АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Реакции, протекающие при поглощении оксидов азота водой

Читайте также:
  1. Абсорбция оксидов азота концентрированной азотной кислотой
  2. В чем состоит круговорот азота?
  3. Выделение оксидов азота
  4. Зависимость коэффициента поглощения NO водой от температуры
  5. Маринад с вином и минеральной водой
  6. Образование и диссоциация оксида азота IV
  7. Оксиды азота и их свойства
  8. Основные свойства гидроксидов элементов IА группы по мере увеличения порядкового номера
  9. Получение концентрированной азотной кислоты из оксидов азота
  10. Пробл обеспеч чистой питьнвой водой
  11. РОЗРАХУНОК НАДХОДЖЕННЯ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ У ВОДОЙМИ ВНАСЛІДОК ВИКОРИСТАННЯ ДОБРИВ

 

Азотная кислота образуется в результате поглощения оксидов азота водой или водными растворами азотной кислоты. Оксиды азота взаимодействуют с водой по следующим реакциям (21,22,23):

2NO22О НNO3+НNO2+116,2 кДж; (21)

N2O42О НNO3+НNO2+59,2 кДж; (22)

N2O32О 2НNO2 +55,6 кДж. (23)

 

Диоксид и тетроксид азота реагируют с водой с образованием эквимолярной смеси азотной и азотистой кислот (реакции 21,22). Поскольку скорость взаимных превращений NO2 N2O4 очень велика, то безразлично реагирует с водой NO2 или газообразный N2O4 (однако поглощение N2O4 более эффективно).

Азотистая кислота разлагается с выделением в газовую фазу оксида азота (NO), т.к. она является малоустойчивым соединением (реакция 24):

3НNO2=НNO3+2NO+Н2О-75,8 кДж. (24)

Повышение температуры приводит к быстрому увеличению скорости распада азотистой кислоты, особенно при температуре более 40 °C. Вместе с тем для лучшего поглощения оксидов азота (реакции 21, 22, 23) необходимо стремиться к низким температурам. В этом случае ключевую роль в разложении НNO2 играют:

· интенсивное перемешивание;

· разбрызгивание кислоты в башнях.

Оксид азота, образовавшийся в результате реакции (24), тут же окисляется оставшимся в смеси кислородом до NO2 и процесс абсорбции возобновляется.

Существует также реакция (25)

3NO22О 2НNO3+NO+73,6 кДж, (25)

которую можно считать суммарной для реакции (21) и реакции (24).

Общая схема получения разбавленной азотной кислоты состоит из следующих стадий:

1. Диффузия оксидов азота из газовой фазы в жидкую фазу.

2. Взаимодействие оксидов азота с водой и образование НNO3 в НNO2 (реакции 21, 22, 23).

3. Разложение НNO2 и возвращение оксида азота в газовую фазу (реакция 24).

Лимитирующей является стадия (1) – диффузия оксидов азота в жидкую фазу. Этот процесс затрудняется образованием кислотного тумана при взаимодействии паров воды и диоксида азота в газовой фазе.

Некоторые авторы полагают, что образование азотной кислоты протекает как в жидкой, так и в газовой фазе. В связи с этим понижение температуры (т.е. уменьшение количества водяного пара) способствует ускорению 1-ой стадии.

 

6.2. Равновесие реакций взаимодействия NO2 с водой

 

Основная реакция, определяющая предельную концентрацию получаемой азотной кислоты и скорость поглощения оксидов азота, выражается уравнением (25).

Константа скорости для реакции (25) запишется следующим образом, уравнение (26):

. (26)

Общую константу скорости (k) можно рассматривать как произведение двух частных констант:

k=k1·k2,

где

, (27)

. (28)

Вместе с тем k зависит только от температуры, а k1 и k2 зависят от содержания азотной кислоты в растворе и температуры.

Практические расчеты равновесия ведут через частную константу k1 (уравнение 27).

На рис. 11 представлены значения k1 от температуры при различной концентрации азотной кислоты в жидкой фазе.

Из рисунка следует, что поглощение NO2 происходит полнее при низких температурах и малых концентрациях азотной кислоты.

При концентрации азотной кислоты более 65 % мас. поглощение NO2 почти прекращается. Это объясняется тем, что снижается парциальное давление NO2 в газовой фазе за счет увеличения парциального давления NO, выделяющегося в результате реакции.

В результате этого в практических (заводских) условиях трудно получить азотную кислоту концентрацией более 50 % мас. при атмосферном давлении и 60 % мас. при 0,8 МПа.

Значения k1 могут быть рассчитаны по эмпирическому уравнению:

 

lgk1=18,37–0,2889c–0,1432t–62,69P+7,797·10–4c·t+

+0,684P·c+0,3347t·P+1,22·10–3c2+7,05·10–4t2+196,8P2, (29)

 

 

где k1 – частная константа, (МПа)–2;

c – концентрация азотной кислоты, % мас.;

t – температура, °С;

Р – суммарное парциальное давление оксидов азота (NO+NO2+N2O4), МПа.

Уравнение (29) справедливо при следующих параметрах процесса:

c=30–70 % мас.; РNOx=(0,39–9,16)·104 Па; α=6–95 %; t=20–70 °С.

При более низких температурах, с < 30 % мас. и РNOx < 0,39 МПа можно воспользоваться уравнением:

lgk1=2,188·107t2,58–4,571·102t1,424СHNO3+1,989. (30)

Данные расчета равновесия подтверждают, что переработка оксидов азота в азотную кислоту может интенсивно протекать до достижения концентрации азотной кислоты 60–62 % мас. При концентрации HNO3 65–68 % мас. процесс кислотообразования практически прекращается (в обычных условиях). Т.е. при наступлении равновесия реакции (25) образуется азеотропная смесь вода–азотная кислота с концентрацией 68,4 % мас. азотной кислоты.

Анализируя реакцию (25), можно сказать, что для получения сверхазеотропной смеси вода–азотная кислота (более 68,4 % мас. азотной кислоты) необходимо:

· полное окисление нитрозного газа;

· повышение давления;

· уменьшение температуры.

Это вытекает из необходимости сдвига равновесия вправо.

 


1 | 2 | 3 | 4 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)