Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Процесс Оствальда - это химический процесс, используемый для производства азотной кислоты (HNO 3 ). Вильгельм Оствальд разработал процесс и запатентовал его в 1902 году. [1] [2] Процесс Оствальда является опорой современной химической промышленности , и он обеспечивает основное сырье для наиболее распространенного типа производства удобрений. Исторически и практически процесс Оствальда тесно связан с процессом Габера , который обеспечивает необходимое сырье - аммиак (NH 3 ).

Описание [ править ]

Этап 1 [ править ]

Аммиак превращается в азотную кислоту в 2 стадии. Он окисляется путем нагревания кислородом в присутствии катализатора, такого как платина с 10% родия , металлическая платина на вате из плавленого кварца, меди или никеля [3] с образованием оксида азота ( оксид азота (II)) и воды (как пар). Эта реакция является сильно экзотермической , что делает ее полезным источником тепла после ее начала: [4]

(Δ H = -905,2 кДж / моль)

Этап 2 [ править ]

Вторая стадия включает две реакции и проводится в абсорбционном аппарате, содержащем воду. Первоначально оксид азота снова окисляется с образованием диоксида азота (оксида азота (IV)). [4] Затем этот газ легко абсорбируется водой, давая желаемый продукт (азотную кислоту, хотя и в разбавленной форме), при этом часть его восстанавливается до оксида азота: [4]

(Δ H = −114 кДж / моль)
(Δ H = −117 кДж / моль)

NO рециркулируют, а кислоту концентрируют до необходимой концентрации путем перегонки .

И, если последний шаг выполняется на воздухе:

(Δ H = -348 кДж / моль) [в абсорбционной башне].

Типичные условия для первой стадии, которые обеспечивают общий выход около 98%, следующие:

  • давление составляет 4–10 стандартных атмосфер (410–1000 кПа; 59–150 фунтов на кв. дюйм) и
  • температура составляет около 870–1 073 К (600–800 ° C; 1100–1 500 ° F).

Осложнение, которое необходимо учитывать, включает побочную реакцию на первом этапе, которая возвращает оксид азота обратно в азот:

Это вторичная реакция, которая сводится к минимуму за счет сокращения времени контакта газовых смесей с катализатором. [5]

Общая реакция [ править ]

Общая реакция является суммой первого уравнения, трехкратного второго уравнения и двухкратного последнего уравнения; все делится на 2:

(Δ H = −740,6 кДж / моль)

В качестве альтернативы, если последнюю стадию проводят на воздухе, общая реакция является суммой уравнения 1, 2 умноженного на уравнение 2 и уравнения 4; все делится на 2.

Без учета состояния воды,

(Δ H = -370,3 кДж / моль)

Ссылки [ править ]

  1. ^ GB 190200698 , Оствальд, Вильгельм , «Улучшения в производстве азотной кислоты и оксидов азота», опубликовано 9 января 1902 года, выпущено 20 марта 1902 года. 
  2. ^ GB 190208300 , Оствальд, Вильгельм , «Улучшение и связанное с изготовлением азотной кислоты и окислов азота», опубликованный 18 декабря 1902, выданным 26 февраля 1903 года 
  3. ^ Всучить, Лаура. «Процесс Оствальда и каталитическое окисление аммиака» . Study.com . Дата обращения 5 января 2019 .
  4. ^ a b c Алан В. Джонс; М. Клеммет; А. Хигтон; Э. Голдинг (1999). Алан В. Джонс (ред.). Доступ к химии . Королевское химическое общество. п. 250 . ISBN 0-85404-564-3.
  5. ^ Гарри Бойер Вейзер (2007). Неорганическая коллоидная химия -: Коллоидные элементы . Читать книги. п. 254. ISBN 978-1-4067-1303-9.

Внешние ссылки [ править ]

  • Азот и фосфор (курс общей химии), Университет Пердью
  • Дрейк, G; «Процессы производства азотной кислоты» (1963), Международное общество удобрений (платный сайт / пароль)
  • Производство нитратов: процесс Оствальда ; Средняя школа Карлтона; Принц Альберт; Саскачеван, Канада.