DE691620C - Verfahren zur Umsetzung von Nitritloesungen mit Salpetersaeure - Google Patents

Description

• Verfahren .zur Umsetzung von Nitritlösungen mit Salpetersäure Es ist bekannt, Nitrite durch Behandlung mit Salpetersäure unter Entwicklung von Stickokyd.in Nitrate überzuführen. So werden insbesondere die Lösungen, die bei der Absorption von Stickoxyde enthaltenden Gasen mit alk.ä.lischen Mitteln erhalten werden und die Alkali- oder Erdalkalinitrite und -nitrate enthalten, in der Weise auf nitritfreie Nitratlösungen verarbeitet, daß man sie bei gewöhnlicher oder wenig erhöhter Temperatur in Rührgefäßen mit Salpetersäure vermischt oder gemeinsam mit der Salpetersäizredurch mit Füllkörpern ausgestattete Türme strömen läßt. Die Reaktion verläuft beispielsweise im Falle des Natriumnitrits nach der Gleichung:

  3NaN02+2HN03-> 3NaN03+2N0+H20.

  Hierbei ist es an sich erwünscht, mit möglichst geringem Säureüberschuß auszukommen, um Salpetersäure zu -spanen und möglichst schwach saure Nitratlösungen zu :erhalten: Um das 1\Titrit genügend schnell und vollständig zersetzen zu können, ist jedoch praktisch ein nicht unbeträchtlicher Säureüberschuß erforderlich, oder es. ist notwendig, das Reaktionsgemisch mit Luft auszublasen. In letzterem Fall erhält man z. B. Nitratlösungen mit einem Gehalt von. 25% Natriumniträt, o, 15 % Natriumnitrit und z bis 3 % Salpetersäure; die Stickoxyde werden durch die Luft so weit verdünnt, daß man sie nicht unmittelbar . durch Verflüssigung in konzentrierter Form erhalten kann. Will man konzentrierte hochoxydierte Stickoxyde gewinnen, wie sie zur Herstellung konzentrierter Salpetersäure aus Stickstoff tetroxyd, Wasser bzw. verdünnter Salpetersäure und Sauerstöff unter Druck benötigt werden, so muß man entweder anstatt mit Luft mit dem verhältnismäßig teueren Sauerstoff arbeiten oder das nach der obigen Gleichung entwickelte Stickoxyd. nach bekannten Verfahren mit Salpetersäure in der Wärme oxydieren. Nachteilig ist auch, daß man infolge des bei der Umsetzung der Nitrit-Iösung ohne Luft erforderlichen Säureüberschusses verhältnismäßig stark saure Nitratlösungen mit z. B. 5 bis i o % - H N 03 erhält und daß auch zur nachfolgenden Oxydation des Stickoxyds Salpetersäure im überschuß ange,#vend.et werden muß und somit stark verdünnte Säure, z. $. 25 %ige, zurückbleibt, die als solche kaum verwertbar ist. Auch bei der bekannten Umsetzung von Nitritlösungen mit Salpetersäure - in der Siedehitze weisen die' entweichenden Stickoxydgase einen niedrigen , Oxydationsgrad und einen hohen Wassergehäli:: auf. -Es wurde nun gefunden, daß man unter vollständiger Ausnutzung -der angewandten Salpetersäure in einem Arbeitsgang unmittelbar konzentrierte, hochoxydierte Stickoxyde und zugleich praktisch nitrit- und säurefreie Nitratlösung erhält, wenn man die Umsetzung der Nitritlösung mit der Salpetersäure, wie an sich bekannt, in der Hitze, zweckmäßig bei Temperaturen -oberhalb ioo°, z. B. bei der Siedetemperatur der Lösung, vornimmt und die dabei entstehenden stickoxydhaltigen heißen Dämpfe mit der für die Nitritumsetzung bestimmten Salpetersäure, vorzugsweise im Gegenstrom, behandelt. Hierbei wird die Säure durch die heißen Stickoxydgase aufgeheizt, und diese werden gleichzeitig' in sehr wirksamer Weise oxydiert. Man arbeitet am besten kontinuierlich unter Verwendung eines mit Füllkörpern versehenen Turmes oder einer Kolonne und gibt obendie Salpetersäure und in der Mitte oder weiter unten die Nitritlösung auf. Die Umsetzung der Nitritlö:sung kann im unteren Teil des Turmes vorgenommen werden, indem man diesen Teil durch einen Dampfmantel beheizt. Man kann die salpetersaure Nitritlösung aber auch aus dem Turm in ein besonderes beheizbares Gefäß überführen und .dort die Umsetzung durch Erhitzen bewirken. Statt der Außenheizung läßt sich auch Innenheizung, insbesondere durch Einleiten von Dampf in die Umsetzungsflüssigkeit, anwenden.
• Gemäß der Erfindung lassen sich nun die Mengen der in den Turm einlaufenden Salpetersäure und Nitritläsung derart bemessen, daß die erhaltene Nitratlösung praktisch frei sowohl von Nitrit als ,auch von freier Säure ist. Die fühlbare Wärme der nahezu siedend ablaufenden I`Titratlösung kann man zum Aufheizen der zulaufenden Nitritlösung ausnutzen und so an Heizmittel sparen. Auch die an der Spitze des Turmes oder der Kolonne zuzuführende Säure kann man in dieser Weise vorheizen, jedoch darf erfindungsgemäß die Temperatur der aus dem Turm abziehenden Stickoxyde nicht über 5o bis 6o° steigen, d=enn bei Atmosphärendruck gearbeitet wird, da sonst größere Wasser- bz-,v. Salpetersäuremengen mit überdestillieren würden. Das Verfahren läßt .sich vorteilhaft auch unter erhöhtem Druck ausführen; in diesem Fall muß eine entsprechend höhere Temperatur an der Austrittsstelle der Stickoxyde eingehalten werden. Das Arbeiten unter .erhöhtem Druck empfiehlt sieh besonders, wenn man Salpetersäure mit weniger als etwa 5o % H N 03-,Gehalt verwendet, da. mit diesen weniger konz@entrierten Säuren bei Atmosphärendruck Geche von Stickstofftrioxyd und Stickstoffxetroxyd erhalten werden, die sich erst bei tiefen Temperaturen unterhalb o' vollständig verdichten lassen und zur weiteren Oxydation entsprechend größere Sauerstoffmengen benötigen.
• Beispiel Auf einen mit Füllkörpern versehenen Turm i (vgl. die Zeichnung) aus Ferrosilicium von o,2om Durchmesser und 5 m Höhe werden aus -dem Vorratsgefäß 2 mittels Pumpe 3 stündlich 5 j 1 Salpetersäure mit 787g H N 0g im Liter und aus dem Vorratsbehälter ¢ mittels Pumpe.5 über den Wärmeaustauscher 6 96 1 Natriumnitritl#ösung mit 300g NaN02 im Literaufgegeben, und zwar befindet sich die Eintrittsstelle für die Salpetersäure an der Spitze des Turmes, während die Nitritlösung etwa 2 m oberhalb des unteren Ergies des Turmes eingeführt wird. Die unten ablaufende Lösung gelangt in den aus Chrömnickelstahl bestehenden Verdampfer 7, in dem sie zum Sieden erhitzt wird, und anschließend in den gleichfalls .aus Chromnickelstahl bestehenden Wärmeaustauscher 6, den sie im Gegenstrom zu der dein Turm zuzuführenden Nitritlösung durchströmt. Die Nitratlösung verläßt den Wärmeaustauscher mit etwa 5o°, die Nitritlösung verläßt ihn mit annähernd i oo°. Die aus dem Verdampfer entweichenden Dämpfe werden in den unteren Teil des Turmes unterhalb des die Füllkörper tragenden Rostes eingeleitet, so daß sie der herabrieselnden Lösung entgegenströmen. Der mitgeführte Wasserdampf wird dabei vollständig niedergeschlagen. Die Beheizung des Verdampfers wird so eingestellt, daß die an der Spitze des Turmes abziehenden Stickoxyde eine Temperatur von .etwa 5o bis 6o° aufweisen. Sie werden in den aus Aluminium bestehenden Kühler 8 geleitet und dort bei o° kondensiert. Das im Behälter 9 gesammelte, etwa 3049 stündlich betragende Kondensat besteht zu etwa. 8oo/a aus Stickstofftetroxyd und zu etwa 20% aus Stickstofftrioxyd. Die aus dem Wärmeaustauscher 6 ablaufende, im Behälter io sich sammelnde Nitratlösung enthält i, 5 % H N 03 und 0,o3 oJo Na N 02.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Umsetzung von Nitritlösungen mit Salpetersäure in der Hitze, dadurch gekennzeichnet, daß man die dabei entweichenden stickoxydbaltigen Dämpfe mit der für die Nitritumsetzung bestimmten Salpetersäure im Gegenstrom, vorzugsweise in einem Rieselturm, behandelt und die Mengen der dem Rieselturm zugeführten Salpetersäure und der Nitritlösung und die Wärmezufuhr so. bemißt, daß einerseits die-,erhaltene Nitratlösung praktisch frei sowohl von Nitrit als auch von Säure .abläuft und andererseits die Temperatur der aus dem Ri.eselturm entweichenden, praktisch nur hochoxydierte Stickoxyde -enthaltenden Gase etwa 5o bis 6o° nicht übersteigt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nitritlösung und gegebenenfalls die Salpetersäure durch Wärmeaustausch mit der erhaltenen heißen Nitratlösung vorheizt.
3. 3. Verfahren. nach Anspruch i,' dadurch gekennzeichnet, daß man unter erhöhtem Druck arbeitet, wobei die Temperatur der Gase am oberen Ende des Rieselturm@es entsprechend höher eingestellt werden muß.