Acido nitrico

TABELLA  SI  NOTA  CHE  LA  RESA  è  MASSIMA  ALLE  BASSE  PRESSIONI  

2. Operando  sotto  pressione  si  riducono  i  volumi  dell’apparecchiatura  MA  si  allargano  i  limiti  di  

esplosività  e  si  rende  più  pericolosa  la  condotta  della  reazione  di  ossidazione  di  NH3,  data  la  

elevata  temperatura  

3. Operando  sotto  pressione  si  rendono  più  economiche  tutte  le  operazioni  successive  

all’ossidazione  di  NH3  PERCHÉ  la  compressione  effettuata  prima  dell’ossidazione  (si  comprime  

NH3  e  aria)  riguarda  un  minor  numero  di  moli  e  non  richiede  l’impiego  di  macchine  in  acciai  

speciali,  necessari  per  comprimere  gas  contenenti  NO  e  H2O  quali  quelli  che  si  hanno  dopo  

l’ossidazione  

In  pratica  si  opera  alla  pressione  di  qualche  atmosfera.  

Il  catalizzatore  è  utilizzato  sotto  forma  di  rete.   I  catalizzatori  porosi  sono  meno  selettivi.   In  pratica  si  

utilizzano  leghe  Pt-­Rh   (contenenti  fino  al  10%  di  Rh)  che  hanno  durata  maggiore  del  solo  Pt.    

VELENI:   acetilene    reversibile;  H2S,  composti  dell’arsenico  As  e  clorurati    permanenti.  Queste  

! !

impurezze  possono  essere  contenute  nell’aria.  Durante  il  montaggio  le  reti  non  devono  essere  sporcate  di  

grasso.  Inoltre  i  gas  che  li  alimentano  devono  essere  depurati  dalle  polveri  che  darebbero  luogo  a  

fenomeni  di  erosione  con  conseguente  perdita  di  Pt.  I  motivi  per  cui  si  ha  perdita  di  Pt  negli  impianti  

industriali  sono  ancora  poco  chiare  anche  se  taluni  autori  ritengono  che  si  formino  idruri  di  Pt  più  volatili  

del  platino,  che  ha  una  temperatura  di  fusione  notevolmente  superiore  alla  temperatura  di  esercizio.  

Il   bruciatore  è  un  dispositivo  mediante  il  quale  il  combustibile  destinato  a  bruciare  nel  focolare  di  un  

forno,  di  una  caldaia  ecc.  viene  immesso,  spesso  insieme  con  l’aria  comburente,  nel  focolare  stesso,  in  

condizioni  che  assicurino  una  combustione  completa  e  regolare.  Il  combustibile  utilizzato  può  essere  

gassoso,  solido  e  liquido.  I  combustibili  solidi  prima  di  essere  immessi  nel  bruciatore  debbono  essere  

polverizzati.  I  bruciatori  per  combustibili  liquidi  possono  essere  a  vaporizzazione  o  a  nebulizzazione,  a  

seconda  del  processo  utilizzato  per  portare  il  combustibile  liquido  in  uno  stato  adatto  alla  miscelazione  

con  l’aria.  Esistono  anche  bruciatori  cosiddetti  misti,  i  quali  sono  predisposti  per  l’impiego  di  

combustibili  sia  liquidi  sia  gassosi.  

La  cinetica  della  reazione  di  ossidazione  di  NH3  a  NO  nell’interfaccia  gas-­‐superficie  del  catalizzatore,  dato  

anche  il  valore  relativamente  elevato  della  temperatura,  è  determinata  dai  fenomeni  di  trasporto  di  

materia  (VEDI  EQUAZIONE  DEL  TIPO  ARRHENIUS)  e  di  calore  piuttosto  che  dai  fenomeni  chimici.  In  

particolare,  si  ritiene  che  lo  stadio  lento  della  reazione  sia  la  diffusione  di  NH3  verso  la  superficie  del  Pt  e  

che  questa  sia  ricoperta  da  O2  adsorbito.  

Il  calore  prodotto  nella  reazione  dei  gas  in  funzione  della  temperatura    Q(T)  è  una  linea  praticamente  

!

retta  poiché  è  data  dall’equazione  dQ  =  mCp*dT  e  mCp  si  può  ritenere  costante  in  prima  

approssimazione.  È  infatti  possibile  supporre  che  tutto  il  calore  prodotto  dalla  reazione  serva  a  

riscaldare  i  gas  (reattore  adiabatico  +  NO  cambiamento  di  stato).  Inoltre  Q  è  proporzionale  alla  

conversione.  

L’ammoniaca  e  l’aria  depurata  (da  polveri)  sono  alimentati  indipendentemente  al  bruciatore  dove  

vengono  miscelate  in  un  diffusore.  Questi  gas  passano  poi  su  un  materiale  poroso  che  li  purifica  

ulteriormente  e  infine  giungono  sulla  rete  di  platino  che  è  sotto  forma  di  disco.  Generalmente  si  utilizza  

un  pacchetto  di  più  reti  sovrapposte.  

OSSIDAZIONE  DI  NO  A  NO2   omogenea esotermica equilibrio favorita  

reazione      interessata  da    

a  bassa  temperatura  ANCHE  cineticamente  

I  prodotti  gassosi  uscenti  dal  bruciatore  contengono  NO  (in  percentuale  di  circa  7-­‐9  %,  circa  uguale  alla  

percentuale  di  NH3  presente  nella  miscela  di  alimentazione  del  bruciatore),  O2  (non  reagito,  presente  

nell’aria  di  alimentazione),  N2  (inerte,  presente  nell’aria  di  alimentazione),  vapor  d’acqua  (proveniente  

dalla  reazione  di  combustione  di  NH3).  

La  reazione  di  ossidazione  di  NO  a  NO2  è  interessata  da  equilibrio  ed  è  esotermica.  Il  suo   G°  si  annulla  a  

Δ

780  °C.  Dai  dati  di  equilibrio  si  rileva  tale  reazione  è  interamente  spostata  verso  destra  a  T  <  200  °C.  

Per  quanto  riguarda  il  comportamento  cinetico  di  questa  reazione,  si  deve  osservare  che  non  richiede  

catalizzatori  e  che  la  sua  velocità  è  fornita  dalla  relazione  v=k*(Po2)*(Pno)^2.  Questa  reazione  è  inoltre  

caratterizzata  dal  fatto  inconsueto  che  la  sua  costante  di  velocità  aumenta  al  diminuire  della  

temperatura.  Da  quanto  detto,  e  considerando  che  la  reazione  di  ossidazione  di  NO  a  NO2  avviene  con  

diminuzione  del  numero  di  moli  in  fase  gas,  si  deduce  che  la  reazione  deve  essere  condotta  a  

temperature  sufficientemente  basse  (es.  ambiente)  e  possibilmente  sotto  pressione.  L’ossigeno  

necessario  è  stato  già  introdotto  con  l’aria  in  eccesso.  

Dato  che  devo  lavorare  a  basse  temperature  ma  che  i  gas  uscenti  dal  bruciatore  per  l’ossidazione  

dell’ammoniaca  si  trovano  a  700-­‐800  °C,  li  dovrò  raffreddare.  Tali  gas