3.3.1 Введение

Азотная кислота используется в качестве сырья в основном при производстве азотных удобрений, а также может применяться для получения адипиновой кислоты и взрывчатых веществ (например, динамита), для травления металла и обработки черных металлов. При производстве азотной кислоты (HNO₃) в качестве нежелательного побочного продукта высокотемпературного каталитического окисления аммиака (NH₃) образуется оксид диазота (N₂O). Выход N₂O зависит, в числе прочих, от условий окисления (давление, температура), состава и срока службы катализатора, от конструкции контактного аппарата и прочее (Межправительственная, 2006).

Россия является крупным производителем азотной кислоты и располагает значительными производственными мощностями по ее выпуску (около 14 млн. т/год), обеспечивая экспортные поставки и внутренний рынок. Около 95% производства кислоты сосредоточено в Приволжском и Центральном федеральных округах (MA ROIF Expert, 2014; ИнфоМайн, 2006). С целью снижения негативного воздействия на окружающую среду, все российские предприятия азотной кислоты оснащены установками по каталитической очистке выбрасываемых в атмосферу газов. Тем не менее, выбросы N₂O при производстве азотной кислоты являются значительными и подлежат оценке при составлении региональных кадастров (Межправительственная, 2006; Российская, 2006 -...).

Вопросы методологии

Современный процесс получения азотной кислоты основан на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха и включает следующие стадии:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

2NO + O₂ = 2NO₂

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO.

Стадии окисления азота в общих восстанавливающих условиях считаются потенциальными источниками выбросов N₂O. Известно также, что оксид азота (NO) - промежуточный продукт получения азотной кислоты - легко распадается до N₂O и диоксида азота (NO₂) при высоком давлении и температуре от 30 до 50 °C.

Выделяют три промежуточные реакции в процессе окисления аммиака, которые могут привести к образованию N₂O (Межправительственная, 2006):

NH₃ + O₂ = 0,5N₂O + 1,5H₂O

NH₃ + 4NO = 2,5N₂O + 1,5H₂O

NH₃ + NO + 0,75O₂ = N₂O + 1,5H₂O.

Реакции с образованием N₂O нежелательны, поскольку они снижают эффективность конверсии NH₃ и выход целевого продукта NO. На практике затруднительно определить точное соотношение исходного NH₃ и N₂O, поскольку в целом выход N₂O зависит от условий сжигания, состава и состояния (срока работы) катализатора, конструкции контактного аппарата. Выбросы N₂O зависят от количества N₂O, полученного в производственном процессе, и количества N₂O, обезвреженного (разрушенного) в каком-либо последующем процессе очистки выбросов от N₂O.