До и после Победы. Книга 1 (СИ)

Правда, для получения азотной кислоты аммиак надо окислить - и тут были проблемы с катализаторами. Они делались в виде сетки из платины, или платины с добавлением родия, палладия. При окислении аммиака происходило несколько реакций, и катализаторы увеличивали количество именно нужных, уменьшая количество ненужных - например, образования молекул азота, которого вокруг и так выше крыши. То есть реакция происходила на поверхности катализаторов. К сожалению, у этой же поверхности требовалось обеспечить избыток кислорода - иначе кто же будет окислять аммиак. Но при этом кислород окислял и платину - получался летучий оксид платины, который уносился с потоком газов. То есть катализаторы были расходным материалом. Часть этого летучего оксида улавливалась специальными ловушками - порошком оксида кальция, но не более половины, а ведь ее еще надо было переработать обратно в металлическую платину.

Так что пока наши работали на тех установках и запасах, что тут были, но уже подбирали и другие процессы - прежде всего играясь с понижением температур и давлений - пусть процесс пойдет медленнее, но зато и уменьшится термическое разложение аммиака на молекулярный азот и водород, вместо образования оксидов - ведь молекула азота довольно устойчивое соединение, нам же нужны именно оксиды, которые при смешивании с водой и дадут азотную кислоту - ну, через промежуточную азотистую.

Да и другие катализаторы можно попробовать - ведь для того же окисления серы при получении серной кислоты также используют и платиновые, и железные, и ванадиевые катализаторы - все зависит только от доступности - ванадиевый самый оптимальный, платиновый - самый дорогой, а железный дает небольшой выход. Но ведь дает ! Так и здесь - еще помучаемся. Тот же Оствальд, получивший в 1903 году патент на производств кислоты из аммиака на платиновых катализаторах (хотя реакцию открыл Кюльман в 1839м, а еще раньше - в 1800м году - Фуркуа безо всякого катализатора окислял аммиак при высокой температуре ) - так вот, Оствальд использовал и другие материалы - окись серебра, меди, железа, хрома, никеля (как порой писали в книгах этого времени - никкеля - с двумя "к", калькируя с английского названия). И тоже работало, правда, с меньшим выходом.

Так, на платиновых катализаторах при наиболее оптимальной температуре 450 градусов выход оксида азота составлял более 93 процентов, непрореагировавшего аммиака - чуть более процента, и остальное - молекулярный азот. А для катализатора из окиси железа - то есть обычной ржавчины - оптимальной температурой было уже 670 градусов - при этом в окись азота переходило 90 процентов аммиака, непрореагировавшего аммиака практически не было, и 10 процентов - молекулярный азот. То есть катализаторы на окиси железа были почти идентичны катализаторам на платине. А примешивание к ним 3-4 процентов висмута было даже эффективнее платины - при 600 градусах выход окиси азота составлял уже 95 процентов. Пока это мелочь, но надо будет озадачить химиков выцарапать висмут из висмутовых бронз - если дойдем до больших объемов производства, то каждый процент будет вырастать в дополнительные тонны кислоты и сотни убитых фрицев.

Собственно, на этих технологиях Германия и воевала в первую мировую войну, когда доступ к чилийской селитре был утерян - только в 1915м она производила таким образом сто тысяч тонн азотной кислоты. Конечно, платина в качестве катализатора более удобна в том числе и по своим механическим свойствам - так, платиновые сетки строятся из проволоки диаметром 0,04-0,06 миллиметра, с густотой плетения одна-три тысяч петель на квадратный сантиметр. То есть получается очень большая площадь контакта. Окись железа так, естественно, не сплести, а появляющаяся на железных проволочках ржавчина будет быстро уноситься набегающим потоком. Поэтому наши сейчас работали над пока лабораторными установками, в которых можно было бы создать большую поверхность именно ржавчины. Проблема еще заключается в том, что нельзя устанавливать слишком низкий поток реагентов - при окислении - собственно, сгорании - аммиака происходят шесть разных реакций, и те реакции, в результате которых образуются не оксиды азота или азотная кислота, а молекулы азота - вредные для нас. И на железных катализаторах азот как раз интенсивно образуется при высоких температурах - при 700 градусах - уже пятнадцать процентов, а не десять, как при 670, при 800 - 20, при 865 - 44 процента. Соответственно, смесь надо все-таки быстро прогонять, чтобы область реакций не достигала таких температур. Или как-то механически отводить тепло, образующееся при сгорании аммиака.