ГЛАВА 1. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

1.1. Виды и применение азотной кислоты

Азотная кислота - это бесцветная жидкость с температурой замерзания -41°С и температурой кипения 86°С. НКО3 является сильным окислителем. При её действии многие органические вещества разлагаются, а некоторые воспламеняются.

Физические свойства:

• Молярная масса: 63,01 г/моль;
• Плотность: 1,5129 г/см3 (+20 °c);
• Кислотность: -1,4 пка;
• Кипит при +83 °c;
• Плавится при -41,6 °c;
• Давление газа: 48 мм рт. Ст. (20 °c).

В настоящее время промышленность выпускает азотную кислоту трех видов:

1)      Неконцентрированную с содержанием 50- 60 % HNO3;

2)      Специальную, содержащую 72% HNO3;

3)      Концентрированную, содержащую 96-98 % HNO3.

Неконцентрированная кислота в основном идет на получение нитрата аммония. Специальная кислота используется в атомной промышленности при переработке топливных элементов в ядерных реакторах.  Крепкая азотная кислота применяется для производства взрывчатых веществ, травлении металлов, производстве различных красителей и продуктов бытовой химии. Чистая кислота и ее соли действуют как окислитель. Вещество активно воздействует на металлы, которые не вытесняют водород. К ним относятся медь и серебро. При смешивании азотной и соляной кислот образуется вещество, способное растворять любые металлы.

Таблица 1.1.

Виды и области применения азотной кислоты

Вид	Содержание HNO3	Применение
Неконцентрированная	58%	Получение нитрата аммония
Специальная	72%	Атомная промышленность
Концентрированная	96-98%	Производство взрывчатых веществ, травление металлов, бытовая химия

Производство неконцентрированной кислоты требует меньших энергозатрат по сравнению с концентрированной, так как исключается стадия дополнительного концентрирования. Это снижает себестоимость продукции на 15-20%. Для получения специальной или концентрированной кислоты необходимо концентрирование разбавленной кислоты с применением водоотнимающих средств. В качестве таких используются либо серная кислота, либо нитрат магния.

Получение азотной кислоты

Азотную кислоту производят из аммиака. Сырьем для получения азотной кислоты служат аммиак, воздух и вода. Для производства разбавленной азотной кислоты применяют метод Оствальда. Аммиак окисляют на платиновой или платинородиевой сетке. В процессе вещество подвергается воздействию высокой температуры (+227 °C) и давления (9 атм.). При окислении аммиака выделяется оксид азота II, под воздействием воздуха он окисляется до оксида азота IV. Его подвергают диспропорционированию с водой. Получаются два вещества: азотная и азотистая кислоты. Второе вещество нестабильно, поэтому его повторно диспропорционируют. Для получения водного раствора весь объем жидкости перегоняют до уровня 68%. Чтобы получить концентрат, вещество обезвоживают концентрированной серной кислотой. (Отгонкой воды из разбавленной азотной кислоты можно получить лишь 68%-й раствор, поскольку именно при такой концентрации образуется азеотропная смесь, то есть получить раствор концентрации выше 68% этим методом невозможно).

В отечественной азотной промышленности аппаратурным оформлением метода Освальда стала разработка агрегатов АК-72, УКЛ-7 и 1/3,5. Именно эти установки в настоящее время являются основой производственного парка практически всех действующих в России азотных производств.  В основу схемы АК-72 положен замкнутый энерготехнологический цикл с двухступенчатой конверсией аммиака и охлаждением нитрозных газов под давлением 0,42–0,47 МПа и абсорбцией оксидов азота при давлении 1,1—1,26 МПа; продукция выпускается в виде 60%-ной HNO3. Первый агрегат АК-72 мощностью 380 тыс. т/год был пущен в 1976 году. Агрегат УКЛ-7 имеет мощность 120 тыс. т год. Азотная кислота получается под давлением 0,716 МПа с использованием высокотемпературной каталитической очистки выхлопных газов, выпускающий продукцию в виде 53- 58%-ной HNO3. При разработке этой схемы были пересмотрены вопросы экономической эффективности производства по схеме АК-72, в результате чего уменьшена мощность установки с 380 тыс. тонн до 120 тыс. тонн в год и снижено давление во всей схеме. В частности, абсорберы работают при давлении 0,5–0,7 МПа. Улучшена схема очистки хвостовых газов.

1.2. Регламенты для производства азотной кислоты

Производство и использование неконцентрированной азотной кислоты в России регламентирует ГОСТ 53789-2010 «Кислота азотная неконцентрированная. Технические условия». По физико-химическим показателям неконцентрированная азотная кислота должна соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.2.

 Таблица 1.2.

Физико-химические показатели неконцентрированной азотной кислоты

Наименование показателя	Норма для сорта
	Высший	1-й	2-й
1 Внешний вид	Прозрачная бесцветная или слегка окрашенная в желтый цвет жидкость без механических примесей
2 Массовая доля азотной кислоты, %, не менее	57,0	56,0	46,0
3 Массовая доля оксидов азота не более	0,07	0,10	0,20
4 Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более	0,004	0,020	0,050

Источник: ГОСТ 53789-2010

Производство и использование концентрированной азотной кислоты регламентирует

ГОСТ 701-89 «Кислота азотная концентрированная. Технические условия». Концентрированная азотная кислота выпускается двух марок - А и Б.

Азотная кислота марки А применяется в производстве изделий электронной и радиоэлектронной промышленности, в процессах нитрования органических соединений, в производстве взрывчатых веществ, при химической обработке металлов, в медицинской промышленности, в производстве пластмасс и для других целей.
Азотная кислота марки Б применяется для гальванических работ, в производстве химических реактивов, для растворения примесей промышленных продуктов, в процессах нитрования органических соединений, в производстве взрывчатых веществ и для других целей.
По физико-химическим показателям концентрированная азотная кислота должна соответствовать нормам, указанным в таблице.

Таблица 1.3.

Физико-химические показатели концентрированной азотной кислоты

Источник: ГОСТ 701-89