Khoa Hóa Cơng nghệ Thực phẩm Tiểu luận cơng nghệ hóa đại cương Thực hiện: Nhóm GVHD: Cơ Lê Thanh Thanh Nội dung báo cáo: Tính chất hóa lý ứng dụng Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric Phương pháp sản xuất axit nitric Phương hướng phát triển Tính chất hóa lý ứng dụng axit nitric 1.1 Tính chất vật lý • HNO3 khan chất lịng khơng màu có tỉ trọng d=1522 kg/m3 Bốc khói ngồi khơng khí Đóng băng -410C sơi 860C • HNO3 tinh khiết bền, dễ bị phân hủy điều kiện thường có ánh sáng • Tan nước với tỷ lệ 1 Tính chất hóa lý ứng dụng axit nitric 1.2 Tính chất hóa học • HNO3 phân ly hồn tồn nước Là axit mạnh điển hình: làm quỳ tím hóa đỏ; tác dụng với bazơ, oxit bazơ, muối… • Là chất oxy hóa mạnh • Phản ứng mãnh liệt với nhiều hợp chất hữu phản ứng gây nổ 1 Tính chất hóa học ứng dụng axit nitric 1.3 Những ứng dụng • Trong nơng nghiệp: điều chế phân đạm • Trong lĩnh vực quân sự: điều chế thuốc nổ, chất oxi hóa cho nhiên liệu lỏng tên lửa… • Trong y dược: thuốc thử phân biệt heroin morphine • Trong cơng nghệ thực phẩm: ngun liệu dùng để sản xuất số phụ gia… Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric Q trình điều chế HNO3 loãng từ NH3 dựa vào phản ứng sau Oxy hóa NH3 đến oxyt nitơ NH + 5O2 ¬  NO + H 2O + Q → Oxy hóa NO đến NO2 NO + O2 ¬  NO2 → Hấp thụ NO2 nước NO2 + H 2O ¬  HNO3 + NO → Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric 2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH3 Đây trình thuận nghịch, tỏa nhiệt; phụ thuộc vào tỷ lệ NH3 với oxy xảy phản ứng: 4NH3 + 5O2  4NO + 6H2O + 907,3 kJ (1) 4NH3 + 4O2  2N2O + 6H2O +1104,9 kJ 4NH3 + 3O2  4N2 + 6H2O +1269,1 kJ 4NH3 + 6NO  4N2 + 6H2O +1810 kJ Q trình (1) q trình để sản xuất axit HNO3 Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric 2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH3 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình : • Nhiệt độ • Chất xúc tác • Thời gian • Tỷ lệ O2/NH3 Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric 2.2 Oxy hóa nitơ thành đioxyt nitơ Đây giai đoạn thứ hai trình sản xuất axit HNO3 2NO + O2 2NO2 + 112,3 KJ Dưới 150oC phản ứng thực tế xảy hoàn toàn phía thu NO2 Ở nhiệt độ cao hơn, cân chuyển phía trái t0 > 8000C phản ứng oxy hóa NO thành NO2 thực tế khơng xảy 2 Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric 2.3 Hấp thụ đioxit nitơ nước Đioxit nitơ dimer tác dụng với nước theo phương trình sau: 2NO2 +H2O →HNO3 +HNO2 + 116,0kJ N2O4 +H2O → HNO3 + HNO2 + 59,0kJ Acid nitơ không bền vững phân rã theo phương trình: HNO2→ HNO3 + 2NO + H2O -75.8kJ Vậy phương trình hấp thụ dioxit nitơ là: 3NO2 + H2O = HNO3 +NO +136kJ Phương pháp sản xuất Axit Nitric Phương pháp sản xuất axit nitric 3.1 Sản xuất axit nitric loãng Sơ đồ sản xuất HNO3 áp suất thường Sơ đồ sản xuất HNO3 áp suất cao 3.2 Sản xuất axit nitric đặc Cơ đặc axit nitric lỗng Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc Cô đặc axit nitric lỗng Ngun tắc: Cơ đặc axit nitric lỗng có mặt axit sufuric đặc Axit sunfuric đặc đóng vai trị chất hút nước Phương pháp tiến hành: Chưng cất axit nitric lỗng với axit sunfuric đặc tháp có đệm hay tháp đệm vòng Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc Nguyên tắc: 2N2O4 (L) + H2O (L) + O2 (K)  4HNO3 (L) + 59,5 kJ Quá trình tiến hành thiết bị cao áp 750C áp suất 5.106N/m2 Để chuyển cân phía tạo thành axit HNO3 để tăng tốc độ phản ứng, hỗn hợp vào thiết bị cao áp phải có đủ đioxyt nitơ lỏng (tetra oxyt) Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc Điều chế đioxyt nitơ lỏng phương pháp: Cách 1: Ngưng tụ trực tiếp từ khí NO làm lạnh P thấp Q trình đỏi hỏi NO phải ơxi hố hồn toàn  NO2 hàm lượng NO ban đầu cao, nhiệt độ làm lạnh khơng bé – 800C N2O4 kết tinh 2NO2 = N2O4 Tổng hợp trực tiếp axit nitric đặc Cách 2: NO + 2HNO3 => 3NO2 + H2O nNO2 + HNO3 => HNO3 n NO2 Hấp thụ khí NO dung dịch HNO3 đậm đặc nhiệt độ thấp NO2 tạo thành tan tốt dd HNO3đđ (97 – 98%) gọi niterobum HNO3.nNO2  Dung chứa 30% NO2 đun nóng dung dịch tới 800C  NO2 tách khỏi dung dịch trạng thái khí sau làm lạnh ngưng tụ –80C  N2O4 4 Phương hướng phát triển • Sử dụng thiết bị có cơng suất cao • Sử dụng xúc tác nhằm giảm áp suất phản ứng tăng hiệu suất chuyển hóa ... Tính chất hóa lý ứng dụng axit nitric 1.2 Tính chất hóa học • HNO3 phân ly hồn tồn nước Là axit mạnh điển hình: làm quỳ tím hóa đỏ; tác dụng với bazơ, oxit bazơ, muối… • Là chất oxy hóa mạnh •... heroin morphine • Trong công nghệ thực phẩm: nguyên liệu dùng để sản xuất số phụ gia… Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric Q trình điều chế HNO3 lỗng từ NH3 dựa vào phản ứng sau Oxy hóa NH3 đến oxyt nitơ... Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric 2.1 Oxy hóa tiếp xúc NH3 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình : • Nhiệt độ • Chất xúc tác • Thời gian • Tỷ lệ O2/NH3 Cơ sở hóa lý sản xuất axit nitric 2.2 Oxy hóa