روش تهیه و تولید اسید نیتریک

پیشنهاد مطالعه : اثر اسید نیتریک بر فلزات 

اسید نیتریک‎ از قرن‌ های پیش در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گرفته است که از جمله‌ی آن می‌توان به استفاده از آن برای خالص سازی طلا و نقره اشاره کرد. استفاده از اسید نیتریک‎ با افزایش جمعیت زمین و نیاز بیشتر به محصولات کشاورزی بیشتر شد. امروزه اسید نیتریک‎ علاوه بر تولید کود های شیمیایی در تولید مواد منفجره و همچنین تولید سوخت موشک کاربرد دارد. اسید نیتریک‎ به دلیل داشتن دمای تبخیر پایین در صنعت مواد منفجره، برای ساخت مواد منفجره مانند TNT، و همچنین تولید نیترو گلیسیرین، باروت تفنگ، و .... استفاده می‌شود.

این ماده‌ی شیمیایی کاربرد زیادی در تولید نمک‌ های نیترات، مانند نیترات آمونیوم، نیترات نقره، نیترات کلسیم، و ... دارد. اسید نیتریک‎ در صنعت با غلظت‌ های متفاوتی وجود دارد، و با توجه به صنعت مورد استفاده با غلظت‌ های متفاوتی نیز در صنعت استفاده می‌شود. در این مقاله کاربرد های این ماده‌ی شیمیایی پر ارزش و همچنین روش‌ های تهیه و تولید آن معرفی و به صورت اجمالی توضیح داده می‌شوند.

اسید سیتریک صنعتی در دو شکل مونو هیدرات با فرمول شیمیایی (HNO3·H2O) و تری هیدرات با فرمول شیمیایی (HNO3·3H2O) وجود دارد. غلظت اسید نیتریک خالص صنعتی در حدود 68 درصد است و دمای جوش آن 120 درجه سانتی گراد در فشار جو می‌باشد. اسید نیتریک‎ خالص دمای جوش کمتری معادل 72 درجه سانتی گراد در فشار جو دارد. اسید نیتریک‎ خالص اشتعال پذیر نیست ولی با این وجود در نگه‌داری و استفاده از آن باید نکات ایمنی را رعایت کرد.

روش‌ های متفاوتی برای تولید اسید نیتریک‎ وجود دارد که به مرور زمان کشف شده‌اند ولی امروزه روش اوستوالدو براور که بهترین روش تولید اسید نیتریک‎ است مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این روش برای اولین بار در اوایل قرن بیستم در آلمان کشف شد و پس از آن جایگزین روش‌ های قبلی تولید اسید نیتریک‎ شد. به دلیل کاربرد اسید نیتریک‎ با غلظت‌ های متفاوت در صنعت نیاز به روشی برای تولید این ماده‌ی شیمیایی با ارزش است که بتوان با کمترین هزینه ممکن، اسید نیتریک‎ با غلظت بالا را تولید کرد.

اسید نیتریک‎ ابتدا با غلظت بالای 90 درصد تولید می‌شود و بنا بر موارد استفاده آن را رقیق می‌کنند. در ادامه‌ روش‌ های تولید اسید نیتریک‎ بیان شده و مورد بررسی قرار می‌گیرند.

این واکنش در دمای 900 درجه سانتی گراد انجام می‌شود و اسید نیتریک‎ تولید شده توسط این روش با توجه به دمای جوش و تبخیر آن، در فاز بخار قرار دارد. در این روش HNO2 نیز در فرآیند تولید به وجود می‌آید. این روش به دلیل اینکه به سوخت زیادی نیاز داشت و همچنین باعث تخریب وسایل مصرفی در فرآیند تولید می‌شد از رده خارج شد و امروزه به ندرت از این روش برای تولید اسید نیتریک‎ استفاده می‌شود.

در این اکسیژن و نیتروژن در کوره‌ های خالص با یکدیگر واکنش می‌دهند و تولید گاز دی اکسید نیتروژن می‌کنند. سپس آب این گاز را جذب می‌کند و اسید نیتریک‎ تولید می‌شود. این واکنش در دمای 200 درجه‌ی سانتی گراد انجام می‌شود. این روش به دلیل بالا بودن هزینه‌ های تولید اسید نیتریک‎ صرفه‌ی اقتصادی نداشته به همین دلیل با دیگر روش‌ ها جایگزین شده است.

به دلیل مصرف بالای اسید نیتریک‎ لازم است که این ماده با روشی مقرون به صرفه و با خلوص بالا تولید شود. امروزه در صنعت اسید نیتریک‎ ، با استفاده از آمونیاک به عنوان ماده‌ی اولیه تولید می‌شود.

این واکنش در دمای 150 الی 170 درجه سانتی گراد انجام می‌شود اسید نیتریک‎ تولید شده توسط این روش غلظتی بالایی در حدود 95 الی 97 درصد دارد. استفاده در آمونیاک در تولید اسید نیتریک‎ انقلابی به وجود آورد و موجب تولید این ماده با هزینه‌ای بسیار کمتر نسبت به روش‌ های قبلی شد.