Tiểu luận Kỹ thuật sản xuất axit nitric

Kỹ Thuật Sản XuấtAXIT NITRICThực hiện: Nhóm 2GVHD: Cô. Lê Thanh ThanhKhoa Hóa và Công nghệ Thực phẩmTiểu luận công nghệ hóa đại cươngNội dung báo cáo:Tính chất hóa lý và ứng dụng chínhCơ sở hóa lý sản xuất axit nitricPhương pháp sản xuất axit nitricPhương hướng phát triển1. Tính chất hóa lý và ứng dụng chính của axit nitric1.1 Tính chất vật lý HNO3 khan là chất lòng không màu có tỉ trọng d=1522 kg/m3. Bốc khói ngoài không khí. Đóng băng ở -410C và sôi ở 860C. HNO3 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. Tính chất hóa lý và ứng dụng chính của axit nitric1.2 Tính chất hóa học HNO3 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 nitric1.3 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 gia2. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitricQuá trình điều chế HNO3 loãng từ NH3 dựa vào những phản ứng sauOxy hóa NH3 đến oxyt nitơOxy hóa NO đến NO2Hấp thụ NO2 bằng nước2. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH34NH3 + 5O2  4NO + 6H2O + 907,3 kJ (1)4NH3 + 4O2  2N2O + 6H2O +1104,9 kJ4NH3 + 3O2  4N2 + 6H2O +1269,1 kJ 4NH3 + 6NO  4N2 + 6H2O +1810 kJQuá trình (1) là quá trình chính để sản xuất axit HNO3Đây 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. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH3Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình : Nhiệt độ. Chất xúc tác. Thời gian. Tỷ lệ O2/NH32. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric2.2 Oxy hóa nitơ thành đioxyt nitơĐây là giai đoạn thứ hai của quá trình sản xuất axit HNO3 2NO + O2 2NO2 + 112,3 KJ Dưới 150oC phản ứng này trong thực tế xảy ra hoàn toàn về phía thu NO2.Ở nhiệt độ cao hơn, cân bằng sẽ chuyển về phía trái và tại t0 > 8000C phản ứng oxy hóa NO thành NO2 thực tế không xảy ra.2. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric2.3 Hấp thụ đioxit nitơ bằng nước Đioxit nitơ và dimer của nó tác dụng với nước theo phương trình sau: 2NO2 +H2O →HNO3 +HNO2 + 116,0kJ N2O4 +H2O → HNO3 + HNO2 + 59,0kJ Acid nitơ không bền vững và phân rã theo phương trình: HNO2→ HNO3 + 2NO + H2O -75.8kJVậy phương trình hấp thụ dioxit nitơ là: 3NO2 + H2O = 2 HNO3 +NO +136kJ Phương pháp sản xuấtAxit Nitric3. Phương pháp sản xuất axit nitric3.1 Sản xuất axit nitric loãng3.2 Sản xuất axit nitric đặcSơ đồ sản xuất HNO3 dưới áp suất thườngSơ đồ sản xuất HNO3 dưới áp suất caoCô đặc axit nitric loãngTổng hợp trực tiếp axit nitric đặcCô đặc axit nitric loãngNguyên tắc: Cô đặc axit nitric loãng có mặt axit sufuric đặc. Axit sunfuric đặc đóng vai trò là chất hút nước.Phương pháp tiến hành: Chưng cất axit nitric loãng với axit sunfuric đặc trong những tháp có đệm hay trong những tháp đệm vòng.Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặcNguyên tắc: 2N2O4 (L) + 2 H2O (L) + O2 (K)  4HNO3 (L) + 59,5 kJ Quá trình tiến hành trong thiết bị cao áp ở 750C và áp suất 5.106N/m2. Để chuyển cân bằng về phía tạo thành axit HNO3 và để tăng tốc độ phản ứng, hỗn hợp vào thiết bị cao áp phải có đủ đioxyt nitơ lỏng (tetra oxyt).Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặcĐiều chế đioxyt nitơ lỏng bằng 2 phương pháp: Cách 1: Ngưng tụ trực tiếp từ khí NO và làm lạnh ở P thấp. Quá trình này đỏi hỏi NO phải ôxi hoá hoàn toàn  NO2 và hàm lượng NO ban đầu cao, nhiệt độ làm lạnh không bé hơn – 800C vì N2O4 kết tinh.2NO2 = N2O4Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặcCách 2: NO + 2HNO3 => 3NO2 + H2OnNO2 + HNO3 => HNO3 . n NO2 Hấp thụ khí NO bằng dung dịch HNO3 đậm đặc ở nhiệt độ thấp do NO2 tạo thành tan tốt trong dd HNO3đđ (97 – 98%) gọi là niterobum HNO3.nNO2  Dung chứa 30% NO2 đun nóng dung dịch tới 800C  NO2 tách ra khỏi dung dịch ở trạng thái khí sau đó làm lạnh và ngưng tụ ở –80C  N2O4.4. Phương hướng phát triển 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.