# Азотная кислота

Дмитрий Атам

Перепечатка из одной старой энциклопедии. Но для пападанцев весьма актуальная так как без взрывчатых веществ прогресс не двинешь

Получение азотной кислоты из воздуха.

Синтез азотной кислоты из воздуха под действием вольтовой дуги похож на природный процесс совершающийся в природе при разрядах электричества (молнии). Кавендиш первым наблюдал (в 1781г) образования окислов азота при горении водорода в воздухе, а затем в (в 1784г) и при проскакивании электрической дуги через воздух. Мутман и Гофер в 1903 г первыми попытались изучить равновесие: N2+O2=2NO (там должно быть не равно, а стрелочки туда суда). Пропуская через воздух вольтову дугу переменного тока в 2000-4000 V, они практически добились концентрации NO от 3,6 до 6,7 объёмных %. Расход энергии на 1 кг HNO3 у них достигал 7,71 кВт. Это равновесие изучал затем Нернст, пропуская воздух через иридиевую трубку. Далее в том же направлении работали Нернст с Еллинеком. Путём экстраполирования экспериментальных результатов исследования равновесия между воздухом и окисью азота Нернсту удалось вычислить, что в правой части уравнения устанавливается при температуре 3750С 7 объёмных % окиси азота.

Приоритет идеи технического использования вольтовой дуги для фиксации атмосферного азота принадлежит французской исследовательнице Лефебр, которая ещё в 1859 году запатентовала в Англии свой метод получения азотной кислоты из воздуха. Но в то время стоимость электричества была слишком высока , что бы метод Лефебр смог получит практическое значение. Так же существовал патент Мак Дугаля (Ан.П. 4633, 1899г) и осуществленный в техническом масштабе метод Bredley и Lovejoy, эксплуатировавшийся в 1902 г американской фирмой Atmospheric Products C (с 1 млн. дол. Капитала) с использованием энергии Ниагарского водопада. В это же время происходят попытки использовать напряжения в 50000 В для фиксации атмосферного азот, сделанные Ковальским и его сотрудником И. Мосьцицким. Но первый существенный успех в деле фабрикации азотной кислоты из воздуха принесла идея Норвежского инженера Биркелянда, которая заключалась в том, чтобы использовать для повышения выходов окислов азота при пропускании через воздух вольтовой дуги способностей последней растягиваться в сильном электромагнитном поле. Эту мысль Биркелянд совместно с другим норвежским инженером Эйде претворил в техническую установку давшую рентабельную возможность получения азотной кислоты из воздуха. Благодаря постоянной перемене направления тока и действию электромагнита образующееся пламя вольтовой дуги всё время имеет тенденцию как бы раздуваться в разные стороны, что приводит быстро перемещающейся всё время со скоростью до 100 м/с вольтовой дуги, создающей впечатления спокойно горящего широкого электрического солнца диаметром в 2 метра и более. Через это солнце непрерывно продувается струя воздуха, а само солнце заключено в окованную медью специальную печь из огнеупорной глины. Полые электроды волтовой дуги изнутри охлаждаются водой. Воздух через каналы в шамотной кладки печи поступает в дуговую камеру далее окисленный газ покидает печь и охлаждается нагревая котлы выпаривательных аппаратов. После этого NO поступает в окислительные башни, где окисляется за счёт кислорода воздуха до NO2 Последний процесс является процессом экзотермическим (2NO+O2=2NO2+27Cal), и поэтому условия, увеличивающие поглощения тепла, значительно способствуют реакции в этом направлении. Далее двуокись азота поглощается водой 3NO2+H2O=2HNO3+NO и 2NO2+H2O=HNO3+HNO2.

По другому способу реагирующую смесь газов охлаждают ниже 150С при такой температуре обратное разложение NO2=NO+O почти не имеет места. Имея в виду, что при некоторых условиях равновесие NO+NO2=N2O3 устанавливается с максимальным содержанием N2O3, можно получить, поливая горячи нитритные газы еще до полного их окисления, при температуре от 200 до 300С, раствором соды или едкого натра, вместо азотнокислых солей - чистые нитриты (метод Norsk Hydro). При выходе из печи продуваемый воздух содержит от 1 до 2 % окислов азота, которые сейчас же улавливаются встречными струями воды и затем нейтрализуются известью с образованием кальциевой (норвежской) селитры. На проведение самого процесса N2+O2=2NO-43,2 Cal требуется затрата сравнительно небольшого количества энергии, а именно для получения 1т связанного азота в виде NO, а не создания для этого процесса благоприятных условий лишь 0,205 кВт-года. Другими словами 97% энергии идёт не на преобразование, а для создания благоприятных условий для этого преобразования. Существенно усовершенствован метод Щонгерра сотрудника BASF. В этом методе вместо пульсирующего пламени дуги переменного тока , применяют спокойное пламя дуги постоянного тока этим предотвращается частое и весьма вредное задувание пламени дуги. Такого же эффекта можно достичь продувая воздух не поперёк вольтовой дуги, а вдоль в результате печь может иметь вид довольно узкой металлической трубки. Дальнейшее усовершенствование внёс Паулинг усовершенствовавшего печь с помощью дополнительных электродов. Дальнейшее усовершенствование с электродами внёс И.Мосьцицкий. По его методу в 1922г выстроен завод в Швейцарии (Cippis, Wallis) вырабатывая 40% HNO3, завод в Польше (Bory-Jaworzno) вырабатывает концентрированную серную кислоту и (NH4)2SO4.

Для повышения выходов окислов азота можно применять не воздух, а смесь азота с кислородом. С такой смесью работает Французский завод Лароше-де-Рам.

В настоящие время (1928г) работают по дуговому методу следующие предприятия:

Рьюкан (Норвегия) 28 000 тонн продукты норвежская и натриевая селитра, нитриды и концентрированная азотная кислота;

Ноттоден (Нрвегия) 7000 тонн продукты те же;

Рина (Германия) 4000 тонн те же;

Мульденштейн (Германия) 2000 тонн то же;

Пьерфитт (Франция) 880 тонн главный продукт известковая селитра;

Ларош-де-Рам (Франция) 220 тонн концентрированная азотная кислота;

Пач (Австрия) 1000 тонн концентрированная кислота, нитриты;

Рим (Италия) 500 тонн концентрированная кислота, NaNo2, KNO3, KClO3;

Ла-Гранд (США) 270 тонн главный продукт NaNO2.

Для дальней транспортировки производили не кислоту, а N2O4 сжиженый. Для охлаждения одно время использовали толуол, но в следствии просачивания окислов азота и действия их на толуол на заводах Tschernewitz (Германия) и Bodio (Швейцария) произошли страшные взрывы.

Все описанные методы получения азотной кислоты из воздуха рентабельны лишь при наличие дешёвой электроэнергии.