工业硝酸的合成原理

工业硝酸的合成原理

目前，硝酸是用氨催化氧化亲生产的，产品有稀硝酸（含量为45%-60%）和浓硝酸（含量为96%-98%），这里介绍稀硝酸的生产。

用氨催化氧化的方法制硝酸，主要有三步。

(l)氨的氧化从氨合成工段来的氨气和空气按一定比例混合，在铂网催化剂的作用下生成一氧化氨，其反应式为

4NH3 +504 —4N0+6H2O △H = - 907.3 kj/mol

(2) 一氧化氨继续氧化生成二氧化氨氨催化氧化后的气体中主要是NO、H2O以及没有参加反应的N2、02，将该气体冷却降温到150-180℃，NO继续氧化便可得到二氧化氨，反应式为

2NO+O2 —2NO2 △HR = - 112.6 kj/mol

(3)二氧化氨气体的吸收水吸收二氧化氨气体生成硝酸和一氧化氨，反应式如下：

3NO2 +H20 - 2HNO3+NO △H; - -136.2 kj/mol

从式可以看出，用水吸收的NO2，只有2/3生成硝酸，还有1/3转化为NO。耍利用这部分NO，必须使其氧化为NO2，氧化后的NOz仍只有2/3被吸收，因此吸收后的尾气必有一部分NO排空，需要治理，否则污染环境。

工业上，氨的催化氧化，一般是在铂系催化剂存在下进行的。铂系催化剂具有良好的选择性，既能加快反应，又能抑制其他副反应。纯铂具有催化能力，但强度较差，若采用含铑10%的铂铑合金，不仅使机械强度增加，而且比纯铂的活性更高。但铑价格昂贵，因此多采用铂、铑、钯三元合金，常见组成为铂93%、铑3%、钯4%。

根据操作压力的不同，氨氧化制稀硝酸工艺分为常压法、全加压法和综合法。

(l)常压法氨氧化和氨氧化物的吸收均在常压下进行。该法压力低，氨的氧化率高，铂消耗低，设备结构简单。吸收塔可采用不锈钢，也可采用花岗石、耐酸砖或塑料。但该法成品酸浓度低，尾气中氨氧化物浓度高，需经处理才能放空，吸收容积大，占地多，故投资大。

(2)全加压法又分为中压(0.2-0.5 MPa)与高压(0.7-0.9 MPa)两种。氨氧化及氨氧化物吸收均在加压下进行。该法吸收率高，成品酸浓度高，尾气中氨氧化物浓

度低，吸收容积小，能量回收率高。但加压下的氨氧化率略低，铂损失较高。

(3)综合法氨氧化与氨氧化物的吸收在两个不同压力下进行，该法可分为常压氧化、中压吸收及中压氧化、高压吸收两种流程。此法集中了前两种方法的优点。氨消耗、铂消耗低于全高压法，不锈钢用量低于中压法。如果采用较高的吸收压力和较低的吸收温度，成品酸含量一般可达60%，尾气中氨氧化物含量低于0.02%，不经处理即能直接放空。