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Verfahren zur Darstellung konzentrierter Salpetersäure. LTm aus den
bei Stickstoffoxydationsv erfahren gewonnenen nitrosen Gasen konzentrierte Salpetersäure
zu gewinnen, hat man bisher zwei Wege eingeschlagen. Die t3ase «-erden entweder
im Wasser absorbiert, wodurch verdünnte Salpetersäure gebildet wurde, die mittels
eines Konzentrationsverfahrens in konzentrierte bzw. hochkonzentrierte Salpetersäure
umgewandelt wird. Diese Arbeitsweise kann als kontinuierliches. Verfahren durchgeführt
,-erden, erfordert aber dann eine ziemlich komplizierte Apparatur. Oder man hat
aus den Gasen Stickstoffperoxyd dargestellt, «-elches dann vorzugs«-eise in flüssiger
Form in einem Autoklaven unter hohem Druck mit einer equimo.lekulären :slenge Wasser
nebst Sauerstoff behandelt wurde, wodurch man glaubte, höchstkonzentrierte Salpetersäure
erhalten zu können. Die zur Lösung der Aufgabe auf diese.in Wege angestellten Versuche
gründen sich auf diskontinuierliche Verfahren.
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Sowohl dieser letztere Umstand als auch die Tatsache, daß die auf
diesem Grundsatz beruhenden Verfahren eine vorhergehende Umbildung der gewonnenen
Stickstoffoxyde in Stickstoffperoxyd bedingen, %@-as v-iederum eine schlechte Ausnutzung
(des Sauerstoffs und der Stickstoffoxyde herbeiführt, haben zur Folge gehabt, daß
das Verfahren keine praktische Verwendung .gefunden hat.
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Nach vorliegender Erfindung, die eine kontinuierliche Arbeitsweise
einschlägt, erhält man hochkonzentrierte Salpetersäure unmittelbar aus gasförmigem
Stickstofioxvd, Stickstofftrioxvd oder Stickstoffperoxv ddadurch, daß diese Gase
der Einwirkung von Sauerstoff unter Druck in einem zwei oder mehrere Berieselungstürme
umfassenden Apparatsvstem ausgesetzt «erden, in welchem das Gemisch von Sauerstoff
und den genannten Gasen in Berührung mit Wasser :bz.«-. verdünnter Salpetersäure
gelangt. Diese Arbeitsweise erfordert eine verhältnismäßig einfache Apparatur, gleichzeitig
wind der für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Sauerstoff dazu benutzt,
eine Zirkulation .der Reaktionsflüssigkeit in .den verschiedenen Teilen des _-#:pparates
herbeizuführen. Der Sauerstoff wird möglichst lange in Berührung mit der 1.-, lüssigkeit
und den von Jerseliben absorbierten Stickstoffoxyden erhalten, :indem beide im Gleichstrom
in den Teilen der ,Apparatur ge-!eitet werden, wo .die Reaktion stattfindet, während
man um eine möglichst gute Ausnutzung des Sauerstoffes zu erzielen, :denselben im
Gegenstrom zur Bewegungsrichtung der Flüssigkeit führt, `nenn man :die Apparatur
als Ganzes betrachtet.
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Die anliegende Zeichnung erläutert eine zweckmäßige Durchführungsform
des Verfahrens, nach welcher das Verfahren in zwei Stufen durchgefübrt wird.
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A und B sind Reaktionstürme, die beispielsweise ausTanteisen
(säurefestesSiliziumeisen) ausgeführt und mit einem säurefesten Körper, \vie Quarz,
gefüllt sein können. Stickstoffperoxyd und Wasser oder verdünnte Salpetersäure werden
i.in T -Rohr 7n gemischt und,das Gemisch fließt .durch .das Rohr L in eine pneumatische
Hebevorrichtung E, -die mit Sauerstoff angetrieben wird, welcher durch das
Rohr H eintritt. Die Hebevorrichtung bringt das Gemisch durch das Rohr I nach dem
oberen Ende :des Turmes A, welcher Quarzstücke oder einen anderen Füllstoff enthält.
Vom Turm geht die Flüssigkeit teil-iveise durch das Rohr D nach :.der pneumatischen
Hebevorrichtung E zurück, und teilweise fließt dieselbe auch durch den Flüssigkeitsverschluß
C: und das Rohr G nach der Hebevorrichtung E', die ebenfalls mit Sauerstoff angetrieben
wird. Dieser Sauerstoff kommt von einem Kompressor (nicht gezeigt.) durch das Rohr
D'.
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Die Hebevorrichtung fördert das Gemisch nach dein oberen Enide .des
Turmes B, von «-elc:hem es teilweise wieder nach der Hebevorrichtung E' zurückfließt
und teilweise in den Behälter K eingelassen wird. Da die ganze Apparatur unter Druck
steht, ist der Behälter K unten mittels eines Hahnes geschlossen, .durch welchen
zeitweilig etwas Säure als verkaufsfertiges Produkt abgezogen werden kann. Der Sauerstoff
beginnt also seine Wanderung vom Kompressor .durch die
Hebevorrichtung
E'; indem er das Gemisch von Salpetersäure und Stickstoffperoxyd. hebt, wird er
schon im Steigrohr beginnen, ,Stickstoffperoxyd zu oxydieren. Diese Oxydation setzt
sich im Turm B fort, wo Sauerstoff und Flüssigkeit ran iGleichstrom fließen sind
wo der Sauerstoff Gelegenheit hat, ein Flüssigkeitsgemisch zu beeinflussen, Idas
schon vorher vom Sauerstoff .in A abeeinflußt worden ist, dem Gegenstromprinzip
entsprechend.
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Vom Turm B tritt der restierende .Sauerstoff .durch das Rohr H nach
!der Hebevorrichtung E, wo er Gelegenheit hat, auf das frische Gemisch von Wasser
#bzw. Salpetersäure und Stickstoffperoxyd zu wirken. Diese Einwirkung setzt sich
im Turm A fort, wo das Gas und die Flüssigkeit in gleicher Richtung, also im Gleichstrom
fließen.
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Da (der Sauerstoff niemals ganz rein ist, wird er schon im Turm A
etwas verdünnt sein, es ist ,deshalb erforderlich, einen. Teil des Gases, die Verunreinibgumgen
des Sauerstoffes, aus dem Turm A zu entfernen; dies geschieht durch einen Dephlegmator
0. Es wird :dann ran Deph#l%rmator ,dier mit Iden Abgasen mitgerissene Salpetersätiredampf
kondensiert und in das Rohr C zurückgeführt, durch welches das Kondensat wieder
@in die Apparatur eintritt. Anstatt durch idde Rohre L und G zu fließen, kann !die
Flüssigkeit mittels Umstelljung des Hahnes dazu veranlaßt werden, durch die Rohre
P :und R direkt in die Türme einzutreten, wodurch die :pneumatischen Hebevorrichtungen
entlastet wenden.
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Es findet keine Austreibung nitroser Gase aus .der gebildeten Säure
statt, so wie es tder Fall sein würde, wenn edier Sauerstoff im Gegenstrom geführt
würde. Dies bewirkt, idaß man .eine @höhere Konzentration .der Salpetersäure erreicht,
da idiese unter anderem von :den aufgelösten Stickstoffoxyden abhängig ist.
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Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren zur Oxydation von Stickstoffperoxyd
zu Salzsäure-runter Druck, wo man normale Temperatur verwendet oder eine Temperatur,
die mittels Kühlung auf nahe bis o° C heraAbgesetzt worden ist, erhält man nach
dem vorliegenden Verfahren das günstigste Ergebnis bei höheren Temperaturen (eine
Temperatur von etwa 7o° C hat ,sich beispielsweise als zweckmüßig erwiesen). Aus
diesem Grunde wind das Verfahren vorteilhaft mit Stickstoffoxyden in gasförmigemZustand
-durchgeführt, so wie sie :beispielsweise erhalten werden bei der Darstellung von
Nitrat aus Nitrit und Salpetersäure oder beim Kochen von Nitroxylschwefelsäure -
im ersteren Falle Stickstoffoxyd! (NO), im zweiten Falle .Stickstofftrioxyd (N203)
-. Die Umbildiung dieser Oxyde in flüssiges Stickstoffperoxyd, findet bekanntlich
als stark exoterme Oxydiationsreaktion statt. Die Fabrikation ides P.eroxydes setzt
somit die Anwendung einer liüh1avorrichtung voraus.
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Wenn man nach dem vorliegenden Verfahren arbeitet, kommt,die bei der
Oxydation der Stickstoffoxyde entwickelte Wärme dem Verfahren zugute, und es -zeigt
sich, daß man auf diese Weise so viel Wärme in den Apparaten entwickelt erhalten
kann, @daß dass Fortlassen einer indirekten Erwärmung möglich wind.
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Das Verfahren bedingt nicht nur einen Vouteil insofern, als man ,die
mit der Darstellung von flüssigem Stickstoffperoxyd verknüpften Nachteile und Kosten
vermeidet, sondern .es wird auch eine erhebliche Ersparnis hinsichtlich Konstruktion
und Betrieb der Apparate erreicht.
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Bei ,der Durchführung des Verfahrens in der beschriebenen Weise wird
eine vollständige Ausnutzung dies Sauerstoffes erzielt. Als Restgase werden nur
idde geringen Mengen an Verunreinigungen, die stets in dem benutzten Sauerstoff
@enthalten sind, mit Stickstoffoxyde vermischt. Diesle Restgase können verwertet
wenden durch A ibsorption in Wasser oder in Alkalien oder auf andere Weise.
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Selbstverständ1dch .kann man auch den Apparaten Stickstoffperoxyd
in flüssiger Zorm zuführen.