DE1911200C

DE1911200C - Process for the production of nitric acid with a concentration in particular above 70% by weight

Info

Publication number: DE1911200C
Application number: DE19691911200
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 1000 Berlin Oberste-Berghaus
Original assignee: Bamag Verfahrenstechnik Gmbh, 6308 Butzbach
Filing date: 1969-02-28
Publication date: 1972-12-28

Description

gehalt des Hauptgases auf ein Mehrfaches des unter 200 ppm NO + NO₃ wird die Waschsäure vorcontent of the main gas to a multiple of the under 200 ppm NO + NO ₃ is the scrubbing acid before

ursprünglichen ansteigt Aufgabe in die zweite Stufe 136 mittels Sole auforiginal increases task in the second stage 136 by means of brine

Die für die Ausblasung des Stickstoff tetroxide Temperaturen unter 0° C bis - 20° C abgekühlt. DieThe tetroxide temperatures for blowing out the nitrogen are cooled below 0 ° C to - 20 ° C. the

erforderliche Desorptionswärme wird durch die erforderliche Kälteenergie kann entweder von einerrequired heat of desorption is provided by the required cooling energy either from a

fühlbare Wärme der Gase, die Oxidationswärme 5 separaten Kälteanlage oder durch die Verdampfungsensible heat of the gases, the heat of oxidation 5 separate refrigeration system or through evaporation

sowie die bei der Kondensation des restlichen des Ammoniaks bei Normaldruck aufgebracht wer-as well as those applied during the condensation of the remaining ammonia at normal pressure

Wasserdampfes frei werdende Wärme aufgebracht. den. In diesem Fall muß das Ammoniakgas auf denThe heat released by water vapor is applied. the. In this case, the ammonia gas must be on the

Die Ausblasekolonne 11 wird zweckmäßigerweise Anlagendruck verdichtet werden,The blow-out column 11 will expediently be compressed system pressure,

als Füllkörperkolonne ohne internen Säureumlauf Während des Waschvorgangs wärmt sich dieas a packed column without internal acid circulation. During the washing process, the

ausgeführt. io Waschsäure durch die Absorptionswärme auf. Beiexecuted. io washing acid by the heat of absorption. at

Die weitgehend stickoxidfreie Waschsäure wird sehr großen im Kreislauf geführten Stickstoffdioxid-The largely nitrogen oxide-free scrubbing acid is very large circulated nitrogen dioxide

teils nach Kühlung in einem Kühler 15 mittels einer mengen ist die Säure daher in der Waschkolonne 13The acid is therefore in the scrubbing column 13 partly after cooling in a cooler 15 by means of a large amount

Pumpe 16 in die erste Stufe der Waschkolonne 13, mehrfach zwischenzukühlen.Pump 16 into the first stage of the washing column 13, to be intercooled several times.

teils nach Ausblasung des restlichen Tetroxids mittels Die die Waschkolonne 13 verlassenden Gase ent-Sekundärluft in einer Entgasungsstufe 18 und Küh- 15 halten noch beachtliche Mengen Säuredämpfe. In lung in einem Kühler 19 mittels eirijr Pumpe 20 in einer Nachwaschkolonne 14 werden diese mit Wasser die zweite Stufe der Waschkolonne 13 zurück- oder Säurekondensat ausgewaschen. Die praktisch geleitet. stickoxidfreien Gase werden anschließend im Kühin Fig. 1 erfolgt die Entgasung der Waschsäure ler 8 vorgewärmt und in einer Entspannungsturbine 3, mit Sekundärluft zusammen mit der Produktsäure ao die zum Antrieb des Luftkompressors 2 dient, entaus der Absorptionskolonne 12. spannt.partly after the remaining tetroxide has been blown out by means of the gases leaving the scrubbing column 13, secondary air in a degassing stage 18 and cooling 15 still hold considerable amounts of acid vapors. In treatment in a cooler 19 by means of a pump 20 in a post-washing column 14 these are with water the second stage of the scrubbing column 13 is back-washed or acid condensate is washed out. The practical directed. Nitrogen oxide-free gases are then in the Kühin Fig. 1, the degassing of the scrubbing acid ler 8 is preheated and in an expansion turbine 3, with secondary air together with the product acid ao which is used to drive the air compressor 2, entaus the absorption column 12 spans.

Dies setzt voraus, daß die Konzentration der F i g. 2 zeigt das Fließschema einer Anlage, beiThis assumes that the concentration of the F i g. 2 shows the flow diagram of a plant at

Waschsäure gleich der Produktsäurekonzentration welcher Ammoniakverbrennung und Absorption beiWashing acid equal to the product acid concentration which ammonia combustion and absorption at

ist. Der Vorteil der gemeinsamen Entgasung verschiedenen Drucken stattfinden und die produ-is. The advantage of joint degassing takes place different pressures and the produ-

ist neben der Vermeidung einer weiteren Ent- »5 zierte (überazeotrope) Säure in einer Rektifikations-is, in addition to avoiding another de- »5 adorned (over-azeotropic) acid, in a rectification

gasungskolonne eine bessere Ausnutzung der Sekun- stufe in hochprozentige (z. B. 99%>ige) Salpetersäuregassing column better utilization of the secondary stage in high percentage (e.g. 99%>) nitric acid

därluft sowie ein vereinfachter Betrieb der Anlage und etwa azeotrope Säure getrennt wird, welche zurdärluft as well as a simplified operation of the system and about azeotropic acid is separated, which for

insbesondere beim Anfahren und Abstellen: Der Aufkonzentrierung auf die Umlaufkonzentration ausespecially when starting up and stopping: The concentration on the circulating concentration

Waschkreislauf kann aus dem Produktsäuretank auf- der Rektifikationsstufe wieder in die AbsorptionsstufeThe washing cycle can be returned to the absorption stage from the product acid tank at the rectification stage

gefüllt bzw. die Waschsäure kann in diesen entleert 30 zurückgeleitet wird,filled or the washing acid can be drained back into this 30,

werden. Luft und Ammoniakgas werden gemischt und beiwill. Air and ammonia gas are mixed and at

Selbstverständlich kann die Konzentration des etwa Atmosphärendruck im Brenner 6 an Platin-Waschsäurekreislaufs auch verschieden von der Rhodium-Netzen bei etwa 800 bis 950° C zu Stick-Produktsäurekonzentration gewählt werden, was stoffmonoxid und Wasser zersetzt,
insbesondere bei sehr hohen Produktsäurekonzentra- 35 Die Reaktionsgase werden anschließend im Kühtionen vorteilhaft ist. ler 7 gekühlt, wobei die Wärmeenergie zur Dampf -Of course, the concentration of the approximately atmospheric pressure in the burner 6 of platinum scrubbing acid circuit can also be selected differently from the rhodium networks at around 800 to 950 ° C to nitrogen product acid concentration, which decomposes substance monoxide and water,
especially with very high product acid concentrations. The reaction gases are then used in cooling. ler 7 cooled, whereby the thermal energy to the steam -

Nach Verlassen der Ausblasekolonne 11 gelangen erzeugung ausgenutzt wird. Die Abfuhr der Restdie nitrosen Gase in die Absorptionskolonne 12, in wärme und die Kondensation des größten Teils des welcher Stickstoffdioxid unter Bildung von Salpeter- Reaktionswassers unter Bildung eines etwa 2°/oigen säure absorbiert wird. Gas und Säure fließen im 40 Säurekondensats erfolgt in einem Kondensator 25. Gegenstrom. Am Kopf der Kolonne wird Prozeß- Entsprechend der Wasserbilanz wird ein Teil des wasser bzw. Kondensat aus einer Kolonne 14 auf- Kondensats abgeführt. Nach Eingabe von mit Stickgegeben. Dit Zugabe des Säurekondensats aus dem oxiden beladener Sekundärluft werden die nitrosen Kühler 9 erfolgt an einer Stelle entsprechender Kon- Gase in einem Kompressor 26 auf einen Druck von zentration. Die Produktsäure wird aus dem Sumpf 45 etwa 4 bis 7 ata verdichtet. Die Kompressionswärme abgezogen. dient zur Endgasvorwärmung in einem Wärmeaus-After leaving the blow-out column 11, generation is used. The removal of the rest of the nitrous gases in the absorption column 12, in heat and the condensation of most of the which nitrogen dioxide with the formation of nitric reaction water with the formation of about 2% acid is absorbed. Gas and acid flow in the 40 acid condensate takes place in a condenser 25. Countercurrent. At the top of the column, a part of the water or condensate from a column 14 on-condensate discharged. After entering with stick given. With the addition of the acid condensate from the oxide-laden secondary air, the nitrous Cooler 9 takes place at a point of corresponding con-gases in a compressor 26 to a pressure of centering. The product acid is compressed from the sump 45 about 4 to 7 ata. The heat of compression deducted. serves to preheat the end gas in a heat exchanger

Die Absorptionskolonne 12 wird zweckmäßiger- tauscher 27. Die Niederschlagung des Restwassers weise als Siebbodenkolonne mit innenliegenden erfolgt in einem Kondensator 28, in welchem die Kühlschlangen oder als Füllkörperkolonne mit Um- beladene Waschsäure auf z. B. 10° C vorgewärmt laufstufen und außenliegender Kühlung ausgeführt. 50 wird. Anschließend gelangen die Gase in einen Ent-Die nach der Absorption im Gas verbleibenden gasungsturm 29, in welchem die beladene Wasch-Stickoxidc, die mengenmäßig etwa der im Kreislauf säure bis auf einen Restgehalt von etwa 0,5 bis 2 geführten Stickoxidmenge entsprechen, werden an- Gewichtsprozent N₂O₄ von gelösten Stickoxiden beschließend in der Waschkolonne 13 ausgewaschen. freit wird, wobei der Stickoxidgehalt der nitrosenThe absorption column 12 is expediently an exchanger 27. The precipitation of the residual water, as a sieve tray column with internal ones, takes place in a condenser 28 in which the cooling coils or as a packed column with scrubbing acid loaded with, for. B. 10 ° C preheated running stages and external cooling carried out. 50 turns. The gases then pass into a gassing tower 29, which remains in the gas after absorption, in which the loaded scrubbing nitrogen oxides, which in terms of amount correspond approximately to the amount of nitrogen oxide carried in the circulating acid except for a residual content of about 0.5 to 2, are added - Weight percent N ₂ O ₄ of dissolved nitrogen oxides finally washed out in the scrubbing column 13. is freed, with the nitric oxide content of the nitrous

Die Waschkolonne 13 ist als zweistufige Füll- 55 Gase von etwa 7 Volumprozent auf 14 bis 21 Volumkörperkolonne ausgeführt. Auf die erste Stufe wird prozent ansteigt. Die weitgehend stickoxidfreie die Waschsäure aus der Ausblasestufe 11 mit etwa Waschsäure wird teils nach Kühlung in einem Küh-0,5 bis 2 Gewichtsprozent N₂O₄ nach Kühlung in ler 30 mittels einer Pumpe 31 in die unterste Stufe dem Kühler 15, auf die zweite Stufe die Waschsäure einer Waschkolonne 32 zurückgeleitet, teils in einer aus dem Entgasungsturm 18 aufgegeben. Die . be- 60 Entgasungskolonne 33 mittels Sekundärluft praktisch ladene Säure wird aus dem Sumpf der Kolonne 13 völlig von gelösten Stickoxiden befreit und nach abgezogen. Kühlung in einem Kühler 34 mittels einer Pumpe 35The scrubbing column 13 is designed as a two-stage filler gases of approximately 7 percent by volume on 14 to 21 volume column. On the first stage, the percentage will increase. The substantially nitrogen oxide-free washing acid from the Ausblasestufe 11 having about the washing acid is partly to 2 weight percent N ₂ O second ₄ after cooling in a Küh-0.5, after cooling in ler 30 by a pump 31 in the lowest stage of the cooler 15, to the Stage the scrubbing acid returned to a scrubbing column 32, partly abandoned in one from the degassing tower 18. The . Be 60 degassing column 33 by means of secondary air practically charged acid is completely freed from dissolved nitrogen oxides from the bottom of the column 13 and then withdrawn. Cooling in a cooler 34 by means of a pump 35

Wie in F i g. 1 mit gestrichelter Linie angedeutet, auf die zweite Stufe der Waschkolonne 32 aufkann die Waschsäure der zweiten Stufe 13 b der gegeben.As in Fig. 1 indicated by a dashed line, to the second stage of the scrubbing column 32 aufkann the washing acid of the second step 13 b of given.

Waschkolonne 13 in einem separaten Kreislauf gc- 65 Die Hauptgase passieren im Anschluß an die Entführt werden, in welchem die Waschsäurekonzentra- gasungsstufe 29 eine Absorptionskolonne 36, in tion gleich der Produktsäurekonzentration ist. welcher ein Teil der Stickoxide unter SäurebildungWash column 13 in a separate circuit gc- 65 The main gases pass after the hijacked be, in which the scrubbing acid concentration stage 29 has an absorption column 36, in tion is equal to the product acid concentration. which part of the nitrogen oxides with acid formation

Zur Erzielung extrem niedriger Endgasgehalte absorbiert wird. In diese Kolonne werden das nichtTo achieve extremely low end gas content is absorbed. They won't be in this column

abgeführte Kondensat aus dem Kondensator 25, das zuvor die Waschkolonne 42 passierte, das Kondensat aus dem Kondensator 28 und die mit Stickoxiden beladene azeotrope Säure aus dem Waschturm 32 entsprechend der Ablaufsäuremenge aus einer Rektifizierkolonne 37 aufgegeben. Im Sumpf der Kolonne läuft Salpetersäure mit überazeotroper Konzentration ab, die nach Ausblasung der Stickoxide mittels Sekundärluft in einem Entgasungsturm 38 in der Rektifizierkolonne 37 in hochprozentrigen Salpetersäuredampf, der in einem Kondensator 38 niedergeschlagen wird, und azeotrope Säure getrennt wird. Letztere gelangt nach Kühlung in Kühlern 39 und 40 mittels einer Pumpe 41 auf die oberste Stufe des Waschturms 32.discharged condensate from the condenser 25, which previously passed the wash column 42, the condensate from the condenser 28 and the azeotropic acid loaded with nitrogen oxides from the washing tower 32 abandoned according to the amount of acid discharged from a rectifying column 37. In the bottom of the column nitric acid runs off with an over-azeotropic concentration, which after blowing out the nitrogen oxides by means of Secondary air in a degassing tower 38 in the rectification column 37 in high-percentage nitric acid vapor, which is precipitated in a condenser 38 and azeotropic acid is separated. After cooling in coolers 39 and 40, the latter reaches the top level of the by means of a pump 41 Washing tower 32.

Im Waschturm 32 werden mittels Säure etwa azeotroper Zusammensetzung praktisch alle Stickoxide aus dem Gas ausgewaschen. Verbleibende Säuredämpfe werden in einer Kolonne 42 mittels etwa 2°/oigem Kondensat niedergeschlagen. Die Restgase werden nach Vorwärmung im Wärmeaustauscher 27 in einer Entspannungsturbine 43, die zum Antrieb des Nitrosegaskompressors dient, entspannt.Practically all nitrogen oxides are removed in the scrubbing tower 32 by means of an acid, which is approximately azeotropic in composition washed out of the gas. Remaining acid vapors are in a column 42 by means of about 2% condensate precipitated. After preheating, the residual gases are in the heat exchanger 27 expanded in an expansion turbine 43, which is used to drive the nitrous gas compressor.

In allen Fällen sind Oxydationsräume vorgesehen, die dafür sorgen, daß die nitrosen Gase vor Eintritt in die Ausblase- bzw. Waschstufen im thermodynamischen Gleichgewicht mit der Säure stehen, derart, daß weder Säure zersetzt noch Stickstoffdioxid unter Bildung von Säure absorbiert wird.In all cases, there are oxidation rooms to ensure that the nitrous gases are released from the entrance are in thermodynamic equilibrium with the acid in the purging or washing stages, in such a way that that neither acid is decomposed nor nitrogen dioxide is absorbed with formation of acid.

Die erfindungsgemäße Anlage kann auch zur Gewinnung von flüssigem Stickstofftetroxid verwendet werden. In diesem Falle werden die nitrosen Gase hinter der Ausblasestufe unter die Kondensationstemperatur gekühlt.The plant according to the invention can also be used to obtain liquid nitrogen tetroxide will. In this case the nitrous gases behind the blow-out stage are below the condensation temperature chilled.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims: ^This object is achieved according to the invention

solved that the nitrogen dioxide from the washing acid

1. Process for the production of nitric acid at absorption pressure and in relation to Tempemit a concentration especially above 70 degrees in the elevated temperature washing stage percent by weight through the absorption of nitrogen dioxide from the ammonia combustion stage from nitrous gases in water or the nitrous gas stream in an upstream of the absorption water Nitric acid, whereby the degassing stage arranged in the nitrogen stage is blown out, partial pressure of dioxide in the absorption stage In this way, the circulated N (X-

can be significantly increased by compression of the nitrous gases, partly by quantity, which means the same thing Nitrogen dioxide cycle through the absorber with a reduction in the absorption level is increased, in which that is after the des

Absorption of nitrogen dioxide remaining in the gas. There is a further development of the invention

washed out by nitric acid, from which all or part of the washing acid is contained Washing acid is driven out again and in the blow-off after the largest part of the nitrogen oxides sorption zone is returned, characterized 15 by means of nitrous gas by blowing out by means of secondary, that the nitrogen dioxide air is practically completely freed from dissolved nitrogen oxides from the washing acid at absorption pressure and in and after cooling in the washing stage back ratio to the temperature in the washing stage (13).

32) increased temperature due to the Furthermore, it is useful according to the invention if

Ammonia combustion stage (6) coming Ni »o to preheat the loaded scrubbing acid before the dew gas flow in a before the absorption stage blowing out the heat of condensation at separating (12, 36) arranged degassing stage (11, 29) of the water of reaction and blowing out the reaction. heat is used in the oxidation of NO to NO ₂

2. The method according to claim 1, is thereby.

indicates that all or part of the «5 Finally, it is suggested that the practical Washing acid after blowing out most of the nitrogen oxide-free washing acid by means of cold brine the nitrogen oxides are blown off by means of nitrous gases at temperatures below 0 ° C to around - 20 ° C is practically completely cooled by means of secondary air and to the second stage of the washing zone dissolved nitrogen oxides is released and is abandoned after cooling.

ment returned to the washing stage (13, 32) 30 In the drawing are two embodiments will. illustrated.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in it shows

characterized in that the preheating of the Fig. 1 is a flow diagram of a system in which

loaded scrubbing acid before blowing out the ammonia combustion and absorption below about Heat of condensation take place when the same pressure is deposited, and water of action and the heat of reaction in FIG. 2 is a flow diagram of a plant in which the

Oxidation of NO to NO _{2 is} exploited. Ammonia combustion and dift absorption in case of

4. The method according to claim 1 to 3, thereby taking place different prints.

characterized in that the practically nitrogen oxide-free In the system according to F i g. 1 becomes the for the

Washing acid by means of cold brine to temperatures 40 process required air after cleaning in one is cooled below OC to about -20 ° C and air filter 1 in a compressor 2 to a pressure on the second stage (13Jb) of the washing zone (13) from 2 to 10 ata, e.g. 4 ata, compressed. After abandoned will. branching of the amount of secondary air takes place

Mixture with ammonia gas. Stands the ammonia

45 liquid available, it is previously in one

Ammonia evaporator 5 evaporates. The air-ammonia mixture enters after fine filtration

The invention relates to a method for a burner 6, in which on platinum-rhodium production of nitric acid with a concentration catalysts the conversion to nitrogen monoxide tration in particular over 70 percent by weight by 50 and water at temperatures between 800 ° C and absorption of Nitrogen dioxide from nitrous gases 950 ^r C takes place. The reaction gases are then water or aqueous nitric acid, the ßend being cooled, the thermal energy being used partly in a nitrogen dioxide partial pressure in the steam generator 7 absorption stage and partly for preheating the end gas, partly by compressing the nitrous gases and partly in a heat exchanger 8. In a nitrogen dioxide cycle through the ab- 55 a condenser-gas cooler 9, the largest part of the sorption stage is increased, in which the nitrogen dioxide 40% acid condensate remaining after the water of reaction with formation of a 20% to absorption in the gas is precipitated by nitric acid washed out, expelled from the washing by means of a pump 1® again at a point of corresponding acid and returned to the absorption concentration in an absorption column 12 freezing zone. 60 is changed.

Such a method has already been proposed. Cooling medium is made up of the laden scrubbing acid

been. In this case, the nitrogen dioxide by means of a scrubbing column 13, which is in the cooler 9 before Air washed out of the washing acid; the air entry into a blow-out column 11 is preheated. The nitrogen dioxide mixture is then added to the nitrous gas. The nitrous gases then pass through the

fed stream upstream of the absorption zone. 65 blow-out column 11, in which the loaded washing

The invention is based on the object of improving this acid from a column 13 to a residual content process in such a way that the absorption of z. B. 0.5 to 2.0 percent by weight of N ₂ O _{4 is} reduced from tion expenditure. Nitrogen tetroxide is freed, whereby the nitrogen oxide