Ácido nitrico

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  • Publicado : 31 de maio de 2011
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Introdução

Este trabalho destina-se a verificar como é feita produção do ácido nítrico, quais são as principais reações envolvidas. A verificar: se existem reações paralelas, como as condições de temperatura e pressão alteram a produção de tal ácido.

1.0 Processo Industrial

O ácido nítrico é obtido pela reação do dióxido de nitrogênio (anidrido nítrico, NO2) com a água.
 
    3NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO
 
Normalmente, o óxido nítrico produzido pela reação é reoxidado por oxigênio no ar para produzir dióxido de nitrogênio adicional.
Ácido nítrico diluído pode ser concentrado por destilação até um ácido a 68%, o qual é um azeótropo máximo de ebulição contendo 32%. Industrialmente, ácido nítrico mais concentrado é produzido por dissolver dióxido de nitrogênioadicional no ácido nítrico a 68% em uma torre de absorção. Óxidos de nitrogênio quaisquer dissolvidos são demovidos no caso de ácido nítrico fumegante branco, ou permanecem na solução para formar um ácido nítrico fumegante vermelho.
A produção massiva do ácido nítrico é via o processo Ostwald, nomeado devido ao químico alemão Wilhelm Ostwald. Neste processo, amônia anidra (NH3) é oxidada a óxidonítrico pelo oxigênio (O2) a 850°C (cita-se também 900°C) e 5 atmosferas de pressão, com a ajuda de catalisadores de platina e ródio,para resultar no gás NO. Por usar amônia derivada do processo Haber, o produto final pode ser produzido do nitrogênio, hidrogênio, e oxigênio os quais são derivados do ar e gás natural como únicas matérias primas

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As matérias-primasessenciais da fabricação moderna do ácido nítrico são a amônia anidra, o ar, a água e uma tela de platina-ródio como catalisador. Em virtude da sua pequena massa molecular, a amônia pode ser transportada economicamente desde as grandes usinas primárias de fixação do nitrogênio atmosférico até as fábricas de oxidação, nos centros consumidores. A amônia anidra também pode ser transportada em tanquesde aço, enquanto o ácido nítrico requer carros-tanque em aço inoxidável, que pesam muito mais.

2.0 Catalisador

Usa platina e ródio para ajudar a reduzir a saída de NOx. Quando as moléculas NO ou NO2 entram em contato com o catalisador, ele "expulsa" o átomo de nitrogênio para fora da molécula. Com isso, o átomo fica retido e o catalisador libera o oxigênio na forma de O2. Os átomosde nitrogênio se unem com outros átomos de nitrogênio. Todos são retidos pelo equipamento, formando N2. Por exemplo:

2NO = N2 + O2 ou 2NO2 = N2 + 2O2

Devido as suas propriedades químicas (alta atividade catalítica, estabilidade e condutividade elétrica), a platina é o catalisador por excelência para os processos de oxidação e redução

3.0 Reações: Variáveis de controle (Pressão,Temperatura, Vazão)

A reação é descrita como sendo:
 
    4 NH3 (g)   +   5 O2 (g)   →   4 NO (g)   +   6 H2O
 
O óxido nítrico é então reagido com oxigênio no ar para formar dióxido de nitrogênio.
 
    4 NO (g)   +   O2 (g)   →   2 NO2 (g)
 
Este é subseqüentemente absorvido em água para formar o ácido nítrico e óxido nítrico. O óxido nítrico é reciclado para reoxidação, porcondensação a temperatura de 37.8 °C ou menos e a pressão de 115 psia (7,8 bar)]. Mas também a reação pode ser realizada com a adição de oxigênio, conduzindo diretamente ao ácido nítrico.
 
    4 NO2 (g)   +   2 H2O (l)   + O2   →   4 HNO3

Com a seguinte reação intermediária:
 
    2 NO2   +  O2   →  2 NO2  +  N2O4

Uma segunda corrente de ar entrando na coluna de absorção oxida o NO eremove o NO2 do ácido produzido. Operações a mais altas pressões conduzem à produção de ácido nítrico de maior concentração por aumentar a absorção em água e aumentar a pressão parcial de NOx. O produto final da torre de absorção possui concentração de 55 a 65 % em peso de HNO3.

4.0 Reações Importantes

As reações essenciais para a produção do ácido nítrico pela oxidação do amoníaco...
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