Mamatova umidaning ilmiy pedagogik ishi xisoboti

Nitrat kislotaning qo‘llanilish sohalari. Nitrat kislota tutunsiz porox, portlovchi moddalar, mineral o‘g‘itlar, organik bo‘yoqlar, syellyuloza laklari, kinoplyonkalar va sulfat kislota ishlab chiqarishda ishlatiladi. Suyuq nitrat kislota, asosan azotli o‘g‘itlar, azotli tuzlar olishda, po‘lat buyumlarni xromlashda, poligrafiya sanoatida ishlatiladi.
Konsentrlangan nitrat kislota birikmalarni nitrolashda, portlovchi moddalar ishlab chiqarishda, bo‘yoqlar va dorivor preparatlar olishda qo‘llaniladi.
Nitrat kislota ishlab chiqarish tarixi. Nitrat kislota XX asrning 20- yillarigacha, asosan, tabiiy selitradan olinar edi. Hozirgi vaqtda faqat azot (II)- oksid, NO dan olinadi, ya’ni:

O₂ H₂O

NO  NO₂  HNO₃

Sanoatda azot (II)-oksid olishning amaliy jihatdan maqsadga muvofiq ikki yo‘li mavjud:

1. 
   NO ni to‘g‘ridan-to‘g‘ri azot va kisloroddan sintez qilish:
   

N₂+ O₂=2NO - Q

Bu jarayon elektr yoyi ta’sirida (2000^oC) olib borilib, iqtisodiy jihatdan deyarli maqsadga muvofiq kelmaydi.
Hozir bu jarayonni takomillashtirish ustida ilmiytekshirish ishlari olib borilayotganiga qaramasdan, hali yaxshi natijalarga erishilgani yo‘q. Lekin shunday bo‘lsa ham, sanoatda toza va konsentrlangan nitrat kislota olishda bu usuldan foydalaniladi.
2) Ammiakni oksidlab NO hosil qilish. Bu usul 1839-yili nemis olimi Kyulman tomonidan kashf etilgan bo‘lib, ko‘p mamlakatlarda nitrat kislota olish uchun asosiy usul bo‘lib qo‘llanilib kelgan.
Sanoatda bu usul bilan, asosan, suyultirilgan nitrat kislota ishlab chiqariladi, u ikki bosqichdan iborat:
a) ammiakning oksidlanib NO ga aylanishi;
b)NO ni HNO₃ gacha qayta ishlab HNO₃ hosil qilish.
Ammiakning oksidlanishi quyidagi reaksiya bilan boradi:
4NH₃+5O₂= 4NO+ 6H₂O +Q (1)
Ammiak bilan kislorodning o‘zaro ta’sirlashuvi yuqori temperaturada (800-900^oC) mo‘l miqdor kislorod hamda katalizatorlar ishtirokida tez boradi.
Bu jarayon 900^oC da katalizator ishtirokisiz ham boradi, lekin bunda NO emas, elementar N₂ hosil bo‘ladi:
4NH₃+3O₂= 2N₂=6H₂O+Q (2)
Ammiakning NO gacha oksidlanishida eng yaxshi katalizator tarkibida 5—10% radiy metali bor ingichka platina simdan ishlangan to‘qimadir.
Platina birmuncha qimmat bo‘lgani uchun hozirgi vaqtda bunday katalizatorlar turli aktivlovchi qo‘shimchalar qo‘shilgan kobalt yoki temir oksidlaridan tayyorlanadi.
Bu jarayonda ishlatiladigan hamma katalizatorlar ham oz miqdordagi vodorod sulfid hamda boshqa kislotalar gazlari va chang ta’sirida tezda zaharlanib qoladi.
Shuning uchun ham bu jarayonga kiritilayotgan havo, avvalo, suv va soda eritmasi bilan yuvilib, so‘ng filtrlanadi.
Ventilyator yordamida berilayotgan havo trubkali issiq almashtirgich (3) ga (1-rasm) berilib, ma’lum darajada isitilgandan so‘ng aralashtirgich (1) ga o‘tkazilib, ammiak bilan aralashtiriladi.
Tayyorlangan gazlar aralashmasida 10—11% va 19% atrofida O₂ bo‘lishi kerak. Bu gazlar aralashmasi katalizator bilan to‘ldirilgan (2) kontakt apparatiga o‘tkaziladi. Apparatda 98% NH₃ oksidlanib NO ga, 2% NH₃ oksidlanib N₂ ga (1 va 2 reaksiyalarga ko‘ra) aylanadi. Bunda reaksiya natijasida ajralib chiqayotgan issiqlik trubkali issiq almashtirgichni (3) isitishga va bug‘ olish uchun bug‘qozoniga (4) beriladi. Ammiak va kislorod aralashmasida ammiakning miqdori 16% dan oshmasligi kerak, chunki tarkibida 16% dan ko‘p ammiak bo‘lgan ammiak-havo aralashmasi portlovchidir. Shuning uchun apparatga NНз kiritish oldidan uning miqdorini ko‘rsatib turuvchi avtomat (5) o‘rnatilgan. Gaz aralashtirgich (1) da ammiak miqdori .16% ga yaqinlashishi bilan kameraga NH₃ kirishi avtomatik ravishda to‘xtaydi.

1- rasm. Ammiakni oksidlash sxemasi:

1 – aralashtirgich; 2 – kontakt jihozi; 3 – issiqlik almashtirgich; 4 – bug‘ qozoni; 5 – avtomatik ajratgich; 6 – platinali to‘r

Yuqorida keltirilgan ustanovkadagi kontakt apparati (2) ammiakni oksidlash uchun qo‘llanilayotgan .katalizatorning turiga qarab har xil bo‘lishi mumkin.
Biz ko‘rayotgan kontakt apparatida katalizator sifatida platina to‘qimasi (6) ishlatilgan. Apparatning konussimon pastki va yuqorigi qismlari xrom-nikelli po‘latdan ishlangan. Bu apparatda katalizator to‘qima 2—4 qavat qilib qo‘yilgan.
Kobalt va temir oksid katalizatorlari bilan ishlaydigan kontakt apparatlarida bu katalizator (donalashtirilgan bo‘lib) dona-dona shaklda to‘r ustiga joylashtirilgan bo‘ladi.
Hozir sanoatda ammiakni bosim ostida (1,5—10 atm) oksidlaydigan kontakt apparatlar ham bor. Bu apparatlarning ishlash mohiyati yuqorida ko‘rib o‘tilgan apparatning ishlash mohiyatidan farqqilmaydi. hamma apparatlar qalin devorli (bosimga chidamli) qilib ishlanadi.
Ammiakni oksidlash natijasida hosil bo‘lgan NO ikki bosqich bilan HNO₃ ga aylantiriladi, lekin ikkala bosqich ham bitta apparatda olib boriladi.
1-bosqich. NO ning NO₂ gacha oksidlanishi;
2-bosqich. NO₂ ga suv ta’sir ettirilib, nitrat kislota hosil qilish:

3NO₂+H₂O = 2HNO₃+NO +Q

Bu jarayon natijasida nitrat kislota bilan birga NO ham hosil bo‘ladi (bu shu usulning asosiy kamchiligidir).

Hosil bo‘lgan NO yana birinchi bosqich orqali NO₂ ga o‘tkazilib, hosil bo‘lgan NO₂ yana suv bilan yuttiriladi.
Shunday qilib, bu jarayon natijasida birmuncha NO yo‘qoladi. Buning oldini olish uchun ko‘pincha suvli yutdirgich kolonkadan so‘ng ishqorli kolonka qo‘yilib, suvda yutilmay qolgan NO shu kolonkaga kiritiladi. Bunda quyidagicha reaksiya borib, NO va NO₂ lar tuzga aylanadi:
NO+ NO₂+Na₂CO₃ 2NaNO₂+ CO₂ +Q
2 NO₂+Na₂CO₃NaNO₂+NaNO₃+ CO₂+Q
NaNO₂tuzi ham natriyli selitra (NaNO₃) ga o‘tkaziladi. Sanoatda ko‘pincha soda o‘rniga undan ancha arzon ohak suti Ca(OH)₂ va uning suvdagi eritmasining aralashmasi ishlatiladi. Bunda Ca(NO₃)₂ — kalsiyli selitra hosil bo‘ladi.
Hosil bo‘lgan selitralar azotli o‘g‘it sifatida ishlatiladi. NO ni HNO₃ ga aylantirishdagi ikkala bosqichning tezligi bosim ortishi va temperatura pasayishi bilan ortadi.
Azot oksidlari nasadkalar to‘ldirilgan minoralarda (sulfat kislotani nitroza usulida olishdagi minoralar singari) olinadi.
Shu minoralarda NO NO₂ gacha oksidlanadi. Buning uchun NO minoraga kirish oldidan unga havo qo‘shiladi, Bu ustanovkada bosim 1 atm bo‘ladi.
Nitrat kislota ishlab chiqarishda shunday minoralardan oltitasi ketma-ket qo‘yiladi va ularda NO₂ nitrat kislotaga aylanadi. Bu minoralardan har birining balandligi 20 m, diametri 5—6 m bo‘lib, ular xrom-nikelli po‘latdan ishlanadi va ichiga nasadka to‘ldirilgan bo‘ladi.
Nasadka kislotaga chidamli sopol g‘ildirakchalardan iborat.
Gaz minoralarning pastki qismidan yuqoriga tomon harakat qilib, birin-ketin oltita minorani aylanib chiqadi. Bu vaqtda gaz oqimiga qarshi birinchi beshta minorada kislota eritmasi oqib turadi, oltinchi (oxirgi) minorada esa suv oqib turadi. Oltinchi minorada hosil bo‘lgan suyuq kislota eritmasi sovitgichda sovitilib beshinchi minoraga beriladi; beshinchi minoradan chiqqan kislota eritmasi esa oldingidek sovitilib to‘rtinchi minoraga beriladi va hokazo. Shunday qilib, birinchi minoradan tayyor mahsulot sifatida 49—50% li HNO₃ olinadi.
Bu minoralarda azot oksidlarining 90% ga yaqini yutiladi. Oltinchi minoradan chiqqan azot oksidlari, yuqorida aytganimizdek, ishqorli minoralarga kiritiladi. Bu minoralarda azot oksidlarini yutuvchi sifatida soda eritmasi yoki ohak suti ishlatiladi. Shunday qilib, bu minoralarning hammasida azot oksidlarining 99 foizi yutiladi.
Oz miqdorda qolgan azot oksidlari azot va kislorod bilan birgalikda qo‘ng‘ir rangli gaz hosil qilib havoga chiqib ketadi. Xuddi shu jarayon bosim ostida (1,5—10 atm ) olib borilsa, NO ning oksidlanish va hosil bo‘lgan NO₂ ning yutilish tezligi bosimsiz olib borilgandagiga qaraganda bir necha o‘n marta ortadi. Bu ikkala jarayon barbotaj deb ataladigan kolonkada olib boriladi. Bunda azot oksidlarining 98—99% i yutiladi va 60% li nitrat kislota hosil bo‘ladi.
Barbotaj kolonnalarida gaz suyuqlik orqali o‘tkaziladi. Bunda gazning suyuqlik bilan to‘qnashuvi juda yaxshi boradi.
Yuqorida ko‘rib chiqilgan usullarda faqatgina suyultirilgan nitrat kislota olinadi.
Konsyentrlangan (96—98% li) nitrat kislota ikki usul bilan: a) suyultirilgan nitrat kislota eritmasini konsentrlash; b) azot oksidlaridan kislorod va suv ishtirokida to‘g‘ridan-to‘g‘ri sintez qilish orqali olinadi. Odatda nitrat kislotaning suyultirilgan eritmasi bug‘latish orqali konsentrlanadi. Bu jarayon natijasida faqatgina 68,4% li nitrat kislota olish mumkin. Agar eritmani bug‘latish yana davom ettirilsa, eritmadan suv bilan birga azot oksidlari ham uchib chiqa boshlaydi.
Nitrat kislota eritmasini sulfat kislota ishtirokida konsentrlash ham mumkin. Bunda nitrat kislota va konsentrlangan sulfat kislota (kuporos moyi) kolonnaning yuqori qismidan beriladi, pastki qismidan esa isitish uchun suv bug‘i yuboriladi. Bu issiqlik natijasida nitrat kislota bug‘lanadi, uning bug‘lari kolonna bo‘ylab yuqoriga ko‘tariladi va sovitilganda 98% li nitrat kislota hosil qiladi.
Konsentrlangan sulfat kislota nitrat kislotadagi suvnigina tortib olmasdan, shu bilan birga suv bug‘larini ham yutib, 92% lidan 65—70% liga aylanadi. Suyulgan sulfat kislota kolonnaning pastki qismidan oqib chiqadi va u bug‘latish yo‘li bilan konsentrlanib yana kolonnaga beriladi.1 tonna konsentrlangan nitrat kislota olishda 3-4 tonna sulfat kislota suyultiriladi. Bu suyulgan sulfat kislotani yana konsentrlashtirish iqtisodiy jihatdan ancha qimmatdir. Shuning uchun ham hozir konsentrlangan nitrat kislota to‘g‘ridan-to‘g‘ri sintez yo‘li bilan olinadi.
Konsentrlangan nitrat kislota sintez qilish quyidagi reaksiyaga asoslangan:
2N₂O₄+2N₂O+ O₂4HNO₃+Q
Bu sintez avtoklav deb ataluvchi apparatlarda (zich bekiladigan hamda katta bosimga chidaydigan) 70—80 ^oC va 50 atm. bosimda olib boriladi.
Bu reaksiya uchun NO₂ ning konsentrlangan eritmasi va toza kislorod kerak. NO₂ ning konsentrlangan eritmasini olish uchun nitroza gazlaridagi azot (IV)-oksid 98% li nitrat kislotaga yuttiriladi va tarkibida 30% gacha NO₂ bo‘lgan nitrooleum HNO₃n NO₂ olinadi. Bu eritmani 80°C gacha qizdirib, undan konsentrlangan azot (IV)-oksid gaz holida olinadi va sovitib suyuqlantiriladi. Shundan keyin suyuq NO₂ suv va kislorod bilan birgalikda avtoklavga beriladi. Avtoklavda yuqori bosim va temperaturada bu moddalar o‘zaro reaksiyaga kirishib, nitrat kislota hosil qiladi.