HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
KHOA HÓA LÝ KỸ THUẬT
*******

THẢO LUẬN
KỸ THUẬT PHẢN ỨNG
CHỦ ĐỀ 2: TÌM HIỂU VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
AXIT NITRIC
Giáo viên hướng dẫn :

Nguyễn Văn Duy

Sinh viên thực hiện

Tạ Huy Ánh

:

Nguyễn Anh Sơn
Nguyễn Thị Thanh
Đoàn Thị Thêm
Nhóm

:

13


HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ
KHOA HÓA LÝ KỸ THUẬT
*******

THẢO LUẬN
KỸ THUẬT PHẢN ỨNG
CHỦ ĐỀ 2: TÌM HIỂU VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT AXIT NITRIC
Giáo viên hướng dẫn :

Nguyễn Văn Duy

Sinh viên thực hiện

Tạ Huy Ánh

:

Nguyễn Anh Sơn
Nguyễn Thị Thanh
Đoàn Thị Thêm
Nhóm

:

13

Hà Nội, tháng 09 năm 2016


Mục lục
PHẦN I : TỔNG QUAN....................................................................................1
MỞ ĐẦU.........................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN......................................................................2

CHƯƠNG II: CẤU TẠO VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA AXIT NITRIC
............................................................................................................................4
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CỦA AXIT NITRIC..................................7
CHƯƠNG IV: TỔNG HỢP VÀ SẢN XUẤT AXIT NITRIC.................9
PHẦN II: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ....................................................................11
1.

Quá trình sản xuất HNO3 lỏng...........................................................11

2.

Sơ đồ công nghệ sản xuất HNO3 dưới áp suất thường.....................13

3.

Sản xuất axit nitric dưới áp suất cao.................................................15

PHẦN III: THẢO LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................20
1.

Đặc điểm thiết bị chứa axit nitric......................................................20

2.

Một số loại bình chứa..........................................................................20
a.

Bể chứa axit nitric bằng nhôm với công suất khác nhau.................20

b.


Bể chứa axit nitric bằng thép không gỉ và thép cacbon.....................21

c.

Một số dụng cụ chứa khác.................................................................22

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................23


PHẦN I : TỔNG QUAN
MỞ ĐẦU
Ngày nay, yêu cầu ngày càng cao đối với việc gia tăng năng suất thu hoạch cây
trồng nhằm đáp ứng nhu cầu thực phẩm khi dân số thế giới liên tục gia tăng đã
khuyến khích nông dân các nước tăng cường sử dụng các loại phân bón tổng hợp.
Đặc biệt, Việt Nam là một nước nông nghiệp thì việc sử dụng phân bón để tăng
năng suất cây trồng là một vấn đề cần quan tâm. Hơn nữa, Việt Nam đang trên đà
phát triển thực hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá, ngành công nghiệp là ngành
đang được phát triển mạnh kéo theo một ngành phát triển không kém làm công cụ
đó là ngành công nghiệp hoá chất. Việc đưa ra các quy trình công nghệ cũng như
các thiết bị phản ứng và các kỹ thuật phản ứng là một vấn đề trọng điểm để thực
hiện mục tiêu. Dân gian có câu “ Có thực mới vực được đạo” cho thấy được tầm
quan trọng của ngàng nông nghiệp là lâu bền mãi mãi. Để ngàng nông nghiệp phát
triển, thu được năng suất cao thì việc áp dụng các ứng dụng của công nghệ sinh học
trong việc cải thiện giống cây trồng thì nhân tố phân bón cũng là một nhân tố có
yếu tố quyết định quan trọng. Với những yêu cầu bức thiết đó, là những sinh viên
chuyên ngành hoá bọn em quyết định chọn chủ đề sản xuất axit nitric – là một hoá
chất được sử dụng ở quy mô lớn trong sản xuất các loại phân bón như amoni nitrat
và canxi amoni nitrat. Amoni nitrat có thể được sử dụng tiếp để sản xuất urê amoni
nitrat (UAN) - nguyên liệu sản xuất thuốc nổ và phân bón. Sau đây, nhóm em xin

mời thầy cô và các bạn tham khảo bài tiểu luận của chúng em. Do kiến thức còn
hạn hẹp cũng như thời gian tìm hiểu chưa được nhiều còn điểu gì chưa đúng và
thiếu sót mong thầy cô và các bạn góp ý.

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về axit nitric
1.1.1. Khái niệm
Axít nitric là một hợp chất hóa học có công thức hóa học HNO3, là một
dung dịch nitrat hiđrô (axít nitric khan). Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không
màu, bốc khói mạnh trong không khí ẩm.Trong tự nhiên, axít nitric hình thành
trong những cơn mưa giông kèm sấm chớp và hiện nay chúng là một trong những
tác nhân gây ra mưa axít.
Nó là một chất axít độc và ăn mòn có thể dễ gây cháy. Axit nitric tinh khiết
không màu sắc còn nếu để lâu sẽ có màu hơi vàng do sự tích tụ của các ôxít nitơ.
Nếu một dung dịch có hơn 86% axít nitric, nó được gọi là axít nitric bốc khói.
Axít nitric bốc khói có đặc trưng axít nitric bốc khói trắng và axít nitric bốc khó đỏ,
tùy thuộc vào số lượng điôxít nitơ hiện diện.
1.1.2. Lịch sử và xu hướng phát triển
1.1.2.1. Lịch sử
Sự tổng hợp axít nitric đã được ghi nhận lần đầu vào khoảng
năm 800 AD bởi một nhà giả kim người Ả Rập tên là Jabir ibn Hayyan.
1.1.2.2. Xu hướng phát triển
- Ngày nay, sự tăng trưởng của ngành sản xuất phân bón là động lực cơ bản
cho thị trường axit nitric. Đồng thời, thị trường toàn cầu các loại thuốc nổ công
nghiệp cũng đang phát triển mạnh nhờ sự tăng trưởng của những ngành sử dụng
như khai thác khoáng sản và xây dựng.
- Theo nghiên cứu mới công bố của Công ty nghiên cứu thị trường Grand

View Research, thị trường axit nitric được dự báo sẽ tăng trưởng mạnh trong thời
gian từ nay đến năm 2022. Nhìn chung, nhu cầu ngày càng tăng đối với các
2


loại phân bón amoni nitrat trong sản xuất nông nghiệp sẽ là động lực then chốt cho
sự tăng trưởng của thị trường axit nitric.
- Đa số các nước Châu á - Thái Bình Dương là những nền kinh tế dựa trên
nông nghiệp, vì vậy nhu cầu đối với các loại phân bón amoni nitrat ở đây sẽ là động
lực quan trọng cho thị trường axit nitric trong những năm tới. Hơn nữa, trong thời
gian qua những quy định khắt khe về bảo vệ môi trường ở châu Âu và Bắc Mỹ đã
dẫn đến sự dịch chuyển nhu cầu một số sản phẩm sản xuất từ axit nitric về phía các
nền kinh tế mới nổi, nhất là ở châu á. Do đó, trong thời gian tới Châu á - Thái Bình
Dương có khả năng sẽ trở thành thị trường axit nitric phát triển nhanh nhất trên thế
giới.
- Ngoài phân bón, sự phát triển của các ngành công nghiệp sử dụng axit nitric
tại Châu á - Thái Bình Dương, ví dụ sản xuất nội thất, xây dựng, sản xuất xe ô tô
và hóa chất dự kiến sẽ là yếu tố then chốt tiếp theo thúc đẩy sự tăng trưởng của thị
trường axit nitric tại đây. Đặc biệt, xu hướng dịch chuyển các nhà máy sản xuất xe
ô tô từ châu Âu đến Châu á - Thái Bình Dương, nhất là ấn Độ và Trung Quốc, sẽ
tiếp tục hỗ trợ sự phát triển của thị trường axit nitric.
- Xu hướng sử dụng ngày càng nhiều amoni nitrat làm thuốc nổ trong ngành
khai thác khoáng sản tại Bắc Mỹ cũng sẽ hỗ trợ triển vọng tăng trưởng của thị
trường axit nitric trong những năm tới.
- Thị trường axit nitric tại các nước Trung và Nam Mỹ, đặc biệt là Mêhicô và
Braxin, dự kiến sẽ có triển vọng tăng trưởng mạnh nhờ sự phát triển mạnh mẽ của
ngành sản xuất hóa chất.
- Tuy Đông Âu và Tây Âu chiếm tỷ lệ lớn nhất trong nhu cầu axit nitric của
khu vực, nhưng Trung Âu dự kiến sẽ là cơ hội tốt hơn cho các nhà sản xuất axit
nitric trong vài năm tới.

3


CHƯƠNG II: CẤU TẠO VÀ CÁC TÍNH CHẤT CỦA AXIT NITRIC
2.1.

Cấu tạo

Ở trạng thái hơi, phân tử axit nitric có cấu tạo phẳng:

2.2. Các tính chất
2.2.1. Tính chất của axit nitric
2.2.1.1. Tính chất vật lí của axit nitric
-

Acid nitric ở nhiệt độ thường là chất lỏng không màu ,bốc khói dễ bị

phân hủy bởi ánh sáng mặt trời .
-

4HNO3 = 2H2O +4NO2 +O2
Axít nitric khan tinh khiết (100%) là một chất lỏng với tỷ trọng

khoảng 1522 kg/m3 đông đặc ở nhiệt độ -42 °C tạo thành các tinh thể trắng, sôi
ở nhiệt độ 83 °C
-

Nitơ điôxít (NO2) vẫn hòa tan trong axít nitric tạo cho nó có màu

vàng, hoặc đỏ ở nhiệt độ cao hơn

-

Axít nitric có thể pha trộn với nước với bất kỳ tỷ lệ nào và khi chưng

cất tạo ra một azeotrope một nồng độ 68% HNO3 và có nhiệt độ sôi ở 120,5 °C

4


tại áp suất 1 atm. Có hai chất hydrat được biết đến; monohydrat (HNO3·H2O)
và trihydrat (HNO3·3H2O).

2.2.1.2. Tính chất hoá học của axit nitric
Axít nitric là một monoaxít mạnh, một chất ôxi hóa mạnh có thể nitrat hóa
nhiều hợp chất vô cơ và là một axít monoproton vì chỉ có một sự phân ly.
a) Tính Axit
- Axít nitric là một monoaxít mạnh, một chất ôxi hóa mạnh có thể nitrat
hóa nhiều hợp chất vô cơ và là một axít monoproton vì chỉ có một sự
phân ly.
- Là một axít điển hình, axít nitric phản ứng với chất kiềm, ôxít
bazơ và cacbonat để tạo thành các muối, trong số đó quan trọng nhất là
muối amoni nitrat
- Axít nitric là một axít mạnh với một hắng số cân bằng axít (pKa) = −2:
trong dung

dịch nước,

nó

hoàn


toàn điện

ly thành

các

ion nitrat NO3− và một proton hydrat, hay còn gọi là ion hiđrôni, H3O+.
HNO3 + H2O → H3O+ + NO3b, Tính oxi hoá
- Là một chất ôxi hóa mạnh, axít nitric phản ứng mãnh liệt với nhiều
chất hữu cơ và phản ứng có thể gây nổ
- Tất cả các kim loại ,trừ 1 số á kim (platin, vàng ,Rodi...) đều
bị HNO3 đậm đặc oxi hóa tạo thành oxit
5


- Phản ứng với phi kim: Khi phản ứng với các nguyên tố á kim, ngoại
trừ silic và halogen, các nguyên tố này thường bị ôxi hóa đến trạng
thái ôxi hóa cao nhất và tạo ra điôxít nitơ đối với axít đặc và ôxít
nitơ đối với axít loãng.
C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O hoặc 3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + 2H2O
3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO
- Do axít nitric là một chất ôxi hóa, hiđrô (H) thường hiếm khi được tạo
ra. Cho nên khi kim loại phản ứng với axít nitric loãng và lạnh (gần
0 °C) thì mới giải phóng hiđrô:
Mg(rắn) + 2HNO3 (lỏng) → Mg(NO3)2 (lỏng) + H2 (khí)
Hỗn hợp của một thể tích axit nitric đặc và ba thể tích axit clohidric đặc được
gọi là nước cường thuỷ. Cường thuỷ oxi hoá mạnh hơn axit nitric nhiều, chẳng hạn
nó có thể hoà tan vàng, platin.
 Sự thụ động hóa

Dù Crôm (Cr), sắt (Fe), coban (Co), niken (Ni) mangan (Mn) và nhôm (Al) dễ
hòa tan trong dung dịch axít nitric loãng, nhưng đối với axít đặc nguội lại tạo một
lớp ôxít kim loại bảo vệ chúng khỏi bị ôxi hóa thêm, hiện tượng này gọi là sự thụ
động hóa.

6


CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG CỦA AXIT NITRIC
Axit nitric là một trong những hoá chất cơ bản rất quan trọng. Nó được dùng nhiều
vào việc điều chế thuốc nổ, phân bón, phẩm nhuộm, hoá chất và dược phẩm. Axit
nitric còn được dùng để thay thế oxi trong kỹ thuật tên lửa. Nó cũng là một hoá
chất thông dụng ở trong phòng thí nghiệm.
3.1. Trong phòng thí nghiệm
- Thường được dùng làm thuốc thử trong phòng thí nghiệm, axit nitric được sử
dụng để sản xuất thuốc nổ bao gồm nitroglycerin
(C3H5(NO3)3), trinitrotoluen (TNT) và cyclotrimethylenetrinitramin (RDX),
cũng như phân bón (như phân đạm một lá nitrat amoni).
- Axit nitric cũng được sử dụng trong phòng thí nghiệm trường học để tiến
hành các thí nghiệm liên quan đến việc thử clorit. Cho axit nitric tác dụng
với mẫu thử, sau đó cho dung dịch bạc nitrat vào để tìm kết tủa trắng của bạc
clorua.
7


- Trong kỹ thuật ICP-MS và ICP-AES, axit nitric (với nồng độ từ 0,5% đến
2,0%) được sử dụng như một hợp chất nền để xác định dấu vết kim loại trong
các dung dịch. Trong kỹ thuật này cần phải dùng axit nitric cực tinh khiết vì
một số lượng ion kim loại nhỏ có thể gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích.
- Ngoài ra, axit nitric còn được dùng làm chất thử màu (colorometric test) để

phân biệt heroin và morphine.
- Axít đặc làm cho màu da người chuyển qua màu vàng do phản ứng với
chất protein keratin. Vết màu vàng này sẽ chuyển thành màu cam khi được
trung hòa
3.2. Ứng dụng trong công nghiệp
- Axít nitric ( HNO3 )được dùng trong oxi hóa hữu cơ để sản xuất axit
C6H4(COOH)2 và các hợp chất khác .Sử dụng axit nitric để sản xuất thuốc nổ
từ nitro hóa hữu cơ.Nitro hóa axit nitric được dùng trong điều chế nitro
benzenđể, đinitrobenzen và các hợp chất trung gian. Mặc khác dùng axít
nitric tạo vàng và bạc tách,đạn dược quân sự, thép và một loại đồng
ngâm,khắc bằng ánh sáng và sự axít hóa của quặng phốt phát.
- Một trong những ứng dụng cho IWFNA là một chất ôxi hóa trong nhiên liệu
lỏng tên lửa.
- Axít này còn được sử dụng trong ngành luyện kim và tinh lọc vì nó phản ứng
với phần lớn kim loại và trong các tổng hợp chất hữu cơ. Khi kết hợp với axít
clohyđric, nó tạo thành nước cường toan, một trong những chất phản ứng có
thể hòa tan vàng và bạch kim (platinum).
- Axít Nitric là một chất ôxi hóa mạnh, và các phản ứng của axít nitric với các
hợp chất như cyanit, carbit, và bột kim loại có thể gây nổ. Các phản ứng của
8


axít nitric với nhiều hợp chất vô cơ như turpentine, rất mãnh liệt và tự bốc
cháy.

CHƯƠNG IV: TỔNG HỢP VÀ SẢN XUẤT AXIT NITRIC
4.1. Trong phòng thí nghiệm
Axit nitric có thể điều chế bằng cách cho nitrat đồng (II) hoặc cho phản ứng
những khối lượng bằng nhau nitrat kali (KNO3) vơi axit sulfuric (H2SO4) 96%,
và chưng cất hỗn hợp này tại nhiệt độ sôi của axit nitric là 83 °C cho đến khi còn

lại chất kết tinh màu trắng, kali hidrosunfat (KHSO4), còn lưu lại trong bình.
Axit nitric bốc khói đỏ thu được có thể chuyển thành axit nitric màu trắng.
Cần lưu ý khi thí nghiệm thì phải dùng các trang thiết bị bằng thủy tinh, hay nhất là
bình cổ cong nguyên khối do axit nitric khan tấn công cả nút bần, cao su và da nên
sự rò rỉ có thể cực kỳ nguy hiểm.
H2SO4 + KNO3 → KHSO4 + HNO3
9


Chất NOx hòa tan được loại bỏ bằng cách sử dụng áp suất giảm tại nhiệt độ
phòng (10-30 phút với áp suất 200 mmHg hay 27 kPa). Axit nitric bốc khói trắng
thu được có tỷ trọng 1.51 g/cm³. Quy trình này cũng được thực hiện dưới áp suất và
nhiệt độ giảm trong một bước để tạo ra ít khí điôxit nitơ hơn.
4.2. Các phương pháp sản xuất trong công nghiệp
Có 3 phương pháp sản xuất axit nitric – HNO3.
 Phương pháp 1: Sản xuất axit nitric từ natri nitrat.
Phương trình phản ứng
NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3
NaNO3 + H2SO4 = Na2SO4 + HNO3
- Tuy nhiên phương pháp này không phổ biến do nguyên liệu quặng
natri có ít.
 Phương pháp 2: Hồ quang trực tiếp sản xuất từ N2 và O2 , Phương
pháp này tiêu hao năng lượng điện nên hạn chế qui mô công nghiệp.
 Phương pháp 3: Oxy hóa amoniac bằng oxy không khí
- Oxy hóa amoniac – NH3 bằng phương pháp tiếp xúc bằng NO
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
- Oxy hóa NO thành NO2:
2NO + O2 = 2NO2
- Hấp thụ NO2:
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

- Phương pháp này chỉ chế tạo được axit HNO3 loãng có nồng độ 50 –
60%, để được axit nitric đặc 96 - 98% phải qua quá trình cô đặc, hiện
nay người ta dùng phương pháp tổng hợp trực tiếp để được axit nitric
đặc
2N2O4 + 2H2O + O2 = 4HNO3

10


PHẦN II: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
1. Quá trình sản xuất HNO3 lỏng
a. Cơ sở lý thuyết
- Gồm có 3 giai đoạn sau.
 Oxi hóa NH3 bằng oxi tạo thành NO
 Oxi hóa NO thành NO2
 Hấp thụ NO2 vào nước

 Oxi hóa amôniac thành NO:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
- Xúc tác là hợp kim Pt - Rh (5 - 10% Rh).

11


- Áp suất thường và nhiệt độ là 750 – 850 OC, hỗn hợp NH3 trong không
khí có nồng độ 10 - 11% .Người ta thường dùng loại thiét bị tiếp xúc
gồm 3 thiết bị :
- Trên cùng là thiết bị lọc cactong
- Thiết bị oxi hóa (ở giữa ).
- Dưới cùng là nồi hơi - thu hồi

1. Thiết bị lọc .
2.Cửa khí .
3.Lưới phân phối
4.Lưới xúc tác .
5.Vòng kim loại .
6.Lớp gạch chịu nhiệt.

Sơ đồ nguyên lý bộ phân chủ yếu của thiết bị tiếp xúc.
- Hỗn hợp khí NH 3 đi vào thiết bị lọc (1) rồi theo các cửa trên dẫn khí (2) đi
xuống phần thiết bị oxi hóa qua lưới phân phối (3) xuống lưới xúc tác (4) .Phía
dưới lưới (4) có vòng kim loại (5) để giữ các hạt xúc tác và tích nhiệt .
- Ngoài ra còn diễn ra theo các phản ứng sau:
4NH3 +5O2 4NO + 6H2O+ 907,3 (KJ)

(a)

4NH3 +4O2 2N2O + 6H2O +1104,9 (KJ) (b)
4NH3 +3O2 2N2 + 6H2O + 1269,1 (KJ)

(c)

• Theo phương trình (a) cứ 1 mol NH 3 cần 1.25 mol O2 nhưng nếu không chế
ở đk đó thì hiệu suất sẻ oxiho thấp.để tăng hx chuyển hóa NH 3 thành NO
người ta thường dùng dư O 2 so với phương trình cụ thể là o 2 lớn hơn 1.7 lần
so với NH3.
• Thành phần NH3 có trong không khí là 14,4% (V)
 Oxi hóa NO thành NO2
12



- Xảy ra theo phương trình :
- 2NO + O2 < -- > 2NO2 + 112 KJ
- Khí NO rất dễ dàng phản ứng với O 2 ngay ở nhiệt độ thường và
không cần xúc tác.
- Đây là phản ứng thuận nghịch , tỏa nhiệt

 Hấp thụ NO2 vào nước
- Xảy ra theo phản ứng
2NO2 + H2O  HNO3 + HNO2
N2O4 + H2O  HNO3 + HNO2
N2O3 + H2O  2HNO2
- Axit nitro kém bền và bị phân hủy theo phản ứng:
3HNO2  HNO3 + 2NO + H2O
- NO sinh ra trong quá trình hấp thụ được tiếp tục oxi hóa tạo ra
NO2
2NO + O2  2NO2 + Q
- Phương trình tổng quát
3NO2 + H2O  2HNO3 + NO
- Để nâng cao hiệu suất hấp thụ , tăng hiệu quả sử dụng nguyên liệu trong
quá trình hấp thụ người ta vừa tiến hành hấp thụ vừa tiến hành oxy hóa NO
sinh ra trong cùng 1 tháp hấp thụ

13


- Hai phản ứng trên đều thuân nghịch ,xảy ra theo chiều giảm thể tích.
Chiều thuận tăng khi tăng áp suất vá giảm nhiệt độ .
Người ta thường điều chế HNO3 theo hệ thống làm việc áp su ất cao ,
điều chế được HNO3 có nồng độ cao (60%) hiệu suất đạt 98%.
2. Sơ đồ công nghệ sản xuất HNO3 dưới áp suất thường.


Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất HNO3 dưới áp suất thường.
1.Ống khói hút không khí
10,11. Thiết bị trao đổi nhiệt
2. thiết bị rửa không khí
12.Van thuỷ lực
3. lọc
13.Thổi khí
4,5. Lọc xốp
14.Tháp đệm hấp thụ
6.Quạt hút không khí – NH3
15.Làm lạnh axit
7.Lọc ống xốp
16.Bơm
8.Thiết bị tiếp xúc
17. Tháp oxy hoá
9.Nồi hơi tận dụng nhiệt
18. Tháp đệm để hấp thụ kiềm
19. Ống xả khói
- Không khí được hút vào ống khói hút không khí (1) và được đưa qua
thiết bị làm sạch khí bằng nước (2) để khử các khí có tính axit và đưa qua
thiết bị lọc (4) để loại các tạp chất cơ học. Khí NH 3 sau khi được lọc cũng
được vào quạt (6) cùng với không khí. Hỗn hợp khí đi qua thiết bị lọc (7) và
14


đi vào thiết bị tiếp xúc (8) oxy hoá ammoniac thành oxit nito. Ra khỏi thiết bị
(8) hỗn hợp nitroza có nhiệt độ 750 oC – 850oC được đưa qua nồi hơi thu hồi
(9) để giảm nhiệt độ đồng thời tận dụng nhiệt dư thừa.
- Sau đó hỗn hợp khí có nhiệt độ khoảng 160 oC được đưa vào hai thiết bị

làm lạnh kiểu ống chum (10), (11) và làm lạnh bằng nước. Nhiệt độ lúc này
giảm xuống 40oC. Ở nhiệt độ này NO bị oxy hoá thành NO2. Hỗn hợp được
quạt (13) đưa vào tháp hấp thụ kiểu đệm (14), tưới bằng dung dịch axit
nitric. Tại các tháp vừa xảy ra hấp thụ NO2 vừa xảy ra oxy hoá NO. Axit ở
tháp sau có nồng độ thấp hơn và được chuyển dần lên tháp trên để tạo axit có
nồng độ cao hơn. Các axit tuần hoàn được làm lạnh trước khi đưa lại tháp
hấp thụ.
- Ra khỏi tháp (14) trước khi các khí được xả ra ngoài, các khí được đưa
vào tháp hấp thụ kiềm và soda để hấp thụ các oxit nito dưới dạng các muối
NaNO3 và NaNO2 theo phản ứng:
Na2CO3 + NO2 + NO = 2NaNO2 + CO2
Na2CO3 + 2NO2 = NaNO3 + NaNO2 + CO2
2NaOH + NO2 + NO = 2NaNO2 + H2O
- Đối với quá trình hấp thụ bằng kiềm, thì quá trình hấp thụ đạt tối ưu
nếu tỉ lệ nồng độ khí NO2 và NO trong hồn hợp khí bằng nhau. Do đó,
trước tháp hấp thụ kiềm, người ta bố trí tháp oxi hoá (17). Tại đây sẽ xảy
ra quá trình oxi hoá NO thành NO2 làm cho tỉ lệ hai khí này bằng nhau.
3. Sản xuất axit nitric dưới áp suất cao.

15


- Không khí qua ống khói hút (1) vào thiết bị làm sạch (2), và máy nén
(3) được truyền động bởi tuabin khí (4).
- Máy nén khí (3) nén khí đến áp suất p= 7,5.105 N/m2 sấy nóng khí đến
135oC, sau đó được đưa vào thiết bị sấy không khí nóng (5), tại đây nhiệt độ
được nâng lên 250oC nhờ nhiệt của khí nitro từ thiết bị oxi hoá.
- Trong thiết bị trộn lẫn (7) không khí được trộn lẫn với NH 3. NH3 đi từ
thiết bị (6), đây là tổ hợp chuẩn bị khí NH 3 gồm thiết bị hoá hơi, đốt nóng và
lọc.


16


- Từ thiết bị trộn lẫn (7) hỗn hợp khí NH 3 – không khí được đưa vào
thiết bị tiếp xúc (8). Nhiệt độ thiết bị này là 890 – 900 oC và NH3 oxy hoá trên
các tấm lưới xúc tác Pt. Khí nitroz chứa 9,0 -9,6 % khí NO được đưa vào nồi
tận dụng nhiệt (9).
- Sau đó khí này đi vào thiết bị oxi hoá (10), phần trên thiết bị này đặt
bộ phận lọc để lọc Pt ( bông thuỷ tinh). Sau đó khí nitroz đi qua một loạt
thiết bị tận dụng nhiệt để làm lạnh.
- Khí nitroz từ (10) đi 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)
cho nhiệt để làm lạnh đến 150- 160oC.
- Tiếp theo khí nitroz đi vào thiết bị ngưng tụ (12) và có nhiệt độ 40
-50oC
- Khí nitroz đã được làm lạnh đưa vào phía dưới 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 trên đĩa nước ngưng đã làm lạnh chảy xuống gặp khí nitroz, hấp thụ
các oxit nito tạo thành axit nitric.
- Axit nitric thu được sẽ tự chảy vào tháp thổi, ở đó không khí sẽ thổi
các oxit nito hoà tan trên đĩa thứ 6 của tháp hấp thụ.
- Khí đuôi thải ra khỏi tháp hấp thụ đi vào thiết bị đốt nóng (13) rồi vào
thiết bị làm sạch xúc tác (15).
- Hàm lượng các oxit nito trong khí ra ở tháp hấp thụ là 0,05 – 0,1% thể
tích.
17



- Các khí đuôi có nhiệt độ 110 -120oC vào buồng đốt (14) , tại đó chúng
được đốt nóng đến 380-480oC bằng cách trộn lẫn với khí lò nóng.
- Hỗn hợp khí tiếp tục được đưa vào thiết bị làm sạch (15). Trong thiết
bị làm sạch có hai lớp xúc tác, tiến hành đốt cháy các khí có chứa H 2 và các
oxit nito thành N2.
- Nhiệt độ của khí ở cửa ra thiết bị (15) là 700 -710oC
- Khí thải đã làm sạch đi qua thiết bị lọc để lọc lại những xúc tác vụn và
vào tuabin (4), tại đó áp suất hak xuống còn 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 hoá cao 98 -99%
- Sản xuất axit có nồng độ cao hơn 60 -62% và không cần tháp hấp thụ
kiềm.
- Thể tích tháp hấp thụ nhỏ gấp 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

Quy trình sản xuất HNO3 60%
18



Quy trình sản xuất HNO3 99%

19


20


PHẦN III: THẢO LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Đặc điểm thiết bị chứa axit nitric
- Thể tích bình chứa: 10-20000L
- Áp suất làm việc : 16bar
- Có thể thiết kế và sản xuất bồn chứa theo chiều ngang và dọc
- Vật liệu có thể làm bằng thép không gỉ, thép carbon và nhôm nguyên chất.
- Nói chung, theo các phương tiện lưu trữ khác nhau, có thể tuỳ chọn chất
liệu khác nhau để sản xuất bồn chứa như sau:
 Đối với chất lỏng ăn mòn như axit nitric đậm đặc bể chứa làm bằng vật
liệu nhôm là phù hợp.
 Đối với axit nitric loãng, bể chứa thép không rỉ là phù hợp
 Đối với axit sulfuric, bể chứa bằng thép carbon là phù hợp.
2. Một số loại bình chứa
a. Bể chứa axit nitric bằng nhôm với công suất khác nhau
- Giá cả : 1000 – 20000 USD
- Bình chịu áp lực thể tích: 0,5-135 mét khối
- Chất liệu: nhôm (304 hoặc 316L)
- Độ dày vỏ Tank: 1.5-8 mm
- Áp lực (MPa): áp lực trung bình
- Chức năng: Lưu trữ hoặc bể lên men
- nhiệt độ thiết kế: -5-80 độ
- Bề mặt Tank: Các bề mặt được làm bằng nhôm (hoặc đánh bóng nếu có

yêu cầu)
- Sản xuất theo tiêu chuẩn: Trung Quốc

b. Bể chứa axit nitric bằng thép không gỉ và thép cacbon
21


-

Giá cả : 890 – 20000 USD
N ước sản xuất : Trung Quốc
thể tích: 50 – 10000 l
vật liệu: 316L / 304 thép không gỉ, Q235B / Q345R thép carbon
Loại: thẳng đứng hay nằm ngang

c.
-

Một số dụng cụ chứa khác
Tên sản phẩm : bể axit nitric 1000L thép không gỉ
Nhãn hiệu Nikken
Chất liệu SUS304 / SUS316
thể tích : 1000l
Độ dày 2.5 mm
Hình vuông
Cách di chuyển: 4 cách nâng

22