硝酸生产工艺
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硝酸提浓工艺
硝酸提浓工艺
硝酸提浓工艺一般可以通过以下步骤进行：
1. 硝酸预浓：将低浓度的硝酸溶液进入预浓设备，如多效蒸发器或蒸发器，进行初步的蒸发，使其浓度升高。
2. 蒸馏提浓：将预浓后的硝酸溶液进入蒸馏设备，如多效蒸馏塔或蒸馏柱。
通过加热蒸发，利用硝酸与水的不同挥发性，将其中水分分离出来，得到更高浓度的硝酸溶液。
3. 除杂：由于硝酸生产过程中可能会产生一些杂质，如硫酸、氯离子等，需要通过适当的处理方法将这些杂质去除。
4. 进一步浓缩：由于硝酸的浓度有一定的限制，一般不会达到100%。
如果需要更高浓度的硝酸，可以通过进一步的浓缩工艺，如使用吸附剂吸附水分或使用透膜技术，使得硝酸溶液的浓度进一步提高。
需要注意的是，在硝酸提浓的过程中，由于硝酸具有较强的腐蚀性和氧化性，操作必须在严格的安全环境下进行，并采取相应的防护措施。
硝酸的生产工艺
硝酸的生产工艺硝酸是一种重要的无机化学品，广泛应用于化工行业和农业生产中。
硝酸的生产工艺主要有亚硝酸氧化法、铵盐法和硝基氧化法等。
1. 亚硝酸氧化法：亚硝酸氧化法是硝酸工业生产中最常用的方法。
该方法以氨为原料，通过两步反应生成硝酸。
首先，通过合成氨制取亚硝酸，然后将亚硝酸氧化为硝酸。
具体工艺如下：（1）合成氨制备亚硝酸反应。
在催化剂存在下，将氨与氧气在高温下反应得到亚硝酸：NH3 + O2 → HNO2 + H2O（2）亚硝酸氧化为硝酸反应。
在催化剂存在下，将亚硝酸与氧气反应得到硝酸：2HNO2 + O2 → 2HNO32. 铵盐法：铵盐法是通过铵盐来制备硝酸的方法。
这种方法主要有铵硫酸法和铵硝酸法两种。
具体工艺如下：（1）铵硫酸法。
将硫酸与氨反应得到硫酸铵，然后将硫酸铵在高温下脱水，生成硝酸：2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4(NH4)2SO4 → 2NH3 + H2SO4 + H2O2NH3 + H2SO4 + H2O + 1/2O2 → 2HNO3 + (NH4)2SO4（2）铵硝酸法。
将铵硫酸和硝酸反应得到硝酸铵，然后经过脱水处理，生成硝酸：HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2ONH4NO3 → N2O + 2H2O2NH4NO3 → 2N2O + O2 + 4H2ON2O + 3O2 → 2N2O52N2O5 + H2O → 2HNO33. 硝基氧化法：硝基氧化法是将有机化合物中的氨基或羟基氧化为硝基的方法，然后生成硝酸。
这种方法适用于有机合成过程中的硝化反应。
具体工艺如下：R-NH2 + 2HNO3 → R-NO2 + 2H2O + H2OR-OH + HNO3 → R-ONO2 + H2O以上是硝酸的主要生产工艺，不同的工艺适用于不同情况下的生产需求。
在实际生产中，还需要考虑反应条件、催化剂的选择、产品纯度的控制等因素，以提高生产效率和产品质量。
同时，硝酸的生产过程涉及一些化学反应和氧化，所以在操作过程中需要注意安全措施，以防止事故发生。
工业硝酸的合成原理
工业硝酸的合成原理目前，硝酸是用氨催化氧化亲生产的，产品有稀硝酸（含量为45%-60%）和浓硝酸（含量为96%-98%），这里介绍稀硝酸的生产。
用氨催化氧化的方法制硝酸，主要有三步。
(l)氨的氧化从氨合成工段来的氨气和空气按一定比例混合，在铂网催化剂的作用下生成一氧化氨，其反应式为4NH3 +504 —4N0+6H2O △H = - 907.3 kj/mol(2) 一氧化氨继续氧化生成二氧化氨氨催化氧化后的气体中主要是NO、H2O以及没有参加反应的N2、02，将该气体冷却降温到150-180℃，NO继续氧化便可得到二氧化氨，反应式为2NO+O2 —2NO2 △HR = - 112.6 kj/mol(3)二氧化氨气体的吸收水吸收二氧化氨气体生成硝酸和一氧化氨，反应式如下：3NO2 +H20 - 2HNO3+NO △H; - -136.2 kj/mol从式可以看出，用水吸收的NO2，只有2/3生成硝酸，还有1/3转化为NO。
耍利用这部分NO，必须使其氧化为NO2，氧化后的NOz仍只有2/3被吸收，因此吸收后的尾气必有一部分NO排空，需要治理，否则污染环境。
工业上，氨的催化氧化，一般是在铂系催化剂存在下进行的。
铂系催化剂具有良好的选择性，既能加快反应，又能抑制其他副反应。
纯铂具有催化能力，但强度较差，若采用含铑10%的铂铑合金，不仅使机械强度增加，而且比纯铂的活性更高。
但铑价格昂贵，因此多采用铂、铑、钯三元合金，常见组成为铂93%、铑3%、钯4%。
根据操作压力的不同，氨氧化制稀硝酸工艺分为常压法、全加压法和综合法。
(l)常压法氨氧化和氨氧化物的吸收均在常压下进行。
该法压力低，氨的氧化率高，铂消耗低，设备结构简单。
吸收塔可采用不锈钢，也可采用花岗石、耐酸砖或塑料。
但该法成品酸浓度低，尾气中氨氧化物浓度高，需经处理才能放空，吸收容积大，占地多，故投资大。
(2)全加压法又分为中压(0.2-0.5 MPa)与高压(0.7-0.9 MPa)两种。
硝酸生产工艺
硝酸生产工艺一、中压法制稀硝酸工艺流程硝化法制硫酸的一种方法，硫酸工业发展史上最古老的工业生产方法，因以铅制的方形空室为主要设备而得名。
铅室法曾作为硫酸的唯一制造法盛行于世，历时100多年。
20世纪起,逐渐被塔式法和接触法(见硫酸)取代。
铅室法的基本原理与塔式法相同，实质上是利用高级氮氧化物（主要是三氧化二氮）使二氧化硫氧化并生成硫酸：SO+NO+HO─→HSO+2NO生成的一氧化氮又迅速氧化成高级氮氧化物：2NO+O─→2NONO+NO─→NO因此，在理论上，氮氧化物仅起着传递氧的作用，本身并无消耗。
英国人J.罗巴克于1746年创建了世界上第一个铅室法制造硫酸的工厂。
至19世纪50年代，铅室法生产工艺才臻于完善。
典型的铅室法的生产流程（图2[ 铅室法生产硫酸工艺流程]），是使300～500℃的含二氧化硫气体（见硫酸原料气）进入充有填料的脱硝塔，与淋洒的含硝硫酸逆流接触。
由于酸温升高，含硝硫酸中的氮氧化物得以充分脱除。
塔顶引出的含二氧化硫、氮氧化物、氧和水蒸气的混合气体，依次通过若干个铅室。
在铅室中，二氧化硫充分氧化而成硫酸。
最终通过两座串联的填料式吸硝塔，塔内淋洒经过冷却的脱硝硫酸，以吸收氮氧化物，所得的含硝硫酸送往脱硝塔。
由于部分氮氧化物会随废气和产品带出，需不断补充。
早期是将硝石加入焚硫炉内使受热分解，取得二氧化硫和氮氧化物的混合气体。
后来，都是将氨氧化成氮的氧化物，再将后者引入第一个铅室，或将硝酸直接补加在含硝硫酸中，用以淋洒脱硝塔。
潮湿的二氧化硫氮氧化物的混合气体和浓度在70%以下的稀硫酸具有很强的腐蚀性，设备需用铅制。
在铅室中，二氧化硫的氧化与成酸反应大部分是在气相中进行，因而不可避免地会形成大量的硫酸雾。
这种气溶胶状态的细微颗粒需经较长进间才能凝聚成液滴，坠落至铅室底部。
为此必须拥有很大的反应空间，才能保持较高的生产效率。
再者，生产过程中释放的大量反应热也须经铅室表面及时散去。
因此，铅室法工厂往往采用多个串联的铅室，耗铅量大，这是历史上人们力求革新铅室法的主要原因。
年产30万吨双压法稀硝酸工艺设计
年产30万吨稀硝酸工艺设计一、稀硝酸生产的主要原理解氨接触氧化法制硝酸的总反应式为:NH3+2O2===HNO3+H2O，反应可分三步进行：氨的接触氧化过程：在催化剂的作用下，将氨氧化为一氧化氮，其反应式为:4NH3+5O2====4NO+6H2O （1）一氧化氮氧化过程：将前一过程中生成的NO进一步氧化成NO2，其反应式为：2NO+O2====2NO2 （2）氮氧化物的吸收过程：用水吸收二氧化氮，从而得到产品硝酸，其反应式为：3NO2+H2O====2HNO3+NO （3）用此工艺可生产浓度为45%～60%的稀硝酸。
60年代后，硝酸生产的技术特点是，采用大型化组，适当的提高操作压力。
采用高效设备，降低原料及能量消耗，决尾气中氮氧化物的污染问题。
二、工艺条件的确定催化剂：铂系催化剂氨氧化工艺条件1. 温度在不同温度下，氨氧化后的反应生成物也不同。
低温时，主要生成的是氮气。
650℃时，氧化反应速率加快，氨氧化率达90%；700～1000℃时，氨氧化率为95%～98%。
温度高于1000℃时，由于一氧化氮分解，氨氧化率反而下降。
在650～1000℃范围内，温度升高，反应速率加快，氨氧化率也提高。
但是温度太高，铂损失增大，同时对氧化炉材料要求也更高。
因此一般常压下，氧化温度取750～850℃，加压氧化取870～900℃为宜。
2. 压力氨氧化反应实际上可视为不可逆反应，压力对于NO产率影响不大，但加压反有助于反应速度的提高。
在工业生产条件下，加压时氧化率比常压时氧化率低1%～2%。
尽管加压可导致氨氧化率降低，但由于反应速度的提高可使催化剂的生产强度增大。
尤其是压力提高可大大节省NO氧化和NO2吸收所用的昂贵不锈钢设备。
生产中究竟采用常压还是加压操作，应视具体条件而定。
一般加压氧化采用0.3～0.5MPa压力，国外有采用1.0MPa。
由于本设计选用全中压法，操作压力选为0.45MPa。
3. 接触时间混合气体在铂网区的停留时间称为接触时间。
硝酸生产工艺
摘要:简要介绍了国内外硝酸工业的技术及发展趋势,同时对双加压法的特点进行阐述,并提出了其发展前景及需关注的问题。
关键词:硝酸生产双加压法问题发展趋势前言硝酸工业的发展已有一百多年的历史，自从硝酸实现工业化生产以来,人们就把装置产量的提高,经济技术指标的优化和运行安全可靠作为追求的目标。
伴随着金属材料技术、设备机械制造技术、催化剂技术和控制技术的发展,硝酸生产的大型化、经济技术指标的先进化、控制手段的自动化成为可能。
1 硝酸生产方法简介稀硝酸的生产过程根据氧化压力和吸收压力设置的不同，主要有常压法(N)、综合法(N+M)、中压法(M+M)、高压法(H+H)和双加压法(M+H)五种方法。
表1给出了各种生产方法的特征。
表1 各种生产方法的特征从表1可以看出:氨和铂的消耗综合法为最低,中压法和双加压法次之,高压法最高;相对投资费用高压法最低,双加压法次之;在生产规模上双加压法、高压法最宜实现大型化。
尾气排放双加压法最优。
1.1常压法、综合法[1]我国已将此两种生产方法列入落后和淘汰行列，除个别老厂在运行外，新建装置已不许选用上述两种方法。
1.2全中压法[2]氨的氧化和氮氧化物的吸收均在0.35~0.6MPa压力下进行，此法的特点是:设备较为紧凑，生产强度较高，不需要NO x压缩机，流程比综合法简单，投资较少，酸浓度为53%，能量可以部分回收。
缺点是生产强度低，吸收容积较大，尾气中NO x含量较高为2 000×10-6，需处理才能达标排放，并且系统设备腐蚀严重。
1.3高压法氨氧化和氮氧化物吸收均在0.71~1.2MPa的压力下进行。
此法的特点是全过程压力均由空气压缩机供给，不需NO x压缩机，流程简单，设备布置紧凑，基建投资少，特种钢材用量少，生产强度大，吸收率高达99%，产品浓度高(55%~70%)，尾气中氮氧化物含量低，能实现清洁生产，能量回收率高。
缺点是氨氧化率低，氨耗高，铂催化剂装填量大，使用周期短，损耗亦大，生产成本较高。
硝酸生产工艺技术简介
C硝酸生产工艺技术简介1建设规模及产品方案1.1产品方案利用本公司生产的液氨生产硝酸，最终产品为98%浓硝酸。
1.2生产规模1.2.1设计规模：公称能力为日产浓硝酸350吨（以100%HNO 3计）（公称能力产浓硝酸10万吨/年，计算产能10.5万吨/年，配套建10.5 万吨/年稀硝酸装置）。
年运行时间：7200小时。
1.2.2确定本装置设计规模依据以下因素：结合耀隆集团原材料供应、辅助工程条件以及市场需求，将本工程浓硝酸生产规模定为10万吨/年（以100%HNO 3计）。
2工艺技术方案及技术来源2.1工艺技术方案选择2.1.1稀硝酸2.1.1.1国内外稀硝酸工艺技术概况目前，国内外工业上生产稀硝酸的方法有常压法、综合法、全中压法、高压法、双加压法，现分述如下：（1）常压法：氨氧化和吸收均在常压下进行的生产工艺。
早期硝酸生产多采用这种方法，该工艺流程的特点为系统压力低，设备结构简单，工艺操作稳定，氨氧化率高，铂耗较低。
但吸收比容积大（20~25m3）,酸吸收率较低（仅为92%左右）。
为减少对大气的污染并提高氨利用率，需附有碱吸收N OX尾气装置并副产硝盐，即便如此尾气中N OX浓度仍很高，不符合目前日益严格的环境要求。
加上设备相对台数较多，设备体积大，装置占地面积多，投资大，成品酸浓度低等因素，国家经贸委已明文规定禁止采用此种流程新建硝酸装置。
(2)综合法常压氨氧化和中压(0.25~0.5MPa)酸吸收的稀硝酸生产工艺。
这种方法在一定程度上弥补了常压酸吸收的缺点，我国在本世纪50年代末引进该流程进行稀硝酸的工业生产。
该方法主要缺点是常压氨氧化、设备庞大、占地多，需要配备较昂贵的不锈钢材质的氧化氮压缩机，其投资高于下面介绍的中压法，且吸收压力低仅0.35MPa(A),因此酸浓度低及尾气排放不能达到环保要求，不适用于规模较大的硝酸装置，国家经贸委也明文规定了不能采用此种流程建设硝酸装置。
(3)全中压法氨氧化和酸吸收均在中压下进行的稀硝酸生产工艺。
硝酸工艺流程简介
1。
双加压法稀硝酸生产工艺流程1.1工艺流程示意图如图1-1：1、2-液氨蒸发器，3-辅助蒸发器，4—氨过热器,5-氨过滤器，6—空气过滤室,7—空压机，8-混合器,9-氧化炉、过热器、废热锅炉，10—高温气气换热器,11-省煤器，12-低压反应水冷器，13—氧化氮分离器,14—氧化氮压缩机，15—尾气预热器，16—高压反应水冷器，17—吸收塔，18—尾气分离器，19—二次空气冷却器，20-尾气透平，21—蒸汽透平，22—蒸汽分离器，23—汽包，24—蒸汽冷凝器.图1—1 工艺流程示意图1.2流程简述：合成氨厂来的液氨进入有液位控制的A、B两台氨蒸发器中，氨在其中蒸发,正常操作时,大部分液氨被A台蒸发器中来至吸收塔的冷却水所蒸发（吸收塔上部冷却水与A蒸发器形成闭路循环），蒸发温度11.5 ℃；其余的液氨被冷却水在B台蒸发器中蒸发，蒸发温度为14 ℃，两台氨蒸发器的蒸发压力均维持在0.52 Mpa；其中的油和水在辅助蒸发器中被分离，蒸发出的气氨进入氨过热器,气氨温度由TV31022控制，温度为110 ℃，然后再经氨过滤器进入氨─空气混合器.空气从大气中吸入，经过三级过滤进入空气压缩机入口(冬季在经过空气过滤器前由空气预热器预热)，经过空气压缩机加压至0。
35 Mpa后分为一次空气和二次空气两股气流，一次空气进入氨─空混合器,二次空气进入漂白塔。
氨和空气在氨─空混合器中混合以后，进入氧化炉，经过铂网催化剂氧化生成NO等混合气体，铂网氧化温度为860 ℃，然后经过蒸汽过热器、废热锅炉，再经高温气─气换热器、省煤器、低压反应水冷器,再进入氧化氮分离器,在此将稀酸分离下来，气体则与漂白塔来的二次空气混合后进入氧化氮压缩机，进气温度为60 ℃，压力为0。
3 Mpa;出口温度为200 ℃，压力为1。
0 Mpa.再经尾气预热器、高压反应水冷却器进入吸收塔，进入吸收塔时的氮氧化物气体温度为40℃，氮氧化物气体从吸收塔底部进入，工艺水从吸收塔顶部喷淋而下，二者逆流接触，生成58 ％—60 %的硝酸，塔底酸温度为40 ℃，从吸收塔出来的硝酸进入漂白塔,用来自二次空气冷却器的约120 ℃的二次空气在漂白塔中逆流接触,以提出溶解在稀酸中的低价氮氧化物气体，完成漂白过程，漂白后的成品酸经酸冷却器冷却到40 ℃,进入成品酸贮罐，再用成品酸泵送往硝铵和间硝装置.从吸收塔顶部出来的尾气先后经过尾气分离器、二次空气冷却器、尾气预热器、高温气—气换热器，温度升至360 ℃，进尾气透平,回收约60 %的总压缩功,出尾气透平的气体含量≤200 ppm,经排气筒排入大气。
硝酸生产工艺
硝酸生产工艺及流程1.综合法生产稀硝酸工艺流程综合法稀硝酸生产工艺流程见图1。
空气通过鼓风机依次经水洗塔和粗毛呢袋过滤器,除去机械杂质和夹带的粉尘;来自合成氨系统的气氨在氨过滤器中除去油污和机械杂质;净化后的空气与气氨在混合器内混合,使氨的体积分数保持在10. 5% ~12. 0%;混合气体经纸板过滤器进一步过滤后进入2台Φ2 800 mm氧化炉;氧化炉内反应生成的760~800℃高温氧化氮气体进入废热锅炉回收热量,氧化氮气体被冷却至180℃,然后进入快速冷却器中继续冷却至40℃左右;冷却后的气体经K-480-41透平压缩机加压(出口压力0.34MPa左右,温度升至120~130℃)后送入一氧化氮氧化器,使一氧化氮氧化度达70%左右,此时气体温度升至200℃,然后通过尾气预热器降温至80℃左右送入酸吸收塔底部;从酸吸收塔顶部出来的尾气(0. 255~0. 275 MPa)经尾气预热器预热至160~180℃后,送入透平膨胀机,回收能量后的气体(压力降至0. 098MPa)最后排入大气。
2中压法生产稀硝酸工艺流程中压法稀硝酸生产工艺流程见图2。
利用K-480-41透平压缩机作为空气压缩机,将来自空气过滤器的空气压缩至0. 35MPa,然后经素瓷过滤器进一步除去空气中的灰尘和杂质去氨空混合器;来自合成氨系统的气氨经气氨缓冲罐调节压力至0. 3~0. 6MPa,再经氨过滤器除去机械杂质和油污后进入气氨加热器,加热后的气氨经流量调节阀进入氨空混合器;混合后控制氨体积分数为9% ~11%,自上而下通过上部为Φ1 600 mm的氧化炉和下部直径为Φ900 mm的联合体废热废锅,氨空混合气经铂网催化高温氧化生成800~820℃的氧化氮气体,再经废热锅炉回收热量后温度降至240~260℃,进入尾气再热器和尾气预热器与尾气换热,当温度降至125~145℃与来自漂白塔的二次空气混合后进入氧化器,使一氧化氮被进一步氧化;温度升至180~200℃的氧化氮气体进入软水预热器与软水换热后,再与快冷器中的冷却水换热,气体温度降至30~50℃;出快冷器的氧化氮气体进入吸收塔底部,与自上而下的软水逆流接触,被吸收生成质量分数为45% ~50%的稀硝酸。
双加压法生产硝酸工艺流程
氧
氨-空气混合气
热量回收 NOX、H2O 气体 废热锅炉、省煤器、蒸汽过热器 860oC
化 炉
铂网触媒层，高温 4NH3+5O2---->4NO+6H2O 0.45MPa
NOX 气体 主要为 NO 400oC
三、氧化氮的氧化和吸收
漂白塔 二次空气 酸气混合物 NOX 气体 换热器 冷却至 156oC 2NO+O2---->2NO2 水冷器Ⅰ 冷却至 40oC 3NO2+H2O---->2HNO3+NO 稀硝酸浓度 34% 分离器 NOX 气体 压缩机 1.0MPa 194oC 冷凝稀硝酸 尾气 换热器 冷却至 126oC
分离器
尾气预热器 至 360oC
尾气膨胀机 回收 60% 总压缩功
排气筒
备注：双加压法，氧化为中压，吸收为高压。 主要设备： （1） 四合一机组：蒸汽透平机、氧化氮压缩机、空气压缩机、尾气透平机、变速箱以及附属设备。 （2） 氨氧化炉 （3） 吸收塔 （4） 漂白塔
双加压法生产硝酸工艺流程一Biblioteka 氨-空气混合气制备过滤空气
0.45MPa 236oC
二次空气 空气压缩机 一次空气
漂 白 塔
氨-空气混合气
气氨 液氨 1.2MPa 18oC 氨蒸发器 0.52MPa 氨过热器 加热至 100oC 氨过滤器
除杂质 氨-空气混合器 氨含量约 9.5%(V) 为
二、氨的氧化与废热回收
吸
硝酸溶液 浓度 66%
收 塔
NOX---水吸收--->HNO3 提高硝酸浓度
水冷器Ⅱ 冷却至 40oC
四、漂白
二次空气
硝酸溶液 浓度 66% 含大量 NOX
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摘要：硝酸是基本化学工业的重要产品之一，也是一种重要的化工原料，产量在各类酸中仅次于硫酸。
工业上制取浓硝酸(HNO3浓度高于96%)的方法有三种:一是在有脱水剂的情况下，用稀硝酸蒸馏制取的间接法，习惯上称“间硝"；二是由氮氧化物、氧及水直接合成浓硝酸，称为’直硝’；三是包括：氨氧化、超共沸酸(75%—80%HNO3)生产和精馏的直接法。
本文仅探讨超共沸精馏法。
关键词：浓硝酸、氨氧化、超共沸精馏法前言硝酸是基本化学工业的重要产品之一，也是一种重要的化工原料广泛用于生产化肥、炸药、无机盐，也可用于贵金属分离、机械刻蚀等。
目前，我国有浓硝酸厂家20多家，年生产能力在80万吨以上。
1999年产量在73万~75万吨，到2005年稀硝酸生产能力达544.7万吨，2004年浓硝酸产量130.5万吨，2005年产量157万吨，2006年新增产能达300万吨。
稀硝酸是合成氨的下游产品，与化肥生产紧密相关。
浓硝酸最主要用于国防工业，是生产三硝基甲苯（TNT）、硝化纤维、硝化甘油等的主要原料。
生产硝酸的中间产物——液体四氧化二氮是火箭、导弹发射的高能燃料。
硝酸还广泛用于有机合成工业；用硝酸将苯硝化并经还原制得苯胺，用硝酸氧化，苯可制造邻苯二甲酸，均用于染料生产。
此外，制药、塑料、有色金属冶炼等方面都需要用到硝酸。
我国硝酸的消费结构大致为：化学工业占65%左右，冶金行业占20%，医药行业占5%，其他行业占10%。
在化学工业中生产浓硝酸的工艺主要有多种大同小异的工艺流程，生产中是根据氨氧化和氮氧化物吸收操作压力的不同分为间接法、直硝法和直接法三种类型。
1 硝酸的性质、用途及生产方法1.1 硝酸的性质纯硝酸为带有窒息性与刺激性的无色液体，其相对密度1.522，沸点83.4℃，熔点‐41.5℃，分为浓硝酸和稀硝酸。
无水硝酸极不稳定，一旦受热见光就会分解，生成二氧化氮和水。
硝酸能与任意比例的水混合，形成浓硝酸（96%~98%HNO3）和稀硝酸（45%~70% HNO3）。
硝酸是三大强酸之一，具有很强的氧化性。
除金、铂及一些稀有金属外，各种金属都能与稀硝酸作用生成硝酸盐。
由浓硝酸与盐酸按1：3（体积比）组成的混合液称为“王水”，能溶解金和铂，故称“王水”。
硝酸还具有强烈的硝化作用，与硫酸制成的混酸能与很多有机化合物结合成硝化物。
1.2 硝酸的用途硝酸是一种重要得化工原料，在各类酸中，产量仅次于硫酸。
工业硝酸依HNO3含量多少分为浓硝酸（96%—98%）和稀硝酸（45%—70%）。
稀硝酸大部分用于制造硝酸铵、硝酸磷肥和各种硝酸盐。
浓硝酸最主要用于国防工业，是生产三硝基甲苯（TNT）、硝化纤维、硝化甘油等的主要原料。
生产硝酸的中间产物——液体四氧化二氮是火箭、导弹发射的高能燃料。
硝酸还广泛用于有机合成工业；用硝酸将苯硝化并经还原制得苯胺，用硝酸氧化，苯可制造邻苯二甲酸，均用于染料生产。
此外，制药、塑料、有色金属冶炼等方面都需要用到硝酸。
1.3 硝酸的生产方法工业上生产硝酸的原料主要是氨和空气，采用氨的接触催化氧化的方法进行生产的。
其总反应是式为：NH3+2O2=HNO3+H2O此反应由3步组成，在催化剂的作用下，氨氧化为一氧化氮；一氧化氮进一步氧化为二氧化氮；二氧化氮被水吸收生成硝酸。
可用下列反应式表示：4NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO氨催化氧化法能制得45%—60%的稀硝酸2硝酸生产的基本原理及工艺条件的选择2.1 氨的催化氧化2.1.1 氨催化氧化的基本原理氨和氧可以进行下列三个反应：4NH3+5O2=4NO+6H2O △H=－907.28kJ（1）4NH3+4O2=2N2O+6H2O △H=－1104.9kJ（2）4NH3+3O2=2N2+6H2O △H=－1269.02kJ（3）除此以外，还可能发生下列反应：2NH3=N2+3H2 △H=91.69kJ（4）2NO=N2+O2 △H=-180.6kJ（5）4NH3+6NO=5N2+6H2O △H=-1810.8kJ （6）不同温度下，上述式（1）~式（4）的平衡常数见表1表1不同温度下氨氧化或氨分解反应的平衡常数（p=0.1013MPa）温度/K Kp1Kp2Kp3Kp4300 500 700 900 1100 1300 15006.4×10411.1×10262.1×10193.8×10153.4×10111.5×10112.0×10107.3×10474.4×10282.7×10207.4×10159.1×10128.9×10103.0×1097.3×10567.1×10342.6×10251.5×10206.7×10163.2×10146.2×10121.7×10-93.31.1×1028.5×1023.2×1038.1×1031.6×104从表1可知，在一定温度下，几个反应的平衡常数都很大，实际上可视为不可逆反应，比较各反应的平衡常数，以式（3）为最大。
如果对反应不加任何控制而任其自然进行，氨和氧的最终反应产物必然是氮气。
欲获得所要求的产物NO，不可能从热力学去改变化学平衡来达到目的，而只可能从反应动力学方面去努力。
即要寻求一种选择性催化剂，加速反应式（1），同时抑制其他反应进行。
长时期的实验研究证明，铂是最好的选择性催化剂。
氨在催化氧化过程中的程度，用氨氧化率来表示，是指氧化生成NO的耗氨量与入系统总氨量的百分比率。
氨催化氧化反应为气固相催化反应，包括反应物的分子从气相主体扩散到催化剂表面；在催化剂表面进行化学反应；生成物从催化剂表面扩散到气相主体等阶段。
据研究表明，气相中氨分子向铂网表面的扩散是整个过程的最慢一步，即过程的控制步骤。
诸多学者认为氨的催化氧化反应速度是外扩散控制。
该反应速度极快，生产条件下，在10-4s时间内即可完成，是高速化学反应之一例。
氨催化氧化的反应动力学根据上述反应机理,М.И.捷姆金等导出800～900℃间在Pt-Rh网上的宏观反应动力学:式中: C0—氨空气混合气中氨的浓度,%;C1—通过铂网后氮氧化物气中氨的浓度,%;S—铂网的比表面积(活性表面cm2/铂网截面积cm2);m—铂网的层数;d—铂丝的直径,cm;V0—标准状态下气体流量,L/h·cm2铂网截面积。
在实际生产中,C0,S,m,d是已知的,则通过(7)式就可求得在不同V0下的C1值,从而求得反应转化率X:X＝( C0－C1 )/C0X包括氨在主、副反应中的转化,因此要比前述的氧化率α-N0为大。
可利用下列公式直接计算出氨分子向铂网表面扩散的时间。
τ＝ Z２ /2D (8)式中: Z—氨分子扩散途径的平均长度;D—氨在空气中的扩散系数。
设氨在700℃下氧化,所用铂丝为0.009 cm,1 cm长的铂丝数为32根,则Z等于0.010 cm,D等于1cm2/s,由(8)式可计算得扩散时间为5×10-4s。
实际操作中,反应温度在800℃左右,扩散时间还会缩短。
这一数据表明,氨氧化生成NO的反应速度是极快的,一般在10-4s左右时间内即可完成。
2.1.2 氨氧化催化剂目前，氨氧化用催化剂有两大类：一类是以金属铂为主体的铂系催化剂，另一类是以其他金属如铁、钴为主体的非铂系催化剂。
但对于非铂系催化剂，由于技术及经济上的原因，节省的铂费用往往抵消不了由于氧化率低造成的氨消耗，因而非铂催化剂未能在工业上大规模应用此处仅介绍铂系催化剂。
（1）化学组成纯铂具有催化能力，但易受损。
一般采用铂铑合金。
在铂中加入10%左右的铑，不仅能使机械强度增加，铂损失减少，而且活性较纯铂要高。
由于铑价格更昂贵，有时也采用铂铑钯三元合金，其常见的组成为铂93%、铑3%、钯4%。
也有采用铂铱合金，铂99%，铱1%，其活性也很高。
铂系催化剂即使含有少量杂质（如铜、银、铅，尤其是铁），都会使氧化率降低，因此，用来制造催化剂的铂必须很纯净。
（2）形状铂系催化剂不用载体，因为用了载体后，铂难以回收。
为了使催化剂具有更大的接触面积，工业上都将其做成丝网状。
（3）铂网的活化、中毒和再生新铂网表面光滑而且具有弹性，活性较小。
为了提高铂网活性，在使用前需进行“活化”处理，其方法是用氢气火焰进行烘烤，使之变得松疏，粗糙，从而增大接触表面积。
铂与其他催化剂一样，气体中许多杂质会降低其活性。
空气中的灰尘（各种金属氧化物）和氨气中可能夹带的铁粉和油污等杂质，遮盖在铂网表面，会造成暂时中毒。
HS也会使铂网暂时中毒，但水蒸气对铂网无毒害，仅会降低铂网的2温度。
为了保护铂催化剂，气体必须经过严格净化。
虽然如此，铂网还是随着时间的增长而逐渐中毒，因而一般在使用3～6个月后就应该进行再生处理。
再生的方法就是把铂网从氧化炉中取出，先浸在10%～15%的盐酸溶液中，加热到60～70℃，并在这个温度下保持1～2h，然后将网取出用蒸馏水洗涤到水呈中性为止，在将网干燥并在氢气火焰中加以灼烧。
再生后的铂网，活性可恢复到正常。
（4）铂的损失和回收铂网在使用中受到高温和气流的冲刷，表面会发生物理变化，细粒极易被气流带走，造成铂的损失。
铂的损失量与反应温度，压力、网径气流方向以及作用时间等因素有关。
一般认为，当温度超过880～900℃，铂损失会急剧增加。
在常压下氨氧化铂网温度通常取800℃左右，加压下取880℃左右。
铂网的使用期限一般约在两年或者更长一些时间。
由于铂是价昂的贵金属，目前工业上有机械过滤法、捕集网法和大理石不锈钢筐法可以将铂加以回收捕集网法是采用与铂网直径相同的一张或数张钯-金网（含钯80%，金20%），作为捕集网置于铂网之后。
在750～850℃下被气流带出的铂微粒通过捕集网时，铂被钯置换。
铂的回收率与捕集网数、氨氧化的操作压力和生产负荷有关。
常压时，用一张捕集网可回收60%～70%的铂；加压氧化时，用两张网可回收60%～70%的铂。
2.1.3 氨催化氧化的工艺条件在确定氨催化氧化工艺条件时首先应保证高的氧化率，因为硝酸成本中原料氨占比重很大，提高氧化率对降低氨的消耗非常重要。
以前氨的氧化率一般为96%左右，随着技术的进步，常压下可达97%～98.5%，加压下可达96%～98%。
其次，应有尽可能大的生产强度。
此外还必须保证铂网损失少，最大限度地提高铂网损失少，最大限度地提高铂网工作时间，保证生产的高稳定性和安全等。
（1）温度在不同的温度下，氨氧化后的反应生成物也不同。