NITRIQUE ACIDE

L' acide nitrique est industriellement le plus important des dérivés oxygénés de l' azote. Il tient une place de premier plan dans l'industrie des engrais (nitrate d'ammonium en particulier), son rôle demeure considérable dans le domaine des explosifs (poudre noire, T.N.T., mélinite) et ses implications en industrie organique sont multiples (parfums artificiels, industrie de l'aniline, etc.).

Préparation industrielle de l'acide nitrique

L'industrie de l'acide nitrique est aujourd'hui couplée de façon pratiquement constante avec celle de l' ammoniac.

Les anciens procédés utilisant le nitrate du Chili ont en effet disparu presque totalement en Europe au profit de l' oxydation catalytique de l'ammoniac. Leur importance mondiale ne cesse de décroître. Ils sont fondés sur le déplacement à chaud de l'acide nitrique volatil au moyen de l'acide sulfurique, qui l'est beaucoup moins ( système Valentiner).

En raison de leur grande solubilité, les nitrates ne se rencontrent pas fréquemment dans la nature. Il existe cependant un important gisement de nitrate de sodium sur les hauts plateaux désertiques et secs de l'Amérique du Sud. Ce nitrate, appelé nitrate du Chili, a été et demeure la matière première de tous les procédés par déplacement.

Connu parfois sous le nom de procédé Ostwald, le procédé d'oxydation catalytique de l'ammoniac prend appui sur une observation de Frédéric Kuhlmann faite en 1838. Il comporte trois étapes successives : combustion catalytique de NH₃, oxydation à nouveau de l'oxyde azotique NO obtenu, ce qui conduit au peroxyde NO₂, et enfin absorption de ce dernier par l'eau. Le schéma réactionnel est le suivant :

On obtient finalement une solution aqueuse contenant environ 50 p. 100 d'acide nitrique (35 degrés Baumé).

Le catalyseur utilisé a été d'abord un alliage platine-rhodium. En raison de son prix élevé, il est progressivement remplacé par un catalyseur, mis au point par la Badische Anilin, à base d'oxyde Fe₂O₃ activé par des oxydes de chrome et de bismuth. On l'utilise en couche uniforme de 5 à 6 centimètres d'épaisseur dans les fours de combustion en brique réfractaire mesurant environ 6 mètres de diamètre. La réaction commence lorsque la température atteint 250 ⁰C. Comme elle est exothermique, cette température s'élève rapidement. Un équilibre de marche est atteint vers 600-700 ⁰C. Il faut éviter un échauffement excessif susceptible de mener, à 900 ⁰C par exemple, à une combustion de NH₃ avec mise en liberté d'azote.

La production mondiale d'acide nitrique est d'environ 60 millions de tonnes par an.

L'obtention de l'acide pur est possible à partir des solutions industrielles à 50-60 p. 100. Par distillation de ces solutions, on obtient d'abord à 121,9 ⁰C le mélange azéotropique, qui est à 68,4 p. 100 en HNO₃ (fig. 1). Une nouvelle distillation en présence d'acide sulfurique concentré mène à une solution à 98 p. 100 en acide nitrique. L'acide absolu HNO₃ a été isolé par cristallisation à — 42 ⁰C à partir de la solution précédente.