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Verfahren zum Absorbieren mit Sauerstoff oder Luft gemischter nitroser
Gase Der Gegenstand der Erfindung stellt sich als eine Ausführungsform eines an
sich bekannten Verfahrens zum Absorbieren mit Sauerstoff oder Luft gemischter nitroser
Gase mittels festen Ammonbicarbonats als Absorptionsmittel dar, die besondere Vorteile
für die Durchführung des bekannten Verfahrens mit sich bringen soll, und zwar in
doppelter Richtung. Einmal soll die sich als Produkt ergebende Ammoniumnitratlösurig
in besonders konzentrierter Form gewonnen werden, und zum anderen soll eine restlose
Absorption einer möglichst großen Menge nitroser Gase erzielt werden. Dies wird
nach der Erfindung durch die Zusammenwirkung mehrerer Maßnahmen erreicht. Zunächst
wird davon ausgegangen, däß die allmähliche Anreicherung der gewonnenen Lösung mit
dem entstehenden Ammoniumnitrat am sichersten dadurch--erzielt werden kann, daß
die gebildete Lösung im Gegenstrom zu den eingeführten, mit Sauerstoff oder Luft
gemischten nitrosen Gasen geführt wird. Hierdurch erfolgt im Lauf der Prozeßdurchführung
selbsttätig eine dauernde -Erhöhung der Konzentration der Lösung. Um dies
in zweckmäßiger Form durchzuführen, sollen zwei Maßnahmen zusammenwirken, nämlich
einmal die Durchleitung der absorbierenden Gase in einem aufsteigenden Strom durch
eine gehäufte Masse des Ammonbicarbonäts, womit die weitere Maßnahme zusammenwirkt,
daß das Ammoniumbicarbonat in grobkörniger Form verwendet wird. Diese beiden Maßnahmen
müssen zur vollen Erreichung des gesetzten Zieles zusammenwirken und stehen miteinander
in einem Abhängigkeitsverhältnis. Läßt man die zu absorbierenden Gase in aufsteigendem
Strom eine gehäufte Masse festen Ammonbicarbonats durchstreichen, so fließt das
bei der Reaktion entstehende Wasser abwärts und führt das durch die Reaktion gebildete
Ammoniumniträt mit sich. Die gehäufte Bicarbonatmasse muß also, damit das Verfahren
gelingt, hinreichend weite Durchtrittskanäle zwischen den Masseteilen frei lassen,
durch die einerseits das nitrose Gas aufsteigen, andererseits die gebildete Flüssigkeit
abwärts sickern kann. Würde man nun das feste Ammonbicarbonat in feinkörniger oder
pulveriger Form verwenden, so würden von vornherein Schwierigkeiten bei der Durchdringung
der Massen durch die von unten aufsteigenden Gase entstehen, die bei dem allmählichen
Verbrauch des Bicarbonats nicht gebessert würden, weil feinkörniges Salz selbstverständlich
allmählich immer mehr zusammensackt, wodurch schließlich die gesamte Masse für das
Gas undurchdringlich werden würde.
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Die gleichen Schwierigkeiten würden sich natürlich dem Herabsickern
der Flüssigkeit entgegenstellen, so daß eine zweckmäßige Aneinandervorbeiführung
der Lösung einerseits und der Gase anderseits im Gegenstromunter gleichzeitiger
Anreicherung der Lösung mit Ammonnitrat nicht stattfinden könnte.
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Bahnen dagegen die Gase durch ihrenAuftrieb sich Wege durch die zusammengesackte
feste Masse hindurch, so reißen sie auch die entstehende Lösung mit nach oben.
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Es ergibt sich also, daß die erstrebte allmähliche Anreicherung der
entstehenden Lösung durch Gegenstromführung der beiden
Komponenten
bei Durchleitung der absorbierenden Gase im aufsteigenden Strom mit vollem Erfolg
nur dann durchgeführt werden kann, wenn grobkörniges Ammonbicarbonat verwendet wird,
das durch seinen besonderen Zustand die Bildung von Durchtrittskanälen in der Masse
begünstigt.
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Hierdurch wird stark angereicherte Ammoniumnitratlösung auf einfachste
Weise und ohne Zuziehung besonderer Hilfsmittel erzielt.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens füllt man festes Ammonbicarbonat
in grob kristallinischer Form in einen Behälter, dem von unten die zu absorbierenden
Gase zugeleitet werden. Durch die Umsetzung zu Ammonnitrat wird eine gewisse Menge
Wasser frei, wodurch das gebildete Ammonnitrat im wesentlichen nach unten hin abgeführt
wird. Es sammelt sich also am Grunde des Behälters eine hochkonzentrierte Ammonnitratlösung
an, die außerdem noch gewisse Mengen Ammonbicarbonat und Ammoniak gelöst enthält.
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Bei der Durchdringung der gehäuften Masse geht eine praktisch vollständige
Absorption der nitrosen Gase vor sich, so daß im oberen Teil des Behälters praktisch
nur Kohlensäure, neben etwa überschüssigem Sauerstoff, sowie, falls den nitrösen
Gasen Luft beigemischt worden war, Stickstoff auftritt. Bei der Durchdringung selbst
ermöglicht der aus dem Ammonbicarbonat stets freiwerdende Ammoniakdampf eine besonders
intensive Absorption der nitrosen Gase. In besonderen Fällen kann es vorteilhaft
sein, diese Dampfbildung von Ammoniak noch besonders durch.gelinde Erwärmung zu
begünstigen, da die Absorption der nitrosen Gase durch das dampfförmige Ammoniak
naturgemäß ganz besonders intensiv ist. Jedenfalls konnte bei den gemachten Versuchen
festgestellt werden, daß nitrose Gase, denen Sauerstoff zugesetzt war, vollständig
absorbiert wurden, so daß als gasförmige Endprodukte lediglich Kohlensäure und etwas
überschüssiger Sauerstoff verblieben.
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Ferner kann man die bei einer Absorption durch festes Ammonbicarbonat
anfallende Lösung der Einwirkung frischer nitroser Gase unterwerfen. Auf diese Weise
können auch die letzten Spuren gelösten Ammoniaks und Ammonbicarbonat zu Ammonnitrat
umgewandelt werden. Diese nitrosen Gase können dann nach ihrer Einwirkung auf die
Lösung zur Reaktion mit dem festen Ammonbicarbonat durch die gehäufte Masse hindurchgeführt
werden.
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Ferner ist es vorteilhaft, die :entweichende Kohlensäure zwecks Fällung
von neuem Ammonbicarbonat weiterzuverwenden. Zu diesem Zweck wird die Kohlensäure
in eine Ammoniaklösung eingeführt, wobei bekanntlich ohne weiteres sofort festes
Ammonbicarbonat gebildet und ausgefällt wird.
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Das gewonnene Ammonnitrat kann als solches zum Verkauf gebracht oder
aber auch zwecks Herstellung mehrerer Verkaufsprodukte ganz oder teilweise einer
an sich bekannten Umsetzung mit Alkalichlorid zu Chlorammon und Alkalinitrat unterworfen
werden. Bekanntlich fallen die beiden letzten Salze in einem einzigen Verfahrensgange
in fester Form aus, so daß sie entweder im Gemisch oder auch nach vorheriger Trennung
gesondert zum Verkauf gebracht werden können. Ausführungsbeispiel In einem mit Tropftrichter,
Gaszuleitung und -ableitung versehenen Kolben werdenaus Natriumnitrit durch Zutropfen
verdünnter Schwefelsäure nitrose Gase abgetrieben. Die Gase werden mit Sauerstoff
zusammen von unten in ein mit festem, grobkörnigem Ammoniumbicarbonat gefülltes,
senkrecht stehendes Rohr eingeführt. Die nach Durchstreichen der Ammonbicarbonatmasse
entweichenden Gase werden am oberen Teil des Rohres abgeleitet. Durch die Einwirkung
der Gase auf das Ammonbicarbonat entsteht Ammoniumnitrat; in den nachgeschalteten
Waschflaschen ist mittels Diphenylamin keine Spur nitroser Gase mehr nachzuweisen.
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Mit den Stickoxyden aus i oo g Natriumnitrit wurden auf diese Weise
bei einmaliger Einwirkung in sehr kurzer Zeit aus j 2o g Ammoniumbicarbonat etwa
116g Ammoniumnitrat erhalten.
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Bei der großindustriellen Ausführung dieses Verfahrens, bei welcher
z. B. die nitrosen Gase von einer Ammoniakoxydation oder Luftverbrennung verwertet
werden sollen, werden diese Gase zusammen mit Sauerstoff oder Luft zweckmäßig durch
einen mit festem, grobkörnigem Ammonbicarbonat vollständig oder teilweise gefüllten
Turm o. dgl. geleitet.