早在17世纪中叶,德国人J.R.格劳贝尔用硝石和浓硫酸作用制得硝酸,反应式为:
NaNO3+H2SO4→HNO3+NaHSO4
1895年,英国人J.W.S.瑞利将空气通过电弧使氮和氧在高温下直接化合成一氧化氮,再进一步加工成硝酸。1903年,挪威建成世界第一座用电弧法生产硝酸的工厂(1905年投产)。此法生产过程简单,原料取之不尽,但耗电过高,每吨硝酸能耗为50.4吉焦。1939年,美国威斯康星大学采用热法固定空气中的氮,也因能耗大而未工业化。1908年,德国建成以氨为原料的日产3吨硝酸的工厂。1913年,哈伯-博施合成氨法诞生,氨产量迅速增大。由于从氨制硝酸成本低,氨成为硝酸生产的主要原料。从此采用氨接触催化氧化法生产硝酸的装置得到迅速发展。
纯硝酸为无色透明有刺激性的液体,是强氧化剂。工业硝酸因硝酸含量不同,分为稀硝酸(硝酸为45%~70%)、浓硝酸(硝酸为96%~98%)以及游离氧化氮浓度为0.5%~15%的发烟硝酸。硝酸在空气中形成黄色和棕红色的雾状气体,能与任何比例的水混合。硝酸都不稳定,受热、受光照一定时间,会分解放出氧化氮,浓度愈高,愈易分解。
硝酸为强酸、强氧化剂,除金、铂、铑、铱、钽外,所有金属都能与各种浓度的硝酸发生反应。浓硝酸遇有机物、木屑等能引起燃烧,与乙醇、松节油、焦炭、有机碎渣的反应非常剧烈。1个体积浓硝酸和3个体积盐酸混合,可形成腐蚀性极强的“王水”,能溶解金、铂等。动物和植物纤维遇硝酸即被破坏,皮肤与硝酸接触,轻者变黄色,重者被灼伤。
20世纪80年代后期世界硝酸的产能达到顶峰,1994年后有显著地下降,但随着中国、南美等新兴市场国家产能增长,世界硝酸产能又有所回升。
中国自1935年由化学家侯德榜主持建成的第一家兼产合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业运行以来,已经有几十年的发展历史。生产工艺从开始的常压法发展到20世纪50年代的综合法、70年代的中压法、80年代的高压法、90年代后期的双加压法。山西天脊煤化工集团(原山西化肥厂)在80年代中期从国外引进了中国第一套27万吨/年双加压硝酸装置,国内经过消化吸收后,至今已相继建成投产了一百多套10万~27万吨/年的双加压硝酸装置。随着关键设备“四合一”机组实现国产化,双加压法工艺硝酸装置在国内快速发展。尤其是2000年后,中国的硝酸生产装置开始进入大型化,截至2015年中国硝酸产能约2100万吨/年,已经成为世界最大的硝酸生产国。
硝酸是重要的化工原料,在酸类生产中产量仅次于硫酸。硝酸主要作为化肥和火炸药工业的原料,也用于染料、制药、塑料等的生产。稀硝酸大部分用于制造硝酸铵、硝酸磷肥和各种硝酸盐。浓硝酸分别将甲苯、苯酚和乌洛托品硝化制成梯恩梯、苦味酸、黑索今等烈性炸药。浓硝酸也用于制造硝化甘油、硝酸纤维素和雷汞等。直接法生产浓硝酸的中间物液体四氧化二氮是发射火箭、导弹的高能燃料。此外,硝酸也使用在冶金等工业中,同时也是重要的分析化学试剂。
硝酸有毒,食入会灼伤和腐蚀口、食管和胃,导致胸部触痛、休克及至死亡。长时间暴露在硝酸蒸气中,会引起慢性支气管炎、化学性肺炎。硝酸在空气中的最高允许浓度5毫克/米3。在接触和使用硝酸时作业人员应按规定穿戴防护用具。人体不慎触及硝酸时,应立即以大量清水冲洗至少15分钟,随即就医。
贮存稀硝酸通常采用立式不锈钢制贮槽,浓硝酸贮存多采用卧式铝制容器。贮槽设置在室内或车间附近的露天场所,但要防止日光曝晒,以免引起浓硝酸分解。硝酸通常利用公路、铁路运输,容量少时可用玻璃或陶瓷容器盛放,再装在木箱或金属罐内,外面需有危险品标记。