硝酸工业概述 .pdfVIP

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。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(l)

网催化剂的作用下生成一氧化氨，其反应式为4NH3+504—4N0+6H2O△

H=-907.3kj/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=-112.6kj/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;--136.2kj/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。常压(l)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

(0.2-0.5MPa)与高压(0.7-0.9MPa)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。综(3)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

能直接放空氨氧化法编辑硝酸工业与合成氨工业密接相关，氨氧化法是工业生产中制取

硝酸的主要途径，其主要流程是将氨和空气的混合气（氧：氮≈2：1）通入灼热（760～840℃）

的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮（NO）。生成的一氧化氮利用反应

后残余的氧气继续氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。稀硝酸、浓硝酸、

发烟硝酸的制取在工艺上各不相同。反应在高温高压条件下进行。各步反应的方程式如下:

4NH₃（g）+5O₂（g）—Cr2O3加热→4NO（g）+6H2O（g）2NO（g）+O₂（g）——→

2NO₂（g）3NO₂（g）+H2O（l）——→2HNO₃（aq）+NO（g）NH3氧化制HNO3过

程中,NH3被氧化成NO仅需要0.002s,但NO转化为NO2是一个慢反应.最后尾气中的NOx

量0.4%.

石-硫酸法编辑工业上也曾使用浓硫酸和硝石制硝酸，但该法耗酸量大，设备腐蚀严重，

现基本停止使用NaNO₃（s）+H2SO₄（l）——→NaHSO₄（s）+HNO₃（g）此方法常

用于实验室制取少量硝酸.

化学性质编辑酯化反应硝酸可以与醇发生酯化反应生成对应的硝酸酯，在机理上，硝

酸参与的酯化反应过去被认为生成了碳正离子中间体，但许多文献将机