DEP0008207DA - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure aus Ammoniak-Verbrennungsgasen - Google Patents

Description

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^{vom 1}^¹⁰·⁴⁸ Oberhausen-Hoiten Pafcniariroaik

Dr. Loiferhos Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung vonpv τ ^ . ,

Salpetersäure aus Amaioniak-Verbrermungsgasen »~ ^r'ⁱⁿ9* ^DOn *'^eiSie.

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Die bei der katalytischen Ammoniak-Verbrennung entstehenden Gasgemische enthalten neben Stickstoff und unv er brau chtem Sauerstoff im wesentlichen nur Stickoxyd (NO). Bevor hieraus mit Hilfe von Wasser Salpetersäure (HNO^) gewonnen werden kann, muss da ε Stickoxyd (NO) möglichst weitgehend in Stickstoffdioxyd (KO₂) umgewandelt werden. Zur Durchführung dieser lieaktion wird der Salpeter s'iure-Kondensationsanlage ein sogenannter üxydationeturm vorgeschaltet. Bisher benutzte man zu diesem Zweck einen oder mehrere Türme, die zur Abführung der Reaktionswärme in geradem Durchgang mit Salpetersäure berieselt werden« Die BerieeelungsflüBsigkeit wird im Kreislauf geführt und durchläuft ausserhalb des Oxydationsturm.es einen Kohlor_f der die aufgenommene Reaktionswärme an ein Kühlmedium abgibt. Der Turmraum selbst wurde möglichst groß bemessen, weil die NO-Oxydation verhältnismässig viel Zeit beansprucht«

Grossräumige Oxydationstürme der bisherigen Art haben den Nachteil, dass in ihnen eine teilweise PJickbildung von KO erfolgt. Nach der Kühlung und nach erfolgter Luft- oder Saueretoffzumischung sind in den am Turmboden eintretenden Gaeen etwa 25 bis 3C f» des vorhandenen JSO zu IiOg oxydiert. Am Turmkopf hat der Oxydationsumfang annähern 85 - 90 $ erreicht. Die umlaufende Berieselungeflüssigkeit, die durch das Kondens twar.ser der Gase oder durch sonstige Flüssigkeit ?zufuhr eine dauernde V^rOlumenzsuSahS^eCif ährt, kommt bei ihrem Kreislauf am Turmkopf mit weiigehend oxydierten und am Turmboden mit nur wenig oxydierten Gasen in Berührung, Dies hat zur Folge, dass sie am Turmkopf NO₂ aufnimmt und NO abgibt, während sie am Turmboden NO aufnimmt , um dafür in unerwünschter Weipe NOg abzugeben. Der tatsächlich NOg-Gehalt, der im Oxydationsturm als Berleselungsflücaigkeit verwendeten Säure, erreicht unter diesen Umständen nur einen Wert, der von dem in der Turmmitte herrschenden NO-Oxydationsgrad der durchlaufenden Gase abhängt. Mit den bisherigen Oxydationstürmen lassen sich trotz ihres grossen Rauminhaltes deshalb nur geringere Säurekonzentrationen erzielen, als man erwarten sollte»

Ss wurde gefunden, dass sich aus Amraoniak-Verbrennungsgasen weeentli* höhere Säurekonzentrationen ergeben, wenn der Oxydationsturm in mehn ren übereinanderliegenden Teilabschnitten arbeitet und in jedem Teil

abschnitt einen gesonderten Umlauf der BerieeelungefIiieEigkeit verwendet. Dabei sind die Teilabschnitte so zu wählen, da et; der Oxydation grad des Gases in den einzelnen Stufen nicht sehr unterschiedlich ist. Die Grösse der eineeinen Teilabschnitte ist daher derart zu wählen, dass die kleinsten Räume am unteren Türmende, die grössten am Kopf des Turme», nahe der Austrittsstelle der Gase angeordnet .ind. Jeder Fliiesigkeitekreislauf ist mit einem Kühler versahen, wobei die oberen Turraabschnitte mit besonders tiefen Kühltemperatüren betrieben werden«

Zur praktischen Durchführung der erfindungsgemässen Arbeitsweise verwendet man am besten einen mit den üblichen Glockenboden versehenen Turm, wobei über jeden Glockenboden eine Füllkörperschicht angebracht sein kann, die eine besondere intensive Berührung »wischen Gasstrom und Berieselungsflüssigkeit veranlasst. Die überschüssigen Flüssigkeitsmengen der einzelnen Berieeelungeabsohnitte fHessen von Jedem Glockenboden durch das übliche Überlaufrohr oder Überfallwehr auf den darunter liegenden Boden, um schliesslich am unteren Snde des Turmes abgeführt zu werden. Stattdessen kann aber auch aus jedem Berieselungskreielauf der Flüssigkeitsüberschuss getrennt entnommen werden.

In jeden Berieselungekreislauf kann man ausserdem fortlaufend Säuren geringerer Konzentration einführen, um den hierdurch verursachten Flüssigkeitsöberlauf dem nächsthöheren Berieselungsabschnitt zuzuführen . In diesem Fall kann der endgültige Ablauf der Säurelösung vom obersten Boden erfolgen.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in Form eines Beispieles dargestellt.

Bs ist 1 ein Kitrosegas-Oxydationstura, in den die von der Ammoniakverbrennung kommenden Gase nach ausreichender Kühlung und gegebenenfalls zusätzlicher LuftZumischung lurch Leitung 2 eintreten, um nach dem Verlassen des Turmes durch Leitung 3 in die Säurekondensationeanlage überzugehen. Im Innern des Turmes 1 sind Böden (Glockenböden ) 4 und 5 vorhanden, von denen jeder eine oder mehrere mit Kappe versehene Gas-Durchtrittsöffnungen 6 und einen Flüssigkeiteablauf 7 besitzt. Die eintretenden Gase durchstreichen zunächst eine Füllkörperschicht 8 und dann die oberhalb der Böden 4 und 5 liegenden Füllkörperschichten 9 und 10. Hierbei lässt die Zeichnung erkennen, dass die Hohe der Füllkörperschichten in Richtung auf den Turmkopf zunimmt.

Die am Boden des Turmee 1 ablaufende Flüssigkeit wird von der Pumpe 11 durch einen Kühler 12 in die Vei·teilungsvorrichtung 13 befördert. Von hier aus fließt sie auf die Füllkörper^ cht 8 herab, um ihren Kreislauf von neuem zu beginnen. In entsprechender Weise

gelangt die den Boden 4 verlassende Flüssigkeit in die Pumpe 14* Von hier aus wird sie durch Kühler 15 in die Verteilervorrichtung 16 befördert, aus der sie auf die darunter liegende Füllkörper schicht 9 abfliegst*

Die beiden Kühler 12 und 15 sind hinsichtlich des Kühlmediums hintereinander geschaltet und werden mit Kühlwaecer betiieben, das mit ca· 15° C zufließet.

Bie auf dem obersten Boden 5 sich ansammelnde Flüssigkeit fließt der Pumpe 17 zu, die sie durch einen Kühler 18 über die Verteilungsvorrichtung 19 auf die Füllkörperschicht 10 befördert. Der Kühler 18 wird mit Kühlsole betrieben, deren Temperatur eine Kehlmaschine soweit herabsetzt, dass aie beispielsweise mit + 4 C zu und mit ca. + IO⁰ G abfliesst.

Durch die Rohre 7 fliesst der auf den einzelnen Böden sich ansammelnde Flüssigkeitsübereehuss auf den jeweils darunter liegenden Boden. Vom Turmsumpf wird der I'lüseigkeiteüberschuss durch ein Rohr 20 aus dem Oxydationeturm entfernt. Er kann an geeigneter stelle in den Flüssigkeitskreislauf der S^:iure-Kondensationeanlage eingeführt werden«

Auf der Zeichnung sind aus Gründen der Einfachheit nur zwei Glockenböden ( 4* 5) und drei Füllkörperechichten )8,9,lc) mit den zugehörigen Flüssigkeitskreisläufen dargestellt» Bei der technischen Ausführung kann der erfindungsgemässe Oxydati.nsturm beliebig viele BOden und Füllkörperschienten enthalten. Jeder Boden arbeitet mit besonderem Flüssigkeitsumlauf und gesonderter Kühlvorrichtung. Die Kühlvorrichtungen können für aufeinanderfolgende Böden teilweise hintereinander geschaltet sein« wobei der Eintritt des frischen Kühlmediums am jeweils obersten Boden erfolgt.

Der Vorteil des erfindungsgemäss arbeitenden NO-Oxydationsverfahrens besteht c'arin, dass mit wesentlich verkleinertem Turmvοluaen erhöhte Säurestärken erreichbar sind. Diese Wirkung kommt dadurch zustande, dass sich in jedem Turmabschnitt ein Konzentrations-Mittelwert einstellt, der in den oberen Turmzonen natürlicherweise höher liegt als in der Mitte eines einräumig arbeitenden grossen Turmes. Die übereinander Liegende kolonnenförmige Anordnung der einzelnen Oxydationsabschnitte hat ausserdem den Vorteil einer besonders guten Flüssigkeiten und Gasführung.

Ohne Vergrösserung des Rausrv ο lunie η β liefert die erf iftdungegeraäße Arbeitsweise z.B. eine Säure von 51 f» HKQ^_f während unter gleichen

Betriebsbedingungen bisher nur 48 HHO, erreichbar waren»

Claims (6)

Pa t ep tan epr Lic he

1. ) Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure aus Ammoniak-Verbrennungsgasen unter Verwendung eines der Absorptionsanlage vorgeschalteten Oxydationsturmee, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oxydationsturm mit mehreren übereinander liegenden Teilabschnitten mit jeweils gesonderten Umläufen der Berieeelungsflüssigkeit verwendet wird.

2. )Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daoa in jedem Berieselungekreislauf zum Wärmeaustausch eine eigene Kühlvorrichtung (12,15t18) eingeschaltet wird, wobei die in der Nähe des Turmkopfes arbeitenden Berieselungsabechnitte mit Kühlflüssigkeiten von besonders tiefer aingangntemperatür betrieben werden.

3. )Verfahren nach Ansprachen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtungen (12,15) aufeinanderfolgender Berieselungsabachnitte hinsichtlich des Kühlmediums hintereinander geschaltet werden.

4. ) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der in den einzelnen Berieselungsabschnitten entstehende PlUesigkeitsuberschuss in den jeweils darunter liegenden Berieselungsabschnitt abläuft.

5. ) Verfahren nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der.., in den einzelnen Berieeelun sabscbnitten entstehende PlJssigkcitsüberschuss für jeden Abschnitt getrennt abgezogen wird, um ihn gegebenenfalls der nächst höheren Abscrptionsetufe zuzuführen.

6. ) Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Ansprächen 1 bis 5, gekennzeichnet durch in einem Turm (1) kolonnenförmig übereinander liegenden Glockenböden (4,5), über denen Füllkörperschichten (9,10) und Flüssigkeitsverteilungsvorrichtungen (13,16) liegen, und durch au jedem Glockenboden gehörige Umlaufoumpen (11,14,17) und Wärmeau ε tau schv orrichtungen (12,15,18).

70 Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilabschnitte des Oxy da ti on sturmes am unteren Turmende (8) Höhe haben als am Turmkopf (10).

Abschrift/Crs

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