DE2950872A1 - Verfahren und vorrichtung von no (pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts) -emissionen nach notabschaltungen bei der herstellung von saoepetersaeure - Google Patents
Verfahren und vorrichtung von no (pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts) -emissionen nach notabschaltungen bei der herstellung von saoepetersaeureInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von
NO-Emissionen nach Notabschaltungen bei der Herstellunq von ■
χ *
Salpetersäure durch katalytische Ammoniakverbrennung
mit Luft, Kompression der nitrosen Verbrennungsgase und chemische und/oder physikalische Absorption der nitrosen
Gase aus dem Gasstrom.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beispielsweise werden bei dem Verfahren der DE-PS 1 567 772 die komprimierten Nitrosegase abgekühlt und durch eine chemische
Absorptionsstufe, eine physikalische Absorptionsstufe sowie eine Nachabsorptionsstufe zur Zurückhaltung von Säuredämpfen
geleitet. j
In der chemischen Absorptionsstufe wird ein Teil der Nitrose- j
gase zu überazeotroper Säure, z.B. 70 bis 80 %iger HNO-. um- ι
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gesetzt. In der nachgeschalteten physikalischen Absorption wird das noch im Gasstrom befindliche Nitrosegas unter Druck
bis auf behördlich noch zulässige Spuren, z.B. 200 ppm (V) ausgewaschen. Die beladene Vfaschsäure wird in einer Desorptionsstufe
mittels Durchblasen von Luft von dem physikalisch gelösten NO befreit; die stark NO haltige Luft wird von dem
Nitrosegaskompressor angesaugt. Die in der chemischen Absorption gebildete überazeotrope Salpetersäure wird nach Desorption
des physikalisch gelösten NO durch Rektifikation in eine das Endprodukt bildende hochkonzentrierte, z.B. 99 %ige
Salpetersäure und eine in den Prozess zurückkehrende azeotrope Salpetersäure (68 bis 69 % HNO3) zerlegt. Die Rektifikationsstufe wird je nach Werkstoffwahl unter Vakuum oder Atmospärendruck
betrieben.
Beim kontinuierlichen Betrieb von Salpetersäureanlagen wird durch derartige oder andere geeignete Absorptionsstufen
und/oder katalytische Endgas-Reinigungsstufen die NO -Emis-
Ji
sion unterhalb der behördlich vorgeschriebenen Grenze gehalten. Bei plötzlichen Notabschaltungen der Anlage, die z.B.
durch Ausfall des elektrischen Stroms und damit des elektrischen Antriebsmotors des Nitrosegaskompressors verursacht
werden können, entweichen jedoch häufig Nitrosegase in die Atmosphäre, weil dann meistens a) durch öffnen des Abblaseventils
auf der Drucksaite des Nitrosegaskompressors das im
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Kompressor befindliche Gas abgeblasen wird, um das "Pumpen" des Kompressors zu verhindern, und b) anschließend bzw.
gleichzeitig das Drucksystem über den Kamin in die Atmosphäre entspannt wird. Man hat schon untersucht, die durch
a) verursachte Emission dadurch zu vermeiden, daß man das abzublasende Gas bei etwa Atmosphärendruck durch Waschtürme
leitet. Die Auswaschung des NO bei Atmosphärendruck
Ji
ist jedoch nicht befriedigend. Bei der Durchführung des Schrittes b) ist eine ausreichende Auswaschung des in der
Anlage befindlichen Nitrosegases ohne Zuhilfenahme eines Notstromaggregats nicht möglich.
Andererseits ist es in höchstem Maße unerwünscht, daß die Nitrosegase in der Anlage verbleiben, da sie erhebliche
Korrosionen verursachen können und das normale Wiederanfahren der Anlage erschweren. Notabschaltungen sind daher
immer mit Umweltbelastungen durch entweichende Nitrosegase verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Umweltbelastungen durch NO -Emissionen zu vermeiden, die
nach Notabschaltungen von Anlagen zur Herstellung von SaI-petersäure
durch die dann notwendige Entfernung des in der Anlage vorhandenen Nitrosegases auftreten. Es sollen
dabei die in der Anlage eingeschlossenen Nitrosegase nicht verloren gehen. Darüber hinaus sollen für die Beseitigung
der Nitrosegase aus der Anlage keine zusätzlichen Betriebsmittel, insbesondere kein Brennstoff, und nur wenige zusätz-
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liehe Apparate, Insbesondere kein Notstromaggregat und
keine großen Gasbehälter, erforderlich sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft demzufolge ein Verfahren zur Verhinderung von NO -Emissionen nach Not-
Ji
abschaltungen in Anlagen zur Herstellung von Salpetersäure durch katalytische Ammoniakverbrennung mit Luft, Kompression
der nitrosen Verbrennungsgase und chemische und/oder physikalische Absorption der nitrosen Gase aus dem Gasstrom. Das
Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Notabschaltung sofort
a) die Nitrosegaszufuhr zur Saugseite des Nitrosegaskompressors unterbricht;
b) die auf der Saugseite befindlichen Nitrosegase durch den Nitrosegaskompressor auf die Druckseite fördert;
c) das auf der Druckseite des Nitrosegaskompressors befindliche Gasvolumen absperrt, das im Nitrosegaskompressor
vorhandene Gasvolumen zur Saugseite des Kompressors entspannt und das dann auf der Saugseite befindliche Gasvolumen
in ein Vakuumsystem absaugt; und daß man anschließend oder später
d) die in der chemischen und/oder physikalischen Absorptionsstufe (n) befindliche, mit NO beladene Säure abzieht;
Ji
e) entgaste Säure durch die chemische und/oder physikalische Absorptionsstufe zirkuliert, und nach Einstellung des
Gleichgewichtes
f) den abgesperrten Druckteil abströmseitig der Absorption
entspannt und dabei die J^bsorgtiönsstufe(n) mit gekühlter
Säure beaufschlagt.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient somit zur Verhinderung
vermeidbarer NO -Emissionen aus Anlagen zur Herstellung von
Ji
Salpetersäure, welche aus mindestens folgenden Apparaten bzw. Anlagenteilen bestehen:
- Nitrosegasverdichter
- Absorptionssystem für Nitrose Gase (druckseitig des Nitrosegasverdichters)
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es unwichtig, ob das Absorptionssystem aus z.B. nur einer chemischen Absorption
oder nur einer physikalischen Absorption oder einer Kombination beider Absorptionsstufen besteht.
Zusätzlich zum Absorptionssystem können außerdem zur Anreicherung des NO -Gehaltes folgende Prozeßstufen Vorhandensein:
Physikalische Absorption kombiniert mit einer Desorption Chemische Absorption kombiniert mit einer Zersetzungsstufe .
Bei der Herstellung von hochkonzentrierter Salpetersäure können dabei dem Absorptionssystem noch Anlagenteile nach bzw.
parallel geschaltet sein,
wie z.B.: - Rektifikation von überazeotroper Salpetersäure in hochkonzentrierte Säure und azeotrope Säure - Bleichkolonne mit N3O4-Verflüssigung und HNO3-Bildung mit Sauerstoff in Autoklaven (z.B. Hoko-Verfahren)
wie z.B.: - Rektifikation von überazeotroper Salpetersäure in hochkonzentrierte Säure und azeotrope Säure - Bleichkolonne mit N3O4-Verflüssigung und HNO3-Bildung mit Sauerstoff in Autoklaven (z.B. Hoko-Verfahren)
Ein Vorhandensein oder Fehlen letzterer Stufen beeinträchtigt das erfindungsgemäße Verfahren nicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt somit den Zeitraum von der Notabschaltung durch Strom- oder Kompressorausfall
bis zur völligen Entspannung der Anlage. Nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anlage
in einem Zustand, daß sie unter ähnlichen Bedingungen wie nach einer normalen Abschaltung wieder angefahren werden kann«
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt zwei Phasen. Die erste Phase mit den Verfahrensstufen a) bis c) hat praktisch sofort
nach der Notabschaltung, z.B. durch Stromausfall, zu beginnen, weil durch sie hauptsächlich der Nitrosegaskompressor vor dem
"Pumpen" geschützt wird und dies unverzüglich erfolgen muß. Die zweite Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den Verfahrensstufen
d) bis f) kann dann anschließend oder auch später durchgeführt werden, wenn alle Bedingungen hierfür günstig
sind, d.h. elektrische Energie und sonstige Hilfsmittel wieder
verfügbar sind. Durch die automatische Absperrung des Nitrosegasvolumens in der Anlage druckseitig des Nitrosegaskompressors
wird ein zwischenzeitliches Entweichen des Nitrosegases aus der Anlage vermieden.
Die Stufe a) des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
im wesentlichen darin, die Neubildung von Nitrosegas zu unterbinden. Das aus der Anlage zu beseitigende Nitrosegasvolumen
ist somit dasjenige Volumen, das sich nach Durchführung von a) in der Anlage befindet. Die Stufe b) besteht im
wesentlichen darin, daß der Nitrosegaskompressor für einen Zeitraum von etwa 10 bis 60 s wie vor der Notabschaltung,
d.h. ohne öffnung des Umblaseventils und ohne Schließung der
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druckseitigen Absperrventile bzw. Rückschlagklappe, weiterläuft, die im Ammoniakverbrennungsteil bzw. im Desorptionsteil
oder in der Zersetzungsstufe der Anlage befindlichen Nitrosegase absaugt und diese in den Absorptionsteil der Anlage
fördert. Dabei werden diese Nitrosegase durch angesaugte Luft aus der Atmosphäre ersetzt. Diese angesaugte Luft
ist anschließend im allgemeinen nicht völlig stickoxidfrei, sondern sie enthält infolge Nachdesorption noch geringere Mengen
Stickoxide. Die Energie für diesen zeitlich begrenzten Weiterlauf des Nitrosegaskompressors wird nur zu einem Teil
durch die Entspannung des Endgases in der Endgasentspannungsturbine, zum anderen Teil aber aus einer gegenüber der Normalausführung
vergrößerten Rotationsenergie des Kompressors und/oder eines anderen mit dem Kompressor gekuppelten Teiles geliefert.
Die Weiterlaufzeit des Kompressors ist jedenfalls so
zu bemessen, daß wenigstens das gesamte auf der Saugseite befindliche Nitrosegasvolumen in das Absorptionssystem auf der
Druckseite gefördert wird. Dieser Zeitraum ist aus dem zu fördernden Gasvolumen und der Kennlinie des Kompressors leicht zu
ermitteln.Schließlich wird in der Stufe c) das druckseitig des Nitrosegaskompressors im Absorptionsteil der Anlage befindliche
Gasvolumen hermetisch abgesperrt, so daß es bei den dann folgenden Arbeitsgängen nicht aus diesem Teil der Anlage entweichen
kann. Gleichzeitig wird das Umblaseventil geöffnet, so daß das im Nitrosegaskompressor und dem benachbarten Leitungsteil vorhandene
Gasvolumen zur Saugseite des Kompressors abströmen kann
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ff
und das unerwünschte "Pumpen" des Kompressors vermieden wird.
Schließlich wird etwa gleichzeitig mit der öffnung des Umblaseventils
oder kurz danach das in der Anlage auf der Saugseite des Nitrosegaskompressors, in dem Nitrosegaskompressor und
dem angeschlossenen druckseitigen Leitungsteil sowie ggfs. im Desorptionsteil bzw. der Zersetzungsstufe vorhandene Nitrosegasvolumen
in ein bereitstehendes Vakuumsystem abgesaugt. Während schon durch die Stufe b) das gesamte Nitrosegas aus
dem saugseitig an den Nitrosegaskompressor angeschlossenen Apparatevolumen sowie aus dem Kompressor selbst entfernt und
durch Luft ersetzt wird, wird durch die Absaugung in das Vakuumsystem eine zusätzliche Sicherheit geschaffen, da dieses
vorzugsweise so ausgelegt wird, daß es nochmals das gesamte Gasvolumen der saugseitig an den Kompressor angeschlossenen
NO -Gas enthaltenden Apparate aufnehmen kann. Diese Absaugung entfernt somit auch diejenigen Nitrosegase aus dem saugseitigen
Teil der Anlage, die durch nachträgliche Desorption in die Gasphase übergegangen sind. Die Absaugung in das Vakuumsystem
verhindert ferner NO -Emissionen in dem selteneren Fall einer Notabschaltung des Kompressors, bei der außer dem Hauptantrieb
z.B. durch Elektromotor auch der Antrieb durch die Entspannung sturbine sofort unterbrochen wird.
Die im Anschluß an die erste Phase oder zu einem späteren Zeitpunkt beginnende zweite Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens
dient der Beseitigung des unter Druck stehenden eingeschlossenen Nitrosegasvolumens aus dem druckseitigen Teil der
Anlage.
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Zunächst wird in Stufe d) die in der chemischen und/oder
physikalischen Absorptionsstufe(n) im Sumpf anfallende,
mit gelöstem NO beladene Säure (von den Böden bzw. aus den Füllkörperschichten) in einen dafür vorgesehenen Behälter
abgezogen. Dann wird in der folgenden Stufe e) aus einem anderen Behälter entgaste kalte Salpetersäure in die
chemische und/oder physikalische Absorptionskolonne (n) gegeben und durch die Kolonne(n) zirkuliert, bis sich jeweils
ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat. Die hierfür erforderliche Zeit liegt im allgemeinen in dem Bereich von
0,5 bis 2 Stunden. Bei dieser Säurezirkulation kann sich je nach Betriebsbedingungen ein Teil des Nitrosegases chemisch zu
Salpetersäure umsetzen. Ein weiterer Teil des Nitrosegases löst sich physikalisch in der Salpetersäure. Im Ergebnis
kann hierdurch der NO -Gehalt im Absorptionssystem etwa um 50 % gesenkt werden. Bei einer Anlage, die 200 t/d konzentrierte
HNO- erzeugt, genügt die Zirkulation einer Säuremenge von nur etwa 6 m3. Nach Einstellung des Gleichgewichtszustandes
in der Stufe e) wird die Säurezirkulation abgestellt und die Anlage entspannt. Bei der Entspannung wird gekühlte Salpetersäure auf die Absorptionsstufe(n) aufgegeben,
wobei mit den gleichen Betriebsbedingungen wie beim normalen Produktionsbetrieb, d.h. mit gleicher Säurekonzentration,
gleicher Säuretemperatur und gleicher Berieselungsdichte, gearbeitet wird. Auch die Nachabsorption bleibt in Betrieb.
Durch den Kontakt des in die Atmosphäre abströmenden Gases mit der auf die Absorption aufgegebenen Säure wird der Stickoxidgehalt weiter gesenkt. Bei Erreichung von Atmosphärendruck
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im Absorptionssystem wird die Säureaufgabe sofort unterbrochen.
Während dieser Entspannung werden bei einer Anlage mit einer Erzeugung von 200 t/d konzentrierter HNO3 etwa
20 m3 Säure auf die Absorption aufgegeben. Die Entspannungszeit beträgt in diesem Falle etwa 20 Minuten. Die aufgegebene
Säuremenge sowie die von Stufe e) in der Anlage verbliebene Säuremenge sind zum Anfahren einer solchen Anlage ohnehin
erforderlich und verbleiben in dem System. Während des 20 minütigen Entspannungszeitraumes beträgt der mittlere NO -Gehalt
des abgeblasenen Gases bei laufendem Mischgasgebläse etwa 600 ppm (V).
Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspannt man in Stufe c) das im Kompressor
befindliche Gasvolumen in den Eintritt der Gaskühlung nach der Ammoniakverbrennung. Da man das Gasvolumen von einer Stelle
hinter dem Austritt der Gaskühlung in das Vakuumsystem absaugt, muß das aus dem Kompressor kommende warme Gas den Gaskühler durchströmen, bevor es abgesaugt wird, wodurch sich das
effektive Gasvolumen geringfügig vermindert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung von konzentrierter Salpetersäure saugt man das auf der Saugseite
des Kompressors vorhandene Gasvolumen in eine unter Vakuum arbeitende Rektifikationskolonne ab. Es ist in diesem
Falle nicht erforderlich, einen besonderen Vakuumbehälter vorzusehen. Erforderlichenfalls kann der unter Vakuum arbeitende
Rektifikationsteil so groß ausgelegt werden, daß im wesentlichen
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das gesamte saugseitig des Kompressors vorhandene Gasvolumen in das Rektifikationssystem abströmen kann.
Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führt man die Säurezirkulation durch die
Absorptionsstufe(n) gemäß Stufe e) nach Zusatz von Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid durch. Durch die Säurezirkulation
in Gegenwart von zusäztlichem Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid kann die Stickoxidmenge in der Gasphase durch
zusätzliche Salpetersäurebildung weiter vermindert werden. Bei der oben genannten Anlage mit einer Kapazität von
200 t/d konzentrierter HNO3 bewirkt die Säurezirkulation in
Gegenwart von zusätzlich etwa 50 m3 O3(Vn) eine weitere Verringerung
der Stickoxidmengen der Gasphase um 25 %, d.h. in Stufe e) insgesamt um 75 %. Da Notabschaltungen nicht allzu
häufig vorkommen und Sauerstoff in Druckbehältern z.B. für Schweißzwecke leicht erhältlich ist, kann bei sehr strengen
Vorschriften bezüglich der NO -Emission der zusätzliche Sauerstoffeinsatz
auch vom wirtschaftlichen Standpunkt aus vertreten werden.
Man unterbricht die Nitrosegaszufuhr in Stufe a) dadurch, daß man die Ammoniakzufuhr zur Verbrennung abstellt
und ggfs. die Rückführung von mit NO beladener Säure zur Desorptions- bzw. Zersetzungsstufe unterbricht. Auf jeden Fall
ist dafür zu sorgen, daß vom Zeitpunkt der Notabschaltung ab kein neues Nitrosegas mehr gebildet wird und/oder in die Gasphase
ansaugseitig des Nitrosegaskompressors übergeht.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit des Nitrosegaskompressors bei Notabschaltung durch
Weiterantrieb von der Endgasturbine und auf Grund einer im Vergleich zur Normalausführung vergrößerten Masse seiner
rotierenden Teile in dem Bereich von 10 bis 60 Sekunden liegt. Hierbei kann die eine höhere Rotationsenergie bedingende vergrößerte
Masse nicht nur an dem Nitrosegaskompressor angeordnet sein, sondern auch an anderen mit ihm gekuppelten Antriebsaggregaten,
z.B. der Endgasturbine. Durch die erhöhte Auslaufzeit ist gewährleistet, daß das saugseitig des Nitrosegaskompressors
in der Anlage befindliche Gasvolumen wenigstens einmal vollständig auf die Druckseite gefördert wird.
Weiterhin ist die druckseitige Leitung des Nitrosegaskompressors vor dem Organ zur Absperrung des druckseitigen
Gasvolumens durch eine mit einem Ventil versehene Umblaseleitung an die Nitrosegasleitung zwischen Ammoniakverbrennungsaggregat
und Nitrosegaskühler angeschlossen. Durch diese Leitung wird in der Verfahrensstufe c) das in dem Nitrosegaskorapressor
bzw. auf seiner Druckseite vor dem Absperrorgan befindliche Gas zur Saugseite entspannt. Weiterhin ist vorgesehen,
daß die Nitrosegasleitung anströmseitig des Organs zur Absperrung des Gasvolumens durch eine mit einem Ventil versehene
Leitung an ein unter Vakuum gehaltenes System angeschlossen ist. Durch diese Leitung kann das vor dem Absperrorgan
befindliche Gasvolumen in das Vakuumsystem abgesaugt werden. Die vorgesehenen Ventile und Absperrorgane werden größtenteils
automatisch betätigt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der ein schematisches Fließbild einer
Anlage zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist.
Durch die Leitungen 1 und 2 werden einem Mischgasgebläse 3 Luft bzw. Ammoniakgas zugeführt. Das Gasgemisch wird
in dem mit Abhitzekessel ausgestatteten Ammoniakverbrennungsaggregat 4 zu Nitrosegas verbrannt. Das Nitrosegas strömt mit
etwa 1 bar durch die Leitung 6 mit dem Gaskühler 5 zu dem Nitrosegaskompressor 7, in dem der Nitrosegasstrom auf z.B. 9 bar
verdichtet wird. Der Kompressor 7 wird durch einen Elektromotor 8 und eine Endgasturbine 12 angetrieben. Das verdichtete Ni
trosegas strömt von dem Kompressor 7 durch Leitung 6,9 zu einem Gaskühler 15, in dem es von z.B. 150 auf 60 0C abgekühlt wird.
Das Nitrosegas strömt dann in die chemische Absorptionskolonne 16, in der es mit durch Leitung 24 zugeführter azeotroper
Säure in Kontakt gebracht wird. Ein Teil des Stickoxids setzt sich zur Salpetersäure um. Die überzeotrope Säure verläßt die
chemische Absorptionsstufe 16 durch Leitung 30. Das noch NO -haltige Abgas der chemischen Absorptionsstufe 16 strömt
durch Leitung 9 zur physikalischen Absorptionsstufe 17, in
der das restliche Stickoxid durch azeotrope Säure im wesentlichen vollständig physikalisch aus dem Gasstrom ausgewaschen
wird. Das Gas durchströmt dann eine Nachabsorptionsstufe 18 zur Entfernung von Säuredämpfen und Säuretröpfchen aus dem
Gasstrom. Das abströmende Endgas wird durch Wärmeaustausch in den Stufen 4 und/oder 7 und/oder 15 erhitzt und dann bei
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ir
geschlossenem Ventil 34 und offenem Ventil 11 in der Endgasturbine
12 entspannt und durch Leitung 19 zum Kamin 20 geleitet. Die aus den Absorptionsstufen 16,17 durch Leitungen
30 bzw. 28 abströmenden Säuren werden in der Desorptionsstufe 27 mit durch Leitung 26 aus der Atmosphäre zugeführter
Luft entgast. Die entgaste überazeotrope Säure aus der chemischen Absorptionsstufe 16 gelangt durch Leitung 30 in
die Rektifikationsstufe 23, in der sie in 99 %ige Produktsäure,
die durch Leitung 25 abgeführt wird, und azeotrope Säure, die durch Leitung 24 in die Stufe 16 zurückgeführt
wird, zerlegt wird. Die in der Desorptionsstufe 27 entgaste Absorbersäure aus Absorptionsstufe 17 wird durch Leitung
in diese' Stufe zurückgeführt. Die mit den desorbierten Stickoxiden
beladene Luft aus Stufe 27 wird durch Leitung 31 mit dem Absperrorgan 32 von dem Nitrosegaskompressor 7 wieder angesaugt.
Bei einer Notabschaltung, z.B. durch Ausfall das Stroms für den Antriebsmotor 8 des Nitrosegaskompressors 7, wird
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die NO -Emission in folgender Weise fast vollständig verhindert: Die Ammoniakzufuhr
zum Ammoniakverbrennungsaggregat 4 wird durch Schließen des Ventils 2a unterbrochen, und die Zufuhr von mit Stickoxiden
beladener Säure zur Desorptionsstufe 27 wird durch Schließung der Ventile 36 und 37 unterbrochen. Durch den
kurzzeitigen Weiterlauf der Endgasturbine 12 und auf Grund der vergrößerten Masse des Nitrosegaskompressors 7 läuft
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der Kompressor noch solange, bis das auf der Saugseite des Kompressors befindliche Gasvolumen, d.h. das Gasvolumen
in den Apparaten 4, 5, 27 und den saugseitigen Leitungsteilen 6 und 31 auf die Druckseite des Kompressors
gefördert ist. Anschließend wird das Ventil 14 geöffnet, so daß das im Nitrosegaskompressor 7 vorhandene Gasvolumen
durch Leitung 13 zur Nitrosegasleitung 6 anströmseitig des Gaskühlers 5 abströmen kann. Zugleich wird das auf
der Druckseite des Nitrosegaskompressors befindliche Nitrosegasvolumen durch Schließen der Ventile 10 und 11 bei
geschlossenem Ventil 34 abgesperrt, so daß es nicht aus der Anlage austreten kann. Schließlich wird das Ventil
geöffnet, so daß das in den Apparaten 4, 5, 7, 27 und den Leitungen 6, 13, 31 befindliche Gasvolumen durch Leitung
in das unter Vakuum gehaltene Rektifikationssystem 23 abströmen kann.
Das im Absorptionsteil zwischen den Ventilen 10, 11
und 34 unter Druck eingesperrte Gasvolumen wird zu einem späteren Zeitpunkt, wenn Antriebsenergie für die Zirkulationspumpen
der Absorptionskolonnen 16, 17 und für das
Mischgasgebläse 3 wieder verfügbar ist, aus der Anlage in folgender Weise entfernt. Zunächst wird die in den Absorptionsstufen 16 und 17 befindliche mit NO beladene Säure in einen
Ji
besonderen Behälter (nicht dargestellt) abgezogen und durch
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entgaste Säure ersetzt. Diese Säure wird durch die Absorptionsstufen
16 und 17 zirkuliert, bis sich im wesentlichen Gleichgewicht eingestellt hat, d.h. das in den Kolonnen
enthaltene Stickoxid sich teilweise chemisch zu Salpetersäure umgesetzt, teilweise in der zirkulierten Säure physikalisch
gelöst hat. Nachdem dieses Gleichgewicht erreicht ist, wird die Zirkulation unterbrochen. Dann wird das in
dem Absorptionsteil 9, 15-18 eingesperrte Gas durch öffnen
des Ventils 34 über die Leitungen 33, 19 zum Kamin 20 entspannt, wobei die Absorptionskolonne 17 mit gekühlter etwa
azeotroper Säure beaufschlagt wird. Auf diese Weise werden aus dem Gas der größte Teil der noch verbliebenen
Anteile des noch enthaltenen NO von der Säure aufgenommen. Das dem Kamin zuströmende Endgas wird durch Gebläse
3 in die Leitung 35 geförderte Luft weiter verdünnt, wenn dies erforderlich ist.
In einer Anlage, wie sie an Hand der Zeichnung beschrieben
wurde, werden 200 t/d konzentrierte HNO3 hergestellt. Durch eine entsprechende Auslegung des Nitrosegaskompressors
ist dafür gesorgt, daß er nach Notabschaltung des Antriebs noch 15 Sekunden weiterläuft. Mit der Notabschaltung
wird zugleich die Ammoniakzufuhr zur Verbrennung und die Desorption unterbrochen. Beim Auslaufen des
Nitrosegaskompressors wird der Absorptionsteil abgesperrt,
130026/OU2
_. ··' .. ?950872
IO
die Druckseite des Kompressors zur Saugseite entspannt
und die Saugseite an das unter Vakuum stehende Rektifikationssystem angeschlossen, so daß die saugseitig befindlichen
Gase in die Kolonne abströmen können. Dann wird die Säure in den Absorptionskolonnen durch etwa 6 m3
entgaste azeotrope Säure ausgetauscht und in diesen Teil der Anlage 50 m3 (Vn) Sauerstoff eingedrückt. Die Säure
wird eine Stunde durch die Kolonnen zirkuliert. Anschließend wird der Druckteil während eines Zeitraums von 20 Minuten
entspannt, wobei die physikalische Absorptionskolonne mit 20 m3 azeotroper Säure beaufschlagt wird. Während
des 20minütigen EntspannungsZeitraums beträgt, die mittlere
NO -Konzentration des Abgases etwa 600 ppm (V) und die ge-
samte ausgestoßene NO -Menge, gerechnet als NO^* beträgt
etwa 20 kg.
Wird demgegenüber in der gleichen Anlage die bei einer Notabschaltung vorhandene Nitrosegasmenge aus der Anlage abgeblasen
ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, so muß mit einem etwa zwanzigmal so großen NO -Ausstoß gerechnet
Ji
werden.
130Q26/OU2
Claims (9)
- DAVY INTERNATIONAL AKTIENGESELLSCHAFTVerfahren und Vorrichtung zur Verhinderung von NO -Emissionen nach Notabschaltungen bei der Herstellung von SalpetersäurePatentansprüche1". Verfahren zur Verhinderung von NO -Emissionen nach Wotabschaltungen bei der Herstellung von Salpetersäure durch katalytische Ammoniakverbrennung mit Luft, Kompression der nitrosen Verbrennungsgase und chemische und/oder physikalische Absorption der nitrosen Gase aus dem Gasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Notabschaltung soforta) die Nitrosegaszufuhr zur Saugseite des Nitrosegaskompressors unterbricht;b) die auf der Saugseite befindlichen Nitrosegase durch den Nitrosegaskompressor auf die Druckseite fördert;c) das auf der Druckseite des Nitrosegaskompressors befindliche Gasvolumen absperrt, das im Nitrosegaskompressor vorhandene Gasvolumen zur Saugseite des Kompressors entspannt und das dann auf der Saugseite befindliche Gasvolumen invein Vakuumsystem absaugt; und daß man anschließend oder späterd) die in der chemischen und/oder physikalischen Absorptionsstufe (n) befindliche, mit NO beladene Säure abzieht;Jie) entgaste Säure durch die chemische und/oder physikalische130026/0142ORIGINAL INSPECTEDAbsorptionsstufe zirkuliert, und nach Einstellung des Gleichgewichtesf) den abgesperrten Druckteil abströmseitig der Absorption entspannt und dabei die Absorptionsstufe(n) mit gekühlter Säure beaufschlagt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe c) das im Kompressor befindliche Gasvollumen in den Eintritt der Gaskühlung nach der Ammoniakverbrennung entspannt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das auf der Saugseite des Kompressors vorhandene Gasvolumen in einen unter Vakuum stehenden Behälter absaugt.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Säurezirkulation durch die Absorptionsstufe(n) gemäß Stufe e) in Gegenwart von Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid durchführt.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in Stufe a) die Nitrosegaszufuhr dadurch unterbricht, daß man die Ammoniakzufuhr zur Verbrennung abstellt und ggfs. die Rückführung von mit NO beladener Säure zur Desorptions- bzw. Zersetzungs-Jistufe unterbricht.130026/0U2
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Absorption in Stufe f) unter im wesentlichen den gleichen Betriebsbedingungen wie im Normalbetrieb fährt.
- 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Verbrennungsaggregat für die Ammoniakverbrennung, Nitrosegaskühlstufen, einem Nitrosegaskompressor sowie Kolonnen für die chemische und/oder physikalische Absorption der nitrosen Gase und einer Endgasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit des Nitrosegaskompressors (7) bei Notabschaltung durch Weiterantrieb von der Endgasturbine(12) und auf Grund einer im Vergleich zu einer Normalausführung vergrößerten Masse seiner rotierenden Teile in dem Bereich von 10 bis 60 s liegt.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die druckseitige Leitung (6) des Nitrosegaskompressors (7) vor dem Absperrorgan(10) durch eine mit einem Ventil (14) versehene Umblaseleitung (13) an die Nitrosegasleitung (6) zwischen Ammoniakverbrennungsaggregat (4) und Nitrosegaskühler (5) angeschlossen ist.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrosegasleitung (6) durch eine mit einem Ventil (22) versehene Leitung (21) an einen unter Vakuum gehaltenen Behälter, z.B. ein unter Vakuum betriebenes Rektifikationssystem (23) angeschlossen ist.130026/0142
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