DD249369A3 - Destillationskolonne zum bleichen von hochkonzentrierter salpetersaeure - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine sumpfbeheizte Kolonne zum Bleichen von hochkonzentrierter Salpetersaeure durch destillative Abtrennung von Stickoxiden. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bleichkolonne vorzuschlagen, die bei vertretbarem oekonomischem Aufwand einen guten Waermeuebergang sowie geringe Verweilzeiten bei verminderter thermischer Belastung im Verdampferteil der Bleichkolonne gewaehrleistet. Erfindungsgemaess wird die Salpetersaeure so zugefuehrt, dass nur ein einmaliger Durchlauf durch den Verdampferteil erfolgt. Die erfindungsgemaesse Bleichkolonne ermoeglicht eine weitgehend zersetzungsfreie Aufheizung der Salpetersaeure und den Einsatz von hochlegierten Cr-Ni-Staehlen auch fuer den Waermeuebertragerteil.

Description

aufgegeben, der sie durch das Tauchrohr so in das Fallrohr des Verdampfers einleitet, daß nur ein einmaliger Durchlauf durch den Verdampferteil der Bleichkolonne. Durch diese Zwangsführung herrscht hochkonzentrierte Salpetersäure mit höherem Stickoxidgehalt und damit tieferer Siedetemperatur im unteren Teil des Verdampfers vor. Die sofort einsetzende Verdampfung führt zu Dampfgassenbildung und unter Erhöhung des Wärmeüberganges treibt die Flüssigkeit an der Rohrwand nach oben, so daß auch im Bereich der höher siedenden gebleichten hochkonzentrierten Salpetersäure reduzierte Wandtemperatur herrschen und somit keine ausgeprägten Phasengrenzen an der Wand der Bleichkolonne auftreten. Darüber hinaus werden durch die Dampfgassenbildung gegenüber den bekannten Bleichkolonnenausführungen die hydrostatische Höhe und die Verweilzeit reduziert. Die durch ein umlaufendes Ablaufwehr angestaute gebleichte hochkonzentrierte Salpetersäure verhindert an dieser Stelle Phasengrenzen und wird nach Überquerung des Ablaufwehres abgezogen.

Die erfindungsgemäße Bleichkolonne ermöglicht den Einsatz von hochlegierten Cr-Ni-Stählen auch für den Wärmeübertragerteil bei gesteigertem Wärmedurchgang und vertretbaren Standzeiten

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Bleichkolonne ist Bestandteil einer Anlage zur Erzeugung von hochkonzentrierter Salpetersäure durch Druckoxydation. Der mit Kaskadenböden 10 bestückten Trennsäule der Bleichkolonne werden über Stutzen a 2,9 kg/s Rohsäure mit einem Gehaltan Stickoxyden von 35,5% und einem Wassergehalt von 1,8% zugeführt. Die Rohsäure fließt in ständigem Stoff- und Wärmeaustausch mit den aufsteigenden Dämpfen über die Kaskadenböden 10 der Trennsäule 1 nach unten und gelangt über einen zwischen der Trennsäule 1 und einem Zwischenschuß 2 eingeflanschten ringförmigen Boden 5 und einen darunter befindlichen Trichter 6 in den unteren Teil eines senkrecht-stehenden Rohrbündelverdampfers 3, der mit einem mittig angeordneten Fallrohr 4 versehen ist, in welches das am Trichter 6 angebrachte Tauchrohr 7 hineinragt. Der Spalt zwischen dem Innendurchmesser des Fallrohres 4 und dem Außendurchmesser des Tauchrohres 7 beträgt 50% der lichten Weite der Verdampferrohre 9. über Stutzen d wird dem Rohrbündelverdampfer 3 0,15 MPa-Sattdampf zugeführt, so daß die Wandtemperatur auf der Medienseite unter 9O⁰C liegen. Durch sofort einsetzende Verdampfung wird die Flüssigkeit in den Verdampferrohren 9 und im Ringraum zwischen dem Tauchrohr 7 und dem Fallrohr 4 unter weiterer Abnahme an Leichtersiedendem nach oben getrieben, wo oberhalb der durch ein umlaufendes Wehr 8 angestauten Flüssigkeitsschicht die Phasentrennung erfolgt. Nach Überfließen des Wehres 8 wird gebleichte hochkonzentrierte Salpetersäure mit einer Temperatur von 85 ⁰C am Stutzen c abgezogen. Die mit Leichtersiedendem angereicherten Dämpfe werden über Stutzen b abgeführt. Alle medienberührten Teile der Bleichkolonne bestehen aus Chrom-Nickel-Siliziumstahl der Zusammensetzung^ CrNiSi 18.15.

Die gebleichte Säure hat einen Stickoxidgehalt von 0,3% und enthält 1,8% Wasser. Eine Zersetzung von Salpetersäure war nicht nachweisbar.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Sumpfbeheizte Destillationskolonne zum Bleichen von hochkonzentrierter Salpetersäure, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer üblichen Trennsäule (1) besteht, die über einen Zwischenschuß (2) mit einem senkrecht stehenden Rohrbündelverdampfer (3) mit mittig angeordnetem Fallrohr (4) verbunden ist undzwischen der Trennsäule (1) und dem Zwischenschuß (2) ein ringförmiger Boden (5) angebracht ist, unter dem sich ein Trichter (6) befindet, dessen Tauchrohr (7) in das Fallrohr (4) des Rohrbündelverdampfers (3) hineinragt, wobei der Spalt zwischen dem Innendurchmesser des Fallrohres (4) und dem Außendurchmesser des Tauchrohres (7) gleich oder kleiner als der Innendurchmesser der Verdampferrohre (9) ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Kolonne zum Bleichen von hochkonzentrierter Salpetersäure durch destillative Abtrennung von Stickoxiden. ·

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Bei der Herstellung von hochkonzentrierter Salpetersäure mit mindestens 98 Ma.-% HNO₃ fällt eine Rohsäure an, in der bis zu 40 Ma.-% Stickoxide vorwiegend als N₂O₄ gelöst sein können. Die Abtrennung dieser Stickoxide erfolgt destillativ in Füllkörper- oder Bodenkolonnen, den sogenannten Bleichkolonnen, bei denen die Rohsäure am Kopf aufgegeben wird und im ständigen Stoff- und Wärmeaustausch mit den aufsteigenden Dämpfen über die Einbauten nach unten rieselt, so daß im Sumpf eine gebleichte hochkonzentrierte Salpetersäure mit 0,2 bis 0,5 Ma.-% N₂O₄ austritt. Die am Kopf der Kolonne entweichenden Dämpfe enthalten Stickoxide und dampfförmige Salpetersäure. Allen bekannten Bleichkolonnenausfühi jngen sind wegen starker Korrosion speziell im Wärmeübertragerteil werkstoff bedingte Grenzen gesetzt, weshalb sich zwei typische Kolonnenarten herausgebildet haben und zwar die mantelbeheizte und die sumpfbeheizte Variante (Atroschtschenko, Kargin, Die Technologie der Salpetersäure, Staatsverlag für Wissenschaftlich Technische Literatur der Chemie, Moskau 1970, S. 327 und 328). Bei der Mantelheizung werden Schüsse aus gegen siedende hochkonzentrierte Salpetersäure bedingt beständigem starkwandigen Reinaluminium in ungeschweißter Ausführung verwendet, die mit einem stählernen Doppelmantel für die Heizdampfzufuhr umgeben sind. Die Flüssigkeit wird durch am Umfang eingepaßte, konzentrisch angeordnete abgesteckte Taschen zwecks hoher Mantelflächenausnutzung und Erhöhung der Verweilzeit angestaut. Wegen korrosionsbedingter geringer Standzeiten derartiger Kolonnen von 2000 bis 3000 Betriebsstunden und begrenzter Verfügbarkeit starkwandiger nahtloser Aluminiumrohre mit einem Durchmesser über 500 mm und der mit Durchmesservergrößerung nur linear ansteigenden Heizfläche müssen in technischen Anlagen mehrere derartige Kolonnen parallel eingesetzt werden. Bei der sumpfbeheizten Ausführung besteht der Kolonnenmantel aus Reinaluminium und die im Supf seitlich eingeflanschten Heizregister aus nahtlosen Aluminiumrohren. Dabei werden die Heizregister mit höher gespanntem Dampf beheizt, um die infolge begrenzter Länge nahtloser Aluminiumrohre auch begrenzten Heizflächen die erforderliche Verdampfungswärme übertragen zu können. Die im Sumpf mit der Zusammensetzung und damit der Siedetemperatur der abzuziehenden gebleichten hochkonzentrierten Salpetersäure vorliegende Flüssigkeit wird an diesen Stellen überhitzt, was wiederum verbunden mit der hohen Verweilzeit in dem notwendigerweise groß ausgelegten Sumpf zu teilweiser Zersetzung der thermisch instabilen hochkonzentrierten Salpetersäure führt und darüber hinaus erhöhte Korrosion und vorzeitigen Verschleiß des Verdampferteiles der Bleichkolonne aufgrund der hohen Wandtemperatur und nicht zu vermeidender Phasengrenzen zur Folge hat.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, eine Kolonne zum Bleichen von hochkonzentrierter Salpetersäure vorzuschlagen, die hohe Standzeiten ermöglicht und eine Zersetzung des Produktes weitestgehend ausschließt.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bleichkolonne zu entwickeln, die bei vertretbarem ökonomischen Aufwand einen ausreichend guten Wärmeübergang bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen Heizfläche und aufzuheizendem Medium sowie geringe Verweilzeiten bei verminderter thermischer Belastung im Verdampferteil der Bleichkolonne gewährleistet. Die erfindungsgemäße Bleichkolonne besteht aus einer üblichen Trennsäule, die über einen Zwischenschuß mit einem senkrecht stehenden Rohrbündeiverdampfer mit mittig angeordnetem Fallrohr verbunden ist. Zwischen der Trennsäule und dem Zwischenschuß ist ein ringförmiger Boden angebracht, unter dem sich ein Trichter befindet, dessen Auffangöffnung größer als die Öffnung im ringförmigen Boden ist. Das Tauchrohr des Trichters ragt in das Fallrohr des Rohrbündelverdampfers hinein, wobei der Spalt zwischen dem Innendurchmesser des Fallrohres und dem Außendurchmesser des Tauchrohres gleich oder kleiner als der innendurchmesser der Verdampferrohre ist.

   Db zu bleichende hochkonzentrierte Salpetersäure wird am Kopf der Kolonne aufgegeben, durchfließt die Trennsäule unter ständigem Stoff- und Wärmeaustausch mit den aufsteigenden abgetriebenen Dämpfen und wird über den ringförmigen Boden unter Kreuzen der aufsteigenden Dämpfe in den oberhalb des Flüssigkeitsniveaus im Zwischenschuß angeordneten Trichter