ГЛАВА 1. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ 1.1. Виды и применение азотной кислоты Азотная кислота - это бесцветная жидкость с температурой замерзания -41°С и температурой кипения 86°С. НКО3 является сильным окислителем. При её действии многие органические вещества разлагаются, а некоторые воспламеняются. Физические свойства: - Молярная масса: 63,01 г/моль;
- Плотность: 1,5129 г/см3 (+20 °c);
- Кислотность: -1,4 пка;
- Кипит при +83 °c;
- Плавится при -41,6 °c;
- Давление газа: 48 мм рт. Ст. (20 °c).
В настоящее время промышленность выпускает азотную кислоту трех видов: 1) Неконцентрированную с содержанием 50- 60 % HNO3; 2) Специальную, содержащую 72% HNO3; 3) Концентрированную, содержащую 96-98 % HNO3. Неконцентрированная кислота в основном идет на получение нитрата аммония. Специальная кислота используется в атомной промышленности при переработке топливных элементов в ядерных реакторах. Крепкая азотная кислота применяется для производства взрывчатых веществ, травлении металлов, производстве различных красителей и продуктов бытовой химии. Чистая кислота и ее соли действуют как окислитель. Вещество активно воздействует на металлы, которые не вытесняют водород. К ним относятся медь и серебро. При смешивании азотной и соляной кислот образуется вещество, способное растворять любые металлы. Таблица 1.1. Виды и области применения азотной кислоты | Вид | Содержание HNO3 | Применение | | Неконцентрированная | 58% | Получение нитрата аммония | | Специальная | 72% | Атомная промышленность | | Концентрированная | 96-98% | Производство взрывчатых веществ, травление металлов, бытовая химия | Производство неконцентрированной кислоты требует меньших энергозатрат по сравнению с концентрированной, так как исключается стадия дополнительного концентрирования. Это снижает себестоимость продукции на 15-20%. Для получения специальной или концентрированной кислоты необходимо концентрирование разбавленной кислоты с применением водоотнимающих средств. В качестве таких используются либо серная кислота, либо нитрат магния. Получение азотной кислоты Азотную кислоту производят из аммиака. Сырьем для получения азотной кислоты служат аммиак, воздух и вода. Для производства разбавленной азотной кислоты применяют метод Оствальда. Аммиак окисляют на платиновой или платинородиевой сетке. В процессе вещество подвергается воздействию высокой температуры (+227 °C) и давления (9 атм.). При окислении аммиака выделяется оксид азота II, под воздействием воздуха он окисляется до оксида азота IV. Его подвергают диспропорционированию с водой. Получаются два вещества: азотная и азотистая кислоты. Второе вещество нестабильно, поэтому его повторно диспропорционируют. Для получения водного раствора весь объем жидкости перегоняют до уровня 68%. Чтобы получить концентрат, вещество обезвоживают концентрированной серной кислотой. (Отгонкой воды из разбавленной азотной кислоты можно получить лишь 68%-й раствор, поскольку именно при такой концентрации образуется азеотропная смесь, то есть получить раствор концентрации выше 68% этим методом невозможно). В отечественной азотной промышленности аппаратурным оформлением метода Освальда стала разработка агрегатов АК-72, УКЛ-7 и 1/3,5. Именно эти установки в настоящее время являются основой производственного парка практически всех действующих в России азотных производств. В основу схемы АК-72 положен замкнутый энерготехнологический цикл с двухступенчатой конверсией аммиака и охлаждением нитрозных газов под давлением 0,42–0,47 МПа и абсорбцией оксидов азота при давлении 1,1—1,26 МПа; продукция выпускается в виде 60%-ной HNO3. Первый агрегат АК-72 мощностью 380 тыс. т/год был пущен в 1976 году. Агрегат УКЛ-7 имеет мощность 120 тыс. т год. Азотная кислота получается под давлением 0,716 МПа с использованием высокотемпературной каталитической очистки выхлопных газов, выпускающий продукцию в виде 53- 58%-ной HNO3. При разработке этой схемы были пересмотрены вопросы экономической эффективности производства по схеме АК-72, в результате чего уменьшена мощность установки с 380 тыс. тонн до 120 тыс. тонн в год и снижено давление во всей схеме. В частности, абсорберы работают при давлении 0,5–0,7 МПа. Улучшена схема очистки хвостовых газов. 1.2. Регламенты для производства азотной кислоты Производство и использование неконцентрированной азотной кислоты в России регламентирует ГОСТ 53789-2010 «Кислота азотная неконцентрированная. Технические условия». По физико-химическим показателям неконцентрированная азотная кислота должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.2. Таблица 1.2. Физико-химические показатели неконцентрированной азотной кислоты | Наименование показателя | Норма для сорта | | Высший | 1-й | 2-й | | 1 Внешний вид | Прозрачная бесцветная или слегка окрашенная в желтый цвет жидкость без механических примесей | | 2 Массовая доля азотной кислоты, %, не менее | 57,0 | 56,0 | 46,0 | | 3 Массовая доля оксидов азота не более | 0,07 | 0,10 | 0,20 | | 4 Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более | 0,004 | 0,020 | 0,050 | Источник: ГОСТ 53789-2010 Производство и использование концентрированной азотной кислоты регламентирует ГОСТ 701-89 «Кислота азотная концентрированная. Технические условия». Концентрированная азотная кислота выпускается двух марок - А и Б. Азотная кислота марки А применяется в производстве изделий электронной и радиоэлектронной промышленности, в процессах нитрования органических соединений, в производстве взрывчатых веществ, при химической обработке металлов, в медицинской промышленности, в производстве пластмасс и для других целей.
Азотная кислота марки Б применяется для гальванических работ, в производстве химических реактивов, для растворения примесей промышленных продуктов, в процессах нитрования органических соединений, в производстве взрывчатых веществ и для других целей.
По физико-химическим показателям концентрированная азотная кислота должна соответствовать нормам, указанным в таблице. Таблица 1.3. Физико-химические показатели концентрированной азотной кислоты | Наименование показателя | Норма для марки | | А | Б
| | 1. Массовая доля азотной кислоты, %, не менее | 98,6 | 97,5 | | 2. Массовая доля серной кислоты, %, не более | 0,05 | 0,06 | | 3. Массовая доля оксидов азота (N O), %, не более | 0,2 | 0,3 | | 4. Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более | 0,014 | 0,025 | Источник: ГОСТ 701-89
|
