ácido nitrico

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É um forte oxidante, completamente miscível em H2O, ataca a maioria dos 
metais, exceto Pt e Au, por isso é bastante utilizado em processos 
metalúrgicos. 
 
 
Usos: 
 
▸ Fertilizantes nitrogenados (ex. NH4NO3 ), acidulação da rocha fosfática 
para formação de nitrofosfatos. 
▸ Fabricação de nitratos inorgânicos ou orgânicos 
▸ Nitroderivados de todos os ramos da química orgânica (ex. nitrocelulose, 
nitroglicerina) 
▸ Explosivos 
 
 
 
 
Até 1900 o HNO3 era produzido em maior medida pelo uso de salitre do Chile, 
NaNO3 : 
 
 
O processo de Ostwald (1902), de oxidação da amônia, possibilitou a 
produção sintética em larga escala de HNO3. 
 
Todas as plantas de produção são baseadas em duas etapas fundamentais: 
 
(1) Oxidação da amônia a óxido nítrico (NO) 
 
Liberação da maior parte da energia do processo; 
Altas temperaturas. 
Eficiente favoreça a baixa pressão 
 
(2) Oxidação do óxido nítrico (NO) a dióxido de nitrogênio (NO2) e absorção 
em água para formação de solução (HNO3). 
 
Eficiência favorecida a alta pressão 
 
 
Há 2 tipos de plantas: 
• Compressão – pressão constante: a pressão da primeira etapa é igual à da 
segunda etapa 
• Pressão dual – a pressão da primeira etapa é menor que a pressão da 
segunda etapa. 
 
Plantas de alta pressão têm menor custo de investimento, mas maior custo 
de operação, ao passo que plantas de média pressão requerem maior custo 
inicial, mas menor custo operacional. 
Maior pressão → Menor equipamento → Menor Inv. | Maior desgaste de 
catalisador 
Aumento do consumo energético devido a maior temperatura requerida. 
 
Menor pressão → Maior equipamento → Maior Inv. | Menor desgaste de 
catalisador 
 
A tabela abaixo apresenta uma comparação entre as duas plantas. 
 
 
 
 
 
Reação extremamente rápida, que se efetua pela passagem da amônia 
misturada com ar pré aquecido através do catalizador. 
O catalizador é uma tela muito fina, de planilha com 5 a 10% de ródio. O 
Ródio confere maior resistência mecânica ao fio de Pt, mas custa mais que 
o dobro de seu valor (que já é caro). O catalisador pode conter Pd (5%), 
para baratear custos. Utiliza-se ar pré-aquecido. 
As principais reações paralelas: 
 
As reações paralelas são minimizadas pelo aumento da velocidade espacial e 
pela disposição do catalisador em camadas sucessivas. Normalmente o 
tempo de contato é de 0,001 s. 
 
 
O rendimento em NO depende da temperatura e pressão de operação. O 
aumento de pressão diminui a conversão a NO, pois, a reação principal 
ocorre com aumento de volume molar. Para uma mesma pressão, o 
rendimento em NO aumenta com a temperatura, pois apesar da reação 
principal ser exotérmica, as reações paralelas são ainda mais exotérmicas. 
No entanto, maiores temperaturas também aumentam a perda de 
catalisado por vaporização. 
 
 
 
A reação ocorre na fase homogênea (sem necessidade de catalisador), é 
lenta e o equilíbrio é mais facilmente favorecido a baixas temperaturas e 
alta pressão. 
Abaixo de 150 ºC, praticamente todo o NO se combina com o O2, bastando 
que haja tempo de residência suficiente. 
Essa reação ocorre durante o resfriamento dos gases provenientes da 
oxidação da amônia e na torre absorvedora. 
A principal reação paralela é a dimerização de NO2: 
 
 
Evita-se a formação de N2O4 pela condução da reação acima de 100 ºC, 
pois, essa reação também é favorecida a baixas temperaturas e altas 
pressões. 
 
 
 
 
Reação controladora da produção de HNO3 (lenta). Para aumentos de 
rendimento, aumenta-se a pressão da torre de absorção, com resfriamento, 
utilizando-se água purificada ou ácido diluído em contracorrente. 
 
A corrente de gás sobe pela torre em contracorrente com o fluxo de ácido 
(ou “água de processo”) e o NO2 se dissolve na água e forma HNO3 e libera 
NO, que deve ser reoxidado. A oxidação do NO, nesta etapa, ocorre no 
espaço entre as bandejas, pelo excesso de ar presente ou pela injeção de ar 
na própria coluna para aumentar a formação de NO. 
Com o avanço da absorção de NO2, a velocidade de liberação de NO cai, o 
que requer maior tempo para a sua reoxidarão. Assim, o espaçamento entre 
os pratos aumento da base para o topo da torre. 
 
 
A figura abaixo mostra um diagrama de blocos para o processo 
compressão. Para adaptar ao processo pressão dual basta acrescentar um 
compressões após o condensador, antes da torre de absorção. 
 
 
Ar é comprimido em dois estágios, passa por um trocador de calor até 
atingir 250 ºC e é filtrado em três estágios para remover poeira e óleo. O 
primeiro estágio de compressão é realizado com energia proveniente da 
expansão dos gases de saída e, adicionalmente, o segundo estágio de 
compressão é feito por turbinas a vapor (vapor gerado pelo calor removido 
da queima de NH3). 
 
Amônia armazenada como líquido é evaporada continuamente e 
superaquecida para evitar carreamento de gotículas e bloqueio das telas de 
catalisador do reator. 
A filtração remove produtos de corrosão do vaso de armazenamento 
(fuligem). 
 
A proporção é ajustada para que a conversão seja máxima e evitar o 
perigo de explosões. O limite de explosão é de 12% de NH3 em ar e, portanto, 
utiliza-se 10% de NH3 na alimentação. 
 
 
 
Os gases que saem quentes da queima de NH3 (NO e ar) são resfriados 
numa caldeira a calor perdido e num aquecedor de gás residual para 
aumentar a formação de NO2, de modo a recuperar calor (geração de 
vapor). 
 
O gás é resfriado até 50 ºC, a fim de que a condensação de solução diluída 
ocorra. A solução é separada e bombeada até a torre de absorção. 
 
Ao deixar o fundo da torre de absorção, o ácido é um líquido de coloração 
amarelada, devido à presença de óxidos de nitrogênio (NOx) dissolvidos por 
isso, o ácido passa por uma torre de alvejamento onde ar é injetado em 
contracorrente para dessorver os óxidos. 
 
O gás residual da torre de absorção é aquecido num trocador de calor com 
os gases quentes que saem do reator catalítico e, em seguida, é enviado ao 
sistema de tratamento de gás residual, para remoção de NOx antes de 
passar pelo expansor para recuperação de calor, que será usada na 
compressão do ar. 
 
A figura abaixo mostra o fluxograma do processo compressão com as 
mesmas etapas descritas no diagrama de blocos da figura anterior. 
 
 
 
O ácido nítrico formado é ideal para a produção de fertilizantes, mas para 
reações orgânicas de nitração é necessário um acido mais concentrado. A 
concentração pode ser feita por reação adicional por destilação extrativa 
com ácido sulfúrico, por exemplo. 
O ácido sulfúrico atua como agente dessecante para quebrar o azeotopo 
com água produzindo ácido nítrico. 
 
 
 
 
 
Os gases emitidos de plantas de HNO3 são NO, NO2 e N2O, todos 
indesejáveis, por causarem problemas pulmonares, smog e efeito estufa 
(N2O). 
As principais técnicas de tratamento de gases residuais de plantas de HNO3 
são: 
 
➜ Absorção estendida: aplicação de uma segunda torre de absorção, ou 
aumento do tamanho da torre e redução da temperatura nos últimos 
estágios; 
 
➜ Adsorção em peneiras moleculares: requer regeneração constante e 
remoção do vapor d’água do gás (custoso); 
 
➜ Lavagem química: variados líquidos de lavagem alcalinos são utilizados, 
para inertização (neutralização) dos NOx . 
Ex: • 
 
➜ Redução catalítica não-seletiva: gás natural ou outro combustível é usado 
para converter o NOx a N2 e com o O2.. 
Ex: 
 
➜ Redução catalítica seletiva: o combustível é NH3 , que reage 
seletivamente com NOx . 
Ex: