Procédé pour la production d'acide nitrique concentré en partant de l'oxydation de l'ammoniaque sous pression. Dans les procédés jusqu'ici employés pour transformer l'ammoniaque en acide nitrique, on obtient un acide d'une concentration de 36 0 Bé, au plus, c'est-à-dire contenant envi ron .50 % de HNO3. Cette cencentration cor respond à peu près à l'équilibre quand on opère la transformation à pression atmosphé rique, à des températures de l'ordre de 20-300 C et avec des gaz contenant 10 à 12 % de NO sans addition d'oxygène.
En faisant réagir directement le N204 liquide avec de l'eau et de l'oxygène sous pression, on petit obtenir de l'acide nitrique concentré suivant la réaction: 2<B>N204</B> -f- <B>02</B> --f- 2 IL0 = 4 HNO3.
Si cependant les oxydes nitreux sont pro duits par l'oxydation catalytique de l'ammo niaque par l'oxygène atmosphérique, la quan tité d'eau se formant dans la combustion est beaucoup supérieure à la quantité requise par la réaction et par conséquent il n'est pas possible d'obtenir de l'acide concentré.
En effet, de l'équation NH3 -f- 2<B>02</B> = H20 + HNO3 il résulte qu'il serait théoriquement possible de produire un acide ayant une concentra tion maxima de 77 %, mais puisque le ren dement de la conversion est aux environs de 90 %, on comprend que la concentration sera inférieure à 7%.
La présente invention a pour objet un procédé pour la production de l'acide nitrique concentré en partant d'un mélange d'air et d'ammoniaque, caractérisé en ce qu'on fait passer ledit mélange sous pression dans une chambre de réaction oû se forment des vapeur nitreuses et de la vapeur d'eau, qu'on fait passer le mélange résultant de la réaction dans un échangeur de température et dans un réfrigérant, puis dans un séparateur d'eau dans lequel l'eau ayant dissous une petite quantité de vapeurs nitreuses se rassemble, une partie de cette eau étant éliminée,
tan dis que les vapeurs nitreuses non dissoutes sont envoyées dans des chambres d'oxydation à la sortie desquelles elles sont reprises pour être conduites dans d'autres chambres où elles barbotent dans 1e_ reste de l'eau -résul tant de la réaction de l'air et de l'ammonia que pour s'y dissoudre, et qu'on fait passer cette eau chargée de vapeurs nitreuses dans une colonne d'oxydation où l'on fait arriver de l'oxygène comprimé qui réagit de manière à produire de l'acide concentré, les gaz rési duels étant envoyés dans l'échangeur de température, où ils-sont échauffés par le pas sage du - mélange de vapeurs nitreuses et d'eau, puis dans un cylindre -moteur où ils fournissent de l'énergie utilisée pour aider à la compression du mélange devant. réagir.
Un schéma d'une installation pour la mise en aeuvre du procédé selon l'invention est représenté, à titre d'exemple, au dessin annexé. L'air et l'ammoniaque sont envoyés dans la chambre :de mélange A dans les propor tions requises. Le compresseur B les aspire de la chambre A et les comprime à 5-6 atmosphères. On fait passer le mélange com primé - par un filtre C, afin de retenir les traces de lubrifiant, et ensuite- dans la cham bre d'oxydation D où, en contact avec un catalyseur approprié, l'ammoniaque se com bine avec l'oxygène et produit des oxydes nitreux et de la vapeur d'eau.
Les gaz sor tant de la chambre d'oxydation avec une température élevée sont envoyés dans l'appa reil d'échange de température E, afin de les refroidir et de surchauffer en même temps les gaz résiduels provenant de la séparation des oxydes nitreux.
A sa sortie de l'appareil E, le mélange est rapidement refroidi dans le .réfrigérateur à eau F jusqu'à 20-S00 C: L'appareil d'échange de chaleur et le réfrigérateur doi vent posséder un petit volume par rapport à leur surface de transmission; dans @. ces con ditions le NO renfermé dans les gaz ne peut s'oxyder et se transformer en N02 et par conséquent il ne peut. pàs réagir. sur l'eau. Alors, dans le récipient I, de l'eau conte nant une petite quantité d'acide nitrique se sépare, tandis que les gaz nitreux passent dans les chambres d'oxydation H.
Pour faci liter une transformation rapide de NO en N02, on introduit, moyennant le robinet G, une quantité suffisante d'oxygène.
Les chambres E sont refroidies à une température au-dessous de 0 C et dans ces conditions le N02 se transforme en N204.
Au moyen du robinet 0, on peut évacuer l'excédent d'eau, tandis que la quantité d'eau nécessaire pour réagir sur les oxydes nitreux est envoyée dans les chambres L.
Le liquide déchargé par les trop-pleins circule dans les chambres situées dessous, tandis' que les gaz venant d'en bas sont obligés de barboter à travers le liquide; dans ces conditions, par effet de la basse tempé rature et de la pression élevée, les oxydes de nitrogène se dissolvent complètement dans l'eau.
Les gaz résiduels sortant de la chambre supérieure L sont surchauffés dans l'appareil à échange de chaleur Z, d'où ils passent dans un cylindre moteur 8 accouplé en tandem avec le compresseur $, afin de dimi nuer la dépense d'énergie nécessaire à la compression. Avec un surchauffage élevé, l'énergie récupérée peut suffire à compenser une grande partie du travail de compression.
Le liquide sortant de la chambre L infé rieure est formé par de l'acide nitrique dilué contenant en solution des -oxydes de nitro gène. On envoie ce liquide dans la colonne de réaction P, où il vient en contact avec de l'oxygène comprimé introduit par le robi net f1 à une température de 40-50 C. Dans ces conditions les oxydes de nitrogène dissous réagissent avec l'eau et avec l'oxy gène et donnent lieu à la formation d'acide nitrique concentré que l'on peut soutirer au moyen du robinet R.
Process for the production of concentrated nitric acid starting from the oxidation of ammonia under pressure. In the processes hitherto employed for converting ammonia into nitric acid, an acid with a concentration of 36 0 Bé, at most, that is to say containing approximately 50% HNO3, is obtained. This cencentration corresponds approximately to equilibrium when the transformation is carried out at atmospheric pressure, at temperatures of the order of 20-300 C and with gases containing 10 to 12% of NO without addition of oxygen.
By directly reacting the liquid N204 with water and oxygen under pressure, we can obtain concentrated nitric acid according to the reaction: 2 <B> N204 </B> -f- <B> 02 < / B> --f- 2 IL0 = 4 HNO3.
If, however, nitrous oxides are produced by the catalytic oxidation of ammonia by atmospheric oxygen, the amount of water forming in the combustion is much greater than the amount required by the reaction and therefore it is not necessary. it is not possible to obtain concentrated acid.
Indeed, from the equation NH3 -f- 2 <B> 02 </B> = H20 + HNO3 it follows that it would be theoretically possible to produce an acid with a maximum concentration of 77%, but since the yield of the conversion is around 90%, it is understood that the concentration will be less than 7%.
The present invention relates to a process for the production of concentrated nitric acid starting from a mixture of air and ammonia, characterized in that said mixture is passed under pressure in a reaction chamber where form nitrous vapor and water vapor, which is passed the mixture resulting from the reaction through a temperature exchanger and a condenser, then into a water separator in which the water having dissolved a small amount nitrous vapors collect, part of this water being eliminated,
tan say that the undissolved nitrous vapors are sent to oxidation chambers at the exit of which they are taken up to be conducted in other chambers where they bubble in the rest of the water - resulting from the reaction of the water. air and ammonia only to dissolve therein, and this water, charged with nitrous vapors, is passed through an oxidation column where compressed oxygen is introduced which reacts so as to produce l 'concentrated acid, the residual gases being sent to the temperature exchanger, where they are heated by the passage of the - mixture of nitrous vapors and water, then in a cylinder -motor where they supply energy used to help compress the mixture in front. react.
A diagram of an installation for implementing the method according to the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing. Air and ammonia are sent to mixing chamber A in the required proportions. Compressor B sucks them from chamber A and compresses them to 5-6 atmospheres. The compressed mixture is passed - through a filter C, in order to retain traces of lubricant, and then - into the oxidation chamber D where, in contact with an appropriate catalyst, the ammonia combines with the oxygen and produces nitrous oxides and water vapor.
The gases leaving the oxidation chamber with a high temperature are sent to the temperature exchange apparatus E, in order to cool them and at the same time to superheat the residual gases resulting from the separation of the nitrous oxides.
On leaving the appliance E, the mixture is rapidly cooled in the water refrigerator F to 20-S00 C: The heat exchange appliance and the refrigerator must have a small volume in relation to their transmission surface; in @. under these conditions the NO contained in the gases cannot oxidize and be transformed into N02 and consequently it cannot. not react. on the water. Then, in vessel I, water containing a small amount of nitric acid separates, while the nitrous gases pass into the oxidation chambers H.
To facilitate rapid transformation of NO into NO 2, a sufficient quantity of oxygen is introduced through the tap G.
The E chambers are cooled to a temperature below 0 C and under these conditions the NO2 turns into N204.
By means of tap 0, the excess water can be drained off, while the quantity of water necessary to react with the nitrous oxides is sent to the L chambers.
The liquid discharged from the overflows circulates in the chambers located below, while the gases coming from below are forced to bubble through the liquid; under these conditions, by the effect of the low temperature and the high pressure, the nitrogen oxides dissolve completely in water.
The residual gases leaving the upper chamber L are superheated in the heat exchange device Z, from where they pass into a motor cylinder 8 coupled in tandem with the compressor $, in order to reduce the expenditure of energy necessary for the compression. With high superheating, the energy recovered may be enough to compensate for a large part of the compression work.
The liquid leaving the lower L chamber is formed by dilute nitric acid containing nitrogene oxides in solution. This liquid is sent to the reaction column P, where it comes into contact with compressed oxygen introduced through the tap net f1 at a temperature of 40-50 C. Under these conditions, the dissolved nitrogen oxides react with water. and with oxygen and give rise to the formation of concentrated nitric acid which can be withdrawn by means of the tap R.