ES2219906T3 - Procedimiento para la obtencion de acido nitrico y dispositivo para la puesta en practica del procedimiento. - Google Patents

Procedimiento para la obtencion de acido nitrico y dispositivo para la puesta en practica del procedimiento.

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ES2219906T3 ES98946323T ES98946323T ES2219906T3 ES 2219906 T3 ES2219906 T3 ES 2219906T3 ES 98946323 T ES98946323 T ES 98946323T ES 98946323 T ES98946323 T ES 98946323T ES 2219906 T3 ES2219906 T3 ES 2219906T3
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Abstract

La invención se refiere a un procedimiento para producir ácido nítrico, según el cual se efectúa la combustión del amoniaco sobre al menos una red catalítica, especialmente una red de platino, en presencia de oxígeno y se refrigeran los gases de reacción. Para evitar la emisión de gas de la risa, la invención se caracteriza porque antes de la refrigeración, los gases de reacción se llevan aguas abajo de la red catalítica a través de un catalizador que tiene una temperatura estable para transformar el N{sub,2}O contenido en los gases de reacción.

Description

Procedimiento para la obtención de ácido nítrico y dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento.
La invención se refiere a un procedimiento para la obtención de ácido nítrico, en el que se somete a combustión amoniaco en al menos una red de catalizador, en especial red de platino, bajo alimentación de oxígeno, y se enfrían los gases de reacción.
Por la US-A-5,478,549 es conocida la obtención de NO mediante oxidación catalítica de amoniaco en un catalizador constituido por una red de Pt y un catalizador de ZrO_{2}, que conduce a la reducción del contenido en N_{2}O.
Por la US-A-4,812,300 es conocida la misma reacción, pero en un sistema catalizador (Pt/perovsquita oxídica).
Por la EP-A-359 286 es conocida la aplicación de un catalizador que transforma amoniaco junto con un catalizador que descompone N_{2}O, con un tiempo de retención de 0,1 a 3 segundos.
La combustión de NH_{3} en un catalizador se efectúa a temperaturas, por ejemplo, de 800 a 1.000ºC según la siguiente ecuación:
(1)4 \ NH_{3} + 5 \ O_{2}
\hskip1cm
\longrightarrow
\hskip1cm
4 \ NO + 6 \ H_{2}O
El N_{2}O producido en esta caso reacciona, durante y tras el enfriamiento de los gases de reacción a aproximadamente 20 hasta 30ºC, con oxígeno para dar N_{2}O:
(2)NO + 1/2 \ O_{2}
\hskip1cm
\longrightarrow
\hskip1cm
NO_{2}
En el caso de contacto con agua y oxígeno, se produce el ácido nítrico deseado HNO_{3}:
(3)4 \ NH_{3} + 2 \ H_{2}O + O_{2}
\hskip1cm
\longrightarrow
\hskip1cm
4 \ NHO_{3}
Se descubrió que, como reacción secundaria en la combustión catalítica de NH_{3} para dar NO según la ecuación (1), se produce también N_{2}O indeseable (gas hilarante):
(4) 4 \ NH_{3} + 4 \ O_{2}
\hskip1cm
\longrightarrow
\hskip1cm
2 \ N_{2}O + 6 \ H_{2}O
que no se degrada en las subsiguientes etapas de obtención de ácido nítrico.
Por lo tanto, es tarea de la presente invención indicar un procedimiento en el que se evite sensiblemente una liberación de gas hilarante en la generación de ácido nítrico.
Se soluciona este problema conduciéndose los gases de reacción con la corriente de la red de catalizador, antes del enfriamiento, a través de un catalizador estable a temperatura para la transformación de N_{2}O contenido en los gases de reacción.
La reacción se puede efectuar, según catalizador seleccionado,
mediante descomposición en los elementos nitrógeno y oxígeno:
(5)2 \ N_{2}O
\hskip1cm
\longrightarrow
\hskip1cm
2 \ N_{2} + O_{2}
o mediante oxidación:
(6)2 \ N_{2}O + 3 \ O_{2}
\hskip1cm
\longrightarrow
\hskip1cm
4 \ NO_{2}
o
(7)N_{2}O + 1/2 \ O_{2}
\hskip1cm
\longrightarrow
\hskip1cm
2 \ NO
La transformación mediante oxidación de N_{2}O para dar NO o NO_{2} conduce a un aumento de la conversión de producción de ácido nítrico, y, por lo tanto, es preferente.
Si bien el gas hilarante pertenece a los denominados compuestos endotérmicos, y, por consiguiente, se debe descomponer en los elementos ya a temperatura ambiente, no obstante, la descomposición se efectúa también sólo en el caso de calentamiento por motivos cinéticos. El control de procedimiento según la invención aprovecha el calor de gases de reacción de manera ventajosa inmediatamente tras la combustión de NH_{3}. No es necesario un calentamiento separado de los gases de reacción para la transformación de N_{2}O. Preferentemente se emplea un catalizador altamente activo, ya que el tiempo de residencia de los gases de reacción tras salida de la red de catalizador hasta entrada en el cambiador de calor es corto, para no favorecer con ello una descomposición térmica del NO que se forma según la ecuación (1) en sus elementos.
Además se debe procurar que el catalizador para la transformación de N_{2}O no acelere, o no lo haga de modo digno de invención, la posible reacción simultanea de una descomposición de NO.
Para la carga uniforme del cambiador de calor que sirve para el enfriamiento de los gases de reacción, o bien de las superficies de calefacción, es conocido conducir los gases de reacción a la red de catalizador a través de una instalación para la distribución uniforme de corriente, por ejemplo a través de una carga de anillos Raschig. En el caso de control de procedimiento según la invención, también se puede configurar el catalizador de transformación de N_{2}O en forma de anillos Raschig o similares, para garantizar, además de la transformación de N_{2}O, simultáneamente un homogeneizado de circulación.
También es conocido dejar descansar la red de platino sobre elementos cerámicos para su apoyo. En el ámbito de la guia de la invención preferente se sitúa también constituir tales elementos de apoyo a partir de un material con actividad catalítica para la transformación de N_{2}O.
Por lo tanto, es conveniente que los gases de reacción se conduzcan a través de una carga de elementos de catalizador, o a través de un catalizador moldeado permeable a gases, como por ejemplo catalizador de panal.
El catalizador está configurado a partir de un metal seleccionado a partir del grupo V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, Bi, Zn, Al Mg y/o con cerámica dopada con sus óxidos. De modo especialmente preferente se emplean cerámicas de arcilla, es decir, cerámicas a base de silicato de aluminio, de modo más preferente cordieritas.
Además es concebible emplear espinelas y/o perovsquitas como catalizador.
En todos los catalizadores empleados se debe procurar que puedan soportar la carga térmica en el intervalo de 800 a 1.000ºC inmediatamente tras la salida de los gases de reacción de la red de catalizador.
Se puede emplear el material catalizador puro, o aplicar material catalizador sobre un soporte igualmente estable a la temperatura.
La invención se ajusta también a un dispositivo para la obtención de ácido nítrico con un reactor, al menos una red de catalizador que se extiende transversalmente al interior del reactor, y al menos una superficie refrigerante postconectada a la red de catalizador.
En este caso, según la invención está previsto que, entre la red de catalizador y la superficie refrigerante, esté dispuesto un catalizador permeable a gases, estable a la temperatura, para la transformación de N_{2}O contenido en los gases de reacción.
En este caso es conveniente que el catalizador sirva simultáneamente para el homogeneizado de corriente, o bien que apoye la red de catalizador para la combustión de NH_{3}.
Ahora se explicará más detalladamente un dispositivo según la invención por medio de las figuras adjuntas.
Se introduce una mezcla constituida por NH_{3} y aire que contiene oxígeno O_{2} en el reactor 1 a través de un conducto de alimentación 2. El conducto de alimentación 2, con sección transversal relativamente reducida, se transforma en una carcasa 3 de sección transversal mayor, a la que se une un cuerpo base de depósito cilíndrico 4. Transversalmente a través del orificio de entrada del cuerpo base 4 se extienden redes de platino 5, que están aún apoyadas, en caso dado. Inmediatamente tras las redes de platino está dispuesto un elemento de inserción de catalizador 6 para la transformación de N_{2}O, que está constituido por una carga de anillos Raschig con actividad catalítica 6a, y una chapa perforada que porta la carga 6b. Los gases de reacción R, que salen del elemento de inserción del catalizador 6, entran en un elemento de inserción de superficie refrigerante 7, representando ahora esquemáticamente, que es circulado por un agente refrigerante K. Se extraen los gases de reacción a través de una descarga 8.

Claims (8)

1. Procedimiento para la obtención de ácido nítrico, en el que se somete a combustión amoniaco en al menos una red de catalizador, en especial red de platino, bajo alimentación de oxígeno, y se ponen en contacto los gases de reacción, para la composición selectiva de N_{2}O, con un catalizador metálico o de óxido metálico, caracterizado porque se conducen los gases de reacción con la corriente de la red de catalizador inmediatamente tras la red de catalizador, antes del enfriamiento a través de un catalizador estable a la temperatura, para la transformación de N_{2}O contenido en los gases de reacción, que está configurado como una cerámica dopada con metales seleccionados a partir del grupo: V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, Bi, Zn, Al, Mg y/o con sus óxidos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se conducen los gases de reacción a través de una carga de elementos catalizadores.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se conducen los gases de reacción a través de un catalizador moldeado permeable a gases, como por ejemplo catalizador de panal.
4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se emplean cerámicas de arcilla como catalizador.
5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se emplean catalizadores estables a la temperatura a temperaturas de 800 a 1.000ºC.
6. Dispositivo para la obtención de ácido nítrico con un reactor, al menos una red de catalizador que se extiende transversalmente al interior del reactor, al menos una superficie refrigerante postconectada a la red de catalizador, y un catalizador constituido por metal u óxido metálico circulable por los gases de reacción, caracterizado porque, entre la red de catalizador (5) y la superficie de calefacción (7), inmediatamente tras la red de catalizador, está dispuesto un catalizador permeable a gases estable a la temperatura (6; 6a, 6b) para la transformación de N_{2}O contenido en los gases de reacción, que está configurado como una cerámica dopada con metales seleccionados a partir del grupo V, Cr, Fe, Ni, Co, Cu, Bi, Zn, Al, Mg y/o con sus óxidos.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el catalizador sirve simultáneamente para el homogeneizado de circulación.
8. Dispositivo según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque el catalizador apoya simultáneamente la red de catalizador para la combustión de NH_{3}.
ES98946323T 1997-08-12 1998-08-11 Procedimiento para la obtencion de acido nitrico y dispositivo para la puesta en practica del procedimiento. Expired - Lifetime ES2219906T3 (es)

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