电解食盐水制固体烧碱的生产过程,电解法烧碱生产工艺

首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662024-01-13 00:33:36

硝酸的分子球棍模型

其实,很多地区都有硝石的矿物,硝石也要分为钠硝石(硝酸钠)和钾硝石(硝酸钾)。钾硝石是可以用来当钾肥的,可以促进植物根茎生长,抗倒伏。但是由于水溶性太好,保肥能力很差,很容易流失,用多了还会引起土壤盐碱化。

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给植物施加肥料概念图

原料找到了,下面我们就来学习制取硝酸。

第一种方法是干馏法。

煅烧的温度非常高,需要设备的支持。而且装置要密封,避免NO2泄露。需要一定的工业基础才能大批量生产。不过,借用炼金术和炼丹术的设备,勉强可以达到小批量生产的目的。

第二种方法是氨氧化法。

氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,其主要流程是将氨和空气的混合气(氧:氮≈2:1)通入灼热(760~840℃)的铂铑合金网,在合金网的催化下,氨被氧化成一氧化氮(NO)。生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮,随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。

还有个反应就是欠电——电弧法硝酸工艺,

由于战争对火药的需求,硝酸与硝酸盐的需求可以说是非常紧迫。

早期的硝酸生成法主要的原料来源于矿石,也就是绿矾与硝酸钠,通过加热绿矾生成三氧化硫,溶于水后生成硫酸,再用硫酸与硝酸钠反应,利用不挥发性酸制备挥发性酸的原理生成硝酸。当然,在古代通常用一锅法来做,也就是直接把绿矾与硝酸钠放在一个锅里煮,在古人不熟悉蒸馏工艺的情况下做出来的实际上是硝酸,硫酸与其盐类的混合物,实际上已经可以做为原料生产火药或者用于溶解金属了。这种方法最初由中东地区的炼金术师创造,最早的记录出现在公元8世纪,大概是我国唐代期间,这一时期同样是阿拉伯帝国文明的鼎盛时期,而标志着两大文明冲突的怛罗斯之战就发生在这一时期。硝酸的生产方法又过了近800年才真正传入中国,此时已经是明朝末年,阿拉伯帝国早已亡了300多年,欧洲已经开始文艺复兴了。那时候的古代工匠将这种溶液称为强水,主要用于溶解除金之外的大部分金属。

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这古代的硝酸炼制可是名副其实的一锅法,这不仅指原料全部放在一口锅里,还因为当时炼硝酸用的是铁锅,反应过程还需要加热,锅里面是硝酸与硫酸的混酸。在这种极端条件下,铁锅会迅速腐蚀一口锅只能炼一次,非常浪费。

后来随着铅室法硫酸的出现,硝酸的制备工艺得到了简化,采用硫酸与硝石反应,在200℃以上进行蒸馏。在这个工艺中,硝酸的生产用的是铸铁容器,再用钢制的冷却器对蒸出来的硝酸进行冷却。这个方法的好处就是如果硫酸与硝石纯度的高的话可以直接蒸馏得到96%以上的浓硝酸。有一点非常奇怪,欧洲的天然硝石一般纯度较低,据说只有智利出产96%高纯度硝石,为了搞出点浓硝酸原料运输要跨过半个地球,这显然是不合算的,万一智利搞个禁运什么的还要不要发展经济了。所以说只要科技一发展,欧洲人就开始研究怎么用其他方法做出硝酸。

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智利北部的阿塔卡玛沙漠,著名的硝石产地。其他地区在北非与美国加州也有出产,一般存在于炎热干旱地区。一般认为硝钠石是由与蛋白质中的氮被氧化生成硝酸根再与土壤中的钠结合而成。

为了制备硝酸,人们想到了放电的方法,电学从18世纪开始萌芽以来经过一百多年的发展,其理论与工程技术在19世纪日趋成熟。随着电力的利用,电化学也开始兴起,20世纪初,人类开始尝试通过高压电弧使空气中的氮气与氧气进行反应,生成氮氧化物,在通过吸收以及蒸馏得到硝酸。这个过程实际上还是模拟自然界中的闪电过程,第一个成功的是一个英国人,在1901年成功通过电弧放电产生了氮氧化物。随后产生稳定电弧的放电装置被制作出来,最终挪威人在1905年制作出了第一台工业化的生产装置。

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