trong

quá trình chế tạo

Quá trình oxi hóa NH3

1500 900

300

6,19.1012

1,49.1020

7,33.1056

Kp3

2,95.109 7,36.1015

7,3.1047

Kp2

2,0.1010 3,8.1015

6,39.1041

Kp1

Nhiệt độ (K) Hằng số cân

bằng Kp

Xúc tác cho quá trình oxi hóa NH3

Xúc tác loại 1: thành phần chủ yếu là Pt

Hình dạng

Thành phần hóa học

Xúc tác loại 2: thành phần chủ yếu là các oxit kim loại

91 720

CoO NiO

96,0 720

CoO Bi2O3

94,8 700

CoO CeO2

90 700

Fe2O3CeO2

92 700

Fe2O3CuO

79,0 700

Fe2O3MnO2

88,5 700

Fe2O3ThO2

94,6 600

Fe2O3Bi2O3

89,9 670

Fe2O3

Hiệu xuất, XA % Nhiệt độ tối ưu

Thành phần xúc tác

Chất độc đối với xúc tác Pt

Vấn đề chọn điều kiện oxi hóa NH 3

• a Điều kiện nhiệt độ:

Làm việc ở áp suất thường: 780 – 840 0 C

Làm việc ở áp suất cao: 870 – 900 0 C

b Điều kiện áp suất

c Nồng độ NH3 trong hỗn hợp khí

II Quá trình oxi hóa NO

d Tốc độ lưu lượng (W)

Tốc độ lưu lượng dòng khí quyết định thời gian phản ứng và qua tốc độ lưu lượng quyết định hiệu suất chuyển hóa đạt tới.

Sự tăng cao hay giảm thấp W so với tính từ tốc độ phản ứng đều dẫn tới hậu quả gây tổn thất NH3 Nhưng tăng W sẽ tăng cường độ sản xuất.

• Phản ứng oxi hóa NO

Hệ làm việc áp suất thường: W = 600-650 kgNH3/m 2 ngày đêm

Hệ làm việc áp suất cao: W = 3.000 kgNH3/m 2 ngày đêm

a Cân bằng phản ứng

2

2

2 2

5749

.

NO

p

2

2

NO p

K

−

( )

p

f x K

P

=

2 2

' ( )

NO

dP

dτ =

2

1

NO

dP

NO + O2 = NO2

Thực chất

2NO Ỉ (NO)2 + Q

(NO)2 + O2 Ỉ 2NO2 + Q

2

( )

NO

NO

P K

P

=

2

2 2

2 2

( )

.

NO

O NO

P K

P P

=

b Tốc độ phản ứng

III Quá trình hấp thu oxit nitơ để chế tạo axit nitric

Phản ứng tổng quát:

3NO2(khi) + H2O(long) = 2HNO3(long) + NO(khi)

IV Qui trình sản xuất axit nitric loãng với áp xuất thường

• Tinh chế không khí và NH3

• Hỗn hợp không khí và NH3 (pp khô và pp ướt)

• Oxi hóa NH3

• Hấp thu