Физико-химические основы процесса окисления нитрозных газов (NO в NO2)

Окисление оксида азота(II) в оксид азота(IV) является второй стадией производства азотной кислоты. Рассмотрим физико-химические основы (или теоретические основы) данного процесса. Для этого запишем уравнение реакции и сделаем его анализ.

Процесс описывается следующим уравнением реакции:

2NO + O2 ↔ 2NO2           ∆H < 0                           (4.1)

Реакция протекает в две стадии:

2NO ↔ N2O2                      ∆H < 0                         (4.1a)

N2O2 + O2 ↔2NO2             ∆H < 0                        (4.1б)

Все реакции (4.1; 4.1а; 4.1б) обратимы и экзотермичны.

Особенность реакции (4.1) заключается в том, что с повышением температуры её скорость уменьшается, а не увеличивается, как обычно. Объясняется это тем, что увеличение температуры смещает равновесие более быстрой экзотермической реакции (4.1а) (реакции димеризации) влево и снижает концентрацию димера N2O2. А это, в свою очередь, снижает скорость другой реакции – (4.1б), которая является более медленной и определяет в целом скорость процесса окисления NO в NO2.

Нагнетатель нитрозных газов
Нагнетатель нитрозных газов

Отсюда следует, что для стадии окисления NO в NO2 температурный режим должен предусматривать отвод тепла, выделяющегося в ходе реакции.

Выбор оптимального давления также определяется принципом Ле-Шателье. Поскольку реакция (4.1) протекает с уменьшением объёма газообразных веществ, то смещения равновесия в направлении образования NO2 можно добиться при повышении давления.

Таким образом, успешное протекание самой медленной стадии в производстве азотной кислоты определяется следующими условиями: необходим отвод тепла, повышение давления.

Отметим, что диоксид азота NO2, в свою очередь, может превращаться в тетрооксид N2O4 по уравнению реакции:
2NO2 ↔ N2O4

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector