Processo Ostwald

Il processo Ostwald è un processo chimico industriale per la produzione di acido nitrico, sviluppato da Wilhelm Ostwald e brevettato nel 1902.

Processo

L'ammoniaca viene convertita in HNO₃ attraverso vari intermedi. Il primo prevede che venga ossidata per formare NO e H₂O in presenza di un catalizzatore a base di platino all'88%, rodio al 10% e palladio al 2%, che prende il nome di "catalizzatore redox". Il processo è fortemente esotermico ed è pertanto una fonte di calore, una volta avviato:

${\ce {4 NH3 + 5 O2 ->4NO + 6H2O}}$

(Δ H = −905,2 kJ / mol)

I passaggi successivi prevedono la formazione di NO₂ e la sua dimerizzazione:

${\ce {2 NO + O2 -> 2 NO2}}$

(Δ H = −114 kJ / mol)

${\ce {2 NO2 -> N2O4}}$

L'N₂O₄ viene assorbito in H₂O:

${\ce {N2O4 + H2O -> HNO3 + HNO2}}$

(Δ H = −234 kJ / mol)

${\ce {3 HNO2 -> HNO3 + 2 NO + H2O}}$

È possibile anche la reazione secondaria:

${\ce {4 NH3 + 6 NO -> 5 N2 + 6 H2O}}$

Questa reazione si minimizza riducendo il tempo di contatto tra reagenti e catalizzatore.

L'NO va a NO₂ e viene rimosso per Strippaggio dalla miscela; l'HNO₃ in soluzione acquosa viene concentrato per distillazione.

I gas rimanenti vengono trattati con NaOH o per riduzione catalitica (con H₂, CH₄, syngas ...) per l'abbattimento degli ossidi di azoto residui e scaricati.

Produzione di HNO₃ a elevata purezza

Per ottenere HNO₃ a alte concentrazioni si può:

• Distillare l'HNO₃ diluito in colonne di ghisa siliciosa in presenza di H₂SO₄. Infatti l'HNO₃ forma un azeotropo con l'H₂O che può essere spostato con H₂SO₄.
• Processo Ostwald fino alla produzione di N₂O₄, poi reazione:

${\ce {N2O4 + H2O + 1/2 O2 -> 2 HNO3}}$

Non si usa H₂O, ma HNO₃ diluito che viene prelevato dalla soluzione di acido nitrico finale e immesso in acqua dove poi verrà mischiato con N2O4 creando Acido nitrico con efficienza maggiore in quanto quest'ultimo già presente nella soluzione iniziale fungerà da catalizzatore.

Questo processo ha rivoluzionato la produzione di acido nitrico in quanto senza nessun trattamento al prodotto grezzo che esce dal reattore si possono ottenere percentuali fino al 30-50%.

Autoalimentante

Le reazioni che avvengono in questo processo sono tutte molto esotermiche, ovvero rilasciano calore che, trasformato in energia, viene sfruttato per alimentare il processo.

Bibliografia

• Italo Pasquon, Lezioni di chimica industriale I (inorganica), Cooperativa Universitaria del Politecnico.

Voci correlate

• Acido nitrico

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Collegamenti esterni

• (EN) Ostwald process, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.