Produzione Acido Nitrico, Processi Chimici

Acido nitrico

Caratteristiche

L'acido nitrico, HNO₃, se portato a ebollizione tende a decomporsi, non si riesce quindi a concentrarlo al 100% perché diventa giallognolo a causa dell'NO₂ che si produce e perde di valore commerciale. Dalla tabella possiamo notare come il sistema di H₂O + HNO₃ formi un azeotropo di massima a T di circa 120°C.

Usi

L'acido nitrico è impiegato soprattutto come fertilizzante (circa 80%) dato che i nitrati sono una forma di azoto facilmente assimilabile dal terreno e dalle piante. È usato anche nella produzione di esplosivi perché contiene in contemporanea sia il gruppo nitro che è altamente energetico sia l'O₂ che è il comburente.

Composti azotati

La base di partenza dei composti azotati è l'ammoniaca da cui si producono:

• HNO₃: è usato soprattutto come diluito, si usa anche in forma concentrata ma molto meno
• Urea: contiene N₂ e CO₂ (gas serra, è usato anche come fertilizzante per le piante)
• Calcio ammonionitrato
• Urea ammonionitrato

Sono tutti usati come fertilizzanti, la differenza sta nella quantità di N₂ contenuto e nella velocità con cui viene rilasciato:

• Lento rilascio (se è presente zolfo)
• Rilascio veloce

Produzione storica

Si partiva dai nitrati del Cile (nitrati di sodio e potassio). È stata usata solo fino al 1915.

Produzione diretta da O₂ e N₂ atmosferici

Il delta H è positivo, la reazione non è spontanea! È un processo estremamente energivoro e necessita di temperature alte. È stata usata solo fino al 1930. Necessita di un arco elettrico. Si usano due elettrodi curvi (la curvatura facilita lo spegnimento dell'arco) in cui si fa passare dell'aria. La conversione è però molto limitata. Il delta G è elevato anche per T altissime, siamo quindi sempre in condizioni sfavorite. La costante di reazione è bassa.

Produzione Oswald (attuale)

Dall'assorbimento in H₂O ottengo una soluzione sia di HNO₃ che di NO, questo perché la reazione è una disproporzione e deve necessariamente esserci sia il prodotto ridotto che il prodotto ossidato. La prima reazione è favorita da P bassa mentre la seconda e la terza da P alta. Sono stati sviluppati quindi due tipi di processi:

• Monopressione: ossidazione NH₃ e assorbimento alla stessa pressione (media o alta). Impianto più semplice ma rese basse
• Doppia pressione: ossidazione NH₃ a pressione bassa, assorbimento a pressione alta. Ottimizzo il consumo di NH₃ ma l'impianto costa di più.

La differenziazione degli impianti è dovuta solo al costo dell'energia nei vari paesi.