Verfahren zur Herstellung von Stickoxyden Die Herstellung von Stickoxyden
durch Verbrennung von Ammoniak und die anschließende Weiterverarbeitung der Stickoxyde
auf Salpetersäure kann man bekanntlich unter erhöhtem Druck vornehmen. Die Geschwindigkeit
der Oxydation von Stickoxyd zu Stickstoffdioxyd . steigt mit dem Quadrat des Druckes
an, und man benötigt daher weniger Raum für die Absorption der Gase als beim Arbeiten
unter gewöhnlichem Druck. Gleichzeitig lassen sich höhere Salpetersäurekonzentrationen
erzielen.Process for the production of nitrogen oxides The production of nitrogen oxides
by burning ammonia and the subsequent processing of the nitrogen oxides
As is well known, nitric acid can be carried out under increased pressure. The speed
the oxidation of nitric oxide to nitrogen dioxide. increases with the square of the pressure
and you therefore need less space for the absorption of the gases than when working
under ordinary pressure. At the same time, higher nitric acid concentrations can be achieved
achieve.
Man hat bisher zur Lösung dieser Aufgabe zwei Wege beschritten. Man
kann entweder sowohl die Ammoniakverbrennung als auch die anschließende Absorption
der gebildeten Stickoxyde unter erhöhtem Druck vornehmen, oder man führt die Ainmoniakverbrennung
unter gewöhnlichem Druck durch und bringt die gebildeten Stickoxyde, nach der Verwertung
ihrer Wärme zur Erzeugung von Dampf urld gegebenenfalls -zur Vorwärmung des Ammoniak-Luft-Gemisches
und nach anschließender Kühlung unter Abscheidung des bei der Ammoniakverbrennung
gebildeten Wassers, auf den für die Herstellung von Salpetersäure gewünschten Druck,
worauf man sie gegebenenfalls nach Abkühlung auf Salpetersäure weiterverarbeitet.
Das
erste Verfahren hat den Nachteil, daß die Ammoniakverbrennung unter erhöhtem Druck
ungünstigere Ausbeuten an Stickoxyden ergibt und eine kostspielige Apparatur benötigt-wird,
die bei den Verbrennungstemperaturen von etwa 8oo° druckfest, sein muß, aber oft
zu Undichtigkeiten Anlaß git. Vorteilhaft ist hierbei, daß die Kompression des Ammoniak-Luft-Gemisches
in eisernen Gebläsen vorgenommen werden kann. Das zweite Verfahren vermeidet -diese
Nachteile, us ist aber auf - teure Edelstähle für die Kompression der stickoxydhaltigen
Gase angewiesen.So far, two approaches have been taken to solve this problem. Man
can either be ammonia combustion or subsequent absorption
carry out the nitrogen oxides formed under increased pressure, or carry out the ammonia incineration
under normal pressure and brings the nitrogen oxides formed, after recycling
their heat to generate steam urld, if necessary, to preheat the ammonia-air mixture
and after subsequent cooling with the separation of the ammonia incineration
formed water, to the pressure desired for the production of nitric acid,
whereupon they are further processed, if necessary after cooling to nitric acid.
That
first method has the disadvantage that the ammonia combustion under increased pressure
results in poorer yields of nitrogen oxides and expensive equipment is required,
which must be pressure-resistant at combustion temperatures of around 8oo °, but often
cause leaks. The advantage here is that the compression of the ammonia-air mixture
can be made in iron blowers. The second method avoids this
Disadvantages, however, are - expensive stainless steels for compression of those containing nitrogen oxide
Gases instructed.
Ferner müssen nach den bisher üblichen Verfahren die heißen Stickoxyde
vor der Weiterverarbeitung durch ,direkte qder indirekte Kühlung mit Wasser von
einer Temperatur von etwa i2o bis i8o° auf etwa 30° gebracht werden. Dabei findet
eine wirtschaftliche Ausnutzung des Temperaturgefälles nicht statt, da die gesamte
Wärme, einschließlich der Kondensationswärme des bei .der Verbrennung entstandenen
Wasserdampfes, als Kühlwasser von etwa 3o° abgeführt wird.Furthermore, the hot nitrogen oxides have to be used according to the previously customary processes
before further processing by, direct qthe indirect cooling with water from
a temperature of about 12 to 18o ° can be brought to about 30 °. Thereby finds
an economic exploitation of the temperature gradient does not take place, since the entire
Heat, including the heat of condensation from the combustion
Water vapor, is discharged as cooling water of about 3o °.
Es wurde nun gefunden, daß man die Nachteile beider Verfahren durch
die folgende Kombination mehrerer Maßnahmen vermeiden kann. Die Ammoniakverbrennung
wird unter gewöhnlichem Druck vorgenommen, und die Verbrennungsgase werden, nach
der Ausnutzung ihrer Wärme zur- Erzeugung von gespanntem Dampf und gegebenenfalls
zur Vorwärmung des zur Verbrennung gelangenden Gasgemisches oder der Bestandteile
des Gasgemisches; oberhalb ihres Taupunktes komprimiert, und der Wärmeinhalt der
komprimierten Gase wird vor ihrer Weiterverarbeitung mindestens teilweise zur Erzeugung
von niedriger gespanntem Dampf und/oder zur Vorwärmung von Kesselspeisewasser ausgenutzt.
Da die Ammoniakverbrennung bei diesem Verfahren unter gewöhnlichem Druck erfolgt,
werden gute Ausbeuten erzielt, und es erübrigt sich eine Druckapparatur für die
etwa 8oo° heißen stickoxydhaltigen Gase. Da, die Kompression bei Temperaturen oberhalb
des Taupunktes des Gasgemisches erfolgt, können eiserne Kompressoren benutzt werden.
Es ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die -Kompressoren und Leitungen vor
ihrer Inbetriebnahme, z. B. durch Einblasen heißer Luft, auf eine Temperatur oberhalb
des Taupunktes der stickdxydhaltigen- Gase gebracht werden. Bei Abstellungen ist
ebenfalls dafür zu sorgen, z. B. durch Ausblasen mit Luft, daß bei der Abkühlung
des Kompressors nach der Abstellung keine stickoxydhaltigen Gase mehr vorhanden
sind.It has now been found that the disadvantages of both methods by
can avoid the following combination of several measures. The ammonia combustion
is made under ordinary pressure, and the combustion gases are, after
the utilization of their heat for the generation of pressurized steam and, if necessary
to preheat the gas mixture or the constituents to be burned
of the gas mixture; compressed above its dew point, and the heat content of the
Compressed gases are at least partially used for production before they are further processed
used by lower pressure steam and / or to preheat boiler feed water.
Since the ammonia combustion takes place under normal pressure in this process,
good yields are achieved, and there is no need for a pressure apparatus for the
about 8oo ° hot nitrogen-oxide-containing gases. There, the compression at temperatures above
the dew point of the gas mixture takes place, iron compressors can be used.
It is only necessary to ensure that the compressors and lines are in front of
their commissioning, e.g. B. by blowing hot air to a temperature above
the dew point of the nitrogen oxide-containing gases. In the case of shutdowns
also to ensure, z. B. by blowing with air that when cooling
the compressor no longer contains nitrogen oxide gases after it has been switched off
are.
Durch die Druckerhöhung der Gase nach ihrer Verwertung zur Erzeugung
von hochgespanntem Dampf und gegebenenfalls zur Vorwärmung des zur Verbrennung gelangenden
Axnmoniak-Luft-Gemisches, wobei ihre Temperatur auf etwa 120 bis i8o° gesenkt wurde,
tritt durch, die Kompression eine -der Druckerhöhung entsprechende beträchtliche
Erwärmung der Gase ein. Eine weitere Erwärmung der Gase erfolgt durch die bei dem
erhöhtea Druck rasch verlaufende Oxydation des in den Gasen enthaltenen Stickoxyds
zu Stickstoffdioxyd, da diese Reaktion mit positiver Wärmetönung verläuft.By increasing the pressure of the gases after they have been used for generation
of high-pressure steam and, if necessary, to preheat that which is to be burned
Axnmoniak-air mixture, whereby its temperature was lowered to about 120 to 180 °,
occurs, the compression a considerable increase corresponding to the pressure
Warming up the gases. The gases are further heated by the
increased pressure, rapid oxidation of the nitrogen oxide contained in the gases
to nitrogen dioxide, since this reaction proceeds with positive warming.
Der Taupunkt des Wasserdampfes in den Gasen erhöht sich mit zunehmendem
Druck, und durch .Wahl eines entsprechenden Druckes kann der Taupunkt sogar auf
Temperaturen oberhalb ioo° erhöht werden. Hierdurch wird es ermöglicht; nicht nur
die fühlbare Wärme der Gase, sondern auch einen Teil der Kondensationswärme des
in den Gasen enthaltenen Wasserdampfes in einem Dampfkessel zur Erzeugung von niedrig
gespanntem Dampf und/oder zur Vorwärmung von Kesselspeisewasser auszunutzen. Anschließend
erfolgt die weitere Abscheiduug des bei der Ammoniakverbrennung entstandenen' Wassers
und die Abführung der fühlbaren Wärme in indirekt oder direkt betriebenen Kühlern.The dew point of the water vapor in the gases increases with increasing
Pressure, and by choosing an appropriate pressure, the dew point can even increase
Temperatures above 100 ° can be increased. This makes it possible; not only
the sensible heat of the gases, but also some of the condensation heat of the
Water vapor contained in the gases in a steam boiler to generate low
pressurized steam and / or to preheat boiler feed water. Afterward
the further separation of the water produced by the ammonia combustion takes place
and the dissipation of sensible heat in indirectly or directly operated coolers.
Von besonderem Vorteil ist das Verfahren bei der Verbrennung von Ammoniak
mit Sauerstoff oder an_ Sauerstoff angereicherten Gasen. Diese Art der Ammoniakvenbrennung
erfordert bekanntlich den Zusatz eines Inertgases, um unterhalb der Explosionsgrenze
des Ammoniak-Sauerstoff-Gemisches zu bleiben. Bei der bekannten Verwendung von Wasserdampf
als Inertgas entsteht nach der Kondensation des Wasserdampfes ein Gasgemisch, das
nur Stickoxyd und gegebenenfalls überschüssigen Sauerstoff enthält. Diese Gase lassen
sich.dann leicht in flüssiges Stickstofftetroxyd oder hochkonzentrierte Salpetersäure
überführen. Ihr Wassergehalt ist so groß, daß der Taupunkt der Gase nahezu ioo°
beträgt. Es .genügt deshalb bereits eine geringe Druckerhöhung nach der Ammoniakverbrennung,
um den Taupunkt der Gase auf Temperaturen oberhalb ioo° zu bringen. Man kann daher
leicht die fühlbare Wärme des Gases und einen Teil der Kondensationswärme des Wasserdampfes
zur Erzeugung von niedrig gespanntem Dampf ausnutzen und diesen Dampf als Inertgas
dem der Verbrennung zu unterwerfenden Gemisch zumischen. Das praktisch säurefreie
Kondensat auf der Gasseite des Dampferzeugers kann als Speisewasser zur Erzeugung
von niedrig gespanntem Dampf herangezogen werden.The process is particularly advantageous when burning ammonia
with oxygen or oxygen-enriched gases. This kind of ammonia combustion
is known to require the addition of an inert gas in order to be below the explosion limit
of the ammonia-oxygen mixture. With the known use of steam
as an inert gas, after the condensation of the water vapor, a gas mixture is formed which
contains only nitric oxide and possibly excess oxygen. Let these gases
then easily dissolves in liquid nitrogen tetroxide or highly concentrated nitric acid
convict. Their water content is so great that the dew point of the gases is almost 100 degrees
amounts to. It is therefore sufficient to just slightly increase the pressure after the ammonia has been burned.
to bring the dew point of the gases to temperatures above 100 °. One can therefore
easily the sensible heat of the gas and part of the condensation heat of the water vapor
to generate low-tension steam and use this steam as an inert gas
add to the mixture to be subjected to combustion. The practically acid-free
Condensate on the gas side of the steam generator can be used as feed water for generation
be used by low-pressure steam.
Durch die Zeichnung wird die Durchführung des Verfahrens an Hand einer
schematischen Darstellung der Verfahrensstufen veranschaulicht. ' In dem Wärmeaustauscher
A wird ein Ammoniak-Luft-Gemisch vorgewärmt und von dort de-in Ammoniakverbrennurngsofen
B zugeführt. Die etwa 8oo° heißen Ammoniakverbrennungsgase durchströmen den Abhitzekessel
C unter Erzeugung von hochgespanntem Dampf und dann den- Wärmeaustaus-cher A, wo
sie einen weiteren Teil ihres Wärmeinhaltes an das Ammoniak-Luft-Gemisch abgeben.
Mit einer Temperatur von etwas über ioo° werden sie von dem Gebläse D angesaugt
und dort auf einen erhöhten Druck gebracht. Dieser Druck kann je nach den für die
Kondensation und Absorption gewünschten- Arbeitsbedingungen bis zu mehreren Atmosphären
betragen. Hierbei erwärmen sich die Gase infolge der Kompression und
Oxydation
der Stickoxyde. Sie durchströmen nun den Dampfkessel E, in dem niedrig gespannter
Dampf erzeugt wird, und anschließend deri Vorwärmer F, in dem Kesselspeisewasser
zum Betrieb der Dampfkessel E oder C vorgewärmt wird. Anschließend werden die Gase
in dem wassergekühlten Röhrenkühler G auf normale Temperatur abgekühlt und dann
durch die Leitung i der Vorrichtung für die Verarbeitung auf Salpetersäure zugeführt.The drawing shows the implementation of the process on the basis of a
Schematic representation of the process stages illustrated. 'In the heat exchanger
A an ammonia-air mixture is preheated and from there de-in the ammonia incinerator
B supplied. The approximately 8oo ° hot ammonia combustion gases flow through the waste heat boiler
C with the generation of high-pressure steam and then the heat exchanger A, where
they give off another part of their heat content to the ammonia-air mixture.
They are sucked in by the fan D at a temperature of a little over 100 °
and brought there to an increased pressure. This pressure may vary depending on the for the
Condensation and absorption desired - working conditions up to several atmospheres
be. The gases heat up as a result of the compression and
oxidation
the nitrogen oxides. You now flow through the steam boiler E, in the low tensioned one
Steam is generated, and then the preheater F, in the boiler feed water
to operate the steam boiler E or C is preheated. Then the gases
cooled to normal temperature in the water-cooled tube cooler G and then
fed through line i to the device for processing on nitric acid.
Die Kondensate aus den Apparaten E, F und G, die mit fallender Temperatur
steigende Salpetersäuregehalte aufweisen, werden durch die Leitungen 2, 3 und 4
abgezogen und an den ihrer Konzentration entsprechenden Stellen der Anlage für die
Salpetersäureherstellung eingespeist.The condensates from apparatuses E, F and G, with falling temperature
have increasing nitric acid levels, lines 2, 3 and 4
deducted and at the points of the plant corresponding to their concentration for the
Nitric acid production fed in.