AT248469B - Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxyden aus Gasen - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxyden aus Gasen   Die Entfernung geringerer Mengen   von Stickstoffoxyden aus industriellen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Salpetersäure-Erzeugungsanlagen, stellt ein altes Problem dar, zu dessen Lösung sich verschiedene Vorschläge in der Literatur finden. Beispielsweise ist öfters die Absorption der Stickstoffoxyde in alkalischen Lösungen erwähnt. Letztere absorbieren Stickstoffoxyde aber nur dann, wenn NO und    NO   im Verhältnis   1 : 1   vorhanden sind bzw. wenn das    NO   überwiegt. In technischen Abgasen ist aber meist ein Überschuss an Stickstoffmonoxyd über dieses Verhältnis vorhanden, so dass von diesem ein Teil durch die Absorption nicht erfasst wird. 



   Auch die ebenfalls bekannte Absorption mittels konzentrierter Schwefelsäure erfasst nur N 0 unter Bildung von Nitrosylschwefelsäure. In diesem Falle ist ausserdem eine Vortrocknung des Gases nötig, da sonst das mitgeführte Wasser die gebildete Nitrosylschwefelsäure wieder zersetzt. 
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 wieder herausgewaschen werden müssen. Da aber keine Waschanlage   100%oing   wirkt, steigen die Verluste durch die neuerliche Erhöhung des Gehaltes des Gases an Stickstoffoxyden wieder an. 



   Nun ist aus der analytischen Chemie bekannt, dass ein Gemisch von Schwefel- und Salpetersäure Stickstoffmonoxyd zu absorbieren vermag : 
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Der Nachteil dieses Verfahrens liegt aber wieder darin, dass Salpetersäure im Gemisch mit konzentrierter Schwefelsäure einen höheren Dampfdruck hat. Wird ein solches Säurengemisch zur Absorption der Stickstoffoxyde verwendet, so wird ein beträchtlicher Teil der Salpetersäure mit dem Abgas ausgeblasen und geht verloren. Ausserdem ist zur Erzielung brauchbarer Reaktionsgeschwindigkeiten eineerhebliche Salpetersäurekonzentration nötig, so dass auch hier ein Mehrfaches der aus dem Abgas gewonnenen Stickstoffmenge zusätzlich und in teurer Form aufgewendet werden   muss.   



   Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass ein solcher verlorener Überschuss vermieden werden kann, dass man also mit der stöchiometrischen Menge an zuzusetzender Salpetersäure auskommt, wenn nicht Salpetersäure als solche, sondern Schwefelsäure mit darin gelöstem Stickstoffdioxyd als Absorptionsflüssigkeit verwendet wird. Dieses Stickstoffdioxyd ergibt sich als Lösung in Schwefelsäure nach der Gleichung 
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 wenn die im nachfolgend beschriebenen Verfahren anfallende Nitrosylschwefelsäure laufend mit der ihrem Äquivalentgewicht entsprechenden Menge an Salpetersäure umgesetzt wird. 

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   Das Gleichgewicht dieser Reaktion ist von den herrschenden Bedingungen abhängig. Durch höhere Konzentration an Nitrosylschwefelsäure, durch die Anwesenheit von Wasser und durch höhere Temperatur wird die Bildung von Stickstoffdioxyd begünstigt. Diese Bedingungen sind dann erfüllt, wenn die Salpetersäure nicht bei der eigentlichen Absorption, sondern in einer vorhergehenden Behandlungsstufe der Abgase der zur Vortrocknung des Gases verwendeten Schwefelsäure zugesetzt wird. Diese beiden Verfahrensstufen sind in der Zeichnung ersichtlich gemacht. 



   Das, die Stickstoffoxyde enthaltende Gas wird zuerst in einem Füllkörperturm 1 mit einer Lösung   von Nitrosylschwefelsäure'in Schwefelsäure vorbehandelt, die gemäss Gleichung IV im Turm   2 entsteht   und von dort dem Turm l zufliesst. Im Turm   2 waren also NO2 und NO in äquimolaren Mengen von H. SO, zu   HSOsN   gebunden worden, u. zw. ohne Mitwirkung von Salpetersäure. Bei diesem Anfahrstadium des Prozesses geht zwar anfänglich ein gewisser Teil an NO verlören.

   Sobald sich aber dabei Nitrosylschwefelsäure gebildet hat, wird dem Säurekreislauf im Turm 1 kontinuierlich eine Menge an Salpetersäure zugesetzt, die stöchiometrisch nach der Gleichung 
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 zur Überführung des im Gas enthaltenen Stickstoffmonoxyds in Distickstofftrioxyd notwendig ist und das Verfahren läuft von da an kontinuierlich weiter. 



   Ein Teil der hiebei anfallenden, die gebildete Nitrosylschwefelsäure enthaltenden Säuren wird laufend abgezogen und einer davon getrennten Gewinnung der darin gebundenden Stickstoffoxyde zugeführt, 
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 tisch das gesamte   N Og   nach der Gleichung 
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 und strömt dann, wie bereits angedeutet, mit Salpetersäure versetzt, in den Turm   1,   den es als Gemisch aus Schwefelsäure und Nitrosylschwefelsäure verlässt. 



   Durch den Wassergehalt der dem Kreislauf im Turm 1 zugesetzten   450/0igen   technischen Salpetersäure, weiters durch das Reaktionswasser von der Bildung der Nitrosylschwefelsäure nach Gleichung I und durch den Wassergehalt des Gases stellt sich der Wassergehalt der Umlaufsäure im Turm 1 auf 15 bis 25   Gew.-%   ein. Ist der Wassergehalt zu gering, was bei der Reinigung von völlig trockenem Abgas eintreten kann, so   muss eine   entsprechende Menge Wasser zugesetzt werden. Ist der Wassergehalt aber zu hoch, so muss mehr Schwefelsäure eingesetzt werden. 



   Nach dieser Vorbehandlung des Gases im Turm 1 gelangt es erst in den eigentlichen Absorptions- 
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 chung   II)   ausgeblasen wird, das mit dem vorhandenen NO eine äquivalente MengeanDistickstofftrioxyd bildet. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Entfernung von Stickstoffoxyden aus Gasen, insbesondere solchen, in denen der Gehalt an Stickstoffmonoxyd molmässig den Gehalt an Stickstoffdioxyd überwiegt, mittels, Absorption in konzentrierter Schwefelsäure unter Bildung von Nitrosylschwefelsäure ist somit dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas zuerst mit einer Mischung von Nitrosylschwefelsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure und Wasser behandelt wird, wobei ein Teil der Stickstoffoxyde als Nitrosylschwefelsäure gebunden und der Rest in Distickstofftrioxyd verwandelt wird und das Gas hierauf mittels konzentrierter Schwefelsäure praktisch frei von Stickstoffoxyden gewaschen wird. 



   Beispiel : Eine Absorptionsanlage gemäss dem Fliessschema der Zeichnung besteht aus 2 Füllkör- 
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Nm3bracht und im Kreislauf geführt. Der jeweilige Überschuss läuft in den Trocknerkreislauf 1 über, nachdem er zusätzlich mit 200 g Salpetersäure von 45 Gew.-%/h versetzt   wurde. Die Füllkörperschüttung   bei- 

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 der Türme wird mit je 15   l   Kreislaufsäure/h berieselt.

   Das Gas verlässt den Trocknerturm 1 mit einem Gehalt von 2,   4 g N/ms   und den Absorptionsturm 2 mit einem Gehalt von 0, 6 g N/m3 an Stickstoffoxyden. 
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 bei ein   Teil der enthaltenen Stickstoffoxyde als Nitrosylschwefelsäure gebunden und der Rest   in Distickstofftrioxyd verwandelt wird und das Gas hierauf mittels konzentrierter Schwefelsäure praktisch stickstoffoxydfrei gewaschen wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Massnahmen : a) Das Gas wird in einer ersten Stufe mit konzentrierter Schwefelsäure von rund 98 Gew.-% H2SO4 EMI3.2 Stufe übersteigende Menge desselben in die erste Stufe übergeführt wird, wo sie zur Umsetzung eines äquivalenten Anteiles der Nitrosylschwefelsäure mit der dort zugesetzten Salpetersäure zu Stickstoffdioxyd verwendet wird und d) der Überschuss des Kreislaufsäuregemisches aus der ersten Stufe als schwefelsaure Nitrosylschwefel- säurelösung abgezogen und zweckmässigerweise einer Wiedergewinnung der darin gebundenen Stickstoffoxyde zugeführt wird.

   3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei, flüssigkeits- und gasführend miteinander verbundene, zweckmässigerweise übereinander angeord- nete Füllkörpertürme, von denen der im Gasweg erste bzw. untere (1) neben der Rohgaszuführung an seinem unteren Ende bzw. der Gasüberleitung in den nachfolgenden Turm (2) Einrichtungen zur Aufrechter- haltung eines Flüssigkeitsumlaufes für das aus Schwefelsäure, Nitrosylschwefelsäure und Salpetersäure bestehende Gemisch und der nachfolgende, zweite bzw.

   obere Turm (2) Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines Flüssigkeitsumlaufes für die Absorptionsschwefelsäure, eine Überleitung an seinem unteren Ende für das aus Schwefelsäure, Nitrosylschwefelsäure und Wasser bestehende Gemisch in den ersten Turm (1) und eine Ableitung für das gereinigte Gas an seinem oberen Ende aufweist.