Ostwaldin prosessi on typpihapon teollisessa tuotannossa käytetty menetelmä, jonka saksalainen/latvialainen kemisti Willhelm Ostwald patentoi vuonna 1902 ja otti ensimmäisen kerran käyttöön vuonna 1908. Tässä prosessissa typpihappoa syntetisoidaan ammoniakin hapettumisen avulla. Ennen Ostwald -prosessin käyttöönottoa kaikki typpihappo tuotettiin tislaamalla suolapeteri – natriumnitraatti (NaNO3) tai kaliumnitraatti (KNO3) – väkevällä rikkihapolla. Ostwaldin prosessi kattaa nyt kaiken typpihapon teollisen tuotannon, joka on lannoite- ja räjähteeteollisuudelle ratkaiseva kemikaali.
Typpihapon ensimmäinen synteesi – lämmittämällä suolapeterin, kuparisulfaatin ja alunan seosta – johtuu yleensä arabialaisesta alkemistista Jabir ibn Hayyan Geberistä joskus 8 -luvulla, mutta tästä on jonkin verran epävarmuutta. 17 -luvun puolivälissä saksalainen kemisti Johann Rudolf Glauber tuotti hapon tislaamalla suolapeteri rikkihapolla. Typpihappo kiinnosti lähinnä sen kykyä liuottaa useimmat metallit, kunnes nitroglyseriini löydettiin vuonna 1847. Pian tämän jälkeen, kun uusi räjähteiden valikoima avautui orgaanisten yhdisteiden nitrauksella, typpihappo – ja sen edeltäjä, suolapeteri – olivat paljon kysyttyjä. 20 -luvun alkuun asti kaikki typpihappotuotanto oli suolapetteristä.
Vuonna 1901 Latviassa syntynyt saksalainen kemisti Willhelm Ostwald kehitti menetelmän typpihapon syntetisoimiseksi ammoniakin hapetuksesta katalyysillä. Prosessi tapahtuu kolmessa vaiheessa. Ensinnäkin seos, joka koostuu yhdestä osasta ammoniakkikaasua (NH3) ja 10 osasta ilmaa, syötetään katalyyttikammioon, jossa ammoniakki sekoittuu platinakatalyyttiä käyttäen 1292 – 1472 ° C: n lämpötilassa 700 – 800 ° F. happea (O2) typpioksidin (NO) tuottamiseksi: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Toiseksi hapetuskammiossa, lämpötilassa 122 ° F (50 ° C), typpioksidi yhdistetään hapen kanssa, jolloin muodostuu typpidioksidia: 2NO + O2 → 2NO2. Lopuksi absorptiokammiossa typpidioksidi liuotetaan veteen, jolloin saadaan typpihappoa (HNO3) ja typpioksidia, jotka voidaan sitten kierrättää: 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO.
Ostwaldin menetelmä tuottaa typpihappoa vesiliuoksena, jonka pitoisuus on noin 60%. Tislaamalla pitoisuus nostetaan 68.5%: iin, jolloin saadaan reagenssilaatuista typpihappoa, jota käytetään useimpiin tarkoituksiin. Tämä happo on typpihapon ja veden atseotrooppi, mikä tarkoittaa, että nämä kaksi yhdistettä kiehuvat samassa lämpötilassa – 251.6 ° C (122 ° F), joten sitä ei voida konsentroida yksinkertaisella tislauksella. Jos tarvitaan korkeampia pitoisuuksia, ne voidaan saada tislaamalla väkevällä rikkihapolla – joka imee veden – tai suoraan yhdistämällä typpidioksidia, vettä ja happea korkeassa paineessa.
Tämä kemiallinen prosessi vähentäisi riippuvuutta vähenevästä suolapetterivarannosta, mutta tarvitsi ammoniakkilähteen, jota ei tuolloin ollut helposti saatavilla suuria määriä. Ammoniakki -ongelma ratkaistiin kehittämällä Haber -prosessia, jossa tämä yhdiste syntetisoitiin käyttämällä ilmakehän typpeä ja vetyä maakaasusta. Ostwaldin prosessi otti nopeasti käyttöönsä tärkeimpänä typpihapon tuotannon välineenä.
Nämä kaksi teollista prosessia niiden välillä mahdollistivat typpihapon halvan tuotannon valtavia määriä. Tämä puolestaan lisäsi maatalouden tuottavuutta, koska nitraattilannoitteita voitaisiin valmistaa halvalla irtotavarana. Se kuitenkin myös pidentää ensimmäistä maailmansotaa, koska Saksa – joka oli keskeytynyt useimmista suolapetterivarannoista sodan aikana – pystyi jatkamaan suurten räjähteiden tuotantoa.