DE1075572B - Device for the production of nitric acid by adsorption of nitrous gases - Google Patents

Device for the production of nitric acid by adsorption of nitrous gases

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DE1075572B
DE1075572B DENDAT1075572D DE1075572DB DE1075572B DE 1075572 B DE1075572 B DE 1075572B DE NDAT1075572 D DENDAT1075572 D DE NDAT1075572D DE 1075572D B DE1075572D B DE 1075572DB DE 1075572 B DE1075572 B DE 1075572B
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gases
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Inventor
Paris Marcel Jean
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Societe Chimique de la Grande Paroisse, Azote et Produits Chimiques, Paris
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24Nitric oxide (NO)
    • C01B21/26Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia

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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure durch Absorption von nitrosen Gasen; die Salpetersäureherstellung nach diesem Verfahren beruht üblicherweise auf folgendem Reaktionsgang: Durch Ammoniakverbrennung werden nitrose Gase mit einem hohen NO-Gehalt erzeugt, diese sodann in einer Oxydationskammer zu N2 O3 bzw. zu NO2 oxydiert und diese nitrosen Dämpfe sodann einer Absorptionsvorrichtung zugeführt, in der sie in Wasser bzw. verdünnter Salpetersäure gelöst werden.The invention relates to a device for the production of nitric acid by absorption of nitrous gases; The production of nitric acid according to this process is usually based on the following reaction: Burning ammonia produces nitrous gases with a high NO content, which are then oxidized to N 2 O 3 or NO 2 in an oxidation chamber and these nitrous vapors are then fed to an absorption device in which they are dissolved in water or dilute nitric acid.

Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens bedingen im allgemeinen einen hohen Aufwand, da einerseits zur Oxydation üblicherweise eine Reihe von großen Türmen verwendet wird, deren Aufbau erhebliche Mengen an rostfreiem Metall erfordert, und da andererseits zur Absorption der nitrosen Dämpfe eine intensive Berieselung dieser Türme mit den (verdünnten) Säuren erforderlich ist, welche am Fuß der Türme wieder aufgefangen und in einem teilweise geschlossenen Kreislauf mit Hilfe von Pumpen hoher Förderleistung aus rostfreiem Stahl rückgeführt und dabei gekühlt werden müssen.Devices for carrying out this process generally require a lot of effort, since, on the one hand, a number of large towers are usually used for oxidation, their structure requires considerable amounts of stainless metal, and there on the other hand to absorb the nitrous vapors an intensive sprinkling of these towers with the (dilute) acids is necessary, which at the foot the towers caught again and raised in a partially closed circuit with the help of pumps The conveying capacity of stainless steel must be returned and cooled in the process.

Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, daß im Verlauf der Absorption infolge der damit verbundenen Temperaturerhöhung eine teilweise Rückbildung des Stickoxyds NO erfolgt; um die damit verbunden enVerluste zu vermeiden und die Ausbeute zu erhöhen, ist man bereits dazu übergegangen, die Absorption der nitrosen Dämpfe in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen durchzuführen und zwischen diesen jeweils für erneute Oxydation des rückgebildeten N O zu sorgen. Dies bedingt jedoch eine weitere Komplizierung und Verteuerung der Anlage.Another difficulty is that in the course of absorption due to the associated A partial regression of the nitrogen oxide NO takes place if the temperature increases; the associated losses to avoid and to increase the yield, one has already gone over to the absorption of the nitrous vapors carry out in several successive stages and between these respectively to ensure renewed oxidation of the re-formed N O. However, this causes a further complication and increase in the cost of the system.

Es sind bereits gewisse Verbesserungen beschrieben worden, um diesen Nachteilen wenigstens teilweise abzuhelfen.Certain improvements have already been described to at least partially overcome these disadvantages to remedy.

Man hat Oxydationskammern geringen Volumens und Gewichts hergestellt, welche mit einem Druck von mehreren Atmosphären arbeiten und bei welchen die Abführung der entwickelten Wärme durch eine äußere Berieselung mit kaltem Wasser erfolgt. Eine der auftretenden Schwierigkeiten ist dann die Erzielung einer genügenden Absorption durch eine genügend innige Berührung zwischen den oxydierten Gasen und der absorbierenden sauren Lösung. Bei anderen Vorrichtungen wurde der Arbeitsdruck noch mehr erhöht, und das Volumen der Oxydationskammern wurde auf das Volumen zwischen den verschiedenen Einsätzen einer Kolonne mit Absorptionseinsätzen verringert. Hierbei entstand jedoch die Schwierigkeit, von einem Einsatz zum anderen die in einem geringen Volumen erzeugte Wärmemenge abzuführen. Oxidation chambers of small volume and weight have been produced, which pressurized working from several atmospheres and in which the dissipation of the heat developed by one external irrigation with cold water takes place. One of the difficulties that arises is then the achievement sufficient absorption by sufficiently intimate contact between the oxidized Gases and the absorbent acidic solution. In other devices, the working pressure was still increased more, and the volume of the oxidation chambers was increased to the volume between the various Decreased use of a column with absorption inserts. Here, however, the Difficulty removing the amount of heat generated in a small volume from one insert to the other.

Vorrichtung zur HerstellungDevice for manufacturing

von Salpetersäure durch Adsorptionof nitric acid by adsorption

von nitrosen Gasenof nitrous gases

Anmelder:Applicant:

Societe Chimique de la Grande Paroisse,Societe Chimique de la Grande Paroisse,

Azote et Produits Chimiques,Azote et Produits Chimiques,

ParisParis

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kauftngerstr. 8
Representative: Dipl.-Ing. C. Wallach, patent attorney,
Munich 2, Kauftngerstr. 8th

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom. 9. Juli 1953
Claimed priority:
France, dated. July 9, 1953

Marcel Jean, Paris,
ist als Erfinder genannt worden
Marcel Jean, Paris,
has been named as the inventor

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung nutzt die nachstehenden wohlbekannten theoretischen Überlegungen aus:The apparatus forming the subject of the invention makes use of the following well-known theoretical ones Considerations from:

Die Oxydation des Stickstoffmonoxyds bei einer bestimmten Temperatur ist eine Reaktion, deren Geschwindigkeit schnell abnimmt,The oxidation of nitric oxide at a certain temperature is a reaction, its speed decreases rapidly,

1. wenn der gebildete Anteil an N2O3 oder NO2 zunimmt,1. if the proportion of N 2 O 3 or NO 2 formed increases,

2. wenn die Teildrücke von NO und O2 abnehmen.2. when the partial pressures of NO and O 2 decrease.

Die Oxydationsreaktion ist stark exotherm.
Die Wärmeentwicklung ergibt sich aus den folgenden Gleichungen:
The oxidation reaction is strongly exothermic.
The heat development results from the following equations:

6NO+l,5O2=3N2O3+63cal, (1)6NO + 1.5O 2 = 3N 2 O 3 + 63cal, (1)

6NO+3 O2=6NO2+84cal3 (2)6NO + 3 O 2 = 6NO 2 + 84cal 3 (2)

während die wäßrige Absorption der nitrosen Dämpfe durch folgende Formeln ausgedrückt wird:while the aqueous absorption of the nitrous vapors is expressed by the following formulas:

3N2O3+ H2O=2NO3H+4NO + 8,8 cal, (3)
6N O2+2H2O=4NO3H-f2NO+59,6cal. (4)
3N 2 O 3 + H 2 O = 2NO 3 H + 4NO + 8.8 cal, (3)
6N O 2 + 2H 2 O = 4NO 3 H-f2NO + 59.6cal. (4)

Aus diesen Gleichungen geht hervor, daß bei Beschränkung des Oxydationsgrades auf die Bildung von N2O3 der größere Teil der Wärmemenge wäh-From these equations it can be seen that if the degree of oxidation is restricted to the formation of N 2 O 3, the greater part of the amount of heat

9OS 730/4399OS 730/439

3 43 4

rend der Reaktion in gasförmiger Phase freigesetzt an rostfreiem Metall gleichzeitig eine optimale verwird, während die von der Absorption bei Berührung fahrenstechnische Anpassung an die obengenannten mit der Flüssigkeit herrührende Erwärmung verhält- theoretischen Gesetzmäßigkeiten erreicht,
nismäßig viel kleiner ist. Unter diesen Bedingungen Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erbrauchen die Säuren nicht mehr gekühlt zu werden. 5 findung sind zusätzliche Kühlvorrichtungen angeord-
During the reaction in the gaseous phase released on rust-free metal, an optimal process is achieved, while the temperature-related adaption to the above-mentioned with the liquid resulting from the absorption on contact achieves behavioral theoretical principles,
is much smaller in terms of size. Under these conditions, according to an advantageous embodiment, the acids no longer need to be cooled. 5 additional cooling devices are arranged

Ein weiterer Vorteil der Beschränkung der Oxy- net, die einerseits zur Kühlung der starken, im dation der Gase besteht darin, daß die Oxydation des unteren Teil der Kolonne angekommenen Säure vor NO unter den die größte Geschwindigkeit gewähr- ihrem Eintritt in den nächstniederen Absorptionsleistenden Bedingungen erfolgt. einsatz und/oder andererseits zur Kühlung der hoch-Another advantage of the limitation of the Oxy- net, which on the one hand is used to cool the strong, im dation of the gases consists in the oxidation of the lower part of the column before the acid arrived NO below the highest speed ensures entry into the next lower absorption performance Conditions takes place. use and / or on the other hand for cooling the high-

Um jedoch die schließlich erhaltene Salpetersäure io konzentrierten nitrosen Gase dienen, bevor diese in in den mit den reichsten nitrosen Dämpfen beauf- Berührung mit der starken Säure kommen,
schlagten Kolonnenelementen auf eine Konzentration Im übrigen weist die Vorrichtung gemäß der Ervon über 50 bis 55% zu bringen, kann es zweckmäßig findung folgende Merkmale auf:
sein, den Oxydationszustand der Gase über den Zu- Die Absorptionszonen sind in einer einzigen Kostand N2O3 hinauszutreiben und die bereits stark 15 lonne mit übereinanderliegenden Absorptionseinsätzen konzentrierte absorbierende Säure zu kühlen. für eine wirksame Unterteilung des Gasstromes ver-
However, in order to use the nitric acid finally obtained io concentrated nitrous gases before they come into contact with the strong acid in the richest nitrous vapors,
In addition, the device has the following characteristics:
The absorption zones are to be driven out in a single cost of N 2 O 3 and the absorbing acid, which is already strongly concentrated with absorption inserts on top of one another, is to be cooled. for an effective subdivision of the gas flow

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter einigt, wobei jede Abteilung von den benachbarten Berücksichtigung der vorstehenden theoretischen und Abteilungen durch eine gasdichte Zwischenwand geverfahrenstechnischen Überlegungen eine Vorrichtung trennt ist.The invention is based on the object among unites, each division from the neighboring Consideration of the above theoretical and procedural departments through a gas-tight partition Considerations a device is separating.

der genannten Art zur Salpetersäureherstellung zu 20 Diese Kolonne wird an ihrem oberen Teil mit einer schaffen, bei der insbesondere der Absorptionsvor- genau berechneten chloridfreien Wassermenge beriegang mit maximaler Ausbeute abläuft; die Vorrich- seit. Bei seinem Abwärtsströmen von einem Einsatz tung soll möglichst raumsparend und rationell ausge- zum anderen trifft dieses Wasser auf immer stärker bildet sein und dank einer richtigen Wahl und Aus- konzentrierte nitrose Dämpfe, wobei bei der Beruhlegung der Oxydationsvolumina der Gase, zwischen 25 rung mit denselben entsprechend der Gleichung (3) welchen hochwirksame Absorptionszonen angeordnet eine immer stärker konzentrierte Salpetersäure entsind, nur ein minimales Gewicht an rostfreien Me- steht. In der unteren Zone der Kolonne kann die tallen erfordern. Die Erfindung betrifft somit eine Reaktion (4) auftreten. Man kann dann eine Kühlung Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure der Säure vornehmen.of the type mentioned for nitric acid production to 20 This column is at its upper part with a create, with the chloride-free amount of water precisely calculated in particular for the absorption proceeds with maximum yield; the device since. When streaming down from a mission water should be as space-saving and efficient as possible forms his and thanks to a correct choice and out-concentrated nitrous vapors, whereby when settling the oxidation volumes of the gases, between 25 tion with the same according to equation (3) which highly effective absorption zones contain an increasingly concentrated nitric acid, only a minimal weight of stainless steel. In the lower zone of the column, the require tallen. The invention thus relates to a reaction (4) occurring. You can then have a cooling Make device for making nitric acid of acid.

durch Absorption von nitrosen Gasen mit aufein- 30 Die von einer Oxydationskammer kommenden Gaseby absorption of nitrous gases with the gases coming from an oxidation chamber

anderfolgenden, übereinanderliegenden, von außen ge- durchströmen auf ihrem Wege zu der nächsten Oxy-successive, one on top of the other, flowed through from the outside on their way to the next oxy-

kühlten Oxydationskammern, welche mitAbsorptions- dationskammer eine Absorptionszone. Die Oxyda-cooled oxidation chambers, which with absorption chamber form an absorption zone. The Oxyda-

kammern abwechseln, die in einer Kolonne überein- tionskammern werden zweckmäßig durch waagerechteAlternate chambers, the superimposed chambers in a column are expediently replaced by horizontal ones

ander angeordnet sind. übereinanderliegende Zylinder gebildet. In diesen er-are arranged differently. superimposed cylinders formed. In these

Zur Lösung der genannten Aufgaben und zur Ver- 35 folgt die Oxydation gemäß der Reaktion (1). Wenn meidung der geschilderten Nachteile bekannter An- man jedoch eine konzentrierte Salpetersäure herordnungen wird eine derartige Vorrichtung gemäß stellen will, kann man teilweise die Entwicklung der der Erfindung so ausgebildet, daß das Verhältnis Reaktion (2) in den unteren Zylindern zulassen, in Kühlfläche zu Volumen der durch äußere Berieselung welchen die nitrosen Dämpfe sehr konzentriert sind, gekühlten, aus einem oder mehreren hintereinander- 40 Die Oxydationszylinder werden außen durch eine geschalteten Zylindern bestehenden Oxydationskam- Berieselung mit Wasser gekühlt,
mern von den unteren Stufen oder Gruppen von Stu- Zur Verringerung der Bauhöhe ist es zweckmäßig, fen zu den oberen Stufen oder Gruppen von Stufen diese Oxydationszylinder beiderseits der Absorptionshin abnimmt, indem die Durchmesser der zylindri- kolonne anzuordnen, wobei auch zwei oder mehrere sehen Oxydationskammern von den unteren Stufen 45 Zylinder nebeneinander angeordnet werden können,
bzw. Gruppen von Stufen zu den oberen Stufen bzw. Die Abmessungen dieser Oxydationszylinder wer-Gruppen von Stufen hin zunehmen, und daß die ein- den unter Berücksichtigung des zu erreichenden Oxyzelnen Absorptionseinsätze der Kolonne, die im Ver- dationsgrades der nitrosen Gase sowie des Arbeitsgleich zu den Oxydationskammern eine geringe Höhe drucks und der Betriebssicherheit so berechnet, daß und geringes Volumen haben, voneinander durch 50 die erforderliche Menge an rostfreiem Metall mögdünne gasdichte Wände getrennt und mit Rohrleitun- liehst klein wird.
To solve the problems mentioned and for the purpose of the process, the oxidation takes place according to reaction (1). If, however, the described disadvantages of known methods are to be produced, such a device is to be produced according to a concentrated nitric acid, the development of the invention can partially be designed so that the ratio of reaction (2) in the lower cylinders, in cooling surface to volume, allow the one cooled by external sprinkling, which the nitrous vapors are very concentrated, from one or more consecutively 40 The oxidation cylinders are externally cooled by a connected cylinder sprinkling with water,
In order to reduce the overall height, it is advisable to reduce the oxidation cylinder on both sides of the absorption by arranging the diameter of the cylinder column, with two or more oxidation chambers 45 cylinders from the lower stages can be arranged side by side,
or groups of stages to the upper stages or the dimensions of these oxidation cylinders who-groups of stages increase, and that the individual absorption inserts of the column, taking into account the oxyindividual absorption to be achieved, the degree of decomposition of the nitrous gases as well as the work equivalent to the oxidation chambers a low height pressure and the operational safety calculated in such a way that and have a small volume, separated from each other by the required amount of rust-free metal, gas-tight walls as thin as possible and small with piping.

gen versehen sind, durch welche die Flüssigkeit unter Der Durchmesser der Oxydationszylinder nimmtgenes are provided through which the liquid takes under the diameter of the oxidation cylinder

der Wirkung der Schwerkraft von einem Einsatz von einer Stufe zur anderen von den unteren Zylin-the effect of gravity from one insert from one stage to another from the lower cylinder

zum nächsten fließen kann. dem, welche die reichsten Gase empfangen, beican flow to the next. those who receive the richest gases

Es ist bereits bekannt, bei einer Apparatur zur 55 welchen die Oxydationsgeschwindigkeit am größtenIt is already known that in an apparatus for which the rate of oxidation is greatest

Salpetersäureherstellung, die lediglich für Betrieb bei und die entwickelte Wärme ebenfalls am größten ist,Nitric acid production, which is only the greatest for operation at and the heat developed,

Normaldruck geeignet ist, die Vorrichtung zur Ab- bis zu den oberen Zylindern, welche sehr arme GaseNormal pressure is suitable for the device to down to the upper cylinders, which are very poor gases

sorption der nitrosen Dämpfe und zur jeweiligen empfangen, bei welchen die Oxydationsgeschwindig-sorption of the nitrous vapors and to the respective received, in which the oxidation rate

Oxydation der Gase zwischen den einzelnen Absorp- keit geringer ist, zu. Die Eingangszylinder müssenOxidation of the gases between the individual absorption is lower, too. The input cylinders must

tionsstufen so auszubilden, daß die eigentlichen Ab- 60 daher eine große Kühlfläche bei einem verhältnis-design steps in such a way that the actual ab- 60 therefore have a large cooling surface with a relatively

sorptionskammern von den zwischengeschalteten Oxy- mäßig kleinen Innenvolumen aufweisen, weshalb sieSorption chambers of the intermediate oxy- have moderately small internal volumes, which is why they

dationskammern räumlich getrennt sind^ wobei die einen geringen Durchmesser haben und aus dünnendation chambers are spatially separated ^ with a small diameter and thin

Absorptionskammern in einer Kolonne übereinander Blechen hergestellt sind.Absorption chambers are made in a column stacked sheets.

angeordnet sind und die von außen kühlbaren Oxyda- Zur Abführung der Reaktionswärme läßt man das tionskammern ebenfalls übereinanderliegen. Durch die 65 längs der Zylinder der oberen Zone verteilte Beriesegemäß der Erfindung vorgesehene Maßnahme, das lungswasser zu den unteren Zylindern strömen. Wenn Verhältnis Kühlfläche zu Volumen der durch äußere infolge der Wärmeaufnahme die Temperatur dieses Berieselung gekühlten Oxydationskammern längs der Wassers zu hoch wird, wird es ganz oder teilweise Absorptionskolonne abzustufen, wird bei äußerster durch frisches Wasser oder durch Wasser, welches Einfachheit des Aufbaues und minimalem Aufwand 7° die Reaktionswärme einiger oberer Zylinder aufge-are arranged and the externally coolable Oxyda- To dissipate the heat of reaction one leaves the tion chambers also lie one above the other. Sprinkles distributed along the cylinders of the upper zone by the 65 The measure provided for the invention, the lung water to flow to the lower cylinders. if Ratio of cooling surface to volume of the external temperature as a result of the heat absorption Irrigation of cooled oxidation chambers along which the water becomes too high, it becomes completely or partially Graduated absorption column, is at the utmost by fresh water or by water, which Simplicity of construction and minimal effort 7 ° the heat of reaction of some upper cylinders

nommen hat, ersetzt, wobei die Anordnung nach dem bekannten Prinzip der Rieselkühler arbeiten kann, und zwar gegebenenfalls mit Lufteinblasung von unten nach oben.has taken, replaced, whereby the arrangement can work according to the known principle of trickle cooler, and possibly with air injection from bottom to top.

Die reichen nitrosen Gase, welche in den unteren Zylindern eine erhebliche Oxydation erfahren haben, können vor ihrer Zufuhr zu der Absorptionszone eine zusätzliche Kühlung durch eine Sole erfahren.The rich nitrous gases, which have undergone considerable oxidation in the lower cylinders, can experience additional cooling by a brine before being fed to the absorption zone.

Ebenso können die bereits reichen, die unteren Einsätze berieselnden Säuren künstlich gekühlt werden, insbesondere mittels einer Sole, welche ihrerseits z. B. durch Benutzung der Verdampfungskälte des benutzten Ammoniaks, welches vor seiner katalytischen Verbrennung zu NO verdampft werden muß, auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird.Likewise, the already rich acids sprinkling the lower inserts can be artificially cooled, in particular by means of a brine, which in turn z. B. by using the evaporative cooling of the used Ammonia, which must be evaporated to NO before its catalytic combustion, on one low temperature.

Die aus dem letzten Einsatz kommende kalte Säure muß wieder erwärmt und durch die Einwirkung eines Luftstroms »gebleicht« werden, um das in ihr enthaltene gelöste N2 O4 auszuscheiden, welches sie für zahlreiche Anwendungszwecke unbrauchbar macht.The cold acid coming from the last use must be reheated and "bleached" by the action of a stream of air in order to separate out the dissolved N 2 O 4 it contains, which makes it unusable for numerous purposes.

Vor dieser Behandlung kann diese salpetrige Säure zweckmäßig ihre Kälte an von einem darüberliegenden Einsatz abwärts rieselnde, weniger kalte Säure abgeben.Before this treatment, this nitrous acid can expediently its coldness from an overlying one Use to release downward trickling, less cold acid.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing.

Die von der Verbrennung von 625 kg Ammoniak je Stunde herrührenden nitrosen Gase werden durch eine bekannte Vorrichtung unter Druck gesetzt. Sie werden durch eine Leitung 2 einem Austauscher 1 zügeführt, nachdem sie den größten Teil ihrer fühlbaren Wärme an einen nicht dargestellten Kessel abgegeben haben, welcher in der Stunde 2200 kg auf 300° C überhitzten Dampf liefert.The nitrous gases resulting from the combustion of 625 kg of ammonia per hour are released by a known device pressurized. They are fed through a line 2 to an exchanger 1, after they have given off most of their sensible heat to a boiler, not shown which delivers 2200 kg of steam superheated to 300 ° C per hour.

Die Gase kühlen sich in 1 ab, indem sie die von der Absorptionskolonne kommenden erschöpften Gase auf etwa 200 bis 250° C erwärmen.The gases cool down in 1 by the exhausted gases coming from the absorption column heat about 200 to 250 ° C.

Eine zusätzliche Kühlung bei 3, welche insbesondere durch Vorwärmung des Kesselspeisewassers sowie gegebenenfalls des Speisewassers der Absorptionskolonne der nitrosen Gase erfolgt, bewirkt die Kondensation des Wasserdampfs der von den Brennern kommenden Gase, so daß die Gase kalt und trocken an den Einlaß des Fliehkraftverdichters 4 gelangen, welcher einerseits durch die Entspannung des von dem Kessel erzeugten überhitzten Dampfs in der Turbine 5 und andererseits durch die Entspannung der bei 1 erwärmten und durch die Leitung 7 nach 6 geführten Nachlaufgase angetrieben wird. Der Förderdruck beträgt bei dem gewählten Beispiel 3 Atmosphären.An additional cooling at 3, which in particular by preheating the boiler feed water as well optionally the feed water of the nitrous gas absorption column takes place, causes the Condensation of the water vapor of the gases coming from the burners, so that the gases are cold and get dry to the inlet of the centrifugal compressor 4, which on the one hand by the relaxation of superheated steam generated by the boiler in the turbine 5 and on the other hand by the expansion which is heated at 1 and driven through the line 7 to 6 post-run gases. Of the In the example chosen, the delivery pressure is 3 atmospheres.

Die so verdichteten Gase werden zunächst durch die Leitung 8 in die Oxydationskammer 9, 9' gefördert. Wenn die Bleichung der hergestellten Säure unter Druck mit Hilfe von Luft erfolgt, welche bei 11 von dem Verdichter 12 den Einsätzen 13 zugeführt wird, wird diese mit nitrosen Dämpfen beladene Luft durch die Leitung 10 weiterbefördert und mit dem Hauptstrom am Eingang der ersten Oxydationskammer gemischt.The gases compressed in this way are first conveyed through the line 8 into the oxidation chamber 9, 9 '. If the acid produced is bleached under pressure with the aid of air, which at 11 is fed from the compressor 12 to the inserts 13, this becomes air laden with nitrous vapors conveyed further through the line 10 and with the main flow at the entrance of the first oxidation chamber mixed.

Wenn die Bleichung der hergestellten Säure nach der Entspannung derselben auf etwa Atmosphärendruck erfolgt, wird die hierfür benutzte Luft dem Eingang des Verdichters 4 zugeführt.When the bleaching of the acid produced after releasing it to about atmospheric pressure takes place, the air used for this purpose is fed to the inlet of the compressor 4.

Die Oxydationskammer, deren Volumen großenordnungsmäßig 15 m3 beträgt, kann durch zwei einfache waagerechte, ungefähr 9 m lange Zylinder mit einem Durchmesser von etwa 1 m aus 3 mm dickem Blech aus rostfreiem Stahl gebildet werden. Diese Zylinder werden reichlich außen bei 14, 14' berieselt und enthalten außerdem eine innere Kühlvorrichtung für mittelbare Wasserkühlung (Rohrbündel oder Kühlschlangen 15, 15') für die Absorption der von der Verdichtung und Oxydation des NO zu N2O3-I-N2O4 herrührenden bedeutenden Wärmemenge. Während der Oxydation kondensiert eine gewisse Menge schwache Säure, welche unter dem Einfluß der Schwere zu einem in geeigneter Weise in der Absorptionskolonne ausgewählten Einsatz fließt.The oxidation chamber, the volume of which is of the order of 15 m 3 , can be formed by two simple horizontal cylinders about 9 m long and about 1 m in diameter made of 3 mm thick stainless steel sheet. These cylinders are heavily sprinkled on the outside at 14, 14 'and also contain an internal cooling device for indirect water cooling (tube bundle or cooling coils 15, 15') for the absorption of the from the compression and oxidation of the NO to N 2 O 3 -IN 2 O 4 resulting significant amount of heat. During the oxidation, a certain amount of weak acid condenses which, under the influence of gravity, flows to a feed suitably selected in the absorption column.

Die aus 9, 9' durch die Leitung 16 abgeführten oxydierten und gut gekühlten Gase gelangen in die Absorptionskolonne. Sie durchströmen den mit kalter Säure berieselten Einsatz 17 a, wo durch ihre Berührung mit der Säure eine erhebliche Absorption unter Bildung von NO3H auftritt. Diese Absorption hat die Regenerierung eines erheblichen Teils des NO zur Folge, dessen neuerliche Oxydation in den waagerechten zylindrischen Elementen 18 a erfolgt, welche bei 19 c durch eine äußere Berieselung mit Wasser gekühlt werden. Die Gase durchströmen hierauf den Absorptionseinsatz 17 b, bevor sie zu den Oxydationselementen 18 & gelangen. Sie durchströmen so abwechselnd die Absorptionseinsätze 17a, 17 b, 17 c ... 17 n — 1, 17 η (deren Übereinanderlagerung die Absorptionskolonne bildet) und die Oxydationselemente 18 α, 18 b, 18 c und hierauf die Oxydationszylinder 18 d, 18 e usw. The oxidized and well-cooled gases discharged from 9, 9 ' through line 16 reach the absorption column. They flow through the insert 17 a, which is sprinkled with cold acid, where, when they come into contact with the acid, considerable absorption occurs with the formation of NO 3 H. This absorption results in the regeneration of a considerable part of the NO, the renewed oxidation of which takes place in the horizontal cylindrical elements 18 a, which are cooled at 19 c by an external sprinkling of water. Thereafter, the gases flow through b the absorbent insert 17, before reaching the 18 & Oxydationselementen. They alternately flow through the absorption inserts 17a, 17 b, 17 c ... 17 n - 1, 17 η (the superimposition of which forms the absorption column) and the oxidation elements 18 α, 18 b, 18 c and then the oxidation cylinders 18 d, 18 e etc.

Die Absorptionskolonne ist ein lotrechter Bauteil mit einem Durchmesser von 1,5 m und einer Höhe von etwa 8 bis 9 m. Sie enthält vierzehn bis sechzehn Absorptionseinsätze einschließlich der beiden unteren Bleicheinsätze.The absorption column is a vertical component with a diameter of 1.5 m and a height from about 8 to 9 m. It contains fourteen to sixteen absorbent inserts including the two lower ones Bleach inserts.

Die Oxydationskammern sind zylindrische Teile mit einer Länge von etwa 8 bis 10 m, wobei die unteren, die reichsten Gase aufnehmenden Kammern Durchmesser zwischen 30 und 50 cm haben. Die Durchmesser nehmen bis etwa 1 m zu. Die Zylinder liegen zweckmäßig übereinander, um die systematitische Berieselung mit dem Kühlwasser zu erleichtern. Die vier oder acht oberen Zylinder 18 η — 3, 18'w-3, 18^-2, 18'w-2, 18n-l, 18'm-I, 18m, 18' η können paarweise angeordnet sein, wobei die Zylinder eines Paares in derselben Ebene nebeneinanderliegen. The oxidation chambers are cylindrical parts with a length of about 8 to 10 m, the lower chambers containing the richest gases being between 30 and 50 cm in diameter. The diameters increase to about 1 m. The cylinders are expediently one above the other in order to facilitate the systematic sprinkling of the cooling water. The four or eight upper cylinders 18 η - 3, 18'w-3, 18 ^ -2, 18'w-2, 18n-l, 18'mI, 18m, 18 ' η can be arranged in pairs, the cylinders being one Pair lying next to each other in the same plane.

Es ist im allgemeinen zweckmäßig, vier oder sechs Zylinder für die Beendigung der Oxydation nicht zu kühlen, da bekanntlich die Absorption der nitrosen Dämpfe durch die verdünnten Säurelösungen durch eine Temperaturerhöhung, welche zweckmäßig 40 bis 45° C erreichen kann, begünstigt wird.It is generally convenient not to use four or six cylinders to stop the oxidation cool, since it is well known that the absorption of the nitrous vapors by the dilute acid solutions occurs an increase in temperature, which can expediently reach 40 to 45 ° C., is favored.

Die Kühlung der unteren Zylinder erfolgt zweckmäßig mit Frischwasser. Die aus den ersten Oxydationskammern austretenden Gase können vor ihrer Rückkehr zu dem entsprechenden Absorptionselement durch Durchströmen von in kalte Sole 21 α, 21 b usw. eintauchenden Rückstromrohren 20 α, 20 & ... eine zusätzliche Kühlung erfahren.The lower cylinders are expediently cooled with fresh water. The gases emerging from the first oxidation chambers can undergo additional cooling before they return to the corresponding absorption element by flowing through return flow pipes 20 α, 20 & ... immersed in cold brine 21 α, 21 b etc.

Ebenso können die von Einsatz zu Einsatz abwärts strömenden Säuren zweckmäßig, wenn ihre Konzentration stark ansteigt und die Absorptionsreaktion eindeutig exotherm wird, durch Durchströmung von in mit kalter Sole gefüllte Behälter 22 α, 22 b ... eintauchenden Elementen gekühlt werden.Likewise, the acids flowing down from use to use, if their concentration rises sharply and the absorption reaction is clearly exothermic, can be cooled by flowing through elements immersed in containers 22α, 22b ... which are filled with cold brine.

Der obere Teil der Absorptionskolonne wird mit etwa 20001 chloridfreiem Wasser berieselt. Dieses Wasser kann von der Leitung 23 zugeführtes warmes Wasser sein, wobei der bei der Berührung mit dem Gas verdampfte Teil von neuem mit den Nachstromgasen in dem Vorwärmer 1 erwärmt wird und zur Energieerzeugung in der Turbine 6 beiträgt.The upper part of the absorption column is sprinkled with about 20001 chloride-free water. This Water can be warm water supplied from the line 23, the contact with the Gas vaporized part is heated again with the wake gases in the preheater 1 and to Energy generation in the turbine 6 contributes.

Die Verdampfung eines Teils des zugeführten Wassers bedingt die Kühlung des flüssig gebliebenen Teils.The evaporation of part of the supplied water causes the cooling of what has remained liquid Part.

Die von den letzten Reihen der nicht gekühlten Oxydationszylinder kommenden Gase geben ihre Wärme an die absorbierende Flüssigkeit ab, welche sich etwas erwärmt, wodurch die Absorption auf den oberen Einsätzen begünstigt wird, während sich die Gase bei Berührung mit der kalten Flüssigkeit abkühlen, was die Oxydation in den letzten Zylindern begünstigt.The gases coming from the last rows of the non-cooled oxidation cylinders give off their warmth to the absorbent liquid, which heats up a little, causing the absorption on the upper inserts is favored, while the gases cool down on contact with the cold liquid, which favors oxidation in the last cylinders.

Unter den obigen Bedingungen kann der Gehalt der erschöpften Gase an nitrosen Dämpfen auf weniger als 0,3 °/o gebracht werden, und man erhält am Fuß der Kolonne stündlich etwa 4000 kg technische Säure mit 55% NO3H, wobei die benutzte Menge an rostfreiem Metall kleiner als ein Drittel der in einer in der Nähe des Atmosphärendrucks arbeitenden normalen Absorptionsanlage gleicher Leistung benutzten ist.Under the above conditions, the nitrous vapor content of the exhausted gases can be brought to less than 0.3%, and about 4000 kg of technical acid with 55% NO 3 H per hour are obtained at the foot of the column, the amount used being stainless metal is less than a third of that used in a normal absorption system of the same capacity operating near atmospheric pressure.

Der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Anlage ist sehr gering, und die Pumpen für die Wiedereinführung der Säuren in den Kreislauf sind fortgefallen.The space requirement of the system according to the invention is very low, and the pumps for reintroducing the acids into the circuit have been eliminated.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure durch Absorption von nitrosen Gasen, mit aufeinanderfolgenden, übereinanderliegenden, von außen gekühlten Oxydationskammern, welche mit Absorptionskammern abwechseln, die in einer Kolonne übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Kühlfläche zu Volumen der durch äußere Berieselung gekühlten, aus einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Zylindern bestehenden Oxydationskammern (18 a bis 18 n, 18V) von den unteren Stufen oder Gruppen von Stufen (18 a, 18 b, 18 c) zu den oberen Stufen oder Gruppen von Stufen (18, 18'n— 2, n—l, n) hin abnimmt, indem die Durchmesser der zylindrischen Oxydationskammern von den unteren Stufen bzw. Gruppen von Stufen zu den oberen Stufen bzw. Gruppen von Stufen hin zunehmen, und daß die einzelnen Absorptionseinsätze (17 α, 17 b, 17 c ...) der Kolonne, die im Vergleich zu den Oxydationskammern eine geringe Höhe und geringes Volumen haben, ν,οη-einander durch dünne gasdichte Wände getrennt und mit Rohrleitungen versehen sind, durch welche die Flüssigkeit unter der Wirkung der Schwerkraft von einem Einsatz zum nächsten fließen kann.1. Device for the production of nitric acid by absorption of nitrous gases, with successive, superimposed, externally cooled oxidation chambers which alternate with absorption chambers which are arranged in a column one above the other, characterized in that the ratio of cooling surface to volume of the cooled by external sprinkling , consisting of one or more cylinders connected in series (18 a to 18 n, 18V) from the lower stages or groups of stages (18 a, 18 b, 18 c) to the upper stages or groups of stages (18, 18'n - 2, n-1, n) decreases in that the diameter of the cylindrical oxidation chambers increases from the lower stages or groups of stages to the upper stages or groups of stages, and that the individual absorption inserts (17 α, 17 b , 17 c ... ) Of the column, which compared to the oxidation chambers have a small height and small volume, ν, οη-each other through thin gas-tight walls de are separated and provided with pipes through which the liquid can flow from one insert to the next under the action of gravity. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzliche Kühlvorrichtungen, die einerseits (22 a, 22 b, 22 c) zur Kühlung der starken, im unteren Teil der Kolonne angekommenen Säure vor ihrem Eintritt in den nächstniederen Absorptionseinsatz und/oder andererseits (20 a, 20 b) zur Kühlung der hochkonzentrierten nitrosen Gase dienen, bevor diese in Berührung mit der starken Säure kommen.2. Device according to claim 1, characterized by additional cooling devices, on the one hand (22 a, 22 b, 22 c) for cooling the strong acid that has arrived in the lower part of the column before it enters the next lower absorption insert and / or on the other hand (20 a , 20 b) serve to cool the highly concentrated nitrous gases before they come into contact with the strong acid. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zuleitung (23) für warmes Wasser zur Berieselung des oberen Teiles der Kolonne.3. Apparatus according to claim 1, characterized by a supply line (23) for warm water for sprinkling the upper part of the column. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 469 649;
britische Patentschriften Nr. 131 029, 527 037.
Considered publications:
French Patent No. 469,649;
British Patent Nos. 131 029, 527 037.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ©909 73W43S2.60© 909 73W43S2.60
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