Verfahren und Einrichtung zur Oxydation von Ammoniah mittelst Sauerstoffs oder sauerstoffreicher Gasgemische. Bei der Oxydation von Ammoniak in Salpetersäure wurde bis jetzt für gewöhnlich atmosphärische Luft als Oxydationsmittel benutzt. Das hat den Nachteil, dass das bei der Oxydation zunächst gebildete Stickoxyd durch den Stickstoff der Luft stark verdünnt wird, weshalb grosse und teuere Absorptions systeme benutzt werden müssen, um das Stickoxyd als Salpetersäure zu gewinnen; auch wird die gewonnene Salpetersäure verhältnismässig schwach.
Es ist auch in Vorschlag gebracht worden, statt der atmosphärischen Luft durch Sauerstoff angereicherte Luft oder gegebenenfalls reinen Sauerstoff zu benutzen. Dieser Vorschlag ist in dem Falle besonders ansprechend, wenn man für die Herstellung des Ammoniakes Wasserstoff benutzt, der durch Elektrolyse von Wasser hergestellt worden ist, wobei man ohne besondere Tosten grosse Mengen sonst mehr oder weniger wertlosen Sauerstoffes zur Verfügung hat.
Man vermeidet hierdurch die starke Verdünnung des gebildeten Stickoxydes durch den atmosphärischen Stickstoff, anderseits aber entsteht der grosse Übelstand, dass die bei der Oxydation des Ammoniakes in Stick- oxyd und Wasser erzeugte Reaktionswärme eine bedeutend grössere Temperatursteigerung herbeiführt, als wenn atmosphärische Luft benutzt wird. Dies beruht darauf, dass die bei der Reaktion anwesende Crasmenge bedeutend kleiner ist, wenn lediglich die für die Oxydation gerade nötige Sauerstoffmenge benutzt wird, als wenn diese Sauerstoff menge von einer etwa viermal grösseren Stickstoffmenge begleitet wird, wie es der Fall ist, wenn atmosphärische Luft benutzt wird.
Infolge der höheren Temperatur bei der Benutzung reinen oder annähernd reinen Sauerstoffes für die Oxydation steigt die Reaktionsgeschwindigkeit so stark, dass die Reaktion explosionsartig verläuft; weshalb die Methode in der Praxis versagt.
Die obigen Ausführungen werden durch einen Vergleich zwischen den Reaktions verhältnissen bei der Benutzung atmosphä rischer .Luft einerseits und reinen Sauer- stoffes anderseits für die Oxydation des Ammoniakes leicht verständlich.
Im früheren
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IIDIi &
<tb> @;I
<tb> e@,@s drücken: 1/NH3 + 202 -@- 8 N<B>2</B> =1,5 H20<B>4</B>- NO -@- 0,70, 0s- 811 + e000 Gäl, in letzterem Falle dagegen wie folgt:
2/NIls 1- 2 0a =1,5 H20 + NO -l- 0,75 0: -l- 52000 Gal.
In dem erstgenannten Falle wird die Anzahl der erhaltenen Gasmoleküle 11.25. Da die Molekularwärme etwa 7.5 betrügt, wird unter Annahme von 10 ,\o Wärme verlusten die Temperatursteigerung
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Wenn die Temperatur des eingehenden Gasgemisches 200 C. beträgt, wird die Tem peratur der benutzten Katalysatormasse, welche bekanntlich aus Platinanetz, Platina- asbest, Eisenoxyd usw. besteht, etwa'580 C. betragen.
Diese Temperatur ist genügend niedrig, um einen explosionsartigen Verlauf der Reaktion zu verhindern.
Wenn dagegen reiner Sauerstoff für die Oxydation benutzt wird, wird die Anzahl der erhaltenen Gasmoleküle lediglich 3.25, wes halb die Temperatursteigerung in diesem Falle unter im übrigen gleichen Annahmen
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und folglich die Temperatur des Katalysators etwa 19501 C. betragen würde. Bei dieser hohen Temperatur des Katalysators würde die Reaktion mit enormer Geschwindigkeit, das heisst explosionsartig verlaufen, der Katalysator würde zerstört werden und das gebildete Stickoxyd in beträchtlichem Grade in freien Stickstoff und freien Sauerstoff zerfallen.
Die genannten Übelstände würde man allerdings durch die Benutzung eines grossen Überschusses an Sauerstoff vermeiden
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tionssystemes oder der Stärke der erzeugten Salpetersäure erreicht werden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die Benutzung reinen Sauerstoffes beziehungs weise eines sauerstoffreichen Gasgemisches <B>für</B> d10 0x@d(it1011 M Allllnolllalieg 2fl c.
möglichen unter Vermeidung der genannten Übelstunde einer zu hohen Reaktionstempe ratur und unter Erreichung der Vorteile hin- siehtlieh der Gröle des Absorptionssystems und der Stärke der erzeugten Salpetersäure, die gewonnen werden können, wenn der gebildete Stickoxyd nicht allzu stark von neutralen Gasen verdünnt ist.
Gemäss der Erfindung wird die Oxyda tion des Ammoniakes stufenweise unter Benutzung von Zwischenkühlung ausgeführt. Hierdurch wird erreicht, dass die gesamte Temperatursteigerung, die bei der Benutzung reinen Sauerstoffes als Oxydationsmittel theoretisch etwa 1930 C', betragen würde, durch eine Mehrzahl kleinerer Temperatur steigerungen ersetzt wird, die durch die zwischenkühlung auf passende Werte ver mindert werden.
Auf diese Weise kann die nach jeder Reaktionsstufe erreichte Tempe ratur immer einen so niedrigen Wert be halten, dass der Bestand des Katalysators nicht gefährdet und das Zerfallen des gebil deten Stickoxydes im wesentlichen verhindert wird.
Die stufenweise Oxydation des Ammo- niakes mittelst Sauerstoffes kann entweder derart ausgeführt werden, dass zu der für die Oxydation benutzten Sauerstoffmenge die entsprechende Ammoniaknienge in meh reren aufeinander folgenden Teilen zugesetzt wird, wobei jeder Teilbetrag des Ammoniakes für sich oxydiert und das resultierende Gas gemisch gekühlt wird, ehe der nächste Teil betrag des Ammoniakes zugesetzt wird.
Man kann auch umgekehrt verfahren, indem zu der für die Oxydation bestimmten Ammo- niakmenge die berechnete Sauerstoffmenge in mehreren Teilen zugesetzt wird, wobei
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(rasgeinisch gekühlt wird, ehe der nächste Sauerstoffteilbetrag zugesetzt wird.
Auf der Zeichnung-sind in Fig. 1 und 2 zwei Apparatkombinationen zur Ausführung des Verfahrens schematisch dargestellt.
Die in Fig. 1 dargestellte Apparatanlage ist für eine derartige stufenweise Verbren nung des Ammoniakes bestimmt, dass das Ammoniak stufenweise mit je einem Drittel der Ammoniakmenge bei jeder Operation unter Benutzung von Zwischenkühlung zu geführt wird. A1, <I>A2,</I> A3 bezeichnen drei für die Oxydation von Ammoniak in Stick- oxyd und Wasser bestimmte Öfen, die in bekannter Weise Katalysatoren Bi, <I>B2, B3</I> enthalten. Der untere Teil jedes Ofens bildet eine Mischkammer für die zugeführten Gase.
In unmittelbarem Anschluss an die Öfen ist je ein Kühler Ci, C2, <I>C3</I> vorgesehen, der beispielsweise als ein von den durchstreichen den Gasen erhitzter Dampfkessel zur Aus nutzung der Überschusswärme der Gase aus gebildet sein kann.
Die ganze für die Reaktion erforderliche Sauerstoffmenge wird dem Ofen Al durch das Rohr s zugeführt, während das Ammoniak durch eine Rohrleitung a und ein nach jedem Ofen leitendes Zweigrohr a1, a2, a3 zugeführt wird. Die Gaszufuhr kann durch Hähne k1, 1i2; k3 in gewünschter Weise, beispielsweise derart geregelt werden, dass gleich grosse Ammoniakmengen den einzelnen Öfen zugeführt werden.
Von dem Kühler C1 wird das abgekühlte Gasgemisch durch Rohr p1 nach dem untern Teil des Ofens<I>A2</I> und von dem Ofen As durch den Kühler C- und Rohr p2 nach dem untern Teil des Ofens As geleitet. Vom letzteren gelangt das Gasgemisch durch den Kühler Cs und Rohr p3 zu dem Kühler D aus säurefestem Material, in dem das Gas etwa auf Zimmertemperatur abgekühlt und die Salpetersäure in grösserem oder geringerm Masse ausgeschieden wird.
Die übrigen (rase werden dann in das Absorptionssystem I' geleitet, das in bekannter Weise aus einem mit säurefestem Material gefüllten Turm bestehen kann, der von Salpetersäure oder Wasser durchströmt ist. In diesem werden das Stickoxyd und die nitrosen Gase mit Hilfe des anwesenden Sauerstoffes und des Wassers in Salpetersäure übergeführt Unter den beschriebenen Verhältnissen findet die Reaktion im Ofen Al etwa nach der folgenden Gleichung statt:
1/3 NH3 + 202 = 1/2 H20 --I-- 1/3 N 0 --I_ 1,5<B>8</B> 02 +1700ö Cal.
und die Temperatursteigerung im Ofen A1 wird
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Die Temperatur des abziehenden Gases wird etwa 870 C. betragen, wenn das- zu geführte Gas eine Temperatur von etwa 200 C. hatte. Das abziehende Gas wird dann im Kühler oder Dampfkessel C bei spielsweise auf eine Temperatur von 350 C. abgekühlt.
Es ist nicht vorteilhaft, das Gas allzu niedrig zu kühlen, weil das Stickoxyd dann Sauerstoff aufnimmt und in nitrose Gase übergeführt wird, die teils mit dem anwesenden Ammoniak unter Bildung von Ammoniumnitrit reagieren, teils in freien Stickstoff und Wasser zerfallen, teils mit dem anwesenden Wasser unter Bildung von Salpetersäure reagieren, die die Apparatur angieift und zerstört.
Durch den Zusatz von noch 1/3 NHs mit einer Temperatur von 200 C. zu dem Gas gemisch bei dessen Einleiten in den Ofen A2 wird die Temperatur auf etwa<B>8001></B> C. herabgesetzt. Bei dieser Temperatur kommt das Gasgemisch mit dein Katalysator B2 in Berührung. Für diese Oxydationsstufe gilt die Gleichung 1/3 NH3 -1- 1/2 H20 -f- 1/3 NO -I- 1,58 02 = 1120 + '13N0 - 1,16 02 -+--17000 Cal.
und die Temperatursteigerung wird
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Die aus dem Ofen A2 abziehenden Gase besitzen eine Temperatur von etwa 1020' C. Diese Gase werden dann im' Kühler C2 auf etwa 3501 gekühlt, worauf sie in den Ofen A3 zusammen mit dein letzten Drittel des Aminoniakes eingeleitet werden, das eine Temperatur von etwa 20 C hat. Das resul tierende Gasgeiniscli erhält eine Temperatur von rund 300 C.
Der Oxydationsverlauf im Ofen A3 geschieht etwa nach der Gleichung 1j 3 NH:@ + H,>0 + ';@ NO + 1.16 02 = 1,5 H20 -1- N 0<B><I>-]-</I></B> 0; 75 0:: -E- 17000 Cal.
und die Temperatursteigerung wird
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Die vom Ofen _Ia abziehenden (rase be sitzen somit eine Temperatur von etwa 9301 C. Sie werden im Kühler C beispiels weise auf eine Temperatur von 250" C.
und dann im Kühlei D, wie oben erwähnt, bis in die Nähe der Zimmertemperatur abge kühlt und in diesem Kühler und ini Absorn- tionssystein 1' in Salpetersäure kondensiert.
Durch Zuführung des Ammoniakes, wie oben beschrieben, beziehungsweise durch die stufenweise Ausführung der Oxydation und die Kühlung der Gase nach jeder Stufe kann rnan die Oxydationstemperatur unter halb jeder gewünschten Grenze halten. Die Temperatur soll bei keiner Stufe 1000 C. wesentlich übersteigen, weil der Verlust durch die Zersetzung des Stickoxydes bei über l000 C. steigender Temperatur schnell zunimmt.
Im allgemeinen genügt es, die Reaktion in drei Stufen auszuführen, nian kann aber auch nach Belieben vier, fünf; oder mehrere Stufen oder auch nur zwei Stufen benutzen.
Es ist selbstverständlieli nicht notwendig oder sogar nicht wünschenswert, bei der Benutzung von x-Stufen gerade 1 'x des Ammoniakes in jeder Stufe zuzuführen. Auch ist es nicht notwendig; nach jeder Stufe die Gase auf gerade die gleiche Tem peratur abzukühlen.
Im allgemeinen ist es zwechmäfäiger, das Ammoniak etwas. un gleich auf die verschiedenen Stufen zu ver teilen beziehungsweise die Kühlung nach den verschiedenen Stufen derart zu regeln, dass die Temperatur nach der Reaktion bei, den einzelnen Stufen etwa gleich wird. Die Erfindung tunfasst jedoch auch diejenigen Fälle, cfa man verschiedene Temperaturen bei den verschiedenen Stufen hat.
Iin obigen Beispiele wurde angenommen, dass das Ainnioniak der gesamten Sauerstoff menge stufenweise zugeführt wird; man kann aber wie oben erwähnt, auch umge kehrt verfahren und den Sauerstoff der gesamten Ainmoniaknienge stufenweise zu führen.
Ferner ist oben angenommen worden, dass schon bei der ersten Oxydationsstufe die ganze Sauerstoffmenge, die für die Oxy dation des Ammoniakes in Stickoxyd und Nasser und für Überführung des Stickoxydes in Salpetersäure erforderlich ist, zugeführt wird.
Dies ist aber nicht erforderlicb, son dern rnan kann nach Belieben den Oxyda- tionsüfen auch lediglich so viel Sauerstoff zuführen, als zur Oxydation des Ammoniakes in Stickoxv cl und Wasser erforderlich ist.
Im letzteren Falle wird später, das heisst unmittelbar in das Absorptionssystem min destens eine so gi-of, e Sauerstoffmenge zu geführt, als es zur vollstündigen Oxydation des Stickoxydes zii Salpetersäureanhydrid (N@O.;) oder Salpetersäure (HN03) erforder lich ist.
Es dürfte indessen in den meisten Fällen vorteilhafter sein, schon von Anfang an nicht nur die für die Oxydation des Amrnoniakes erforderliche Sauerstoffmenge, sondern dazu noch einen kleinen Überschuss von Sauerstoff zuzuführen, damit das Stick oxyd mit Sicherheit vollständig in Salpeter säure übergeführt wird.
Bei einer grof@en Anlage, bestehend aus vielen Iiatalysatorüfen, wird die Einrichtung zweekm;if.>ig nach Fig. 2 ausgeführt. Auch bei dieser Ausführungsform ist vorausgesetzt worden, dafl, die Oxydation in drei Stufen ausgeführt und das Ammoniak stufenweise zugeführt wird, während Sauerstoff in genü gender Menge zur vollständigen Oxydation der gesamten Ainmoniakmenge schon in der ersten Oxydationsstufe zugeführt wird.
Statt eines Ofens bei jeder Oxydationsstufe ist hier eine Gruppe von parallel angeordneten Öfen _1r, Az, <I>As</I> für jede Oxydationsstufe vorgesehen. Vor jeder Ofengruppe. ist eine Mischungshammer Gr, 672, G3 angeordnet, i der das zugeführte Ammoniak mit dem übrigen Gase vor dem Einleiten in die hatalysatoröfen gemischt wird. Die Kühler Cl, C2, Ca sind von den Katalysatoröfen getrennt.
Ihre Anzahl braucht nicht die gleiche derjenigen der Öfen in jeder Gruppe zu sein, sondern kann je nach Bedarf ge wählt werden. Im übrigen können während des Betriebes die Temperaturverhältnisse im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 geregelt werden. Der Kühler D und das Absorptions system T sind im wesentlichen, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet oder können in anderer beliebiger Weise angeordnet sein.
Da das von den Oxydationsöfen kommende Gasgemisch in der Hauptsache aus Wasser dampf, Stickoxyd und Sauerstoff annähernd in den Verhältnissen, die für die Bildung von Salpetersäure (N20;, beziehungsweise HNO3) erforderlich sind, besteht, geht die Bildung dieser Säure im Kühler D und im Absorptionssystem 1' sehr schnell vor sich, so dass ein verhältnismässig kleines Absorp tionssystem genügt und eine stark konzen trierte Salpetersäure erhalten wird.
Durch Anordnung einer guten Kühlung im Kühler D wäre es sogar möglich, das Absorptions system I' gänzlich wegzulassen.
Process and device for the oxidation of ammonia by means of oxygen or oxygen-rich gas mixtures. In the oxidation of ammonia in nitric acid, atmospheric air has hitherto usually been used as the oxidizing agent. This has the disadvantage that the nitrogen oxide initially formed during the oxidation is greatly diluted by the nitrogen in the air, which is why large and expensive absorption systems have to be used in order to obtain the nitrogen oxide as nitric acid; the nitric acid obtained is also comparatively weak.
It has also been proposed to use oxygen-enriched air or, if necessary, pure oxygen instead of atmospheric air. This proposal is particularly appealing in the case of using hydrogen for the production of ammonia, which has been produced by electrolysis of water, in which case large quantities of otherwise more or less worthless oxygen are available without special costs.
This avoids the strong dilution of the nitrogen oxide formed by the atmospheric nitrogen, but on the other hand the great disadvantage arises that the heat of reaction generated in the oxidation of ammonia in nitrogen oxide and water causes a significantly greater increase in temperature than when atmospheric air is used. This is due to the fact that the amount of crash present in the reaction is significantly smaller if only the amount of oxygen just needed for the oxidation is used than if this amount of oxygen is accompanied by an amount of nitrogen that is about four times greater, as is the case with atmospheric air is used.
As a result of the higher temperature when using pure or almost pure oxygen for the oxidation, the reaction rate increases so much that the reaction proceeds like an explosion; which is why the method fails in practice.
The above statements can be easily understood by comparing the reaction conditions when using atmospheric air on the one hand and pure oxygen on the other hand for the oxidation of ammonia.
In the earlier
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<tb> @; I
Press <tb> e @, @ s: 1 / NH3 + 202 - @ - 8 N <B> 2 </B> = 1.5 H20 <B> 4 </B> - NO - @ - 0.70, 0s- 811 + e000 Gäl, in the latter case as follows:
2 / NIls 1- 2 0a = 1.5 H20 + NO -l- 0.75 0: -l- 52000 Gal.
In the former case, the number of gas molecules obtained becomes 11.25. Since the molecular heat is about 7.5, assuming 10, \ o heat losses, the temperature increase
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If the temperature of the incoming gas mixture is 200 C., the temperature of the catalyst mass used, which is known to consist of platinum mesh, platinum asbestos, iron oxide, etc., will be about 580 C.
This temperature is sufficiently low to prevent an explosive course of the reaction.
If, on the other hand, pure oxygen is used for the oxidation, the number of gas molecules obtained is only 3.25, which is why the temperature increase in this case is otherwise the same
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and hence the temperature of the catalyst would be about 19501 C. At this high temperature of the catalytic converter, the reaction would proceed at an enormous speed, that is to say explosively, the catalytic converter would be destroyed and the nitrogen oxide formed would decompose to a considerable extent into free nitrogen and free oxygen.
The above-mentioned inconveniences would be avoided by using a large excess of oxygen
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tion system or the strength of the nitric acid generated.
The purpose of the present invention is to use pure oxygen or an oxygen-rich gas mixture <B> for </B> d10 0x @ d (it1011 M Alllllnolllalieg 2fl c.
possible, while avoiding the said bad hour of too high a reaction temperature and achieving the advantages of the size of the absorption system and the strength of the nitric acid produced, which can be obtained if the nitrogen oxide formed is not too strongly diluted by neutral gases.
According to the invention, the oxidation of the ammonia is carried out in stages using intermediate cooling. This means that the entire temperature increase, which would theoretically be around 1930 C 'if pure oxygen was used as an oxidizing agent, is replaced by a number of smaller temperature increases that are reduced to appropriate values by the intermediate cooling.
In this way, the temperature reached after each reaction stage can always be kept so low that the existence of the catalyst is not endangered and the decomposition of the nitrogen oxide formed is essentially prevented.
The gradual oxidation of ammonia by means of oxygen can either be carried out in such a way that the corresponding amount of ammonia is added in several successive parts to the amount of oxygen used for the oxidation, each part of the ammonia being oxidized separately and the resulting gas mixture being cooled before the next portion of the ammonia is added.
The reverse procedure can also be used, in that the calculated amount of oxygen is added in several parts to the amount of ammonia determined for the oxidation, with
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(Is cooled rapidly before the next partial amount of oxygen is added.
In the drawing, two combinations of apparatus for carrying out the process are shown schematically in FIGS. 1 and 2.
The apparatus shown in Fig. 1 is intended for such a step-by-step combustion of the ammonia that the ammonia is gradually fed with a third of the amount of ammonia in each operation using intermediate cooling. A1, A2, A3 designate three furnaces intended for the oxidation of ammonia in nitrogen oxide and water, which in a known manner contain catalysts Bi, B2, B3. The lower part of each furnace forms a mixing chamber for the supplied gases.
A cooler Ci, C2, <I> C3 </I> is provided in each case immediately adjacent to the furnaces, which can be formed, for example, as a steam boiler heated by the gases that are crossed out to utilize the excess heat of the gases.
The entire amount of oxygen required for the reaction is fed to the furnace A1 through the pipe s, while the ammonia is fed through a pipe a and a branch pipe a1, a2, a3 leading to each furnace. The gas supply can be through taps k1, 1i2; k3 can be regulated in a desired manner, for example in such a way that equal amounts of ammonia are fed to the individual ovens.
From the cooler C1 the cooled gas mixture is conducted through pipe p1 to the lower part of the furnace <I> A2 </I> and from the furnace As through the cooler C- and pipe p2 to the lower part of the furnace As. From the latter, the gas mixture passes through the cooler Cs and pipe p3 to the cooler D made of acid-resistant material, in which the gas is cooled to approximately room temperature and the nitric acid is eliminated to a greater or lesser extent.
The remaining gases are then passed into the absorption system I ', which in a known manner can consist of a tower filled with acid-resistant material through which nitric acid or water flows. In this, the nitrogen oxide and nitrous gases are released with the aid of the oxygen and of the water converted into nitric acid Under the conditions described, the reaction in furnace Al takes place according to the following equation:
1/3 NH3 + 202 = 1/2 H20 --I-- 1/3 N 0 --I_ 1.5 <B> 8 </B> 02 + 1700ö Cal.
and the temperature rise in the furnace becomes A1
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The temperature of the withdrawing gas will be about 870 C. if the gas to be fed had a temperature of about 200 C. The withdrawing gas is then cooled in the cooler or steam boiler C to a temperature of 350 C., for example.
It is not advantageous to cool the gas too low, because the nitrogen oxide then absorbs oxygen and is converted into nitrous gases, which partly react with the ammonia present to form ammonium nitrite, partly decompose into free nitrogen and water, and partly with the water present react with the formation of nitric acid, which attacks and destroys the apparatus.
By adding another 1/3 NH 3 at a temperature of 200 C. to the gas mixture when it is introduced into the furnace A2, the temperature is reduced to about 8001 C. At this temperature, the gas mixture comes into contact with your catalyst B2. For this oxidation level the equation 1/3 NH3 -1- 1/2 H20 -f- 1/3 NO -I- 1.58 02 = 1120 + '13N0 - 1.16 02 - + - 17000 Cal.
and the temperature increase will
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The gases drawn off from the furnace A2 have a temperature of about 1020 ° C. These gases are then cooled in the cooler C2 to about 3501, whereupon they are introduced into the furnace A3 together with the last third of the aminonia, which has a temperature of about 20 C. The resulting gas mixture receives a temperature of around 300 C.
The course of the oxidation in furnace A3 occurs roughly according to the equation 1j 3 NH: @ + H,> 0 + '; @ NO + 1.16 02 = 1.5 H20 -1- N 0 <B> <I> -] - </ I > </B> 0; 75 0 :: -E- 17000 Cal.
and the temperature increase will
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The lawn that is drawn off from the furnace _Ia therefore has a temperature of around 9301 C. They are raised to a temperature of 250 "C. in the cooler C, for example.
and then in the cooler D, as mentioned above, cooled down to near room temperature and condensed in nitric acid in this cooler and in the absorption system 1 '.
By adding the ammonia, as described above, or by carrying out the oxidation in stages and cooling the gases after each stage, the oxidation temperature can be kept below half any desired limit. The temperature should not significantly exceed 1000 C. at any level, because the loss due to the decomposition of the nitrogen oxide increases rapidly when the temperature rises above 1000 C.
In general it is sufficient to carry out the reaction in three stages, but nian can also be four, five; or use several levels or only two levels.
It is of course not necessary or even undesirable, when using x stages, to add just 1 'x of the ammonia in each stage. Nor is it necessary; to cool the gases to just the same temperature after each stage.
In general, the ammonia is a little more moderate. Not to distribute it equally to the various stages or to regulate the cooling according to the various stages in such a way that the temperature after the reaction is approximately the same in the individual stages. However, the invention also covers those cases where different temperatures are used at the different stages.
In the above examples it was assumed that the ammonia is gradually added to the total amount of oxygen; However, as mentioned above, you can also proceed the other way round and gradually supply the oxygen to the entire Ainmoniaknienge.
Furthermore, it has been assumed above that the entire amount of oxygen required for the oxidation of the ammonia into nitrogen oxide and water and for the conversion of the nitrogen oxide into nitric acid is supplied as early as the first oxidation stage.
This, however, is not necessary; instead, at will, the oxygenation tanks can only supply as much oxygen as is necessary for the oxidation of the ammonia in nitrogen oxide and water.
In the latter case, at least as much oxygen as is necessary for the complete oxidation of the nitrogen oxide to nitric anhydride (N @ O .;) or nitric acid (HN03) is added later, i.e. directly into the absorption system.
In most cases, however, it would be more advantageous not only to supply the amount of oxygen necessary for the oxidation of the ammonia, but also a small excess of oxygen, so that the nitrogen oxide is definitely completely converted into nitric acid.
In the case of a large system, consisting of many catalytic converters, the device is carried out twice as shown in FIG. 2. In this embodiment, too, it has been assumed that the oxidation is carried out in three stages and the ammonia is supplied in stages, while oxygen is supplied in sufficient quantity for complete oxidation of the entire amount of ammonia in the first oxidation stage.
Instead of one furnace at each oxidation stage, a group of parallel furnaces _1r, Az, <I> As </I> is provided for each oxidation stage. Before each oven group. A mixing hammer Gr, 672, G3 is arranged, i which the supplied ammonia is mixed with the remaining gases before being introduced into the analyzer ovens. The coolers Cl, C2, Ca are separated from the catalyst ovens.
Their number need not be the same as that of the ovens in each group, but can be selected as required. Otherwise, the temperature conditions can be regulated during operation in essentially the same way as in the embodiment according to FIG. The cooler D and the absorption system T are essentially as shown in Fig. 1, arranged or can be arranged in any other desired manner.
Since the gas mixture coming from the oxidizing furnace consists mainly of water vapor, nitrogen oxide and oxygen approximately in the proportions required for the formation of nitric acid (N20; or HNO3), this acid is formed in the cooler D and in Absorption system 1 'very quickly in front of it, so that a relatively small absorption system is sufficient and a highly concentrated nitric acid is obtained.
By arranging good cooling in the cooler D, it would even be possible to omit the absorption system I 'entirely.