1. 34
CHƯƠNG V
CÔNG NGH S N XU T AXIT NITRIC
I. Khái ni m chung:
- Axit nitric nhi t ñ thư ng là ch t l ng không màu, b c khói.
- Tuỳ thu c vào n ng ñ mà axit nitric có nhi t ñ sôi và k t tinh khác nhau: dung
d ch axit HNO3 68.4% có nhi t ñ sôi cao nh t b ng 121.9oC. ðây là ñi m ñ ng phí c a
dung d ch.
- Khi sôi axit HNO3 b phân hu theo ph n ng:
4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2
NO2 hoà tan l i vào axit làm cho axit có màu vàng ho c ñ .
- Axit HNO3 là ch t oxy hoá m nh. Axit HNO3 ñ m ñ c hoà tan t t c các kim
lo i t o thành các oxyt (tr các kim lo i quí: Au, Pt, Rh, ...)
- Các oxyt kim lo i có kh năng tan trong axit HNO3 t o các mu i nitrat. Riêng
ñ i v i Fe, Al, Cr khi tác d ng v i axit HNO3 ñ m ñ c, ngu i có l p oxyt b n v ng t o
thành trên b m t ch u ñư c tác d ng c a axit.
- Các t bào ñ ng, th c v t b axit HNO3 phá hu . ð i v i h p ch t h u cơ m ch
vòng có nhân thì g c NO2 thay th g c H.
- Trong công nghi p có hai lo i axit HNO3 : loãng (50-60%); ñ m ñ c (96-98%)
- Axit HNO3 ñư c dùng ñ s n xu t phân ñ m, thu c n , ch t d o, s i t ng h p,
...
II. Công ngh s n xu t axit HNO3 loãng:
1/ Nguyên lí chung:
Hi n nay trong công nghi p, ngư i ta ñi u ch axit HNO3 ch b ng m t phương
pháp duy nh t, ñó là oxy hoá NH3. Qúa trình này ñư c ti n hành theo hai giai ño n:
- Oxy hoá NH3 thành NO
- H p th NO2 ñ ñi u ch HNO3
a/ Oxy hoá amoniac thành oxyt nitơ:
0
4NH3 + 5O2 Pt − Rh (750 −850→ 4NO + 6H2O + Q
   C
Ngoài ra còn có ph n ng ph t o thành N2:
4NH3 + 3O2 
→ 2N2 + 6H2O + Q
ñây ngư i ta s d ng h n h p NH3 trong không khí có n ng ñ 10-11% (theo
th tích), trong ñi u ki n ph n ng như v y hi u su t t o thành NO ñ t ñ n 96-98%. H n
h p khí t o thành g i là nitroza.
Ph n ng oxy hoá amoniac ñư c ti n hành trong thi t b ti p xúc. Hi n nay, ngư i
ta s d ng thi t b ti p xúc là m t t h p g m ba thi t b (Hình 5.1.)

2. 35
• Trên cùng là thi t b l c catông
• Ti p ñ n là thi t b oxy hoá
• Cu i là n i hơi thu h i
- H n h p khí ñi vào thi t b l c (1) qua m t lo t các ngăn l c, r i theo các c a
trên tr d n khí (2) tâm thi t b và ñi xu ng ph n thi t b oxy hoá. T i ñây, khí ñi qua
lư i phân ph i (3) có tác d ng phân ph i ñ u h n h p khí ñ ñi xu ng lư i xúc tác (4).
Phía dư i lư i ñ t m t l p vòng kim lo i (5) dày 250mm ñ nh n nhi t c a khí, có tác
d ng như m t b tích nhi t phòng khi thi t b ng ng ho t ñ ng trong m t th i gian ng n
s ñ t lò l i ñư c d dàng. L p vòng này còn có tác d ng gi l i các h t xúc tác Pt bay
theo khí, sau m t th i gian có th thu h i l i ñư c.
- Ph n thi t bi dư i lư i xúc tác làm vi c nhi t ñ cao. Do ñó, ñư c lót m t l p
g ch ch u nhi t.

3. 36
b/ ði u ch axit HNO3:
Giai ño n này g m hai quá trình:
- Oxy hoá ti p NO thành NO2:
NO + O2
NO2 + Q
- H p th NO2 b ng H2O ñ t o thành HNO3:
3NO2(k) + H2O(l)
2HNO3(l) + NO(k) + Q
C hai ph n ng trên ñ u to nhi t và x y ra theo chi u gi m th tích. Do ñó, ph n
ng d ch chuy n theo chi u thu n khi gi m nhi t ñ và tăng áp su t.
Tuỳ theo áp su t c a h th ng thi t b mà ngư i ta chia ra 3 lo i công ngh s n
xu t axit HNO3 loãng:
• H th ng làm vi c áp su t thư ng: ñi u ch HNO3 50% (hi u su t chuy n
hoá NO2 là 92%)
• H th ng làm vi c áp su t cao (6-8 atm): ñi u ch HNO3 > 60% (hi u su t
chuy n hoá NO2 là 98%)
• H th ng h n h p áp su t thư ng ñ n áp su t cao
2/ H th ng ñi u ch axit HNO3 áp su t thư ng:
(Hi n nay v n còn s d ng r ng rãi)
* Sơ ñ lưu trình công ngh ñi u ch axit nitric áp su t thư ng (Hình 5.2.)
- Không khí ñư c ñưa qua thi t b làm s ch khí b ng nư c hay b ng xô ña loãng
(1) ñ kh khí có tính axit và qua thi t b l c b ng d (2) ñ lo i t p ch t cơ h c.
- Sau ñó không khí ñư c qu t (3) ñưa qua thi t b l c catông (4) cùng v i khí NH3
s ch dư i d ng h n h p khí amoniac có n ng ñ 10-12% NH3. T thi t b l c (4) khí ñi

4. 37
vào thi t b ti p xúc (5) ñ oxy hoá NH3 thành NO. ra kh i (5) h n h p khí nitroza có
nhi t ñ lên ñ n 750-850oC ñưa qua n i hơi thu h i (6) ñ gi m nhi t ñ , ñ ng th i t n
d ng nhi t th a ñ s n xu t hơi quá nhi t (có áp su t 40 atm và nhi t ñ 450oC).
- Sau ñó h n h p khí có nhi t ñ 160oC ñưa vào h th ng thi t b làm l nh ki u
ng chùm (7) và (8) làm l nh b ng nư c. Nhi t ñ khí gi m xu ng còn 40oC. T i hai thi t
b này, NO b oxy hoá thành NO2 và trong thi t b t o thành axit HNO3 ñư c l y ra ñáy
tháp v i các n ng ñ tương ng là 2-3% tháp (7) và 30% tháp (8) (s dĩ tháp (8) có
n ng ñ axit cao hơn tháp (7) vì t i tháp (8) s oxy hoá NO thành NO2 l n hơn vì nhi t
ñ t i ưu cho ph n ng này kho ng 40oC).
- T tháp (8) ra khí ñư c qu t (9) ñưa vào h th ng sáu tháp h p th t (10) ñ n
(15) ki u tháp ñ m, ñư c tư i b ng axit nitric v i các n ng ñ thích h p. T i các tháp
v a x y ra ph n ng h p th NO2 v a x y ra ph n ng oxy hoá NO v a ñư c t o thành.
Axit c a tháp sau có n ng ñ h p hơn ñư c chuy n d n lên tháp trư c ñ t o thành axit
có n ng ñ cao hơn. Axit thành ph m ñư c l y ra tháp h p th (11) ch không l y ra
tháp (10) vì tháp này ñư c s d ng như m t thi t b chuy n hoá ti p t c NO thành NO2.
Các axit tu n hoàn ñ u ñư c làm l nh trư c khi bơm tr l i tháp h p th .
- Ra kh i tháp (15) h n h p khí còn kho ng 0.6-0.8% oxyt nitơ. Khí ñư c ñưa
vào tháp h p th xô ña (16), (17) ñ thu h i các oxyt nitơ dư i d ng các mu i Na2NO3 và
NaNO2 theo ph n ng:
Na2CO3 + NO2 + NO = 2NaNO2 + CO2
Na2CO3 + 2NO2
= NaNO2 + NaNO3 + CO2
Dung d ch NaCO3 v i n ng ñ 200-250 g/l ñư c ñưa vào tháp (17) và s n ph m
ñư c l y ra tháp (16).
- ð i v i quá trình h p th b ng ki m, thì quá trình h p th s t i ưu n u n ng ñ
NO2 và NO trong h n h p khí b ng nhau. Do ñó, phia sdư i các tháp h p th b ng ki m
ngư i ta thư ng b trí tháp oxy hoá (18) không tư i dung d ch h p th . T i ñây, s x y ra
ph n ng oxy hoá NO thành NO2 làm cho t l hai khí này b ng ñơn v .
- Khí ra kh i tháp (17) ch còn 0.1% oxyt nitơ. Dung d ch nitrit-nitrat ñư c dùng
ñ ñi u ch NaNO3.