Ostwaldův proces - Ostwald process
The Ostwaldův proces je chemický proces používá se k výrobě kyselina dusičná (HNO3). Wilhelm Ostwald vyvinul proces a patentoval si jej v roce 1902.[1][2] Ostwaldův proces je oporou moderny chemický průmysl a poskytuje hlavní surovinu pro nejběžnější typ výroby hnojiv. Historicky i prakticky je Ostwaldův proces úzce spojen s Haberův proces, který poskytuje potřebnou surovinu, amoniak (NH3).
Popis
Fáze 1
Amoniak se ve dvou fázích převádí na kyselinu dusičnou. to je oxidovaný vytápěním pomocí kyslík v přítomnosti a katalyzátor jako Platina s 10% rhodium, platinový kov na tavené křemičité vlně, mědi nebo niklu[3], tvořit oxid dusnatý (oxid dusičitý) a voda (jako pára). Tato reakce je silně exotermické, což z něj činí po zahájení užitečný zdroj tepla:[4]
- (ΔH = -905,2 kJ / mol)
Fáze 2
Fáze dva zahrnuje dvě reakce a probíhá v vstřebávání zařízení obsahující vodu. Zpočátku se oxid dusnatý znovu oxiduje, čímž se získá oxid dusičitý (oxid dusičitý).[4] Tento plyn je potom snadno absorbován vodou za vzniku požadovaného produktu (kyselina dusičná, i když ve zředěné formě), zatímco snižování jeho část zpět na oxid dusnatý:[4]
- (ΔH = −114 kJ / mol)
- (ΔH = −117 kJ / mol)
NO se recykluje a kyselina se koncentruje na požadovanou sílu pomocí destilace.
A pokud se poslední krok provádí na vzduchu:
- (ΔH = -348 kJ / mol). [V absorpční věži].
Typické podmínky pro první fázi, které celkově přispívají výtěžek asi 98%, jsou:
- tlak je mezi 4–10 standardními atmosférami (410–1 000 kPa; 59–150 psi) a
- teplota je asi 870–1073 K (600–800 ° C; 1100–1500 ° F).
Komplikace, kterou je třeba vzít v úvahu, zahrnuje vedlejší reakci v prvním kroku, která vrací oxid dusnatý zpět na dusík:
Toto je sekundární reakce, která je minimalizována snížením doby, kdy jsou plynné směsi v kontaktu s katalyzátorem.[5]
Celková reakce
Celková reakce je součtem první rovnice, 3krát druhé rovnice a 2krát poslední rovnice; vše děleno 2:
- (ΔH = −740,6 kJ / mol)
Alternativně, pokud se poslední krok provádí na vzduchu, je celková reakce součtem rovnice 1, 2násobku rovnice 2 a rovnice 4; vše děleno 2.
Bez ohledu na stav vody
- (ΔH = -370,3 kJ / mol)
Reference
- ^ GB 190200698, Ostwald, Wilhelm „Zlepšení ve výrobě kyseliny dusičné a oxidů dusíku“, zveřejněné 9. ledna 1902, vydané 20. března 1902
- ^ GB 190208300, Ostwald, Wilhelm „Zlepšení a související s výrobou kyseliny dusičné a oxidů dusíku“, zveřejněné 18. prosince 1902, vydané 26. února 1903
- ^ Foist, Laura. „Ostwaldův proces a katalytická oxidace amoniaku“. Study.com. Citováno 5. ledna 2019.
- ^ A b C Alan V. Jones; M. Clemmet; A. Higton; E. Golding (1999). Alan V. Jones (ed.). Přístup k chemii. Royal Society of Chemistry. p.250. ISBN 0-85404-564-3.
- ^ Harry Boyer Weiser (2007). Anorganická koloidní chemie -: Koloidní prvky. Číst knihy. p. 254. ISBN 978-1-4067-1303-9.
externí odkazy
- Dusík a fosfor (Kurz obecné chemie), Purdue University
- Drake, G; „Procesy výroby kyseliny dusičné“ (1963), Mezinárodní společnost pro hnojiva (výplatní stránka / heslo)
- Výroba dusičnanů: Ostwaldův proces Carlton Comprehensive High School; Princ Albert; Saskatchewan, Kanada.