DE745306C - Herstellung von Salpetersaeure durch waesserige Absorption sauerstoffhaltiger Ammoniak-Verbrennungsgase - Google Patents

Description

• Herstellung von Salpetersäure durch wässerige Absorption sauerstoffhaltiger Ammoniak-Verbrennungsgase

  Ammonü&-Verbxennungsgase werden: ge-

  wöhnlich mit »der ohne Druck meiner Reihe

  von Türmen mit Wasser unter Bildung von

  Salpetersäure amsgewascbbn, das auf den letz-

  tern Turn aufläuft und darr, $n dem :Maße,

  in dem es sich mit Salpetersäure angerekhert

  hat, nach den vordewen Türmen. übergeschleulst

  wird. Die einzelnen Türme werden: Im Krems-

  lauf berieselt, wobei - Gags und

  im Gegenstnom zudmandergeführt werden.

  Am ersten oder ,am zwäten Turm wird die

  stärkste Salpetersäure mit einem Gehalt an

  ¢o bis 55 GewIchttspaloment HN:03 abgezogen.

  So einfach diese Absorption ,auch Ist, so

  große Schwnexigkehen entstehen jedoch bei

  der Lenkung der Arbdt, welche der erste

  Turin losten soll.

  Im ,erstem Turm haben die Oxydationspro-

  dukte des Amnxonüaks beim Eintritt einen

  Oxydationsgrad, (der nicht viel, höher liegt,

  als der NO-Stufie tentspricht. Außerdem sind

  die Gase von der Verbrennung her noch ziem-

  lich heiß. Anderseits haben sie den höchsten

  Gehalt an absorbierbaren Stickstoffverbindun-

  gen je Raumeinheit. In diesem Turm könnte

  eire besonders starke Salpetäure gebildet

  werden, wenn nicht das noch nicht zu NO2

  loxydlerte N O die Salpetersäure wider nach

  der Gleichung

  2 HN03 + NO = 3N02 -`- HEO (t)

  reduzieren würde. Diese RReduktüonswirkung

  wird noch durch die erhöhte Temperatur der

  diesen Turn verlassenden Berieselunsgsflüss@g-

  keit verstärkt. Der Temperaturanstieg der,

  Bexpseselungsflüssigkeit beim Durchgang durch

  dem, Bersten Turm kann aber nur in sehr engen

  Grenzen verhindert werden, weil: er bedingt

  ist :durch die fühlbare Wärme der Gase und

  die Wärmeaufnahme aus der Reakt'»n

  2 NO + 02 = 2 N02 (2),

  die in diesem Turm abgeführt werden sollen.

  In dem Maße, als sieh die Stickstioffsauerstoff-

  verbindungen beim Passieren des ersten Tur-

  mes dem Oxydatknsprodukt N:02 nähern,

  setzt in den loberen Teilen des Turmes eime

  lebhafte Abs,orpiion dieses N 02 zu H N 03 ein.

  Diese gebildete Säure fließt bei dem; heutigen

  Stand der Technik Bim Gegenstrom dem, Ver-

  brennungsgasen entgegen und wird im unteren Teil des Turmes nach Gleichung (i) wieder unter .Bildung von Wasser abgebaut. Zwar «-erden die hierbei gebildeten N 02-Gase in den kälteren Teilen des Turmes wieder zu H N 03 absorbiert. Es wird hierbei jedoch wieder das ursprünglich vorliegende NO zurückgebildet. Während der Zeit zwischen der .Reakti!on nach Gleichung (i) im unteren Turmteil und ihrer Gegenreaktion 3 NO. =- HGO = 2 HN03 '-, NO im :oberen Turmteil war das N O der eigentlichen Oxydationsreaktion nach Gle:Chung (2) entzogen. Mit einem geringen Oxydationsgrad, hervorgerufen durch den Verlust an Oxydationsraum im ersten Turm, gehen die Verbrennungsgase dann in den zweiten Turm, gleichzeitig sind sie durch die Absorptionswirkung des ersten Turmes erheblich verdünnt. Dies führt natürlich dazu, da.ß auch im zweiten Turm, dessen Temperaturverhältnisse günstiger liegen, keine ho@chprozentii"e Säure erhalten «-erden kann.
• Es sind sehr viele Vorschläge gemacht worden, um diese Schzvierigk eken zu beseitigen. Diejenigen, welche die Aufstellung von leeren oder urberieselten Oxydationstürmenalsersten Turm vorgeschlagen haben, Zearen der Lösung am nächsten. Diese Türme konnten sich jedoch nicht einführen, weil in ihn.n eine so hohe Temperatur durch die- Reaktion (2) entstand, daß diese Reaktion, die: einen negativen Temperaturkoeffizienten hat, bald zum Stillstand kam. Indirektes Kühlen, wie es .auch vorgeschlagen, worden ist, erfordert aber sehr große Apparaturen oder hohen Druck der Reaktionsgase, um den Raum klein halten zu können. Durch die weiterhin empfohlene Anordnung von Gaskühlern vor der Absorption, die indirekt kühlen, werden die Verbrenmungs.-gase zwar vom Reaktionswasser der Verbrennung befreit, ihr Raum ist jedochzukl,emn, als daß in ihnen eine nennenswerte Oxydation des N 0 zu N O. ,eintreten könnte. Es war also, das Problem zu lösen, in einem Raum, der so, groß ist, daß sich die Verbrennungsgase zu vorzugsweise go% und mehr gemäß 2N0+02=2N02 cxydiere@n können., eine direkte Kühlung einzubauen, welche die Reaktionswärme der Oxydations'reaktion beseitigt, ohne auf die Gasse eine nennenswerte chemische Einwirkung auszuüben. Unter diesen Voraussetzungen würden die Gase mit einem hohen Oxydationsgrad mit niedriger Temperatur und mit hoher Konzentration an absorbierbaren Stickstoffsauerstoffverbindungen je Raumeinheit in den zweiten Turm eintreten und dort unter den besten. Bedingungen eine starke Salpetersäure liefern.
• Die @enz@rkl:chumg dIcser Ferdcrung gelang überraschenderweise dadurch, daß man den ersten Turm entgegen den Forderungen eines zweckmäßigen Wärmeaustausches nicht wie technisch üblich im Gegenstrom, sondern im Gleichstrom schaltete. Die ReduktionswIxkung der heißen Gase: mit hohem NO-Gehalt auf die Salpetersäure ging stark zuzück, die Absorptionswirkung des Turmes ebenfalls. Der Turm wirkte fast nur noch als Raum, in dem sich das N O zu N O@ gemäß Gleichung ) oxydieren konnte, und die durch den Tu( rieselnde Salpetersäure hatte fast nur noch die Aufgabe, die hierbei frei werdenden Kalorien aufzunehmen und abzuführen. Bei zweckmäßiger Leitung der Kühlung konnte diese Salpetersäure z. B. dauernd im Kreislauf durch Turin und Kühler gepumpt werden, ohne sich nach Menge oder Konzentration nennenswert zu verändern. Es gelang ,dabei, wenn man Gas und Berieselungsflüssigkeit unter Benuitzung des g leich,en Tu:rmr aumes 1a nge genug im Gleichstrom und nicht im Gegenstrom in Berührung hält, dien Oxydationsgrad des NO gemäß der Gleichung 210 '-, O-, = 2 N02 von ; o auf gooJo -und höher zu steigern. Dementsprechend wurde im zweiten Turm bei gleicher Absorptionsleistung eine Salpetersäur.Q erzeugt, die bis zu 50i'0 konzentrierter ist. Damit ist die Forderung, die an das Arbeiten des ersten Turmes gestellt werden muß, weitgehend erfüllt; denn es. wird nunmehr im zweiten Turm eine Salpetersäure erzeugt, deren Konzentration we-senthich höher liegt, als die Konzentration derjenigen Säure sein würde, die man erhält, wenn der erste Turm im Gegenstrom geschaltet ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure durch wässerige Absorption Ammonlak-Verbrennungsgase in hantereinandergeschalteten berieselten Türmen, auf deren letzten das Absorptionswasser aufläuft und nach Maßgabe seiner Anreicherung an Salpetersäure nach den vorderen Türmen übergeschleust wird, unter Berieselung der ,einzelnen Türme im Kreislauf und Führung von Gas und Absorptionsflüssigkeit im Gegenstrom zueinander, dadurch gekennzeichnet, daß Gas und Berieselungsflüssigkeit im ersten Turm so lange zusammen im Gleichstromkreislauf geführt werden., bis der Oxydationsgrad des Stickoxyds zu Stickstoffdioxyd auf mindestens Sooiö angestiegen, ist.