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Auteur(s)
-
Christian BADOUAL : Direction industrielleGrande-Paroisse SA
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Lire l’articleINTRODUCTION
Mise à jour du texte rédigé par Édouard MARTIN (PCUK) et Jacques QUIBEL (Sté chimique de la Grande-Paroisse), paru en 1983 dans ce traité.
La première description connue d’un procédé de fabrication de l’acide nitrique date du XIIIe siècle : les alchimistes de l’époque utilisaient la réaction à chaud du sulfate de cuivre sur le salpêtre.
La réaction d’un sulfate sur un nitrate dégage du pentoxyde nitrique, N2O5 , mélangé à ses produits de décomposition de dioxyde d’azote NO2 et le tétraoxyde de diazote N2O4 , et de l’oxygène O2 .
Ce mélange gazeux, mis en contact avec l’eau, donne de l’acide nitrique :
Ce procédé, modernisé par le remplacement du sulfate par l’acide sulfurique et du salpêtre par le nitrate de sodium naturel du Chili, fut le seul exploité industriellement jusqu’au début du XXe siècle. Dès le XIXe siècle, des impératifs économiques et surtout d’indépendance nationale (l’acide nitrique étant nécessaire à la fabrication des explosifs) ont poussé les industriels à rechercher des techniques de fabrication des oxydes d’azote sans utilisation de nitrate.
C’est Kuhlmann qui découvrit en 1839 la préparation du monoxyde d’azote NO, par combustion catalytique de l’ammoniac sur toile de platine :
Mais c’est la synthèse directe :
par passage d’air dans un arc électrique, qui a d’abord été réalisée industriellement au début du XXe siècle.
Cependant, la voie de la combustion catalytique de l’ammoniac s’est imposée après la Première Guerre mondiale, dès que la synthèse de l’ammoniac eut atteint le stade industriel. C’est actuellement la seule utilisée. Elle fait l’objet des descriptions ci-après.
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Procédé bipression de Grande-Paroisse1. Principe des procédés ex-ammoniac
La fabrication d’acide nitrique comprend trois étapes principales :
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oxydation de l’ammoniac :
4 NH3 + 5 O2 ® 4 NO + 6 H2O -
condensation de l’eau de combustion et oxydation du monoxyde d’azote :
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-
fixation du dioxyde d’azote et du tétraoxyde de diazote :
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Les représentations mathématiques des équilibres et des cinétiques des réactions ci-dessus sont complexes et des réactions secondaires, notamment la formation de trioxyde de diazote :
interviennent de façon significative. Il n’est donc pas facile de déterminer par le calcul, ni à plus forte raison expérimentalement, l’ensemble des conditions opératoires aboutissant à un optimum économique et respectant les règlements concernant, par exemple, la pollution par les oxydes d’azote NOx . C’est ce qui explique l’extraordinaire variété de procédés qui ont été mis au point et exploités depuis que Ostwald réalisa en 1908, en Westphalie, le premier atelier produisant 5 t/j d’acide nitrique.
Les procédés actuels, qu’ils soient monopression (combustion catalytique et absorption à la même pression) ou bipression (pression...
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