Tiểu luận công nghệ hóa đại cương kỹ thuật sản xuất axit nitric

Tính chất hóa lý và ứng dụng chính... Là một axit mạnh điển hình: làm quỳ tím hóa đỏ; tác dụng với bazơ, oxit bazơ, muối… • Là chất oxy hóa mạnh.. Tính chất hóa học và ứng dụng chính của

Thực hiện: Nhóm 2 GVHD: Cô Lê Thanh Thanh

Khoa Hóa và Công nghệ Thực phẩm

Tiểu luận công nghệ hóa đại cương

1 Tính chất hóa lý và ứng dụng chính

1 Tính chất hóa lý và ứng dụng chính của axit nitric

1.1 Tính chất vật lý

• HNO 3 khan là chất lòng không màu có tỉ trọng d=1522 kg/m 3 Bốc khói ngoài không khí Đóng băng ở -41 0 C và sôi ở 86 0 C.

• HNO 3 tinh khiết kém bền, dễ bị phân hủy ở điều kiện thường khi có ánh sáng

• Tan trong nước với bất cứ tỷ lệ nào.

1.2 Tính chất hóa học

• HNO 3 phân ly hoàn toàn trong nước Là một axit mạnh điển hình: làm quỳ tím hóa đỏ; tác dụng với bazơ, oxit bazơ, muối…

• Là chất oxy hóa mạnh.

• Phản ứng mãnh liệt với nhiều hợp chất hữu cơ và phản

ứng có thể gây nổ.

1 Tính chất hóa học và ứng dụng chính của axit nitric

1.3 Những ứng dụng chính

• Trong nông nghiệp: điều chế phân đạm.

• Trong lĩnh vực quân sự: điều chế thuốc nổ, chất oxi hóa

cho nhiên liệu lỏng tên lửa…

• Trong y dược: thuốc thử phân biệt heroin và morphine.

• Trong công nghệ thực phẩm: nguyên liệu dùng để sản

xuất một số phụ gia…

Quá trình điều chế HNO 3 loãng từ NH 3 dựa vào những phản ứng sau

Oxy hóa NH 3 đến oxyt nitơ

2 Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric

2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH 3

4NH 3 + 5O 2  4NO + 6H 2 O + 907,3 kJ (1)

4NH 3 + 4O 2  2N 2 O + 6H 2 O +1104,9 kJ

4NH 3 + 3O 2  4N 2 + 6H 2 O +1269,1 kJ

4NH 3 + 6NO  4N 2 + 6H 2 O +1810 kJ

Quá trình (1) là quá trình chính để sản xuất axit HNO 3

Đây là quá trình thuận nghịch, tỏa nhiệt; phụ thuộc vào

tỷ lệ giữa NH3 với oxy và có thể xảy ra các phản ứng:

2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH 3

C ác yếu tố ảnh hưởng đến quá trình :

• Nhiệt độ.

• Chất xúc tác.

• Thời gian.

• Tỷ lệ O 2 /NH 3

2 Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric

2.2 Oxy hóa nitơ thành đioxyt nitơ

Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình sản xuất axit HNO 3

2NO + O 2 <=> 2NO 2 + 112,3 KJ

Dưới 150 o C phản ứng này trong thực tế xảy ra hoàn

toàn về phía thu NO 2

Ở nhiệt độ cao hơn, cân bằng sẽ chuyển về phía trái và

tại t 0 > 800 0 C phản ứng oxy hóa NO thành NO 2 thực tế không xảy ra.

2.3 Hấp thụ đioxit nitơ bằng nước

Đioxit nitơ và dimer của nó tác dụng với nước theo phương trình sau:

2NO 2 +H 2 O →HNO 3 +HNO 2 + 116,0kJ

N 2 O 4 +H 2 O → HNO 3 + HNO 2 + 59,0kJ Acid nitơ không bền vững và phân rã theo phương trình:

HNO 2 → HNO 3 + 2NO + H 2 O -75.8kJ Vậy phương trình hấp thụ dioxit nitơ là:

3NO + H O = 2 HNO +NO +136kJ

Phương pháp sản xuất

Axit Nitric

3.1 Sản xuất axit nitric loãng

3.2 Sản xuất axit nitric đặc

Sơ đồ sản xuất HNO3 dưới áp suất thường

Sơ đồ sản xuất HNO3 dưới áp suất cao

Cô đặc axit nitric loãng Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc

Cô đặc axit nitric loãng

Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc

Nguyên tắc:

2N 2 O 4 (L) + 2 H 2 O (L) + O 2 (K)  4HNO 3 (L) + 59,5 kJ

Quá trình tiến hành trong thiết bị cao áp ở 75 0 C và

áp suất 5.10 6 N/m 2 Để chuyển cân bằng về phía tạo thành axit HNO 3 và để tăng tốc độ phản ứng, hỗn hợp vào thiết

bị cao áp phải có đủ đioxyt nitơ lỏng (tetra oxyt).

Điều chế đioxyt nitơ lỏng bằng 2 phương pháp:

Cách 1:

Cách 1:

Ngưng tụ trực tiếp từ khí NO và làm lạnh ở P thấp

hàm lượng NO ban đầu cao, nhiệt độ làm lạnh không bé hơn

Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc

Cách 2:

Cách 2:

• Sử dụng thiết bị có công suất cao hơn.

• Sử dụng xúc tác nhằm giảm áp suất phản ứng và

tăng hiệu suất chuyển hóa.