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Filiera acido nitrico Ostwald

Nitric acid Ostwald pipeline

Filiera acido nitrico con processo Ostwald: ossidazione catalitica dell'ammoniaca su reti di Pt-Rh a ~900 °C per dare NO, ulteriore ossidazione a NO2 e assorbimento in acqua in colonna per ottenere HNO3 al 50-68%. Principale intermedio per fertilizzanti ed esplosivi.

IRI
chem:nitricAcidOstwaldPipeline
Unit Operation
5
Operazioni chimiche
3 (con reazione)
Operazioni fisiche
2
CO₂eq cumulato
0.50 kg/kg
Produzione globale
80 Mt/anno
Impatto CO₂ globale
40 Mt CO₂/anno
Sezioni: diagramma unit operation reazioni ruoli sostanze condizioni energia supply chain supply chain completa → SPARQL

Diagramma di flusso

flowchart LR airCompressionAndPrefiltrationOstwald["airCompressionAndPrefiltrationOstwald"] ammoniaCatalyticOxidation["ossidazione catalitica NH3"] noSecondaryOxidation["ossidazione secondaria NO"] no2Absorption["assorbimento NO2"] hno3Concentration["concentrazione HNO3"] s_oxygen(["oxygen"]):::role_utility s_oxygen --> airCompressionAndPrefiltrationOstwald s_nitrogen(["azoto"]):::role_rawMaterial s_nitrogen --> airCompressionAndPrefiltrationOstwald s_compressedAir(["aria compressa"]):::role_intermediate airCompressionAndPrefiltrationOstwald --> s_compressedAir s_ammonia(["ammoniaca"]):::role_rawMaterial s_ammonia --> ammoniaCatalyticOxidation s_compressedAir --> ammoniaCatalyticOxidation s_oxygen --> ammoniaCatalyticOxidation s_ptRhGauzeCatalyst(["catalizzatore Pt-Rh"]):::role_catalyst s_ptRhGauzeCatalyst -.-> ammoniaCatalyticOxidation s_nitricOxide(["monossido di azoto"]):::role_byproduct ammoniaCatalyticOxidation --> s_nitricOxide s_nitrousOxide(["N2O"]):::role_byproduct ammoniaCatalyticOxidation -.-> s_nitrousOxide s_water(["acqua"]):::role_byproduct ammoniaCatalyticOxidation -.-> s_water s_nitricOxide --> noSecondaryOxidation s_oxygen --> noSecondaryOxidation s_nitrogenDioxide(["diossido di azoto"]):::role_intermediate noSecondaryOxidation --> s_nitrogenDioxide s_nitrogenDioxide --> no2Absorption s_water --> no2Absorption s_weakNitricAcid(["acido nitrico debole"]):::role_intermediate no2Absorption --> s_weakNitricAcid no2Absorption -.-> s_nitricOxide no2Absorption -. recycle .-> s_nitricOxide s_weakNitricAcid --> hno3Concentration s_nitricAcid(["acido nitrico"]):::role_finalProduct hno3Concentration --> s_nitricAcid classDef role_rawMaterial fill:#e8f4ff,stroke:#06c,color:#003 classDef role_finalProduct fill:#e8ffe8,stroke:#0a7,color:#030 classDef role_intermediate fill:#f0f0f0,stroke:#666,color:#333 classDef role_byproduct fill:#fff4e0,stroke:#cc7a00,color:#642 classDef role_waste fill:#fae8e8,stroke:#888,stroke-dasharray:3 3,color:#444 classDef role_utility fill:#e0f7f7,stroke:#06c8c8,color:#033 classDef role_catalyst fill:#fde0f0,stroke:#cc3399,color:#506 classDef role_mine fill:#f5e6d3,stroke:#8b5a2b,color:#3d2e15,stroke-width:2px
materia prima prodotto finale intermedio sottoprodotto scarto utility catalizzatore ⛏️ miniera --> consumes/produces · -.> byproduct/waste/catalyst/recycle/mine

Unit Operation

🧪 = ha reazione bilanciata · ⚙️ = solo fisica

OperazioneConsumaProduceCatalizzatoreEquipmentCO₂eqResa
⚙️ airCompressionAndPrefiltrationOstwald oxygen, azotoaria compressa —— —0.99
🧪 ossidazione catalitica NH3 ammoniaca, aria compressa, oxygenmonossido di azoto catalizzatore Pt-Rhreattore a gauzes Pt-Rh 0.400.96
🧪 ossidazione secondaria NO monossido di azoto, oxygendiossido di azoto —— —0.98
🧪 assorbimento NO2 diossido di azoto, acquaacido nitrico debole —torre di assorbimento NOx —0.97
⚙️ concentrazione HNO3 acido nitrico deboleacido nitrico —— 0.100.99

Reazioni chimiche bilanciate

OperazioneEquazione bilanciataΔH
ossidazione catalitica NH3 4 NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H2O -905.0 kJ/mol
ossidazione secondaria NO 2 NO + O2 -> 2 NO2 -114.0 kJ/mol
assorbimento NO2 3 NO2 + H2O -> 2 HNO3 + NO -136.0 kJ/mol

Ruolo delle sostanze in questa filiera

🟦 materia prima (2)
🟩 prodotto finale (1)
🟨 sottoprodotto (3)
▫️ intermedio (3)
🩵 utility (1)
🟪 catalizzatore (1)

Condizioni operative

OperazioneTemperaturaPressioneAtmosfera
airCompressionAndPrefiltrationOstwald 15–200 °C3.9–10.9 atmossidante
ossidazione catalitica NH3 850–950 °C3.9–10.9 atmossidante
ossidazione secondaria NO 40–150 °C3.9–10.9 atmossidante
assorbimento NO2 25–60 °C7.9–11.8 atm—
concentrazione HNO3 80–120 °Catm—

Input energetici

OperazioneFormaEnergia specifica
airCompressionAndPrefiltrationOstwald elettrica0.4 MJ/kg
ossidazione catalitica NH3 chimica-5.0 MJ/kg
concentrazione HNO3 termica0.5 MJ/kg

Supply chain inter-filiera

⬅ Materie prime/intermedi forniti da altre filiere

➡ Prodotti/sottoprodotti consumati da altre filiere

Esplora con SPARQL

Query di esempio sui ruoli delle sostanze in questa filiera:

PREFIX chem: <https://ontology.siletto.it/chem-pipeline#>
SELECT ?role ?substance WHERE {
  ?substance chem:playsRole ?ra .
  ?ra chem:role ?role ; chem:inPipeline chem:nitricAcidOstwaldPipeline .
} ORDER BY ?role

Vedi altri esempi SPARQL.

Dereferenziabile: chem:nitricAcidOstwaldPipeline · ontologia completa · TTL sorgente