Ostwald-Verfahren, Salpetersäureherstellung |
Salpetersäure wird
heute nach dem Ostwald-Verfahren durch die Oxidation
von Ammoniak hergestellt. Das Verfahren
beruht auf Wilhelm Ostwald (1853–1932),
der im Jahre 1901 einen Laborversuch dazu durchführte und in der Folgezeit
in Zusammenarbeit mit der Sprengstoffindustrie eine technische Anlage entwickelte. Ausgangsstoff ist das bei der Haber-Bosch-Synthese erzeugte Ammoniak. Wird Ammoniaklösung eingesetzt, muss diese zuerst verdampft werden. Schritt 1: Ammoniak + Sauerstoff
Stickstoffmonooxid + Wasser ΔHR
= −908 kJ/mol
In einem nachgeschalteten Kühlsystem wird danach das Stickstoffmonooxid unter 50 °C gekühlt und in den Oxidationsturm geleitet. Dort oxidiert das Stickstoffmonooxid mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid. Diese Reaktion ist erst bei Temperaturen unterhalb 50 °C durchführbar. Unter den vorherrschenden Bedingungen entsteht in einer Gleichgewichtsreaktion auch Distickstofftetraoxid. Schritt 2: Stickstoffmonooxid + Sauerstoff
Stickstoffdioxid ΔHR
= −114 kJ/mol
In den nachfolgenden Absorptionstürmen wird das Stickstoffoxid-Gemisch mit herabrieselndem Wasser unter Luftzugabe zu einer 50%igen Salpetersäure umgesetzt, die durch eine nachgeschaltete Destillationsanlage auf etwa 65% konzentriert werden kann. Das dabei anfallende Stickstoffmonooxid wird wieder in den Oxidationsturm zurückgeleitet und nach Schritt 2 erneut oxidiert. Mögliche Nebenreaktionen sind hier nicht dargestellt. Eine moderne Anlage kann täglich bis zu 1200 Tonnen Salpetersäure herstellen. Schritt 3: Stickstoffdioxid + Wasser Salpetersäure + Stickstoffmonooxid
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