DE1926435C - Vorrichtung zur Herstellung konzen tnerter Salpetersaure - Google Patents

Description

Il 2

' Zur Herstellung konzentrierter Salpetersäure sind Vorrichtung zur Herstellung konzentrierter Salpoter ^lf> verschiedene Verfahren duroh Verarbeitung von efture zu sohaffen. Im den Laboratorien da«¹ Erfinder ι ■' Oasen der Ammoniak-Luft-Verbrennung bekannt- wurden die Arbeitsbedingungen und die Wftrmebllanz Π geworden. Das bei der Ammoniak-Luft-Verbrennung des Abstreifturmes für Distickstofftetroxid, naoh-' erhaltene Distickstofftetroxid wird abgetrennt und 5 stehend kurz als Abstreifturm bezeichnet, und des verflüssigt und mit verdünnter Salpetersäure und Destillationsturms zur Erzeupng von Salpetersäure, ι, Sauerstoff unter hohem Druck zur Umsetzung ge- nachstehend kurz aiii Destillationsturm bezeichnet, in ι, » bracht. Diese Verfahren sind z, B. als Hoko-Ver- dem vorstehend geschilderten Verfahren untersucht. ι·· fahren und Embsen-Verfahren bekannt (vgl. Uli- Es wurde gefunden, daß unter bestimmten Bedlnmann's Enzyklopädie der teohnisohen Chemie, io gungen der Wärmebedarf des Erhitzers Im Abstreif-3. Auflage, 15. Band, S. 33 und 34). turm und die Wärmeaufnahme des Kondensators im Nach diesen Verfahren wird ein Gasgemisch, das Destillationsturm nahezu den gleichen Wert hat und bei der Luftoxydation von Ammoniak erhalten wird, daß die Temperaturen und die Zusammensetzung der mit kalter konzentrierter Salpetersäure gewaschen. Bestandteile in beiden Vorrichtungen die gleichen $ Hierbei wird das Distickstofftetroxid absorbiert. Die 15 sind, so daß eine Vereinigung der beiden Türme mögerhaltene konzentrierte Salpetersäure wird erhitzt, lieh erschien. Hierauf beruht die Erfindung. p um das Distickstofftetroxid abzustreifen und abzu- Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vortrennen, richtung zur Herstellung konzentrierter Salpetersäure, Man hat auch noch konzentrierte Salpetersäure unter gleichzeitigem Austreiben von Distickstoffneben reinem DistickstofPtetruxia erhalten, wenn man ao tetroxid, die gekennzeichnet ist durch einen senkmit Stickstoffoxiden verunreinigte Salpetersäure im rechten Destillations- und Abstreifturm 7,8 zur De-Gegenstrom zu Salpetersäuredämpfen führt und die stillation -on Salpetersäure sowie zum Abstreifen von gereinigte Säure einem Dephlegmationsprozeß unter- N₂O₄, wobei dieser Turm im oberen Teil einen Auswirft (deutsche Patentschrift 336 001). Ferner ist aus laß 11 zur Entnahme von abgestreiftem N₂O₄ und der deutschen Patentschrift 483 146 bekannt, die as am Boden einen Auslaß 23 zur Abnahme von Salpeter-Oxydation überschüssiger Stickstoffoxide und die säure aufweist, dieser Turm ferner mit einer Trenn-Salpetersäureherstellung und das Austreiben von in wand versehen ist, die den Turm in zwei Teile 7,8 der Salpetersäure absoroiertem Distickstofftetroxid unterteilt, wobei die Trennwand mit einem Kamin 25 . • gleichzeitig mit der fraktionierten Destillation vor- versehen ist, der die zwei Teile miteinander verbindet, zunehmen. 30 der Boden des unteren Teils 8 mit einer Heizein· Das abgetrennte Distickstofftetroxid wird durch richtung 10 versehen ist, um Salpetersäure destillieren Tiefkühlung verflüssigt und anschließend zusammen zu können, der Turm ferner mit einem Partialkonden- : mit Sauerstoff und verdünnter Salpetersäure zur Um- sator 9 im oberen Teil des Turms versehen ist, um Setzung gebracht, die z. B. während der Konden- einen Teil des N₂O., und der anwesenden Salpetersation eines bei der Oxydation von Ammoniak an- 35 säure zu kondensieren, der obere Teil 7 mit einem fallenden Gases erhalten wird. Auf diese Weise wird Einlaß 6 versehen ist, durch den N₂O₁ enthaltende konzentrierte, mehr als 98gev/ichtsprozentige Salpeter- Salpetersäure eingespeist wird, der Boden des oberen säure unmittelbar nach folgender Reaktionsgleichung Teils 7 mit einem Auslaß 18 versehen ist, durch den hergestellt: konzentrierte Salpetersäure entnommen wird, der

?Mf» ι ~> η η L· η ->. a HMn 4° obere Abschnitt des unteren Teils 8 mit einem Einlaß

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Da jedoch die Reaktionsgeschwindigkeit sehr lang- Salpetersäure eingespeist wird, und der untere Teil 8 sam ist, insbesondere in der letzten Phase der Um- mit einem Einlaß 17 versehen ist, durch den Salpetersetzung, und lange Zeiten zur Vervollständigung der säure von einer SaIpetersäure-Herstellungsstufe einUmsetzung erforderlich sind, war es notwendig, 45 gespeist wird.

technischen Sauerstoff als Sauerstoffquelle zu ver- Bei der Vorrichtung nach der Erfindung handelt es

wenden und den Reaktionsdruck auf mehr als 50 at sich um einen Abstreif- und Destillationsturm, in den

zu erhöhen. Dampf als Wärmemedium in einen Erhitzer einge-

Die Verwendung des teuren Sauerstoffs und die speist wird, der im Bodenteil des Turmes angeordnet

Erhöhung des Reaktionsdruckes steigert jedoch die 50 ist. Da der Wärmebedarf für die Destillation der ver-

\ Kosten der Ausgangsmaterialien und gestaltet das dünnten Salpetersäure nahezu der gleich ist wie zum

Verfahren unwirtschaftlich. Es ist auch bereits ein Abstreifen des Distickstofftetroxids, muß lediglich die

Verfahren bekanntgeworden, bei dem die Konzen- Wärme zum Abstreifen des Distickstofftetroxids zu-

tration der erzeugten Salpetersäure bei 80 bis 90 Ge- geführt werden. Dies bedeutet, daß die zum Ab-

wichtsprozent gehalten und diese Salpetersäure auf 55 streifen erforderliche Wärme auch zur Destillation

98 Gewichtsprozent konzentriert wird. Bei diesem verwendet wird und keine weitere Wärme erforderlich

Verfahren sind die Reaktionsbedingungen erheblich ist.

milder, es kann Luft als Sauerstoffquelle verwendet Ein besonderes wichtiges Merkmal der Erfindung

und der Reaktionsdruck auf weniger als 10 at ab- ist das Gleichgewicht der Wärme zwischen dem

gesenkt werden. Dieses Verfahren ist daher in dieser 60 oberen Teil und dem unteren Teil des Turmes. Die

Hinsicht erheblich wirtschaftlicher. Allerdings muß für den oberen Teil und den unteren Teil des Turmes

die erzeugte 80- bis 90gewichtsprozentige Salpeter- erforderliche Wärmei hat nahezu den gleichen Wert,

säure durch Destillation auf eine Konzentration von und deshalb muß die Konzentration des Distickstoff- ,

mehr als 97 Gewichtsprozent konzentriert werden. tetroxide in der kon7.entrierten Salpetersäure und ihre

Hierfür ist ein Wärmemedium, wie Dampf, als 65 Einspeisungsgeschwindigkeit in den oberen Teil des

Wärmequelle erforderlich. Auf diese Weise gehen die Turmes und die der verdünnten Salpetersäure (80 bis

wirtschaftlichen Vorteile fast völlig verloren. 90 Gewichtsprozent), die in den unteren Teil des

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wirkungsvolle Turmes eingespeist wird, kontrolliert werden.

Nachstehend wird die Erzeugung von 1 Tonne Turmes von N₈O₄ befreit. Die Dttmpfe der Salpeter-98gewloht8prozentiger Salpetersäure erläutert. Wenn säure, von der die fühlbare Wärme durch Abstreifen ,man 1,87 Tonnen/Stunde 85gewiohtsprozentiger SaI- entzogen wird, kondensieren sich und fließen vom petersäure mit 7 theoretischen Böden und bei einem Bodenabsohnitt des oberen Teils 7 des Abstreif- und Rückflußverhältnis von 0,4 destilliert, ist es erforder- S Destillationsturms durch die Leitungen 18 und 19 in lieh, 1,4 Tonnen/Stunde Dampf von 98gewiohts- den oberen Absohnitt des unteren Teiles» zurtlok. prozentiger Salpetersäure zu kondensieren. Als Kon- Das bevorzugte RUckflußverhältnis ist 0,2 bis O₁S. densationswärme werden 2,2 ΊΟ» Kilokalorien/Stunde Das abgestreifte N₈O₄ enthält geringe Mengen SaI-frei. Aus 3,3 Tonnen/Stunde 98gewlchtsprozentlger petersäure, die im Partialkondensator 9 abgetrennt Salpetersäure, die 25 Gewichtsprozent Distickstoff- xo wird. Gleichzeitig wird auch ein Teil des N₉O₄ kontetroxid enthält, kann das N₈O₄ bei einem Rückfluß- densiert, d. h., in dem Partialkondensator 9 werden verhältnis von 0,1 und 4 theoretischen Böden mit ein Teil des N₈O₄ und der anwesenden Salpetersäure dieser Wärmemenge abgestreift werden. Weiterhin kondensiert. Danach wird das N₈O₄ in den Salpiterentspricht die abzustreifende Menge an N₈O₄ der säure erzeugenden Turm 14 durch die Leitung 11 und erforderlichen Menge zur Erzeugung von 1 Tonne 13 den Kompressor 12 eingespeist, in welchem dar Druck 98gewichtsprozentiger Salpetersäure. Wenn daher die auf 4 bis 8 at erhöht wird. Dar Salpetersäure erzeu-Konzentration der Salpetersäure, die in der Salpeter- gende Turm 14 ist ein aus Titan hergestellter Füllsäure liefernden Stufe erzeugt wird, oberhalb etwa' körperturm, in welchen 68- bis 72gewichtsprozentUe 85 Gewichtsprozent liegt, ist die Wärmemenge zum Salpetersäure, N_aO₄-Gas und Luft in den Kopfteil, Abstreifen und zur Destillation nahezu die gleiche, ao den Mittelteil und den Boden durch die Leitungen 15, so daß die erzeugte Salpetersäure mit dieser Wärme- 13 bzw. 16 eingespeist werden. Im Kopfteil wird menge zu einer mehr als 98gewichtsprozentigen SaI- Salpetersäure erzeugt, und im Bodenteil wird das in petersäure aufkonzentriert werden kann. der erzeugten Salpetersäure gelöste N_-O₄ abgestreift.

Da 85gewichtsprozentige Salpetersäure leicht unter Etwa 83 bis 87gewichtsprozentige Salpetersäure, die Verwendung von Luft als Sauerstoffquelle und bei as bei einem Druck von 4 bis 8 at und einer Temperatur Reaktionsdrücken von weniger als 10 at hergestellt von 50 bis 8O⁰C erzeugt wurde, wird vom Bodenteil werden kann, liegt es auf der Hand, daß die Her- in den unteren Teil 8 des Abstreif- und Destillationsstellungskosten wesentlich verringert werden. turms durch die Leitung 17 eingespeist. Diese Salpeter-

Wenn die erzeugte Salpetersäure weniger als etwa säure wird mit dem Erhitzer 10 erhitzt und gleich-85 (iewichtsprozent HNO₃ enthält, nimmt die zur 30 zeitig mit konzentrierter Salpetersäure gekühlt, die Destillation erforderliche Wärme zu, da das Rück- durch die Leitungen 18 und 19 vom oberen Teil fluUverhä'tnis und die Einspeisungsgeschwindigkeit zurückfließt, und in 98gewichtsprozentige Salpeterzuiiehmen, und aus diesem Grunde ist diese Wärme- säure sowie 68-bis 72gewichtsprozentige Salpetersiure menge größer als die zum Abstreifen erforderliche durch Destillation aufgetrennt. Die 93gewic!Uspro-VVärmemenge. Die Verwendung von mehr als 85ge- 35 zentige Salpetersäure wird vom Bodenabschnitt des v, iilusprozentiger Salpetersäure bietet hinsichtlich der oberen Teiles 7 des Abstreif- und Destillationsturms Warmebilanz keine Nachteile, ist jedoch ungünstig, durch die Leitung 18, die Pumpe 29, den Kühler 21 da die Verfahrensbedingungen zur Herstellung stärker und die Leitung 22 abgezogen. Kin Teil dieser Sa'pjterkonzentrierter Salpetersäure energischer sein müssen. säure wird durch die Leitung 3 in den Absorptions-Zur Einstellung der wirtschaftlichsten Abstreif- und 40 turm 2 zurückgeführt. Die 68- bis 72gewichtsproze:i-Destillationsbedingungen ist es daher bevorzugt, SaI- tige Salpetersäure wird durch die Leitung 23, die petersäure einer Konzentration von 83 bis 87 Ge- Pumpe 24 und die Leitung 15 wieder in den Turm 14 wichtsprozent, insbesondere etwa 85 Gewichtsprozent, zurückgeleitct und dort zur Herstellung \on stärker HNO₃ zu verwenden. konzentrierter Salpetersäure verwendet.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung weiter 45 Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß aus erläutert. leicht zugänglicher etwa 85gewichtsprozentiger SaI-

Die bei der Oxydation von Ammoniak erzeugten petersäure mehr als 97gewichtsprozentige Salpeter-Gase werden durch die Leitung 1 in einen Absorber 2 säure durch Destillation erhalten wird und gleicheingespeist und mit 98gcwichtsprozentiger konzen- zeitig N_?O₄, das zur Herstellung von Salpetersäure trierter Salpetersäure gewaschen, die durch eine 50 notwendig ist, aus N₂O._rhaltiger Salpetersäure ab-Leitung3 eingespeist wird. Die Abgase von einem getrennt wird. Die Energiebilanz des Verfahrens ist Salpetersäure erzeugenden Turm werden ebenfalls in sehr günstig,
den Absorber 2 durch die Leitung 4 eingespeist. Nicht Das Beispiel erläutert die Erfindung.

igesetztes N_aO₄ wird wiedergewonnen. Der Ab- Beispiel

sorber 2 ist ein Plattenturm aus Aluminium, der bei 55

Raumtemperatur unter einem Druck von 3 bis 7 at 800 kg/Stunde 85gewichtsprozentiger Salpetersaure

betrieben wird. Vom Boden des Turmes wird konzen- werden bei etwa 5O⁰C in den 9. Boden (von unten trierte Salpetersäure mit 20 bis 30 Gewichtsprozent gerechnet) eines Abstreif- und Destillationsturmss N₂O₄ in den oberen Teil 7 des Abstreif- und Destil- (eines Glockenturme) mit einem Durchmesser von lationsturmes durch die Leitung 6 eingespeist. Der 60 30 cm und 22 Böden (8 Böden im oberen Teil und Abstreif- und Destillationsturm 7, 8 ist ein aus Alu- 14 Böden im unteren Teil) eingespeist. Gleichzeitig minium und Titan hergestellter Plattenturm, der bei werden 1300 kg/Stunde konzentrierte, 98gewichts-Atmosphärendruck oder 2 bis 3 at betrieben wird. Die prozentige Salpetersäure, die 25 Gewichtsprozent N₂O₄ konzentrierte Salpetersäure wird unmittelbar mit den enthält, bei 3O⁰C in den 3. Boden (gerechnet vom Dämpfen von Salpetersäure erhitzt, die aus dem 65 Oberteil) eingeleitet.

unteren Teil 8 des Abstreif- und Destillationsturms Etwa 250 kg/Stunde Sattdampf (4 at) werden in

durch den Kamin 25 aufsteigen. Hierdurch wird die den Erhitzer im unteren Teil des Turm es eingeleitet. N₃O₄ enthaltende Salpetersäure im oberen Teil des In diesem Fall beträgt der Rückfluß der konzentrierten

Salpetersäure 170-kg/Stunde und der des N₈O₄ durch partielle Kondensation 3,4 kg/Stunde. Am Oberteil des Turmes herrscht Atmosphärendruck und eine Temperatur von 50⁰C. Am Boden des Turmes beträgt die Temperatur 14O⁰C.

Vom Oberteil des Turmes werden 340 kg/Stunde N₂O₄ abgenommen, die 5 Gewichtsprozent Salpetersäure enthalten. Vom Bodenteil wird 70gewichtsprozentige Salpetersäure in einer Menge von 365 kg/ Stunde entnommen. Vom Mittelteil der Kolonne wird 98gewichtsprozentige Salpetersäure in einer Menge von 1395 kg/Stunde entnommen.

Wenn das Abstreifen und die Destillation in zwei getrennten Türmen durchgeführt werden, sind 400 kg/ Stunde Dampf für die vorstehend genannten Strömungsgeschwindigkeiten erforderlich. Somit ist ersichtlich, daß die erforderliche Dampfmenge stark verringert werden kann. ·

Claims (1)

1. Patentanspruch: _ao

   Vorrichtung zur Herstellung konzentrierter Salpetersäure unter gleichzeitigem Austreiben von Distickstofftetroxid, gekennzeichnet durch einen senkrechten Destillations- und Abstreifturm (7, 8) zur Destillation von Salpetersäure sowie zum as Abstreifen von N₈O₄, wobei dieser Turm im oberen Teil eines Auslaß (11) zur Entnahme von abgestreiftem N₂O₄ und am Boden einen Auslaß' (23) zur Abnahme von Salpetersäure aufweist, dieser Turm ferner'mit einer Trennwand versehen ist, die den Turm in zwei Teile (7, 8) unterteilt, wobei die Trennwand mit einem Kamin (25) versehen ist, der die zwei Teile miteinander verbindet, der Boden des unteren Teils (8) mit einer Heizeinrichtung (10) versehen ist, um Salpetersäure destillieren zu können, der Turm ferner mit einem Partialkondensator (9) im oberen Teil des Turms versehen ist, um einen Teil des N₂O₄ und der anwesenden Salpetersäure zu kondensieren, der obere Teil (7) mit einem Einlaß (6) versehen ist, durch den NgO₄ enthaltende Salpetersäure eingespeist wird, der Boden des oberen Teils (7) mit einem Auslaß (18) versehen ist, durch den konzentrierte Salpetersäure entnommen wird, der obere Abschnitt des unteren Teils (8) mit einem Einlaß (19) versehen ist, durch den rückfließende konzentrierte Salpetersäure eingespeist wird, und der untere Teil (8) mit einem Einlaß (17) versehen ist, durch den Salpetersäure von einer Salpetersäare-Heistellungsstufe eingespeist wild.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen