DE622874C

DE622874C - Herstellung von Stickoxyden aus Ammoniak

Info

Publication number: DE622874C
Application number: DEP67982D
Authority: DE
Original assignee: E H HARRY PAULING DIPL ING DR
Current assignee: E H HARRY PAULING DIPL ING DR
Priority date: 1933-07-28
Filing date: 1933-08-05
Publication date: 1935-12-07
Also published as: FR772368A

Description

Bei der katalytischen Überführung von Ammoniak in Stickoxyde werden je Mol Ammoniak ungefähr 5403! entwickelt, so daß beispielsweise bei der Verbrennung eines 9,5 volumprozentigen Ainmoniak-Luft-Gemisches die Reaktionstemperatur am Katalysator je nach den Strahlungsverlusten etwa 650 bis 68o° beträgt. Die Auegangstemperatur des Ammoniak-Luft-Gemisches ist nietrbei mit 20⁰ an-

genommen.

Zur Erhöhung der Ausbeute an Stickoxyden durch 'die Verbrennung von Ammoniak hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Reaktionstemperatur durch. Vorwärmung der Frischgase auf etwa 850 bis 950° zu steigern. Diese Temperaturen und noch höhere werden aber auch ohne Vorwärmung durch Verbrennung ammoniakreicherer Gemische erreicht.

Schon die Reaktionstemperaturen von 850 bis 950° bringen für den Betrieb erhebliche Schwierigkeiten mit sich. Die hohe Verbrennungswärme !erfordert die Ausführung der Brenner aus teurem hodhHtzebestämidigem.

Stahl, -weil das biHigiere und einfacher zu handhabende Aluminium oder dessen Legierungen der großen Hitze nicht zu widerstehen vermögen. Infolgedessen beschränkt sich die Verwendung von Aluminium, auf die Herstellung solcher Brenner, die für niedrigere Reaktionstemperaturen blesitimmt sind.

Weiterhin erfolgt dan» allgemein, die Abführung der Reaktionswärme erst in. einiger Entfernung vom 'eigentlichen Katalysatorraum, beispielsweise in Dampfkesseln. Die Stickoxyde bleiben also wahrend längerer Zeit auf einer hohen Temperatur, so daß eine Zersetzung der Stickoxyde unvermeidlich ist. Der Vorteil der hohen Reaktionstemperatur, die durch Vorwärmung des Ammoniak-Verbrennungsgemisches zu 'erreichen ist, wird also hierdurch teilweise wieder aufgehoben.

Bei Verbrennungsgemischen, die einen honen Ammoniakgehalt aufweisen, müssen stets besondere Vorkehrungen! getroffen werden, damit schon im Katalysatorraum die Reaktionstemperatur auf einer für die Umsetzung erträglichen Höhe gehalten wird.

Zu diesem Zweck ist beispielsweise vorgeschlagen worden, dem Ammoniakverbirennungsgemisch. Wasserdampf zuzumischeini oder unterhalb oder oberhalb des Katalysators FlüssigkeitsscMehten, bestehend aus Salpetersäure, Wasser oder Ammoniakwasser usw., anzuordnen. Die Flüssigkeitsschichten sollen als Strahlungsfänger dienen und außerdem durch die Entstehung von Wasserdampf die Wärmekapazität des Verbrennumgsgemischies erhöhen.

Diese Lösungen !ergeben· keine befriedigenden Ergebnisse, denn sie bedeuten konstruktiv, daß die Verbrenaungseleinente ihre ein-

faciie Bauform, verlieren,., Ferner gelangen bei der Kühlung des Stickoxydgasgemisches bei der Zugabe von Wasserdampf größere Mengen an· Salpetersäure in das Kondensat. Da 'ein Teil des Kondensates abgeführt werden muß, um die Säurekorizenitration nicht unter eine praktisch brauchbare Höhe zu senken, entstehen auf diese Weise erhebliche Verluste an Säure.

ίο Wesentliche Vorteile bietet demgegenüber eine neue Art der Kühlung des Verbrennungsraumes. Die Kühlung wird erflndungsgemäß durch Einführung von Stickoxyden in den Teil des Katalysatorraumes vorgenommen, in welchen die Stickoxyde vom Katalysator ab- - strömen.

Die für die Kühlung erforderliche Stickoxydgasmenge wird dem Hauptgasstrom z.B. nach Durchströmen des Abhitzekessels lentnommen und zur Wand des Brenners, zweckmäßig tangential, in den Katalysatorraum ,geführt. Dann strömen/ die zur Kühlung benutzten Stickoxyde in der Richtung des Gasstromes an der Wand des Verbrennungsraumes entlang und bewirken zunächst, daß die Wand des Brenners kräftig gekühlt wird. Gleichzeitig wird hierdurch natürlich eine Kühlung der vom Katalysator kommendem Stickoxyde, und zwar ohne Wärmeverluste, erreicht, so daß diese sofort von der hohen Vearbrennungstemperatur auf eine Temperatur ,gebracht werden, die für die Stickoxyde unschädlich ist.

Diese Kühlung wirkt sich auch auf den Katalysator selbst aus. Während man bisher für die hohen Reaktionstemperatureüi die teure Platin-Rnodium-Legierung verwenden mußte, kann man jetzt die Verbrennung mittels" reiner Platinnetze durchführen. Durch die Kühlung.der Wand des Brenners ist. ferner die Möglichkeit gegeben, die Brenner aus Aluminium herzustellen^ wodurch sich die Verwendung der teuren Stähle auch für solche Elemente erübrigt, in denen hohe Verbrennungstemperaturen auftreten.

Die Einführung der Stickoxyde in den Verbrennunigsraum zur Kühlung ist selbstverständlich an keine bestimmte Form des Brenners oder des Katalysators gebunden) und. läßt sich, insbesondere als tangential© Ein- 50 , strömung, sowohl bei Brennern mit flachen wie gewölbten und zylinderförmigen Netzen oder auch mit Katalysatorschichten anwenden. In allen Fällen erfolgt die Einführung der Stickoxyde, im Sinne des Gasstromes gesehen, hinter dem Katalysator.

Diese Maßnahme ist also nicht zu verwechseln mit der bekannten Verdünnung des Ammoniakverbrennungsgemisches mit Stickoxyden, weil in diesem Fall die Stickoxyde durch den Katalysator mit dessen sehr hoher Temperatur strömen müssen, wodurch eine Zersetzung der Stickoxyde eintritt. Ferner bildet sich aus den Stickoxyden undi dem Ammoniak Ammonnitrit, das in Stickstoff und Sauerstoff zerfällt und folglich eine weitere Verlustquelle bedeutet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Stickoxyden durch katalytische Verbrennung von Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung Stickoxyde oder nitrose Gase, ζ. B. abgekühlte Verbrennungsgase, in den Verbrennungsraum hinter dem Katalysator eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Kühlgase tangential erfolgt.