تاریخچه ی:
تولید صنعتی اسید نیتریک
تولید صنعتی اسید نیتریک
!اطلاعات اولیه
اسید نیتریک خالص (HNO3) در c ̊6/41- ذوب شده و تولید مایع بی رنگی می کند، اما نسبت به درجه حرارت و درجه تابش نور بر آن ، گستره رنگ آن از زرد تا قرمز متمایل به قهوه ای متغیر است. این تغییرات نتیجه تجزیه آن طبق واکنش زیر است:
2HNo3 2No2 + H2o + 1/2 o2
به علت ظرفهای محتوی آن همیشه تحت فشار کنترل شده می باشد. اسید نیتریک با آب قابل احتراق است و محلول آن آزئوتروپی را تشکیل می دهد که نقطه جوش آن برابر با c ̊9/121 که شامل ٪ 7/68 وزنی HNO3 است می باشد.
روشهای تهیه اسید نیتریک :
امروزه در تولید صنعتی اسید نیتریک آمونیاک به عنوان ماده اولیه استفاده می شود. از نظر تاریخی اسید نیتریک اولین بار از اثر اسید سولفوریک روی نیترات سدیم (شوره شیلی ) به دست آمد.
واکنش در کوره هایی با دمای c ̊170150 صورت می گیرد اسید به دست آمده دارای غلظت ٪9695 است.
روش بریک لند (Brikeland)
در این روش می توان اسید نیتریک را ازاکسید نیتریک به دست آورد :
N2 + o2 2 No + 43 kcal
تبدیل NO به HNO3 با اکسیداسیون و هیدراسیون انجام می گیرد. در این فرایند به خاطر کم بودن غلظت NO علاوه بر هزینه انرژی الکتریکی مقدار گاز نیز باید در جریان باشد. ضمنا̋ دمای بالا نیز باعث واکنش عکس و تجزیه NO می شود.
سنتز اسید نیتریک از آمونیاک :
امروزه اسید نیتریک به طور صنعتی از آمونیاک تهیه می شود برای این کار لازم است که مادۀ اولیه را با هوا به اکسید نیتروژن ، اکسیده کرد.
4 NH3 + 5 O2 4 No + 6 H2o + 216.24 kcal
کاتالیزور مورد استفاده در اکسیداسیون NH3 به NO :
تنها کاتالیست صنعتی برای اکسیداسیون NH3 به NO آلیاژ پلاتین رودیوم است که تقریبا 10٪ آن رودیم است. رودیوم خواص کاتالیسی پلاتین را اصلاح کرده و خواص مکانیکی و ضد سایش را افزایش می دهد.
این کاتالیست معمولا̋ به صورت توری با رشته های باریک (قطر آن 0/05 mm) می باشد. موقعی که کاتالیست فعالترین حالت را دارا است، آمونیاک را از روی آن عبور داده و 98٪ ، NO به دست می آورند.
!سموم کتالیزور
کلریدها ، سولفیدها ، H2S ، COS (سولفید کبالت) ، As (استاتین) ، As2O2 سموم دایمی کاتالیست به کار رفته در کاتالیست به کار رفته در احتراق NH3 به NO هستند. هیدرو کربنهایی مثل استیلن و اتیلن سموم موقتی هستند و با حذف هوا از محیط اثر آنها از بین می رود. چربیها ، گرد و غبار و مواد ساینده و روان کننده ها سطح فعال کاتالیست را کم کرده منجر به گرفتگی سوراخهای تور و از کار انداختن آن می شود.
!تکنولوژی اکسیداسیون NH3 به NO
با اینکه امروزه اصلاحاتی از قبیل احیای کاتالیتها و غیر صورت گرفته است ولی کوره های احتراق به کار رفته در تبدیل NH3 به NO همان کوره های احتراق کلاسیک هستند :
کوره های Frank Bomag : این کوره از پائین با هوا و آمونیاک گازی تغذیه می شود. که قبلا̋ با مبادله کننده هایی گرم شده اند.
کوره احتراق Parson : مخلوط مواد اولیه قبل از ورود به کوره با یک مبادله کننده گرم شده و سپس از بالای کوره وارد شده و بعد از رد شدن از کاتالیست زنبیل مانند به ته کوره می روند.
کوره های Dupton : این کوره ها به شکل کوره های فرانک (Frank) هستند ولی به روش Parson تغذیه می شوند این کوره در فشار 6 atm کار می کند.
فرآیند شیمیایی تبدیل NO به HNO3 :
#تبدیل NO به NO2
# تبدیل NO2 در مجاورت آب به مخلوط HNO3 و HNO2
# تبدیل اسید نیترو در اثر تسهیم نامتناسب به اسید نیتریک و NO که مرحله پایانی فرآیند است.
روشهای تولید اسید نیتریک از NO :
روشهای مورد استفاده مختلفند و بستگی به محصول نهایی دارند. کارخانه ها می توانند ٪ 5060 از اسید نیتریک را با غلظت احتمالی ٪9698 با به کار گیری اسید سولفوریک یا نیترات منیزیم تولید کنند. استفاده از روش نیترات منیزیم مقرون به صرفه تر است.
نگهداری و حمل و نقل اسید نیتریک :
اسید نیتریک ٪ 5060 در ظرفهای فولاد زنگ نزن یا ظرف سفالی یا بطریهای تیره محافظت شده حمل کرد و غلظتهای بالاتر از آنرا باید در ظرفهای آلومینیومی غیر فعال نگهداری و حمل کرد.
کاربرد :
اسید نیتریک به عنوان عامل نیترات کننده و اکسید کننده و به طور غیر مستقیم آینه کننده در صنایع شیمیایی که شامل ساخت رنگ ، رزین ، فیبرها ، براق کننده و داروسازی و ... کاربرد دارد و به صورت عمده برای تولید حاصلخیز کننده ها در شکل مشتقات نیترو و همچنین در منفجر شونده ها به صورت مشتقات استرهای نیترات کاربرد دارد.
اثرات مخرب اسید نیتریک بر انسان :
اسید نیتریک در تماس با پوست باعث سوزش و خارش و در نهایت تخریب پوست می شود و پوست را به رنگ زرد در می آورد. استنشاق آن یا گازهای NO2 و NO در غلظت بیش از 5 ppm باعث ایجاد اثرات دراز مدت و بیش از 100 ppm ایجاد خلط و حساسیت و استفراغ می شود.
پادزهر : پادزهرهای مورد استفاده NaHCO3 ،5 2 ٪ برای شستن چشم ، آب و تیو سولفات برای شستن پوست. همچنین از هیدروکسید آلومینیم و منیزیم هم می توان استفاده کرد.