《工业制取硝酸》精讲
制取硝酸的工业方法
制取硝酸的工业方法制取硝酸的工业方法概述：硝酸是一种重要的化学物质，在许多工业过程中都扮演着重要的角色。
它广泛用于制造肥料、爆炸物、染料和医药等领域。
制取硝酸的工业方法主要有两种：硝化法和亚硝酸盐氧化法。
本文将深入探讨这两种方法，并提供相关的观点和理解。
硝化法：硝化法是制取硝酸的主要方法之一。
这种方法基于氧化剂的作用，将氨或尿素转化为硝酸。
以下是硝化法的具体步骤：1. 氨氧化：氨和空气通过催化剂床反应生成一氧化氮（NO）。
这一步骤通常在高温（800-900°C）和高压（10-20大气压）条件下进行。
2. 一氧化氮氧化：一氧化氮通过与氧气反应，生成二氧化氮（NO2）。
这一过程通常在室温下进行。
3. 吸收和转化：生成的二氧化氮溶解在水中形成硝酸（HNO3）。
硝化法的优点包括高效、可大规模生产和技术成熟。
然而，硝化法也存在一些问题，如过程中产生的废气和废水处理问题。
此外，硝化法的原料成本也较高。
亚硝酸盐氧化法：亚硝酸盐氧化法是制取硝酸的另一种工业方法。
这种方法基于亚硝酸盐的氧化反应，生成硝酸。
以下是亚硝酸盐氧化法的具体步骤：1. 亚硝酸盐制备：亚硝酸钠（NaNO2）通过将硝酸与亚硫酸反应生成。
2. 氧化反应：亚硝酸盐通过氧化剂的作用进行氧化反应，生成硝酸。
常用的氧化剂包括二氧化氮（NO2）和过氧化氢（H2O2）。
3. 吸收和转化：生成的硝酸溶解在水中形成硝酸溶液。
亚硝酸盐氧化法的优点包括原料成本较低以及对环境污染的较小影响。
然而，亚硝酸盐氧化法的工艺相对较复杂，需要严格的控制和操作。
观点和理解：从制取硝酸的工业方法来看，硝化法和亚硝酸盐氧化法各有优劣。
硝化法在大规模生产中具有技术成熟和高效的优势，但产生的废气和废水处理仍然是一个挑战。
亚硝酸盐氧化法虽然工艺相对较复杂，但原料成本较低且对环境污染的影响较小。
在选择制取硝酸的工业方法时，需要综合考虑成本、效率和环境友好性等因素。
此外，随着技术的发展，也可以探索其他新的制取硝酸的方法。
《硝酸的制备与计算》精品课件
挑战自我
0.3 mol Cu2S与足量的稀硝酸反应，生成硝酸铜、 硫酸、一氧化氮和水，求被还原的硝酸物质的量。
电子守恒法
Cu2S
失去10e－
Cu2＋ SO42－
HNO3 得到3e－ NO
n(Cu2S)×10＝n(NO)×3 0.3 mol×10＝n(NO)×3
n(NO)＝1 mol
感受﹒ 理解
1 mol NH3原料，求最多可生产硝酸的物质的量。
4NH3＋5O2 催化剂 4NO＋6H2O
2NO＋O2 2NO2
3NO2＋H2O 2HNO3＋NO
NH3～ NO ～ NO2 ～2/3HNO3
1 mol
2/3 mol
NH3 O2 NO O2 NO2 H2O
NO HNO3
1 mol
1 硝酸工业制备
爱迪生
我平生从来没有做出过 一次偶然的发明。我的一切 发明都是经过深思熟虑和严 格试验的结果。
硝石精
KNO3＋H2SO4(浓)=微=热= HNO3↑＋KHSO4
硝石
一战时，德国无硝石原料，进口也被封锁了！ 德国人是如何生产用作炸药原料的硝酸呢？
硝 工业生产 酸 有关计算
硝酸工业制备
• 生产原料 • 反应原理
解析：
HNO3
Cu 0.04 mol
0.02 L
NO NO2 0.05 mol
Cu2＋
H＋
NO－3
NaOH 0.03 mol
Cu2＋
Na＋
NO－3
Cu2＋ Na＋ NO－3
0.04 mol 0.03 mol 0.11 mol
n(HNO3)总＝0.05 mol＋0.11 mol ＝0.16 mol
c(HNO3)＝0.16 mol÷0.02 L ＝8 mol/L
硝酸工业制法
硝酸工业制法硝酸概述硝酸（HNO3）是一种广泛应用于化工、农业和医药等领域的重要化工原料。
它是一种无色液体，具有强烈的腐蚀性和氧化性。
硝酸可用于生产肥料、爆炸物、染料、药品等多种化工产品。
硝酸的制备方法有多种，其中最常用的是硝酸工业制法。
硝酸工业制法的原理硝酸工业制法采用氧化反应将氨转化为硝酸。
其主要原理如下：1. 氨氧化反应在氨氧化反应中，氨气（NH3）与氧气（O2）在催化剂的作用下发生反应，生成一氧化氮（NO）和水（H2O）。
反应方程式如下：2NH3 + 2O2 → 2H2O + 2NO该反应是一个放热反应，在高温条件下进行。
催化剂通常采用铂或铑。
2. 一氧化氮的进一步氧化一氧化氮通过与氧气反应进一步氧化生成二氧化氮（NO2）。
反应方程式如下：2NO + O2 → 2NO2该反应也是放热反应，在高温条件下进行。
3. 氮酸化反应二氧化氮与水反应生成硝酸（HNO3）。
反应方程式如下：3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO由于氮酸化反应的放热性质，硝酸产生的同时，反应体系会产生大量的热量。
硝酸工业制法的工艺流程硝酸工业制法的工艺流程大致分为氨氧化反应、氧化反应和吸收冷凝等几个步骤。
1. 氨氧化反应在反应器中，将氨气（NH3）与氧气（O2）在铂或铑催化剂的作用下进行氧化反应，生成一氧化氮（NO）和水（H2O）。
这一步需要控制反应温度、催化剂的使用量和氨气和氧气的流量比例，以保证反应的高效进行。
2. 氧化反应一氧化氮通过与氧气反应进一步氧化生成二氧化氮（NO2）。
这一步需要调节氧气的流量和反应温度，以保证反应的有效进行。
3. 吸收冷凝二氧化氮和水在吸收器中发生反应，生成硝酸（HNO3）。
反应过程中产生的热量通过冷却器冷凝，生成液态硝酸。
4. 分离纯化将生成的液态硝酸进行分离和纯化，得到符合要求的工业级硝酸产品。
硝酸工业制法的优势和挑战硝酸工业制法具有以下优势：1. 高效产率硝酸工业制法具有高效的反应过程，能够在较短的时间内得到大量的硝酸产品。
工业制硝酸高中化学教案
工业制硝酸高中化学教案
一、教学目标
1. 了解硝酸的化学性质和工业制取方法；
2. 了解硝酸在工业上的应用；
3. 掌握硝酸的制取实验操作和步骤。
二、教学内容
1. 硝酸的化学性质；
2. 工业制取硝酸的方法；
3. 实验操作和步骤。
三、教学重点和难点
1. 工业制取硝酸的方法和步骤；
2. 实验操作的技巧和安全注意事项。
四、教学过程
1. 硝酸的化学性质讲解：
（1）硝酸的化学式和结构；
（2）硝酸的物理性质：透明无色液体，具有刺激性气味；
（3）硝酸的化学性质：强氧化剂，可以与很多物质发生反应。
2. 工业制取硝酸的方法：
（1）实验装置：硝酸工厂；
（2）原料：氨气、空气，硫酸；
（3）反应过程：氨气与空气在硫酸的存在下反应生成氮氧化合物，再经过进一步处理生成硝酸。
3. 实验操作和步骤：
（1）准备实验装置和原料；
（2）控制反应条件；
（3）收集和提纯硝酸。
五、课堂练习
1. 硝酸为什么是一种强氧化剂？
2. 为什么在硝酸的制备中要使用硫酸作为催化剂？
3. 能否简述工业制取硝酸的整个过程？
六、实验设计
通过实验展示硝酸的制取方法和步骤，让学生亲自操作并观察反应过程，加深对硝酸制备原理的理解。
七、作业
1. 阅读相关材料，进一步了解硝酸在工业上的应用；
2. 思考硝酸在生活中的作用，写出你的观点。
八、教学反馈
及时对学生学习情况进行评估和反馈，帮助学生及时解决学习中遇到的问题。
以上为工业制取硝酸高中化学教案范本，教师可根据实际情况进行适当调整和完善。
工业硝酸的合成原理
工业硝酸的合成原理工业硝酸是一种常用的无机化学品，广泛应用于农业、化工、医药、军事等领域。
其合成原理是通过硝酸铵的催化氧化反应进行。
下面将详细介绍工业硝酸的合成原理。
硝酸铵（NH4NO3）是硝酸的重要原料，可通过氨和硝酸反应得到。
硝酸铵是一种中性盐，因此在反应过程中需要增加酸性媒介来促进反应的进行。
1.氨的制备氨可以通过多种方法制备，如氨气还可以通过尿素水解或通过合成气反应得到。
氨合成反应一般使用铁-钴催化剂，反应条件为高温（400~500℃）和高压（15~25MPa）。
氨的合成反应可以用以下方程式表示：N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)2.硝酸的制备硝酸可以通过硝化剂和盐酸的反应得到。
常见的硝化剂有银（Ag）和铜（Cu）。
硝酸的制备反应可以用以下方程式表示：Ag+HNO3→AgNO3+H2OCu+4HNO3→Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑3.硝酸铵的合成硝酸和铵盐可以通过反应得到硝酸铵。
此反应需要通过多个步骤进行。
首先，将硝酸和氨水混合，生成硝酸铵的水溶液。
反应方程式如下所示：HNO3+NH3→NH4NO3然后，将水溶液蒸发至一定浓度，产生硝酸铵的结晶。
反应过程中需要控制温度和压力等条件，以便合成高纯度的硝酸铵。
最后，对硝酸铵的结晶进行分离和干燥，得到工业硝酸。
1.反应条件：合成硝酸铵的反应需要在适当的温度和压力下进行，以提高反应速率和产物的纯度。
反应温度通常在0~60℃之间，而压力通常为大气压。
2.傅里叶定律：由于硝酸铵结晶容易产生堆积，因此在反应过程中需要注意搅拌和均匀加热，以避免结晶体的过多生成。
3.产品纯度：工业硝酸的合成通常要求高纯度，用于制造炸药、化肥等产品。
为此，需要采取恰当的分离、提纯和干燥方法。
以上就是工业硝酸的合成原理。
通过硝酸铵的催化氧化反应，我们可以得到高纯度的硝酸，用途广泛。
在工业生产中，需要注意反应条件、产品纯度等因素，以确保合成过程的高效和安全。
硝酸工业制法
硝酸工业制法一、引言硝酸是一种重要的化工原料，广泛用于制造肥料、炸药、染料等工业领域。
硝酸有多种制法，其中最主要的是硝酸工业制法。
本文将详细介绍硝酸工业制法的原理、过程和特点。
二、硝酸工业制法原理硝酸工业制法是通过氧化氨来制备硝酸。
具体反应式为：4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O2NO + O2 → 2NO23NO2 + H2O → 2HNO3 + NO该反应分为三步：首先，氨气和空气在催化剂存在下发生反应生成一氧化氮；其次，一氧化氮与空气进一步反应生成二氧化氮；最后，二氧化氮与水反应生成硝酸。
三、硝酸工业制法过程1. 氨的生产由于硝酸工业制法需要大量的氨作为原料，因此首先需要生产出足够量的氨。
通常采用哈伯-博什过程来生产。
哈伯-博什过程是通过高温高压下使天然气和空气反应生成氢气和一氧化碳，再通过水蒸汽反应生成氨。
该过程需要使用铁催化剂。
2. 氧化将生产出的氨和空气以比例为1:9的方式混合后，通过铂催化剂进行氧化反应，生成一氧化氮。
3. 二次氧化将一氧化氮与空气混合后，通过催化剂进行二次氧化反应，生成二氧化氮。
4. 吸收将生产出的二氧化硝酸溶于水中，与水反应生成硝酸。
该步骤需要在吸收塔中进行。
5. 蒸馏将吸收塔中产生的硝酸溶液进行蒸馏，得到纯净的硝酸。
四、硝酸工业制法特点1. 反应速度快：由于采用了催化剂和高温高压条件，使得反应速度非常快。
2. 生产成本低：硝酸工业制法使用的原料是天然气、空气和水等廉价材料，因此生产成本相对较低。
3. 产品纯度高：由于采用了蒸馏等纯化手段，使得生产出的硝酸纯度非常高。
4. 生产效率高：由于反应速度快且生产成本低，使得硝酸工业制法的生产效率非常高。
五、总结硝酸工业制法是一种通过氧化氨来制备硝酸的方法。
该方法具有反应速度快、生产成本低、产品纯度高和生产效率高等优点。
在实际应用中，该方法被广泛用于肥料、炸药、染料等工业领域。
硝酸生产教学课件
欢迎来到硝酸生产教学课件PPT！本课件将介绍硝酸的概述、历史、生产过 程、工艺流程、应用、危害以及发展趋势。让我们一起探索硝酸的世界吧！
硝化性，广泛应用于工业、农业和医药领 域。
硝酸生产的历史
硝酸起源于古代埃及，作为制造火药的重要原料。经过数百年的发展，硝酸生产技术得到了不断改进和创新。
总结
硝酸生产在工业、农业和医药领域具有重要地位。未来的发展将趋向于清洁、 高效和可持续发展。
硝酸的应用
工业应用
硝酸广泛用于炸药、合成材 料、冶金和化工生产等工业 领域。
农业应用
硝酸作为植物营养剂，被广 泛用于农业生产中的肥料制 备。
医药应用
硝酸在医药领域有抗菌、消 炎等特性，被用于药物的制 备和医疗过程中。
硝酸的危害
1 化学性质带来的危害
硝酸具有强酸性和腐蚀性，容易引发火灾和爆炸，对人体健康也有一定的危害。
2 安全生产措施
在硝酸生产、储存和运输过程中，必须严格遵守相关安全规定和操作规程，确保人员和 环境的安全。
硝酸生产的发展趋势
1
现有生产方案存在的问题
传统硝酸生产方法存在能耗高、废物排放多等问题，不符合可持续发展要求。
2
新型生产方案的研究与应用
如电解法、生物法等新型硝酸生产技术的研究，有望实现清洁生产和资源循环。
硝酸生产的料
氮源
硝酸的主要源头是含有氮元 素的化合物，如氨、尿素等。
氢源
氢在硝酸的制备过程中起到 还原剂的作用，常用氢气或 甲醇作为氢源。
催化剂
催化剂能够促进化学反应的 进行，常用的催化剂有铂、 钼等。
硝酸生产的反应过程
1
吸热反应
2
制备硝酸的过程中会释放大量热量，需
工业制取硝酸的方法
工业制取硝酸的方法
一、介绍
硝酸是一种重要的化学品，广泛应用于农业、医药、化工等领域。
工业制取硝酸的方法有多种，其中最常用的是奥托工艺和烟气吸收法。
本文将详细介绍这两种方法的原理和操作步骤。
二、奥托工艺
1. 原理
奥托工艺是通过氧化铵制取硝酸的方法。
其基本原理是将铵盐与浓硫酸混合，经过反应生成硫酸铵和亚硝酸盐。
然后再将亚硝酸盐氧化为硝酸。
2. 操作步骤
（1）准备原料：铵盐和浓硫酸。
（2）将铵盐加入反应釜中，搅拌均匀。
（3）缓慢地向反应釜中加入浓硫酸，同时不断搅拌。
（4）将反应釜加热至适当温度，使反应快速进行。
（5）待反应结束后，过滤得到硫酸铵溶液。
（6）将硫酸铵溶液加入蒸馏塔中，经过蒸馏得到硝酸。
三、烟气吸收法
1. 原理
烟气吸收法是通过将NOx氧化为HNO3制取硝酸的方法。
其基本原理是将含有NOx的废气通过喷淋器喷入吸收塔中，与稀硫酸反应生成硝酸。
2. 操作步骤
（1）准备原料：稀硫酸和含有NOx的废气。
（2）将稀硫酸加入吸收塔中，调节pH值。
（3）将含有NOx的废气通过喷淋器喷入吸收塔中，与稀硫酸反应。
（4）待反应结束后，从吸收塔中取出含有硝酸的溶液。
（5）对溶液进行蒸发浓缩和纯化处理，得到纯净的硝酸。
四、总结
奥托工艺和烟气吸收法都是工业制取硝酸的重要方法。
奥托工艺适用于铵盐类原料，操作简单、成本低；烟气吸收法适用于含有NOx的废气处理，并能够实现资源回收。
在实际应用中，应根据原料类型和工艺要求选择适合的制取方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
欲制取得到96%以上的浓硝酸，必须借助于脱 水剂以形成硝酸-水-脱水剂三元混合物，从而破坏 硝酸与水的共沸组成，然后蒸馏才能得到浓硝酸。
工业上常用的脱水剂有浓硫酸和碱土金属的硝 酸盐。其中以硝酸镁的使用最为普通。
2. 浓硝酸生产
• 一、浓硝酸生产工艺 以及生产方法 • 二、浓硝酸生产工艺流程
一、浓硝酸生产工艺以及方法
（一）从稀硝酸制造浓硝酸
浓硝酸不能由稀硝酸直接蒸馏制取，因为HNO3 和H2O会形成二元共沸物。即在开始蒸馏时，硝酸溶 液沸点随着浓度的增加而升高，但到一定浓度时，沸 点却随着浓度的增加而下降。
21
NH3%1001.2521 100%14.4% 1.25
研究结果表明，当氧氨比为1.25时（即氨含量 为14.4%时），氨氧化率只有80%左右，而且有发 生爆炸的危险。要提高氨氧化率可增加混合气体中 氧含量，则加入空气量增多，带入氮气也增多，使 混合气体中氨浓度下降，炉温下降，生产能力降低 ，动力消耗增加。当氧氨比比值在1.7~2.0范围，氨 氧化率最高，此时混合气体中氨浓度为9.5%~11.5% 。
另外，催化剂的生产强度与接触时间有关。在 其他条件一定时，铂催化剂的生产强度与接触时间 成反比，与气流速度成正比。
(4) 混合气体的组成 选择混合气体的组成时， 最主要是氨的初始含量。从提高催化剂生产强度出 发，增加氨浓度是有利的，但由于空气中氧含量的 限制，限制了氨浓度的提高。
由式(1)可知，氨氧化生成一氧化氮反应理论上 的氧氨比为1.25。采用氨和空气混合，则混合气体 中氨含量为：
(2) 压力 由于氨催化氧化生成一氧化氮的反应 是不可逆的，因此改变压力不会改变一氧化氮的平 衡产率。如果要提高加压时的氨氧化率，必须同时 提高反应温度和铂网层数。同时氨催化氧化压力的 提高，还会使混合气体体积减小，增大气体处理量 ，提高催化剂生产强度。此外，加压氧化比常压氧 化设备紧凑，投资费用少。
(4) 综合法 该法氨的氧化与氮氧化物的吸收在 两个不同压力下进行，即常压氧化，中压（ 0.2~0.5MPa）吸收。此法集中了常压法和中压法的 优点。氨消耗、铂消耗低于高压法，不锈钢用量低 于中压法，吸收容积则小于常压法。
(5) 双加压法 该法氨的氧化在中压条件（ 0.2~0.5MPa）下进行，氮氧化物的吸收则在高压条 件（0.7~1.2MPa）下进行。采用较高的吸收压力和 较低的吸收温度，成品酸浓度一般可达60%，尾气 中氮氧化物含量低于0.02%，可直接放空。
1.1.3 稀硝酸生产工艺方法
目前生产稀硝酸有十多种大同小异的工艺流程 ，可因操作压力的不同而分为常压法、中压法、高 压法、综合法和双加压法五种类型。
(1) 常压法 氨的氧化和氮氧化物的吸收均在常 压下进行。该法压力低，氨氧化率高，铂消耗低， 设备结构简单，吸收塔除可采用不锈钢外，也可采 用花岗石、耐酸砖或塑料。缺点是成品稀硝酸浓度 低，尾气中氮氧化物浓度高需经处理才能放空，吸 收容积大，占地面积大，投资大。
此外还必须保证铂网的损失少，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 在不同温度下，氨氧化后的产物也不 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％；当温度高于1000℃时，一氧化 氮分解增多，氨氧化率反而下降。在650~1000℃范 围内，温度升高，反应速率加快，氨氧化率提高。 但是温度过高，铂的损失量增大，同时对氧化炉的 材料要求也更高。因此一般常压氧化温度取 750~850℃，加压氧化温度取870~900℃为宜。
△H=－907.28kJ （1） △H=－1104.9kJ （2） △H=－1269.02kJ （3）
除此之外，还有可能发生下列副反应：
2NH3=N2+3H2 2NO=N2+O2 4NH3+6NO=5N2+6H2O
△H=91.69kJ （4） △H=-180.6kJ （5） △H=-1810.8kJ （6）
(2) 中压法 氨的氧化和氮氧化物的吸收均在中 压（0.2~0.5MPa）下进行。该法吸收率高，成品酸 浓度高，尾气中氮氧化物浓度低，吸收容积小，能 量回收率高。但在中压条件下氨氧化率略低，铂损 失较高。
(3) 高压法 氨的氧化和氮氧化物的吸收均在高 压（0.7~1.2MPa）下进行。该法较中压法吸收率更 高，吸收容积更小，能量回收率更高。但在高压条 件下氨氧化率低，氨耗高，铂耗高，且尾气中氮氧 化物浓度也高需经处理才能放空。
从生产稀硝酸来看，需要的是反应(1)，
其余反应需尽量设法使其不进行或很少进行
。
1.1 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 氨氧化率（氨氧化率即指氧化生成NO的耗氨量与进 入系统总氨量的百分比率），因为硝酸成本中原料 氨所占比重很大，提高氧化率对降低氨的消耗非常 重要。其次，应有尽可能大的生产强度。
但加压氧化气流速度较大，气流对铂网的冲击 加剧，加之铂网的温度较高，会使铂网的机械损失 增大。故实际生产中，常压和加压氧化均有采用。
(3) 接触时间 接触时间应适当。时间太短，氨 气来不及氧化，致使氨氧化率降低；但若接触时间 太长，氨在铂网前高温区停留过久，容易被分解为 氮气，同样也会使氨氧化率降低。但最佳接触时间 一般不因压力而改变，一般接触时间在10-4s左右。
知识点——工业制取硝酸
硝酸
1. 稀硝酸 2. 浓硝酸
稀硝酸生产原理
目前工业稀硝酸的生产均以氨为原料，采用催化氧化法 ，可制得45%～60%的稀硝酸。其反应变化可用下列反应式 表示：
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 • 4NH3+4O2=2N2O+6H2O • 4NH3+3O2=2N2+6H2O