DEP0025601DA - Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure durch katalytische Ammoniak - Verbrennung - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Salpetersäure durch katalytische Ammoniak-Oxydation wird an zwei betriebstechnisch voneinander getrennten Stellen Sauerstoff aufgenommen. Ungefähr 55% des chemisch zu bindenden Sauerstoffes werden bei der Ammoniak-Verbrennung und ungefähr 40 - 45% bei der nachgeschalteten Oxydation und Absorption der nitrosen Gase verbraucht. Darüber hinaus ist eine gewisse Sauerstoffmenge als Überschuss bei der Oxydation und Absorption erforderlich. Bisher hat man die für die Verbrennung, Oxydation und Absorption des Ammoniaks insgesamt optimale Menge Sauerstoff vor der katalytischen Verbrennung zugegeben. Ein Teil dieser Luftmenge wurde zuweilen hinter dem Verbrennungsofen angesaugt, ohne dass diese Luftmenge genau abgemessen wurde. Danach traten die Verbrennungsgase in den Abhitzekessel und in die Schnellstromkühler über. Von hier aus gelangten sie in die Absorptionsanlage.

Man hat bei der katalytischen Ammoniak-Verbrennung auch bereits Luft verwendet, die durch Zumischung von Sauerstoff angereichert war. Hierbei gelangte beispielsweise ein Gasgemisch in den Kontaktofen, das 9 Voll-% NH(sub)3 und 91 Voll-% Luft enthielt, die ihrerseits vorher auf einen Gehalt von 26 - 27 Vol-% Sauerstoff angereichert war. Eine Möglichkeit, die sich beispielsweise durch Verwendung des bei der Luftzerlegung für die NH(sub)3-Synthese anfallenden Sauerstoffs ergab. Die entstandenen Verbrennungsgase enthielten neben Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf durchschnittlich 8,2 Vol-% NO, bezogen auf trockenes Gas. Wo genügend Sauerstoff zur Verfügung steht, ist eine noch weitere Sauerstoffanreicherung der Luft zweckmässig. Die obere Grenze der Ammoniakkonzentration ist von der zulässigen Verbrennungstemperatur abhängig.

Es wurde gefunden, dass man bei der Salpetersäureherstellung durch Ammoniak-Oxydation auch beim Fehlen grösserer Sauerstoffmengen, die zur Anreicherung der Verbrennungsluft herangezogen werden können, sowohl eine bessere Ausbeute an nitrosen Gasen als auch eine höhere Salpetersäure-Konzentration erreicht, wenn zusätzlich zu der für die Ammoniakverbrennung mit bei optimaler Ammoniak-Konzentration anwendbaren Sauerstoffmenge, die dem zu verbrennenden Ammoniak vor dem Kontaktofen zugegeben wird, weitere Sauerstoffmengen den Ammoniak-Verbrennungsgasen unmittelbar vor ihrem Eintritt in die Absorptionsanlage zugesetzt werden.

Bei dieser Arbeitsweise wird in der Gaskühlapparatur das Reaktionswasser schneller und weitergehend herauskondensiert als bisher. Hier ist das NO noch nicht weitgehend zu NO(sub)2 oxydiert, sodass im Gaskühler grössere Mengen von Reaktionswasser anfallen, die einen nur geringen Säuregehalt aufweisen. Die hier niedergeschlagenen Wassermengen brauchen im anschliessenden Oxydationsturm nicht mehr kondensiert zu werden, sodass durch saure Kondensate keine Konzentrationsverluste mehr eintreten. Nach dem Verlassen des Oxydationsturmes steht bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise ein wertvolleres Gas zur Verfügung, und es ergibt sich ohne Vergrösserung der Kondensationsanlage eine erhöhte Säurekonzentration.

Betriebstechnisch von Vorteil ist schliesslich noch die Möglichkeit, bei dem neuen Verfahren, trotz gleichen Ausnutzungsgrades der nachgeschalteten Absorption, in die Verbrennungsöfen ein Gasgemisch eintreten zu lassen, das die optimale Menge von 10 - 11 Vol-% NH(sub)3 enthält, statt der heute üblichen 9 Vol-% NH(sub)3. Der Nitrosegehalt der Verbrennungsgase steigt vor der Gaskühlung dadurch von ca. 8,2 Vol-% NO + NO(sub)2 auf 9,1 - 10,0 Vol-% NO + HO(sub)2, nach der Gaskühlung. Vor dem Eintritt in den Oxydationsturm steigt er von ca. 7,8 auf ca. 9,0 - 9,9%, bezogen auf trockenes Gas.

Es ist zweckmässig, wenn vor dem Verbrennungsofen eine mit Sauerstoff angereicherte Luft zugemischt wird, während die erfindungsgemäss unmittelbar vor der Absorptionsanlage zugesetzten Sauerstoffmengen in Form von gewöhnlicher Luft eingeführt werden können.

Beispiel:

Den Kontaktöfen der Ammoniak-Verbrennung wurde ein Gasgemisch zugeführt, das aus 11 Vol-% NH(sub)3 und 89 Vol-% Luft bestand. Die zugemischte Luft war vorher durch Sauerstoff auf einen Gehalt von 26 Vol-% O(sub)2 gebracht worden. Die entstehenden Ammoniak-Verbrennungsgase bestanden neben Stickstoff, Wasserdampf und restlichem Sauerstoff zu annähernd 99 Vol-% aus NO + NO(sub)2, bezogen auf trockenes Gas. Diese Gase wurden in der üblichen Weise auf 45°C abgekühlt. Nach der Kühlung wurden unmittelbar vor dem Eintritt in den ersten Turm der Absorptionsanlage auf 100 Raumteile der abgekühlten Ammoniak-Verbrennungsgase ca. 25 Raumteile atmosphärische Luft zugesetzt.

Mit Hilfe dieser Arbeitsweise konnte eine Salpetersäure von mehr als 48,5% HNO(sub)3 hergestellt werden, während mit einer Absorptionsanlage von gleichem Umfang bei der bisherigen Arbeitsweise nur eine Konzentration von bis zu 47% HNO(sub)3 erreichbar ist.

Claims (2)

1.) Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure durch katalytische Ammoniak-Verbrennung und Oxydation und Absorption der nitrosen Gase, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der für die Ammoniak-Verbrennung bei optimaler NH(sub)3-Konzentration einsetzbaren Sauerstoffmenge, die dem zu verbrennenden Ammoniak vor dem Kontaktofen zugegeben wird, weitere Sauerstoffmengen den Ammoniak-Verbrennungsgasen unmittelbar vor ihrem Eintritt in die Absorptionsanlage zugesetzt werden.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ammoniak vor dem Verbrennungsofen mit Sauerstoff angereicherte Luft und den entstandenen Ammoniakverbrennungsgasen unmittelbar vor dem Eintritt in die Absorptionsanlage gewöhnliche Luft zugemischt wird.