DE1792411A1 - Reinigung von Salpetersaeure-Abfallgasen - Google Patents
Reinigung von Salpetersaeure-AbfallgasenInfo
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Description
. Patentanwälte Telegramme= Chemindus München
30. August 1968 B-97*
ENGELHARD MINERALS & CHEMICALS CORPORATION 113 Astor Street* Newark, New Jersey 07114, V. St. A.
Reinigung von Salpet ersäur e-AM... Lgasen
Abgase von Salpetersäure-Fabriken werden gereinigt, indeia isio
mit Erdgas, das zu-aächst in H2 und CO umgewandelt worden ist,
vermischt werden. Das Erdgas wird mit Dampf vermischt und in einen Reformer geleitet, der seine Wärmeenergie dem Konverter
entnimmt, in welchem Stickstoffoxide aus Ammoniak synthetisiert
werden. Das Verfahren erfordert geringeres Vorerhitzen der Abfallgase
und verlängert die Katalysator-Lebensdauer.
Die Reinigung von aus Salpetersäure-Fabriken stammenden Abfallgasen
bzw. Abgasen ist gut bekannt. Die Abgase, welcho Stickstoffoxide, wie HO und SO«» enthalten, werden mit dem Bestreben, die
in. die Atmosphäre gelangenden Gase au entfärben und unschädlich
zu machen, mit verschiedenen Brennstoffen behandelt. Einige der für solche Verwendungszwecke offenbarten Brennstoffe sind beispielsweise
.Kohlenwasserstoffe, wie Methan oder Erdgas, Wasserstoff, Ammoniak und andere. Erdgas wird, weil es leicht zugäng-
1Q9846/1U7
lieh ist, wenig kostet und wirksam ist, allgemein verwendet*
Die Reinigung der Abfallgase findet in eines katalytischer* Gasbrenner statt, gewöhnlich in einem solchen, der Palladium als
Katalysator enthält. Das Abfallgae wird auf 482,2° 0 vorerhitst
und ssver Durchführung der Reinigung mit de» Brdgae gemischt.
Wegen der ständig steigenden Forderungen der die I«ftverunreini~
gung betreffenden Gesetze und der Salpetersäure-Hersteller ist
die Vervrendung eines eineeinen katalytischem Brenner» fur die
Entfärbung unter Verwendung von Erdgas weniger üblich geworden.
teuere Ausführungen machen die Verwendung von zwei katalytiechen
Abfallgasbrennern erforderlich.
Gemäße der vorliegenden Erfindung wurde mm gefunden, Aase die
Reinigung von Salpetersäure-Abfallgas nach einer Methode bewerkstelligt werden kann, die weniger kostspielig und bekannten He~
thoden technisch überlegen ist· Geatäss der neuen Methode werden
ein Kohlenwasserstoff-Brennstoff, vorzugsweise ein leichter Kohlenwasserstoff, wie Hanhtha, LPG oder insbesondere Erdgas, und
Dampf, der aus dem Abfall eines H^ißkeseels but Verfügung steht,
einem Reformer zugeführt. Diese β Verfahren bewirkt die Ufcwmölung
des Kohlenwasserstoffs und des Daapfes in Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Erdgas, welches der bevoraugte Brennstoff let und hier
»ls repräsentatives Beispiel verwendet wird, wird gemMes der
genden Reaktion umgewandelt t
OH. + H2O ■ ■
3H2 + 00
Der Reformer wird durch Gase erhitzt, welche die Zone verlassen,
in der die umwandlung von Ammoniak in Stickstoffoxid stattfindet.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist nur jlLjl Abfallgasreiniger
notwendig. Ausserdem wird eine wesentliche Yärmeeinsparung erzielt, da der Brennstoff nor auf etwa 148,9° C vorerhitzt zu
werden braucht.
Ein Ziel dieser Erfindung let die Bereitstellung eines neuen und
wirksamen Verfahrens zur Verwendung eines Kohlenwasserstoff-Brennstoffe für die Reinigung von Abgasen aus Salpetersäure-Fabriken.
Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung eines erdgasverwendenden Reinigimgssystems für Salpetersäure-Fabriken, das ein wirtschaftliches und bequemes Verfahren durchzuführen gestattet, loch ein
weiteres Ziel ist die Bereitstellung eines Verfahrene, das die
Kosten für die .Viedererhitzungsanlage auf ein Mindesteass senkt
und eine zweite AbfallgAsreinigungseinheit in Salpetersäure-Fabriken vermeidet. Weitere Ziele gehen aus der nachfolgenden Erfindungsbeschreibvng hervor.
Pig. 1 ist ein Fließschema, das die verschiedenen Ströme und Teile der Anlage angibt, mit welchen die vorliegende Erfindung
im Hinblick auf Salpetersäure-Fabriken in tun hat. Ein oevorzugtes Verfahren, bei de« die vorliegende Erfindung zur Anwendung
kommt, wird allgemein wie folgt durchgeführt: Heisse Luft aus
109846/
durch den Konverter 3 geleitet, in welc&en das Ammoniak in
Stickstoffoxide umgewandelt wird* Der heiese Strom ratt Stickstoff
oxiden gelangt dann in einen Abwärmekessel 4» einen AfefallgaB-Erhitzer 5 und einen Kühler-Kondensator 6· Schwache Salpetersture aus dem Kühler-Kondensator 6 unÄ niohtuagesetüite Stioketoffoiide strömen in den Absorptionstura 7« in weloüem das Salpetereäureprodukt von *ea Abfallgasen abgetremit wird. Da» Abfallga©
wird in einem Vorerhitizer 8 mit Dampf erhitet und etrö»t d«aa
in einen Abfallgae-Erhitzer 5, in welche» es Wärme aus de« belesen Reaktionsgasen aufnimmt.
Wasser wird in des AWärmekessel· 4 in Dampf nageweBäelt. Der
Dampf wird dann sowohl sram Erhiteen dee AWallgaeee ie
8 ale auch für die Unsetzung mit Brdgas eu Vaeseratoff «ad £jeit~
lenmonoxid im Reformer 9 verwendet. Dieeee öaegeaieok atia d«i Reformer 9 wird ü"ber dem Abfallgas-Keinigtmgelcatalyefctor 10 mit
den aus dem Abfallgae-Erhiteer 5 austretende» Gasen taigeeetet,
und das die Stickstoffoxide enthaltende Ahfallgae wird daÄuroh
entfärbt und unschädlich gemacht.
der vorliegenden Erfindung werden Dampf xmd ein
β er st off-Brennst off, wie Brdgas, eine» Refermer *ug«f11krt, der
mit dem heissen Oae, das 4 ie Beaktionse<m· eine» tmx*rt*t* r«v
■y ■ ■ ■■ ■■■" tf w m ' ·>
lasst, in Berührung getraoht und erhitmt wir*. Der Äeq^f tut Üi
Erdgas in des Reformer erfahren ein· thnemdlttag im H2 «nA 00,
~ 4 * 1098487 U47
und diese Reaktionsprodukte verlassen den Reformer bei etwa
815,6° C. In dem Konverter findet eine Umsetzung «wischen Ammoniak und Luft statt» welche Stickstoffoxide, wie IO und HO2,
ergibt. Diese Umwandlung wird duroh Verwendung eines Edelmetall-Katalysators, wie einer Pt-Rh-Gaze, bewirkt. Die Temperatur diesee gasförmigen Reaktionsproduktes beträgt Im allgemeinen etwa
898,9 bis 954»4Ö 0.
Nach dem Wärmeaustausch mit dem Reformer werden die Produttgase
der Ammottiakoxidation zur Erzeugung von Dampf verwendet, der,
wie oben erörtert, mit dem Erdgas 1« Reformer vermischt wird·
Danach wird das Stickstoffoxid enthaltende Gas mit Vaaaer in Berührung gebracht, die als Produkt erhaltene Säure wird abgetrennt, und die Abgase bzw« Abfallgase, welche 10, VO2* *2°»
H2O., O2, 0O2, HgO, Argon und I2 enthalten, werden auf etwa
148,9° C vorerhitst. Dieses heisse Abfallgas wird dann in einen
Abfallgas-Reiniger, In welchem ein Edelmetall-Katalysator verwendet wird, geleitet, wodurch die Abgase durch Reduktion entfärbt und unschädlich gemaoht werden* Das Reinigungsverfahren
wird vorzugsweise mit einem Metall der Platin-Gruppe, z. B. Palladium, das sich vorzugsweise auf einem einheitlichen, keramischen oder wabenartigen Träger befindet, ausgeführt·
Ein Teil oder das gesamte H2-OO-Gasgemisch wird bei 815,6° C für
den Durchgang duroh den Abfallgas-Reiniger innig mit dem Abfallga» vereinigt· Die verhültnlsmässig niedrige Reaktionetemperatur
- 3 - 109846/U47
α*«
von etwa 93f 3 Ma 315»6° C und die !Tatsache, dass anstelle von
Brdgae Hg-CO verbrannt wird, begünstigen die Verlängerung der
Lebensdauer des Katalysators und der Anlage. Insgesamt ist eine Parbabnahme selbst dann erzielbar, wenn eine Menge von etwa
4 Gew.^ Sauerstoff im Abfallgas vorliegt. Diee stellt einen ausgeprägten Torteil über ein Verfahren dar» bei welchem Brdgas als
Beduktionsbrenn3toff verwendet wird. Im eines solchen Palle ergibt eine Sauerstoffkonzentration in dem Abfallgas von mehr als
etwa 2,4 $> eine schlechte Entfärbung und unvollständige Reinigung. Beim Anfahren der erfindungsgemäss angeordneten Abfallgas-Reinigungsanlage in einer Salpetersäure-Fabrik kann in der Tat
zar Unterstützung, dass die Einheit rasch auf die Betriebstemperatur gebracht wird, Brennstoff eugeaetst werden. Diese Tatsache
und die Tatsache, dass geringer «β Vorerhiteen für das Abfallgas
notwendig ist, erlauben eine raschere Reinigung nach dem Anfahren
und geringere Luftverunreinigung.
Wie vorher angezeigt, beträgt die Temperatur des Abfallgaees
beim Eintritt in den Abfallgas-Reiniger 93,3 bis 315t6° C und vorzugsweise etwa 148,9° C. Die Verwendung von Erdgas anstelle
von Reformergas geraäsa dem bekannten Stand der Technik machte
ein Vorerhitzen des Abfallgases auf 482,2° C vor dem Eintritt in den Reiniger erforderlich. Dadurch musste eine zusätzliche Abfallgäs-Vorerhitaereinheit verwendet werden. Gewöhnlich wurde für
diesen Zweck ein Turbinengas-Erhitzer verwendet. Durch die v<r
«ß entfällt die Notwendigkeit für diesen Tut γ
- 6 - 109846/1447
B-974 .
nengas-Erhitzer, so dass infolgedessen wesentliche Einsparungen
an der Anlage möglich sind. Im ähnlicher Weise ist auch ein Dampf-Abfallgas-Vorerhitaer, der bislang erforderlich war, nicht
melir in jedem Falle notwendig.
Der bei der Herstellung von H2 und 00 verwendete Reformer hat
einen wesentlich geringeren Rauminhalt als der früher erforderliehe
Alvtallgas-Heiniger. Dies führt zu weiteren Einsparungen an
Anlagekosten» überdies braucht der verwendete Reformer nicht hochwirksam au sein, öa jedes beliebige nichtumgewandelte Erdges
susätzlicL. :?u dem H« und CC als Brennstoff verwendet werden kann.
Der Reformer verwendet vorzugsweise einen Katalysatorj Katalysatoren,
wie ffickolEirkoniumsilieat und Hickelaluminiumoxid, sind
besonders wirksam.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung, obgleich sic
mit Bezug auf "besondere Aus ftihrungsf armen beschrieben worden ist,
innerhalb des Erfindungsbereiches geändert and abgewandelt werden kann und nur durch die nachfolgenden Ansprüche begrenst wird.
BAD
109846/U47
Claims (1)
- B-974 30. August 1968Patent an so r| c Jb e1· Bei einem Verfahren aum Herstellen von Salpetersäure, gemäss welchen Anmoniak über einem Edelmetall-Katalysator in Stickstoffoxide umgewandelt, ein Kohlenwasserstoff-Brennstoff ale Ausgangsstoff für die Reinigung des Abgases verwendet und ^ in dem Abfallgas-Beiniger «in Edelmetall-Katalysator verwendet wird, die Verbesserung, welche darin besteht, dass man den Kohlenwasserstoff-Brennstoff in einem'Reformer, der Wärme aus den Produktgasen der Ammoniakoxidation entnimmt, rait Dampf vermischt, um den Kohlenwasserstoff-Brennstoff ia ein freien Wasserstoff enthaltendes Gas umzuwandeln und das Abfallgas im Gemisch mit dem genannten, freion Wasserstoff enthaltenden Gas in einen katalytisch arbeitenden Abfallgas-Reiniger leitet.W 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwassersotff-Brennstoff Erdgas ist.3» Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das freien Wasserstoff enthaltende Gas eine !Temperatur roa 93,3 bis 315*6° 0 aufweist und im wesentlichen H? und 00 enthält,4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch fiekennceichnet. de se das freien Wasserstoff enthaltende Gas eine Temperatur vcn efcwa,9BAD - 8" 109846/14475« Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet» dass der Abfallgae-Reiniger als Katalysator Palladium enthält.6« Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet» dass das Abfallgas weniger als etwa 4 £ Sauerstoff enthält«109846/U47Le e rs e i t
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