Вторая стадия получения азотной кислоты – окисление оксида азота (II)

Нитрозные газы, полученные при окислении аммиака содержат оксид азота (II), азот, кислород и пары воды. При переработке нитрозных газов в азотную кислоту необходимо окислить оксид азота (II) до диоксида.

NO + 0,5O₂ = NO₂ (3.6.)

Реакция окисления обратима, протекает с уменьшением объема и сопровождается выделением теплоты. Следовательно, в соответствии с принципом Ле-Шателье снижение температуры и повышение давления способствуют смещению равновесия реакции вправо, т.е. в сторону образования целевого продукта.

При температурах ниже 100⁰С равновесие реакции практически полностью сдвинуто в сторону образования NO₂. При более высокой температуре равновесие реакции смещается в левую сторону и при температурах выше 700⁰С образование диоксида азота практически не происходит. В связи с этим в горячих нитрозных газах, выходящих из контактного аппарата, диоксид азота отсутствует, и для его получения газовую смесь необходимо охладить до температуры ниже 100⁰С.

Окисление оксида азота(II) – самая медленная стадия производства азотной кислоты. Поэтому увеличение скорости этой стадии особенно необходимо для увеличения скорости всего производства.

Реакция окисления NO в NO₂ ускоряется при понижении температуры, а с повышением температуры замедляется почти до полного прекращения. Для объяснения этого явления предложено несколько гипотез, одна из которых, наиболее признанная, заключается в том, что окисление NO в NO₂ идет через образование промежуточного продукта – димера оксида азота (II).

2NO + O₂ 2NO₂ +Q (3.6.)

2NO (NO)₂ NO₂ (3.7.)

2NO (NO)₂ + Q (3.8.)

Реакция образования димера обратимая и экзотермическая. Для смещения равновесия вправо необходимо снижать температуру.

(NO)₂ + O₂ 2NO₂ (3.9.)

Скорость процесса выражается формулой: r=k^{. .} (3.1)

Т.е. скорость процесса зависит от концентрации димера, а концентрация димера увеличивается с понижением темпетаруры.

Процесс окисления NO в NO₂ проводят при температуре 10-50⁰С.

Таким образом, процесс получения диоксида азота является простым, обратимым, экзотермическим, гомогенным. Его проводят при температуре 10-50⁰С, давлении –0,8 МПа, с избытком кислорода.