Noorganik moddalar kimyoviy texnologiyasi

12-MAVZU. KUCHSIZ NITRAT KISLOTA ISHLAB CHIQARISH NAZARIYASI. NITRAT KISLOTASI XUSUSIYATLARI, QO’LLANILISHI VA ISHLAB CHIQARISH USULLARI
Reja:

1. 
   Kuchsiz nitrat kislota ishlab chiqarish nazariyasi.
   
2. 
   Nitrat kislotasi xususiyatlari, qo’llanilishi va ishlab chiqarish usullari.
   

Nitrat kislota ishlab chiqarishning nazariy asoslari
Ammiakdan nitrat kislota ishlab chiqarish yo'li uch bosqichdan iborat:

1. 
   Havo kislorodi bilan ammiakni oksidlash.
   

1. 
   Azot (II)- oksidini azot (IV)- oksidigacha oksidlash va azot (IV)- oksidini dimerlash.
   

3. Azot (IV)- oksidi va azot qo'sh oksidini suv bilan
absorbsiyalash bosqichlari.
Havo kislorodi bilan ammiakni oksidlash. Ammiak katalizator ishtirokida oksidlanganda sharoitga qarab reaksiyalar quyidagicha boradi:
4NH₃ + 5О₂=4NO+6H₂0 + 907 I (a)
4NH₃+4О₂= 2N₂О+ 6H₂O + 1105 kj (b)
4NH₃ + 3О₂=2N₂ + 6H₂О + 1269 kl (d)
4NH₃ + 6NO = 5N₂ + 6H₂O+1810kJ (e)
(a) reaksiya asosiy, qolganlari qo'shimcha reaksiyalar bo'lib, hammasi ham qaytmas reaksiyalardir. Shuning uchun ham, jarayonning yo'nalishi reaksiyalar tezliklarining nisbatlariga bog'liq bo'ladi. Agar katalizator bo'lmasa, yuqori haroratda (900⁰C dan yuqori) ammiak yonib, erkin azot va suvga aylanadi (d-reaksiya bo'yicha). Platina katalizatori yuzaisda esa reaksiya boshqacha (a) reaksiya jarayoni bo'yicha boradi.
Sanoatda amalda qo'llaniladigan eng aktiv va tanlab ta'sir etuvchi selektiv katalizator, bu platina va uning palladiy, rodiylar bilan qotishmasidir. Ular asosiy reaksiyani (a) tezlashtirib, qo'shimcha reaksiyalarga (b,d,e) ta'sir etmaydi. Shunday katalizator maqbul sharoitda ammiakni kislorod bilan NO gacha oksidlanish darajasini amalda 98 % ga yetkaziladi. Ammiakning palatinali katalizatorlarda oksidlanish reaksiyasi hozirgacha ma'lum bo'lgan reaksiyalar orasida eng tez reaksiyasidir (0,0001 dan 0,0002 soniya). Agar gaz shundan ko'proq katalizator bilan kontaktda bo'lsa, ammiak yonadi yoki qo'shimcha reaksiyalar ketadi, NO ni miqdori keskin kamayadi. Platinali katalizator diametri 0,06-0,09 ram gacha bo'lgan ingiclika simlardan to'qilgan to'r shaklida (1 sm da 1024 ta teshigi bo'ladi) tayyorlanib, ularning bir nechtasi ustma-ust qo'yib setkalarning balandligi 60-150 mm qalinlikda paketlar shaklida tayyorlanadi. Bu holat katalizator yuzasini kengaytirish imkoniyatini beradi. Eng qattiq katalizator qotishmasi 93 % Pt, 4 % Pd va 3 % Rh dan tayyorlanadi. Ish jarayonida katalizator simlari sekin asta yemirilib, mayda zarrachalar shaklida gaz oqimi bilan olib ketiladi. 800°C harorat va 0,1 MPa bosimda ishlovchi qurilmalarda 1 t nitrat kislota ishlab chiqarilganda platinali katalizatorlardan 0,04-0,06 yo'qotiladi. Harorat va bosimning ortishi bilan katalizatorning yo'qotish ham ortadi. Masalan, 8 MPa bosim va 900°C haroratda ishlovchi qurilmalarda 1 tHNО₃ da 0,13-0,16g platina yo'qotiladi. Platinava palladiy qiymatining balandligi awalo ularning kamligi va bunday qimmatbaho nodir metallarning yemirilishi natijasida doim yo'qotilib torilishi nisbatan arzonroq metallarni qo'llashni taqazo etadi.
Hozirgi paytda platina metallari bilan bir qatorda, temir yoki vismut oksidlariga, xrom, marganets, vismut kabi metallarni qo'shib tayyorlangan katalizatordan keng foydalanilmoqda. Ularning aktivligi va selektivligi ancha kam albatta. Katalizator massasining taxminan 30 % i yo'qotilgach, u qayta suyuqlantirilib boshqatdan katalizator qotishmasiga aylantiriladi. Platina-rodiy-palladiyli qotislrmadan tayyor bo'lgan katalizator turi 0,1 MPa bosimda ishlovchi qurilmada taxminan bir yilda bir marta almashtiriladi.
Qurama (kombinatsiyalangan)usulda suyuq nitrat kislota ishlab chiqarish. Bu
Nitrat kislotani konsentrlash ikki usul bilan amalga oshiriladi:
1. Suvni tortib oluvchi moddalar yordamida konsentrlash.
2. Nitrat kislotaning to'g'ri sintezi.
Birinchi usulda nitrat kislotani haydash (distillash) yo'li bilan konsentratsiyasi oshiriladi. Ammo nitrat kislota suv bilan azeotrop aralashma hosil qilganligi sababli bu usulda amalda 65 % dan yuqori konsentratsiyali kislota olib bo'lmaydi. Shuning uchun ham suvni tortib oluvchi moddalar: konsentrlangan sulfat kislota yoki magniy nitrat tuzi aralashtirib haydash orqali konsentrlanadi. Ammo bu usulda 11. nitrat kislotani konsentrlash uchun 3-41. H₂S0₄ sarflanadi. Umuman bu usul iqtisodiy jihatdan norentabell bo'lib, keyingi yillarda ancha rentabelli usul, nitrat kislotasini to'g'ri sintezlash keng tarqalmoqda.
Xossalari.
Kimyoviy toza, suvsiz 100 % K nitrat kislota-rangsiz suyuqlik, o'tkir hidli, zichligi 1,52 g/sm³, +82,6°C da qaynaydi, 41,6°C da muzlaydi. Suv bilan har qanday nisbatlarda aralasha oladi. Suyultirilganda issiqlik chiqishi gidratlar hosil bo'lishidan dalolat beradi(HNО₃ H₂О, HNО₃*2H₂О). 68,4 %li nitrat kislotasi esa azeotrop aralashmabo'lib 121,9°C da qaynaydi , bunda u suv bilan birga qo'shilib haydaladi. Nitrat islota issiqlik va yorag'lik ta'sirida parchalanadi.