Producción de Ácido

Nítrico

Capítulo 4

Prof. Glenda Noboa

Sem A-2015

*Se obtenía a partir de la reacción: de NaNO3 y Ac Sulfúrico.

*Se obtiene Industrialmente a partir de la oxidación catalítica del amoníaco, patentado por el químico alemán Wilhelm Ostwald (1902)

* Se conoce como “Aqua Fortis”

* Se descompone en: 4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2

(amarillo)

* densidad: 1,522 kg/m3

Ac. 100% Azéotropo, 68% Ac fumante

Pto Eb. (1 atm) °C 84 121.8 60

Pto fusión °C -41.6 -41 -52

P vapor (mmHg) 62 42 103

*Oxidante de todos los metales (excepto Au y Pt)

*60% Fabricación de NH4NO3 (fertilizantes y explosivos)

*15% fibras sintéticas

*15% nitrocelulosa, pólvora, pinturas acrílicas, poliuretanos, TNT, entre otros

*Producción de agua regia (disuelve Au y Pt, purifica metales)

*El proceso involucra 3 etapas:

*

Oxidación de NH3

NH3

Aire

Oxidación de NO

NO

Aire

Absorción de NO2 Agua

HNO3

NO2

2𝑁𝐻3 +52 𝑂2 → 2𝑁𝑂 + 3𝐻2𝑂 + Q

2𝑁𝑂 + 𝑂2 ↔ 2𝑁𝑂2 + Q

3𝑁𝑂2 + 2𝐻2𝑂 ↔ 2𝐻𝑁𝑂3 + NO + Q

1.Oxidación de amoníaco: Al oxidar el amoníaco se pueden presentar las sig. reacciones:

La selectividad se logra con catalizador: Pt con 2-10% Rh

Variables de Operación:

*

4𝑁𝐻3 + 5𝑂2 → 4𝑁𝑂 + 6𝐻2𝑂 + Q

4𝑁𝐻3 + 3𝑂2 → 2𝑁2 + 6𝐻2𝑂 + Q

Deseada

2𝑁𝐻3 + 2𝑂2 → 𝑁2𝑂 + 3𝐻2𝑂 + Q

4𝑁𝐻3 + 6𝑁𝑂 → 5𝑁2 + 6𝐻2𝑂 + Q

T: 800-900°C

P 100 atm

t 10-4 s si NO N2 + O2

si Reacc. 4

%NH3 10-14% (mezclas con aire entre 15-

27% NH3 son explosivas)

*

1.Oxidación de amoníaco:

Convertidor:

*

NH3

Aire

NO, N2, NH3, H2O, O2

Empaque cerámico

Malla Pt-Rh

Filtro de recuperación

de Pt

Intercambiador

Acero

inoxidable

Austenítico

2. Oxidación del NO a NO2:

𝑣𝑑 =𝐾𝑝

𝑅. 𝑇𝑃𝑁𝑂2 ∗ 𝑃𝑂2

𝑙𝑜𝑘𝐾𝑝 =652,1

𝑇− 1,033

Variables de operación:

S T>200°C Dimerización: 2NO2 N2O4

NO + NO2 N2O3

*

2𝑁𝑂 + 𝑂2 ↔ 2𝑁𝑂2 + Q

Exotérmica

Reversible

Antiarhenius

T: 100-200°C

P: altas

3. Absorción del NO2:

En presencia de agua y aire, se presenta las sig. reacciones:

Variables de Operación:

Se obtiene [HNO3] 61 -65%

*

2𝑁𝑂2 + 𝐻2𝑂 ↔ 𝐻𝑁𝑂3 + 𝑁𝑁𝑂2 + Q

3𝐻𝑁𝑂2 ↔ 𝐻𝑁𝑂3 + 2𝑁𝑂 + 𝐻2𝑂 + Q

2NO+ 𝑂2 ↔ 2𝑁𝑂2 + Q

4𝑁𝑂2 + 2𝐻2𝑂 + 𝑂2 ↔ 4𝐻𝑁𝑂3 + Q

T: 25-40 °C

P: altas

Torre de platos perforados

Material de la torre: Acero Austenítico

Concentración del ácido

1. Por destilación simple: [HNO3] azéotropo

1. Por destilación extractiva con Acido Sulfúrico

2. Con Nitrato de Mg a 100% HNO3

Finalmente se usa una Torre de blanqueo con aire, para retirar los NOx

*

H2SO4

98%

HNO3

90%

HNO3

60-65%%

H2SO4

70-75%

HNO3 del

Abs

Aire

NOx : NO, NO2, aire

HNO3

*

*

*Nitrógeno fijo: Todo el N que se encuentra en

forma de NO, NH3 o HNO3, excluyendo el N2

*Oxigeno Activo: es aquel que se encuentra en

forma de Nox y O2, excluyendo el que está en

forma de H2O