DE890040C - Verfahren zur Herstellung und Bleichung hochkonzentrierter Salpetersaeure - Google Patents

Description

In der Industrie werden seit langem konzentrierte Salpetersäuren mit einem Gehalt zwischen 90 und 98% hergestellt, welche durch eine mehr oder weniger große Menge von Stickstoff-S dioxyddämpfen verunreinigt sind. Das übliche Verfahren zur Bleichung dieser Säuren 'besteht darin, die Säure leicht zu erhitzen, um die Löslichkeit der Stickstoffdioxyddämpfe zu vermindern, wobei diese Ausscheidung gegebenenfalls durch einen Strom eines indifferenten Gases beschleunigt wird.

Diese Arbeitsweise weist den großen Nachteil auf, daß sowohl mit den Stickstoffdioxyddämpfen wie mit dem indifferenten Spülgas ein erheblicher Teil von wasserfreier Salpetersäure mitgerissen wird, welche den flüchtigsten Bestandteil des Gemisches bildet. Hieraus ergibt sich, daß die Bleichung stets eine Verringerung der schließlichen Stärke der Säure zur Folge hat.

Die Erfindung bezweckt die Abstellung dieser Nachteile und die Ermöglichung der Bleichung der obigen roten Säuren bei gleichzeitiger Herstellung von absoluter Salpetersäure mit einem' Wassergehalt von weniger als 0,5 °/o.

Hierfür besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, die behandelte Salpetersäure, deren Konzentration übrigens nicht 80% zu übersteigen braucht, einer doppelten Rektifikation zu unterwerfen, welche einerseits die Erzielung der Hochkonzentrierung der' Salpetersäure und andererseits die vollständige Abscheidung der Stickstoffdioxyddämpfe gestattet.

' Bei einer ersten Ausführungsform· nimmt inah zunächst in einer Rektifizierkolonne die Konzentrierung der Salpetersäure so vor, daß am Kopf der Kolonne reine, Stickstoffdioxyd enthaltende 5. Salpetersäure erhalten wird, während verdünnte Salpetersäure am Fuß der Kolonne abfließt. Das Gemisch ,aus reiner Salpetersäure und Stickstoffdioxyddämpfen wird anschließend in einer zweiten Kolonne behandelt, welche die vollständige Abscheidung des Stickstoffdioxyds gestattet, so daß man vollständig gereinigte Salpetersäure erhält.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden die Ausgangssäuren (rote Säuren) zunächst in einer Vorwänmungskolonne so behandelt, daß der größte Teil des Stickstoffdiox3-ds ausgeschieden wird, worauf sie in einer der ersten Ausführungsforan entsprechenden Anordnung behandelt werden, wobei jedoch die Behandlungsbedingungen durch die Ausscheidung des größten Teils des Stickstoffdioxyds von Anfang an leichtere sind.

Zum besseren Verständnis der Tragweite der Erfindung sind anschließend unter' Bezugnahme auf die Zeichnungen die beiden obigen Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Fig. ι ist ein Schema der der ersten Ausführungsform entsprechenden Anlage; Fig. 2 ist ein Schema der der zweiten Ausführungsform entsprechenden' Anlage.

In Fig. ι bezeichnet die erste Rektifizierkolonne, welche Salpeterkolonne genannt ist und in welcher die zu behandelnde Säure durch die Leitung 2 ankommt. 3 bezeichnet einen an dean unteren Teil der Kolonne ι angeordneten Heizraum und 4 den Ablauf dieses Heizraums. Der Kopf der Kolonne 1 steht über eine Leitung 5 mit einer zweiten Kolonne 6 in Verbindung, welche Salpetrigkolonne genannt ist und ebenfalls einen Heizraum 7 aufweist. Der Fuß der Kolonne 6 steht einerseits über eine Leitung 8 mit einer in den oberen Teil der Salpeterkolonne 1 mündenden Rückflußleitung 9 und andererseits mit einer Leitung 10 in Verbindung, welche, wie weiter unten ausgeführt ist, zur Abführung praktisch reiner Salpetersäure dient. Ferner steht der Kopf 'der Kolonne 6 durch eine Leitung 11 mit einem durch eine Flüssigkeit mit geeigneter Temperatur gekühlten Kondensator 12 in Verbindung. Der untere Teil dieses Kondensators 12 steht einerseits durch eine Leitung 13 mit einer in der Nähe des Kopfes der Kolonne 6 mündenden Rückflußleitung 14 und andererseits mit einer Leitung 15 zur Abführung des Stickstoffdioxyds in Verbindung, wie weiter unten ausgeführt.

Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die zv bleichende Säure, deren Gehalt, wie oben bereits ausgeführt, 80 °/o nicht merklich zu übersteigen braucht, wird bei 2 mit Zimmertemperatur in die Salpeterkolonne 1 auf einer geeigneten. Höhe derselben eingeführt. Der Heizraum 3 dieiser Kolonne liefert die zur Umwandlung des Gemisches in verdünnte Salpetersäure mit einem Gehalt zwischen etwa" 58 und 70 % -erforderliche Wärmemenge, wobei die verdünnte Säure das gesamte in dem ursprünglichen Gemisch enthaltene Wasser zurückhält. Diese verdünnte Säure fließt bei 4 mit einer Temperatur von 120 bis 125⁰ ab. Ferner erfolgt im Innern der Kolonne 1 eine Rektifikation der Dämpfe unter der Einwirkung eines Rückflusses von absoluter Salpetersäure, welche bei etwa 86° .siedet und in die Kolonne durch die Leitung 9 zurückgeführt wird, wie weiter unten beschrieben werden wird. Die Dämpfe von wasserfreier Salpetersäure, welche durch die Leitung 5 mit den in dem ursprünglichen Gemisch enthaltenen Stickstoffdioxyddämpfen austreten, werden auf einer geeigneten Höhe in die Kolonne 6 eingeführt, wo sie eine neue Rektifikation unter der Einwirkung des Rückflusses von Stickstoffdioxyd erfahren, welches durch die Leitung 14 mit einer Temperatur von 15 bis-i8° eintritt. Die Stickstoffdioxyddämpfe treten durch die Leitung 11 aus, um in den, Kondensator 12 zu gelangen, wo sie kondensieren, worauf die Flüssigkeit bei 13 en-tnommen wird. Ein regelbarer Teil dieses flüssigen Stickstoffdioxyds wird, wie oben angegeben, durch die Leitung 14 zurückgeleitet, um die letzten mitgenommenen Spuren von Stickstoffdioxyddampf in .die Kolonne 6 zurückzuführen. Der Rest des Stickstoffdioxyds wird bei 15 abgeführt und dann wieder in den Kreislauf zur Herstellung von Salpetersäure eingeführt oder für beliebige andere Zwecke benutzt.

Ferner fließt am Fuß der Kolonne 6 reine Salpetersäure ab. Der Heizraum 7 soll sie dort auf ihrer Siedetemperatur, d. .h. 86 bis 90⁰, halten. Diese Säure wird .bei 8 entnommen, wobei ein geeigneter Bruchteil dieser siedenden Säure bei 9 zurückgeführt wird, um dem für das Arbeiten der Kolonne 1 erforderlichen Rückstrom zu bilden. Der Rest der siedenden Salpetersäure, welcher das gewünschte Erzeugnis darstellt, wird der Anlage bei, 10 entnommen.

Die auf Fig. 2 dargestellte und nachstehend besohriebene Ausführungsform ist in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhafter.- . als. die der_ Fig. 1. Ihre Vorteile beruhen darauf, daß das Arbeiten eines Rektifizierapparates stets .um so wirtschaftlicher ist, je näher die Temperatur der eingeführten Speiseflüssigkeit an ihrer Siedetemperatur liegt. Man kann) daher, die Vorwärmung der roten, Säure ausnutzen, um diese letztere von dem größten Teil der in ihr enthaltenen Stickstoffdioxyddämpfe zu trennen. Man vermindert somit gleichzeitig die von der Salpetrigkolonne des vorhergehenden Apparates verlangte Arbeit.

In dieser Fig. 2 bezeichnet 16 eine sogenannte Vorwärmkolonne, an deren Oberteil die Leitung 17 zur Einführung- der roten Säure angeordnet ist. Diese Kolonne weist an ihrem Fuß einen Heizraum 18 auf, dessen Aufgabe weiter unten erläutert ist. Die an dein oberen Teil dieser Kolonne bei 19' austretenden Dämpfe durchströmen einen Kühler 20, welcher durch eine Leitung 21 mit der Leitung 22 in Verbindung steht, welche zu dem an seinem

unteren Teil mit der Abflußleitung 24 versehenen Kondensator 23 führt. Am Fuß der Kolonne 16 befindet sich der Ablauf 19 des Heizraums 18, welcher auf einer geeigneten Höhe in die Salpeterkolonne 1 mündet. Der größeren Klarheit wegen sind die Zubehörvorrichtungen für den Druckausgleich zwischen den beiden Kolonnen, welche eine beliebige geeignete bekannte Bauart aufweisen können, nicht dargestellt. Die Salpeterkolonne 1 spielt genau dieselbe Rolle wie bei der ersten Ausführungsform, ihre Abmessungen können jedoch kleiner sein, da sie, wie weiter unten ausgeführt, nicht von dem bedeutenden Anteil der Stickstoffdioxyddämpfen durchströmt zu werden braucht, welche im ersten Fall den Salpetersäuredämpfen zugemischt sein konnten. Die Salpetrigkolonne 6 ist gegenüber der Salpeterkolonne wie in dem vorhergehenden Fall angeordnet. Ihre Arbeit ist ebenfalls beträchtlich verringert, so daß sie auf einen theoretischen Einsatz beschränkt werden kann, und der ursprünglich vorgesehene Heizraum kann erheblich kleiner sein. Der Kopf dieser SaI-petrigkolonne steht mit einem Kühlapparat 25 in Verbindung, aus welchem die gekühlten Gase durch eine Leitung 26 zu der zu dem Kondensator 23 führenden Leitung 22 gelangen.

Die obige Anlage arbeitet folgendermaßen: Die zu behandelnde rote Säure wird in kaltem Zustand bei 17 dem oberen Teil der Kolonne 16 zugeführt.

Der Heizraum 18 am Fuß dieser Kolonne dient dazu, die zugeführte Säure auf eine in der Nähe ihres Siedepunkts liegende Temperatur zu bringen, d. h. auf 90 ibis ioo⁰. Ferner kühlen sich die bei dieser Erwärmung entwickelten Stickstoffdioxyd dämpfe unter Erwärmung der oben in die Kolonne eingeführten Säure aib. Diese praktisch reinen Stickstoffdioxyddämpfe treten bei 19' aus und durchströmen den Kühler 20, welcher sie auf eine in der Nähe der Umgebungstemperatur liegende Temperatur von etwa 20⁰ zurückführt. Sie werden hierauf durch die Leitungen 21 und 22 in den geeignet gekühlten Kondensator 23 geleitet, wo sie sich verflüssigen. Die erzeugte Flüssigkeit kann in den Kreislauf zur Herstellung der Salpetersäure zurückgeführt oder für beliebige andere Zwecke benutzt werden. Die im Fuß der Kolonne 16 befindliche kochende Flüssigkeit fließt durch den Ablauf 19 des Heizrauitns 18 in die Salpeterkolonne 1. Sie erfährt dort eine Rektifikation, welche wie in dem vorhergehenden Fall verdünnte Säure mit 68 bis 70 °/o entstehen läßt, welche bei 4 mit einer Temperatur von 120 bis 125⁰ abfließt, sowie dank des Rückflusses von reiner Salpetersäure bei 9 ein Gemisch von reiner Salpetersäure und einer verhältnismäßig geringen Menge von Stickstoffdioxyddämpfen, welche durch die Leitung 5 austreten und in die Salpetrigkolonne 6 gelangen, welche die für den Rückfluß zu der Salpeterkolonne erforderliche absolute Salpetersäure und die absolute gebleichte Säure liefert, wobei das Ergebnis der Hochkonzentrierung wie in dem vorhergehenden Fall bei 8 abgeführt wird. In gewissen Fällen kann bei genügend leistungsfähigen Einheiten der Heizraum 7 der Salpetrigkolonne vollständig fortfallen, wenn die Wärmeverluste genügend klein sind.

Eine weitere, nicht dargestellte Vorrichtung zur Erzielung einer tadellosen Bleichung der erzeugten Säure besteht darin, in dem unteren Teil der Salpetrigkolonne eine leichte Durchwirbelung mit heißem Gas vorzunehmen, insbesondere mit Luft oder noch besser mit Sauerstoff.

Der auf die Salpetrigkolonne 6 folgende Kühlapparat 25 soll nur noch, die Stickstoffdioxyddämpfe kondensieren, und wenn der Vorgang zweckentsprechend verläuft, ist kein Rückfluß von flüssigem Stickstoffdioxyd mehr an der Spitze der Salpetrigkolonne 6 erforderlich. Die der Einwirkung dieses Kühlers entgangenen Dämpfe werden zweckmäßig durch die Leitungen 26 und 22 zu dem Kühler für flüssiges Stickstoffdioxyd 23 geleitet und können in diesem Fall ohne irgendeinen Verlust in dem Kreislauf zur Salpetersäureherstellung benutzt werden. Das gegebenenfalls zur Spülung benutzte Gas kann ebenf alls diesen Kühler durchströmen, bevor es in 'den Kreislauf der Salpetersäureherstellung gelangt.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung hochkonzentrierter und gebleichter Salpetersäure, dadurch gekennzeichnet, daß Salpetersäure, deren Konzentration 8o*/o nicht zu übersteigen braucht, einer doppelten Rektifikation unter vollständiger Abscheidung der Stickstoffdioxyddämpfe unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst in einer Rektifizierkolonne die Konzentrierung, der Salpetersäure so vorgenommen wird, daß am Kopf der Kolonne reine stickstoffdioxydhaltige Salpetersäure erhalten wird, während verdünnte Salpetersäure am Fuß der Kolonne abfließt, und daß anschließend das so erhaltene Gemisch aus reiner Salpetersäure und Stickstoffdioxyddämpfen in einer zweiten Kolonne unter vollständiger Abscheidung des Stickstoffdioxyds, in hochkonzentrierter und vollkommen gereinigte Salpetersäure übergeführt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssäuren (rote Säuren) vor der Rektifikation in einer Vorwärmkolonne von dem größten Teil ihres Stickstoffdioxydgehalts befreit werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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