TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU
Khoa Hóa Học- Công Nghệ Thực Phẩm
Bài thuyết trình môn: hóa kỹ thuật đại cương

Chủ đề:

Sản Xuất Axit Nitric

Giảng viên: TS. Lê Thanh Thanh
Thành viên trong nhóm:
1. Lê Đức Bửu
2. Trần Cao Cường
3. Nguyễn Quốc Duy
4. Trần Thanh Đương
5. Trần Quốc Huy
6. Lê Phước Lộc
7. Hoàng Nhật Nhất Linh
Vũng Tàu, ngày 10 tháng 10 năm 2012


I. Tính chất hóa lí
1. Tính chất vật lý
Axít nitric là một trong những axit vô cơ quan trọng nhất.
Axit nitric khan ở nhiệt độ thường là một chất lỏng không màu, bốc khói ngòai
không khí. Tỷ trọng d = 1,52 g/cm2 ở t = 15oC.
Axit nitric đóng băng ở nhiệt độ -41oC và sôi ở nhiệt độ 86oC. Khi sôi kèm theo hiện
tượng phân hủy từng phần theo phương trình:
4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 - 259,7 kJ
HNO3 có thể trộn lẫn với nước theo bất kỳ tỷ lệ nào. Khi pha lõang axit HNO 3
bằng nước có hiện tượng tỏa nhiệt.
Axit lõang có nồng độ từ 40 đến khỏang 60%, axit nitric đặc có nồng độ tới 98%

và loại siêu đặc có chứa trên 20% NO2 tự do. Khi cô đặc axit HNO3 lõang thì nồng độ có
thể đạt 68,4% HNO3, tương ứng với điểm đồng sôi có to = 121,9oC.
Theo độ tinh khiết, người ta chia axit nitric bán trên thị trường thành các lọai khác
nhau: (1) axit nitric công nghiệp là loại có đ/ộ tinh khiết kém nhất và nồng độ thông
thường là 58 đến 60% và 72%; (2) là axit nitric sạch (ký hiệu là P); (3) là các lọai axit
nitric tinh khiết cao và đặc biệt đều có các bảng quy định về thành phần và hàm lượng
các tạp chất đi kèm; các lọai axit này có các mác như sau: P.A. (tinh khiết dùng cho phân
tích), P.C. (tinh khiết hóa học), P.S. (tinh khiết dùng cho các phép quan phổ)…
2. Hóa tính:
HNO3 là một axit mạnh và là một chất oxy hóa mạnh.
Điện li mạnh: HNO3 = H+ + NO3‾
Tác dụng được với quì tím, kim lọai, bazơ, oxit bazơ và muối. Tất cả các kim loại
đứng trước và sau hydro trừ một kim loại quý như platin, vàng, rôđi…đều bị oxy hóa đến
hóa trị cao nhất. HNO3 đặc nguội không tác dụng với Al, Fe, Cr.
Nhiều hợp chất hữu cơ, đặc biệt là các tế bào động vật thực vật bị axit nitric phá
hủy. Đặc biệt loại siêu đặc nó có thể bốc cháy khi tiếp xúc với các chất hữu cơ. Chính vì
thế mà người ta sử dụng lọai axit này để làm liều phóng cho các tên lửa cùng với hỗn hợp
các amin.
HNO3 rất dễ phân hủy ra NO2 ở nhiệt độ cao hoặc dưới tác dụng của ánh sáng theo
phản ứng:
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2
Ứng dụng chính
Axit nitric cũng là một trong những axit vô cơ quan trọng trong công nghiệp hóa chất của
mọi quốc gia. Từ lâu người ta khẳng định rằng nếu không có axit nitric thì không có công
nghiệp quốc phòng. Điều này cho đến nay vẫn hòan tòan đúng đắng vì hầu hết các thuốc
nổ thông dụng và liều phóng đề là sản phẩm đi từ axít nitric.
HNO3 được dùng rất nhiều để sản xuất phân đạm, thuốc nổ. HNO3 đậm đặc dùng để điều chế các
hợp chất nitro dùng trong công nghiệp sản xuất các chất màu và nhiều hợp chất khác.



II.

Các giai đoạn sản xuất acid nitric

Lịch sử sản xuất axit nitric như sau:
Đầu thế kỉ 17 người ta sản xuất axit nitric bằng cách phân hủy diêm tiêu bằng axit
sunfuric.
H2SO4 + KNO3(diêm tiêu) = KHSO4 + HNO3
Về sau nguồn nguyên liệu quặng nitrat trong thiên nhiên không phổ biến nửa.
Đầu thế kỉ 20, người ta dùng phương pháp hồ quang điện:
N2 + O2 = 2NO
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
Nhưng phương pháp này tốn nhiều điện năng phương pháp này không phát triển rộng rãi.
Từ khi tổng hợp được NH3 từ N2 và H2 thì người ta đều sản xuất HNO3 từ amoniac.

Cơ sở hóa lí sản xuất HNO3
Quá trình chế biến HNO3 lõang từ NH3 có các giai đọan sau:
Oxy hóa NH3 → Oxy hóa NO đến NO2 → Hấp thụ NO2 bằng nước.
Oxy hóa tiếp xúc NH3 thành NO (pp tiếp xúc)
Tùy điều kiện và chất phản ứng mà xảy ra theo các phản ứng sau:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
907 kJ(1)
4NH3 + 4O2 → 2N2O + 6H2O + 1270 kJ (2)
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O + 1810 (3)
Để sản xuất axit nitric, người ta tìm cách để tốc độ của phản ứng (1) xảy ra nhanh
chóng và hạn chế các phản ứng khác đến mức độ thấp nhất. Để đạt được điều đó ta dùng
chất xúc tác thích hợp.
a. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình oxy hóa
i. Xúc tác:

Nếu không có xúc tác, phản ứng sẽ tạo ra N2 là chủ yếu.
Những chất xúc tác chọn lọc làm tăng nhanh quá trình oxy hóa NH3 thành oxyt nitơ
lá các oxit sắt, mangan, coban… Trong số đó Pt có những đặc tính tốt nhất, ví vậy cho
đến nay phần lớn các nhà sản xuất HNO3 từ amoniac đều dùng xúc tác Pt.
Trong thực tiễn sản xuất người ta sử dụng hợp kim platin với rođi và palađi, (Pt 95%, Rh - 3%, Pd - 2%).
Xúc tác được kéo thành sợi, rồi dệt thành lưới để tăng bề mặt tiếp xúc. Căng các lưới
xúc tác theo tiết diện của tháp oxi hóa. Tùy theo quá trình oxi hóa ở áp suất cao hay áp
suất thường thì có 3 - 4 lưới, ở áp suất 10 at dùng 16 - 19 lưới platin.
Cơ chế của phản ứng (1) có nhiều tác giả lý giải theo nhiều cách khác nhau tùy
thuộc vào quan điểm cho rằng các sản phẩm trung gian là imit, diimit, amit, nitrozyl hat
hydrolamin. Tuy nhiên cơ chế cho rằng sản phẩm trung gian được tạo ra là
hydroxylamine được thừa nhận nhiều hơn cả và cũng sát với thực tế nhất. Theo cơ chế
này thì khi có mặt của xúc tác, các phản ứng chính chiếm khỏang 97% sẽ xảy ra như sau:
2NH3 + O2 = 2NH2OH
NH2OH + O2 = HNO2 + H2O
Đồng thời các phản ứng phụ chiếm khỏang 3% cũng xảy ra:
NH2OH + HNO2 = N2O + 2H2O
1.


HNO2 + NH3 = N2 + H2O
Nếu không có sự tham gia của xúc tác thì còn có các phản ứng phân hủy khác xảy ra
như sau:
2NO = N2 + O2
2NH3 = N2 + 3H2
Trong điều kiện làm việc của quá trình oxy hóa NH 3, chất xúc tác Pt dần dần trở nên
tơi. Nó bị mất độ bền vững ban đầu và các hạt nhỏ bị cuốn đi cùng dòng khí. Trong
những thiết bị làm việc dưới áp suất thường và t ≈ 800 oC, tổn thất xúc tác Pt trên 1 tấn
HNO3 là 0,04 – 0,06 g. Khi tăng áp suất và nhiệt độ thì tổn thất chất xúc tác sẽ tăng lên.
Ví dụ trong những thiết bị làm việc dưới áp suất 8.10 5 N/m2 ở 900oC tổn thất sẽ là 0,3 –

0,4 g Pt cho 1 tấn HNO3.
Lượng Pt bị cuốn đi một phần sẽ thu hồi lại, tuy nhiên phần lớn là mất đi không hòa
lại. Khi nào lượng tổn thất Pt của các lưới gần 30% thì đem nấu lại.
ii. Nhiệt độ:
Mặt khác nhiệt độ cũng ảnh hưởng rất lớn tới kết quả của quá trình oxy hóa.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, người ta thu được giản đồ trên hình:

Nhìn trên giản đồ ta thấy rõ ràng khi nhiệt độ trong tháp phản ứng lên tới trên
300 C thì phản ứng xúc tác tạo ra NO bắt đầu xảy ra. Nhiệt độ càng tăng thì hiệu suất của
phản ứng (1) càng tăng và đạt cực đại ở nhiệt độ xung quang 800 oC; nhưng khi nhiệt độ
lên trên 800oC bắt đầu xảy ra phản ứng phân hủy NO tạo N2. Đồng thời ta cũng thấy phản
ứng phân hủy NH3 tạo N2, cũng bắt đầu xảy ra khi nhiệt độ lên tới trên 700 oC và tăng rất
nhanh khi nhiệt độ tiến tới 1000oC; tại đây hiệu suất của phản ứng tạo NO từ NH3 cũng
o


giảm xuống tới 0. Tóm lại, hiệu suất tạo thành NO của quá trình đạt cao nhất trong
khỏang nhiệt độ từ 700 đến 800oC.
iii. Áp suất: Mặt khác đây là phản ứng giữa các chất khí cho nên khi áp suất
tăng sẽ có lợi cho sự tạo thành NO. Song thực tế cho thấy, nếu áp suất càng
cao thì tổn hao xúc tác càng lớn => tăng chi phí cho xúc tác. Chính vì vậy mà
người ta không tiến hành phản ứng ở áp suất cao.
iv. Tỷ lệ O2/NH3: Hiệu suất chuyển hóa của NH3 còn phụ thuộc vào tỉ lệ mol
của O2 và NH3 khi dùng xúc tác Pt, áp suất khí quyển:

Nếu theo đúng tỷ lượng 1,25 mol O2 trên 1 mol NH3, thực tế cho thấy hiệu suất chuyển
hóa chỉ đạt 65%. Muốn đạt hiệu suất chuyển hóa xấp xỉ 100% thì kinh nghiệm chỉ ra rằng tỷ lệ
O2 và NH3 phải đạt từ 1,7 đến 2,0 chứ không phải là 1,25.
Để hiệu suất chuyển hóa của NH3 thành NO cao người ta thường dùng dư oxi so với
phương trình, cụ thể là oxi lớn hơn 1,7 lần so với NH3.

Cũng cần lưu ý rằng giới hạn nổ của hỗn hợp NH 3 trong không khí nằm trong khỏang từ
15 -28% thể tích và giới hạng này được mở rộng khi áp suất tăng và tăng nhiệt độ và thu hẹp lại
khi có mặt của hơi nước. Trong điều kiện sản xuất người ta phải lảm việc với hỗn hợp nằm ngòai
giới hạn nổ. Thông thường người ta dùng hỗn hợp phản ứng chứa 10-12% NH3.
Thời gian: quá trình oxy hóa NH3 trên xúc tác Pt xảy ra nhanh nên không cần thời gian
tiếp xúc dài. Nếu thời gian tiếp xúc tăng lên đáng kể thì năng suất NO sẽ giảm xuống rõ rệt vì
những phản ứng phụ. Thời gian tối ưu là 0,0001 – 0,0001 giây.
1. Oxy hóa oxyt nitơ đến đioxyt nitơ
2NO + O2 ↔2NO2

∆H < 0, ở nhiệt độ thường, không cần xúc tác


Quá trình chuyển hóa NO thành NO2 là một phản ứng tỏa nhiệt rất mạnh, do đó muốn
phản ứng chuyển dịch hòan tòan về phía tạo thành NO2 thì NO từ tháp tổng hợp đi ra phải được
hạ nhiệt độ xuống 150oC và cấp đầy đủ oxy.
Đối với đa số các phản ứng, tăng nhiệt độ sẽ tăng tốc độ phản ứng, nhưng đối với phản
ứng oxy hóa NO thành NO2 thì không tuân theo đinh luật chung này, tốc độ phản ứng sẽ giảm
xuống khi tăng nhiệt độ.
Dưới 1500C phản ứng xảy ra hoàn toàn theo chiều thuận Nhiệt độ > 150oC phản ứng
thuận nghịch, nhiệt độ > 800oC sự oxi hoá không xảy ra.
Nếu trong điều kiện không đủ O2 và hh khí ngoài NO2 còn có N2O3, N2O4, NO
(N2O4 tạo thành ở nhiệt độ thấp dư O2 thì phản ứng 2NO + O2→ N2O4)
Thực nghiệm cho thấy, tăng áp suất, phản ứng oxi hóa NO thành NO 2 sẽ chuyển dịch
theo chiều thuận.
Điều kiện thích hợp cho quá trình oxi hóa này là nó xảy ra khắp không gian của dây chuyền
sản xuất: trong các tháp hấp thụ, trên đường ống dẫn. Thực nghiệm cho thấy để đạt hiệu suất
NO2, N2O4 cao thì P = 8 – 10atm, to < 200oC
2.
Hấp thụ đyoxyt nitơ bằng nước:

O2 và N2O4 tác dụng với nước. Hấp thụ NO2 bằng nước là quá trình hấp thụ hóa học
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2
N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2
Axit nitrơ HNO2 không bền và bị phân hủy theo phương trình:
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O
Phản ứng tổng quát của quá trình hấp thụ sẽ là:
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
Trioxit nitơ có tác dụng với nước tạo ra axit HNO2, sau đó axit này sẽ phân hủy tạo NO.
Các oxit NO và N2O thực tế không tan trong nước.
- Để tăng tốc độ của quá trình hấp thụ NO2 ta phải tăng diện tích tiếp xúc của khí với chất
lỏng do đây là quá trình dị thể L-K. Bằng cách tạo ra các tháp có các đĩa nằm ngang, khí sẽ chui
qua các đĩa từ đáy tháp đi lên còn chất lỏng sẽ chảy từ đỉnh tháp xuống.
- Làm lạnh chất lỏng trong tháp hấp thụ đến t0 khoảng 750C để hấp thụ tốt.
Hấp thu NO2 ở điều kiện thường chỉ thu được axit nitric loãng khoảng 50%. Khi tăng P của
tháp hấp thụ đến 6 - 8at thì có thể thu được HNO3 nồng độ khoảng 62%.
III.Sơ đồ công nghệ:

1. Phương pháp sản xuất HNO3 loãng


Tùy theo áp suất của hệ thống thiết bị mà người ta chia ra làm ba lọai công nghệ sản
xuất axit nitric lõang:
- Hệ thống làm việc ở áp suất thường
- Hệ thống làm việc ở áp suất cao (6-8atm)
- Hệ thống hỗn hợp trong đó giai đọan đầu thực hiện ở áp suất thường còn giai đọan
sau ở áp suất cao.
Hệ thống làm việc ở áo suất thường điều chế được axit 50% HNO3 và hiệu suất chỉ đạt
92%.
Hệ thống có giai đọan hấp thụ làm việc ở áp suất cao, tuy có nhiều khó khăn liên quan
đến việc thực hiện áp suất cao nhưng lại điều chế được axit có nồng độ cao hơn, khỏang

60% hoặc hơn nữa và hiệu suất chuyển hóa oxit nitơ đạt tới 98%.
a. Sơ đồ công nghệ sản xuất HNO3 dưới áp suất thường

Không khí được hút vào ống khói hút không khí (1) và được đưa qua các thiết bị
làm sạch khí bằng nước (2) để khử các khí có tính chất axit và qua thiết bị lọc (4) đề lọai
các tạp chất cơ học. Khí NH3 sau khi được lọc cũng được vào quạt (6) cùng với không
khí. Hỗn hợp khí qua thiết bị lọc (7) đi vào thiết bị tiếp xúc (8) oxy hóa ammoniac thành
oxit nitơ. Ra khỏi thiết bị (8), hỗn hợp nitroza có nhiệt độ 750-850oC được đưa qua nồi
hơi thu hồi (9) để giảm nhiệt độ đồng thời tận dụng nhiệt thừa.


Sau đó hỗn hợp khí có nhiệt độ 160oC được đưa vào hệ thống hai thiết bị làm lạnh
kiểu ống chùm (10) và (11) và làm lạnh bằng nước. Nhiệt độ lúc này giảm xống 40oC. Ở
nhiệt độ này NO bị oxi hóa thành NO2. Hỗn hợp được quạt (13) đưa vào hệ thống tháp
hấp thụ kiểu đệm (14), tưới bằng dung dịch axit nitric. Tại các tháp, vừa xảy ra phản ứng
hấp thụ NO2 vừa xảy ra phản ứng oxi hóa NO. Axit ở tháp sau có nồng độ thấp hơn và
được chuyển dần lên tháp trước để tạo axit có nồng độ cao hơn. Các axit tuần hòan đều
được làm lạnh trước khi bơm trở lại tháp hấp thụ.
Ra khỏi tháp các tháp (14) trước khi khí được xả ra ngòai, khí được đưa vào tháp
hấp thụ bằng kiềm và xôđa để thu hồi oxit nitơ dưới dạng dung dịch các muối NaNO 3 và
NaNO2 theo phản ứng:
Na2CO3 + NO2 + NO = 2NaNO2 + CO2
Na2CO3 + 2NO2 = NaNO2 + NaNO3 + CO2
2NaOH + NO2 + NO = 2NaNO2 + H2O
Đối với quá trình hấp thụ bằng kiềm, thì quá trình hấp thụ sẽ tối ưu nếu nồng độ
NO2 và NO trong hỗn hợp khí bằng nhau. Do đó, phía trước tháp hấp thụ bằng kiềm,
người ta bố trí tháp oxi hóa (17). Tại đây sẽ diễn ra quá trình ôxy hóa NO thành NO 2 làm
cho tỉ lệ hai khí này bằng nhau.
b. Sơ đồ sản xuất HNO3 dưới áp suất cao



Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit HNO3 dưới áp suất cao
1.Ống khói hút
2.Thiết bị làm sạch khí
3.Máy nén
4. Tuabin khí
5.Sấy không khí

6. Thiết bị chuẩn bị NH3
7. Thiết bị trộn và lọc
8. Thiết bị tiếp xúc
9.Nồi hơi
10. Thiết bị oxy hóa và lọc

11. Tháp hấp thụ
16. Thiết bị nồi hơi
12. Làm lạnh nhưng tụ
17. Ống khói xả
13.Sấy nóng khí đuôi
14. Buồng đốt
15. Thiết bị làm sạch xúc tác

-Không khí qua ống khói hút (1) vào thiết bị làm sạch (2) vào máy nén (3) được
truyền động bởi tuabin khí (4).
- Máy nén khí (3) nén khí đến P = 7,4.105 N/m2, sấy nóng khí đến 135oC. sau đó
đưa vào thiết bị sấy nóng không khí (5), tại đây nhiệt độ được nâng lên 250oC nhờ nhiệt
của khí nitroz từ thiết bị oxy hóa.
-Trong thiết bị trộn lẫn (7) không khí được trộn với NH3. NH3 đi từ thiết bị (6),
đây là tổ hợp chuẩn bị NH3, gồm thiết bị hóa hơi, lọc và đốt nóng.
- Từ thiết bị trộn lẫn (7) hh Nh3 – không khí vào thiết bị tiếp xúc (8). Nhiệt độ

trong thiết bị này là 890-900oC và NH3 oxy hóa trên các lưới xúc tác Pt. Khí nitroz chứa
9,0 – 9,6 % NO được đưa vào nồi tận dụng nhiệt (9).
-Sau đó khí này đi vào thiết bị oxy hóa (10). Phần trên của thiết bị này đặt bộ phận
lọc để lọc Pt (bông thủy tinh). Sau đó khí nitroz đi qua một lọat thiết bị tận dụng nhiệt để
làm lạnh.
- Khí nitroz từ (10) vào (5) để sấy nóng không khí, tại đây nó được làm lạnh đến
210 – 230oC; tiếp theo khí nitroz đi vào thiết bị đốt nóng (13), ở đây nitroz cho nhiệt để
làm lạnh đến 150 – 160oC.
- Tiếo theo khí nitroz đi qua thiết bị ngưng tụ (12) và có to = 40 -50oC.
- Khí nitroz đã làm lạnh đưa vào phần dưới của tháp hấp thụ (11). Tháp có đường
kính 2m, chiều cao 46m và có 49 đĩa. Trên các đĩa đặt những vòng xoắn bên trong là
nước hồi lưu để dẫn nhiệt ra.
- Ở đĩa trên nước ngưng đã làm lạnh chảy xuống gặp khí nitroz, hấp thụ các oxit
nitơ tạo thành axit nitric.


- Axit HNO3 nhận được sẽ tự chảy vào tháp thổi, ở đó không khí nóng sẽ thổi các
oxit nitơ hòa tan lẫn trên đĩa thứ 6 của tháp hấp thụ.
- Khí đuôi (thải) ra khỏi tháp hấp thụ, đi qua thiết bị đốt nóng khí (13) rồi vào thiết
bị làm sạch xúc tác (15).
- Hàm lượng các oxit nitơ trong khí ra ở tháp hấp thụ là 0,05 – 0,1% thể tích.
- Các khí đuôi có to = 110 – 120oC vào buồng đốt (14), tại đó chúng được đốt nóng
đến 380 – 480oC bằng cách trộn lẫn với khí lò nóng (khí lò nhận được khi đốt cháy khí tự
nhiên và không khí).
- Hỗn hợp khí tiếp tục được đưa vào thiết bị làm sạch (15). Trong thiết bị làm sạch
có 2 lớp xúc tác, tiến hành đốt cháy khí có chứa H2 và khử oxit nitơ đến N2. Nhiệt độ của
khí ở cửa ra thiết bị (15) đạt 700-710oC.
- Khí thải đã làm sạch đi qua lọc để lọc lại những xúc tác vụn rồi vào tuabin (4),
tại đó áp suấthạ xuốngcòn 1,07.106 N/m2.
- Khí thải tiếp tục vào nồi hơi tận dụng nhiệt (16) rồi vào ống khói xả (17).

 Ưu điểm:
+ Hiệu suất chuyển hóa cao 98-99%.
+ Sản xuất axit có nồng độ cao hơn 60-62% và không cần sử dụng tháp hấp thụ
kiềm.
+ Thể tích tháp hấp thụ nhỏ hơn 10 lần.
+ Giảm tiêu tốn thép để chế tạo thiết bị, giảm nhân công.
 Nhược điểm:
+ Mất mát xúc tác.
+ Tiêu hao năng lượng để nén áp suất cao
2. Phương pháp sản xuất HNO3 đặc


Axit nitric đặc thường được sản xuất theo hai phương pháp: (1) chưng cất axit loãng với sự
có mặt của các chất háo nước như axit sulfuric đặc, muối sulfate khan… và (2) oxy hóa – hấp thụ
dinitơtetraoxit (N2O4) bằng oxy và nước ở áp suất cao.

a. Cô đặc axit nitric
Hệ HNO3 – H2O có hỗn hợp đẳng phí ở nồng độ 68.4% HNO3, vì vậy bằng phương pháp
chưng cất thông thường không thể điều chế được axit nitric có nồng độ cao hơn 68,4%. Vì vậy
muốn điều chế axit nitric đặc hơn bằng phương pháp này, người ta phải qua các công đọan sau:
+ Cô đặc axit loãng 40 – 50% với 60 – 65%.
+ Chưng cất axit 60 – 65% trong sự có mặc của chất háo nước để thu được axit đậm đặc theo
yêu cầu.
+ Tái sinh chất háo nước bằng cách cho bay hơi nước ở nhiệt độ cao.

Hình 1.3- Sơ đồ ngyên tắc cô đặc axit HNO3 loãng
1.Thiết bị ngưng 2. Thiết bị trao đổi nhiệt 3. Tháp cô đặc 4. Thiết bị hóa hơi axit loãng
Axit H2SO4 đặc liên kết với nước tạo thành axit sunfuric- hydrat sôi ở nhiệt độ cao hơn
axit HNO3 100%. Vì vậy khi đun nóng hỗn hợp này có thể chọn những điều kiện đề tách hỗn hợp
này có thể chọn những điều kiện để tách HNO3 và H2SO4 một cách riêng biệt.



Axit sunfuric đi vào một trong những đĩa phía trên của tháp. Axit nitric lõang vào tháp ở
phía dưới cách vài đĩa. Một phần khác của axit nitric lõang vào tháp qua thiết bị hóa hơi.
- Đốt nóng hỗn hợp được tiến hành bằng hơi nước 180-200oC được đưa vào tháp ở phía
dưới.
-Hơi axit HNO3 chứa một lượng hơi nước không đáng kể và các oxit nitơ được tạo thành
khi phân hủy axit nitric sẽ đi ra khỏi tháp và đi vào thiết bị ngưng tụ, ở đó axit nitric ngưng lại,
còn khí nitroz tiếp tục đi vào thiết bị hút chân không.
- Một phần các oxit nitơ sẽ hòa tan trong axit nitric, vì vậy từ thiết bị ngưng tụ axit sẹ đi
vào những đĩa trên cùng của tháp, ở đó tiến hành thổi khí rồi đưa vào thiết bị làm lạnh (2) và thu
được sản phẩm axit HNO3 đặc.
- Axit sunfuric loãng (70%) chảy ra từ phần dưới của tháp và đi vào thiết bị cô bay hơi.
Axit H2SO4 đã sử dụng muốn hồi lưu lại quá trình phải cô đặc thành kuporos. Điều đó đòi hỏi
tiêu tốn năng lượng lớn, tổn thất một lượng H2SO4 nào đó không thu hồi được và thiết bị bị ăn
mòn rất nhiều. Do đó, ngày nay chú trọng phương pháp tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc.

b. Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc
Đây là phương pháp thường để điều chế axit nitric đặc và siêu đặc, có nồng độ NO2 tự do
cao. Phương pháp này dựa trên phản ứng giữa N2O4 lỏng với oxy và hấp thụ ngay vào nước dưới
áp suất cao. Phản ứng tổng quát có thể viết như sau:
2N2O4 + 2H2O + O2 = 4 HNO3 + 78.6 kJ
Phương pháp này cũng đi từ nguyên liệu đầu là khí NO2 và tiến hành theo các bước sau:
+ NO từ tháp oxy hóa ammoniac được làm nguội và tách hết hơi nước dư.
+ Oxy hóa NO thành NO2 bằng oxy không khí.
+ Hấp thụ NO2 bằng axit nitric đặc ở áp suất cao (tới đây cũng đã có thể thu được axit nitric
có nồng độ tới 98 – 99%)
+ Tinh cất thu NO2 tinh khiết từ axit 98%, làm lạnh và ngưng tụ NO2 thành N2O4 lỏng.
+ Cho N2O4 phản ứng với H2O và oxy tinh khiết ở áp suất cao và làm lạnh tốt. Sau công
đoạn này ta có thể thu được axit nitric siêu đặc.


IV.Phương hướng phát triển
-Thiết bị có công suất cao hơn.
+ Năm 1970 có 1000 tấn NH3/ngày đêm.
+ Năm 1977 có 1500 tấn NH3/ngày đêm.
+ Đến nay có ~ 4000 tấn NH3/ngày đêm.
-Điện năng tiêu phí nhiều dùng chủ yếu để nén khí. Hướng dùng áp suất thấp nhưng áp suất
thấp thì nhiệt độ thấp và hiệu suất chuyển hóa thấp dẫn đến tốc độ quá trình chậm. Muốn khắc
phục phải dùng xúc tác. Cần xúc tác rẻ, không bi nhiễm độc và cho hiệu suất quá trình tăng.