Tiểu luận công nghệ hóa đại cương

Khoa Hóa và Cơng nghệ Thực phẩm

Tiểu luận cơng nghệ hóa đại cương

Thực hiện: Nhóm 2
GVHD: Cơ. Lê Thanh Thanh


Nội dung báo cáo:

1. Tính chất hóa lý và ứng dụng chính
2. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric
3. Phương pháp sản xuất axit nitric
4. Phương hướng phát triển


1. Tính chất hóa lý và ứng dụng chính của axit nitric
1.1 Tính chất vật lý

• HNO3 khan là chất lịng khơng màu có tỉ trọng d=1522
kg/m3. Bốc khói ngồi khơng khí. Đóng băng ở -410C và
sơi 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 nitric
1.2 Tính chất hóa học
• HNO3 phân ly hồn tồn 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 nitric
1.3 Những ứng dụng chính
• Trong nơng 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 gia…


2. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric
Q trình điều chế HNO3 loãng từ NH3 dựa vào những phản ứng sau

Oxy hóa NH3 đến oxyt nitơ

4 NH 3 + 5O2 ¬  4 NO + 6 H 2O + Q
→
Oxy hóa NO đến NO2

2 NO + O2 ¬  2 NO2
→

Hấp thụ NO2 bằng nước

3 NO2 + H 2O ¬  2 HNO3 + NO
→


2. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric
2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH3
Đây là q trình thuận nghịch, tỏa nhiệt; phụ thuộc vào
tỷ lệ giữa NH3 với oxy và có thể xảy ra các phản ứng:

4NH3 + 5O2  4NO + 6H2O + 907,3 kJ (1)
4NH3 + 4O2  2N2O + 6H2O +1104,9 kJ
4NH3 + 3O2  4N2 + 6H2O +1269,1 kJ
4NH3 + 6NO  4N2 + 6H2O +1810 kJ
Q trình (1) là q trình chính để sản xuất axit HNO3


2. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric
2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH3
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình :

• Nhiệt độ.
• Chất xúc tác.
• Thời gian.
• Tỷ lệ O2/NH3


2. Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric
2.2 Oxy hóa nitơ thành đioxyt nitơ

Đây 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 hồn
tồn 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 nitric
2.3 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 khơng bền vững và phân rã theo phương trình:
HNO2→ HNO3 + 2NO + H2O -75.8kJ
Vậy phương trình hấp thụ dioxit nitơ là:
3NO2 + H2O = 2 HNO3 +NO +136kJ


Phương pháp sản xuất
Axit Nitric


3. Phương pháp sản xuất axit nitric
3.1 Sản xuất axit nitric loãng
Sơ đồ sản xuất HNO3 dưới áp suất thường
Sơ đồ sản xuất HNO3 dưới áp suất cao

3.2 Sản xuất axit nitric đặc
Cơ đặc axit nitric lỗng
Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc




Cơ đặc axit nitric lỗng
Ngun tắc:
Cơ đặc axit nitric lỗng có mặt axit sufuric đặc.
Axit sunfuric đặc đóng vai trị là chất hút nước.

Phương pháp tiến hành:
Chưng cất axit nitric lỗng với axit sunfuric đặc trong
những tháp có đệm hay trong những tháp đệm vòng.



Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc
Nguyên 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 đặc

Điều chế đioxyt nitơ lỏng bằng 2 phương pháp:
Cách 1:
Ngưng tụ trực tiếp từ khí NO và làm lạnh ở P thấp.
Q trình này đỏi hỏi NO phải ơxi hố hồn tồn  NO2 và
hàm lượng NO ban đầu cao, nhiệt độ làm lạnh khơng bé hơn
– 800C vì N2O4 kết tinh.
2NO2 = N2O4


Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc

Cách 2:
NO + 2HNO3 => 3NO2 + H2O
nNO2 + 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 cơng suất cao hơn.

•

Sử dụng xúc tác nhằm giảm áp suất phản ứng và

tăng hiệu suất chuyển hóa.