JPS58135113A - 高濃硝酸および希硝酸の同時製法 - Google Patents

高濃硝酸および希硝酸の同時製法

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JPS58135113A
JPS58135113A JP57172497A JP17249782A JPS58135113A JP S58135113 A JPS58135113 A JP S58135113A JP 57172497 A JP57172497 A JP 57172497A JP 17249782 A JP17249782 A JP 17249782A JP S58135113 A JPS58135113 A JP S58135113A
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JP
Japan
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acid
gas
nitric acid
reboiler
cooled
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JP57172497A
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ギユンタ−・ロラ−
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Davy McKee AG
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Davy McKee AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24Nitric oxide (NO)
    • C01B21/26Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高濃および希硝酸、すなわち約50〜75%硝酸の同時
製法については、次の工程が知られている二酸化二窒素
の形成を伴うアンモニアの空気での接触燃焼、酸凝縮液
の分離を伴う酸化二窒素を含む熱燃焼ガスからの熱の回
収、酸凝縮液を利用した燃焼ガスからの酸化二窒素の化
学吸収および希酸の形成、少なくとも共沸濃度の硝−に
よる燃焼ガスからのなお一層の窒素酸化物の物理吸収お
よび物理的に吸収した窒素酸化物の酸からの脱着、そし
てこれらの窒素酸化物の水性硝酸および空気または酸素
での、熱処理すると純粋な高濃酸を形成する、過共沸お
よび/または高濃酸への転化。
さらに、ドイツ国特許第1567772号には、廃熱ボ
イラー中の燃焼ガスからの熱回収で生じた蒸気を、窒素
ガスコンプレッサーを!動させるための凝縮パス−アウ
トタービン内に使用し、この放出蒸気を過共沸酸を共沸
酸と高濃酸とに分離するための精留塔の再沸器の加熱に
使用することが配されている。一般に、この場合、ター
ビンで消費される蒸気は、はんの一部はそれ自体の廃熱
ボイラーからの蒸気により、そして一部は外部からの蒸
気によって備われる。高濃硝酸を1トン製造するのに、
精留再沸器の加熱用蒸気を約1トン必要とするので、精
留塔を放出蒸気で加熱するための経費は相当なものであ
る。
本発明の目的は、上記の濃硝酸の製法を熱的に経済的な
ものに改良することである。特に、公知の方法の酸の熱
処理工程における加熱用の蒸気消費量を減少しなければ
ならない。
本発明によれば、アンモニアの燃焼を圧力2〜15バー
ルで行ない、燃焼ガスを通常の熱回収で温度100〜1
80℃に冷却し、酸凝縮液の分離を行なうと共に熱処理
工程をこのように冷却するガスで加熱し、そして次にガ
スを吸収工程に供給する、上記の高濃および希硝酸の同
時製法で目的が達成される。加圧せずに燃焼を行なう公
知の方法では、燃焼ガス流の必要な冷却で得られる熱の
殆んどは低温であり、そのためこの工程にその熱を利用
することはもはや不可能であり、冷却水を使用していた
。酸凝縮液の形成によって放出される熱が高い温度しく
ルで得られ、その結果これを酸の熱処理工程の加熱に利
用することができるほどこの燃焼ガスの露点は本発明に
よるアンモニア燃焼圧が高まるにつれて高くなる。従っ
て、公知の方法では、冷却水と共に全部をあるいは一部
を失う燃焼ガスの潜熱は、本発明の方法において実際に
利用することができ、そのためこの工程の加熱に今まで
使用してきた蒸気を減じることができる。
本発明の好ましい具体例では、酸の熱処理工程は過共沸
酸を共沸酸を高濃酸とに分けるための精留工程であり、
精留工程の再沸器は上記の冷却・するガスで加熱する。
この具体例では、精留工程は、弱酸の外に、過共沸酸を
、酸凝縮液と共沸酸とを使って酸化二窒素を含有する燃
焼ガスから製造する過共沸酸製造装置に接続している。
これによって、精留工程で得られた共沸酸は過共沸酸の
製造に再び利用される。過共沸酸の製造の詳細について
は、米国特許第4.064.221号を参照するとよい
この具体例では、冷却するガスを好ましくは共沸酸に対
する精留工程再沸器中で温度65〜100℃にさらに冷
却する。燃焼ガスの冷却は通常のように廃熱ボイラー中
で、そしてその後は膨張タービンに供給するテールガス
に対するおよび/またはボイラー供給水に対する一つま
たはそれ以上の熱交換器中で行なう。回収される熱の量
により、燃焼ガスはそこで100〜180℃の温度とな
り、ガスはその後沸とう共沸硝酸に対する再沸器中で冷
却され、そのためガス流から分離すべき水の相当部分は
この工程で凝結し、その結果硝酸凝縮液が生成する。こ
のようにして、分離すべき水のかなりの凝縮熱並びに硝
酸生成の反応熱を硝酸の蒸発に利用する。再沸器を出る
ときのガスの温度は、後続の塔を最適条件で操作するの
に必要な温度よりも高いので、ガスをもう一つの冷却工
程で冷却水を用いた熱交換器により、例えば35〜55
℃に徐々に冷却する。
本発明の方法の好ましい具体例においては、精留は圧力
50〜320ミリバール、好ましくは65〜200ミリ
バールの下で行なう。このように、圧力は公知の方法と
較べて低くなっている。従って、再沸器中の共沸硝酸の
沸騰温度は低下し、そのため凝縮酸凝縮液から沸騰桑沸
酸への十分な温度降下を確実なものにしている。実際の
場合、再沸器内の圧力は、例えば、約69℃の共沸酸の
沸騰温度に相当する120ミリバールでもよい。この場
合、ガスを再沸器内で80〜85℃の温度に冷却すると
、経済的な熱伝達を行なうのに十分な温度勾配を得るこ
とができる。
本発明の別の具体例においては、酸の熱処理工程は、高
濃酸から四酸化窒素を追い出す熱脱着工程であり、そし
てこの脱着工程の再沸器は冷却するガスで加熱する。こ
の具体例の、通常の弱酸法を公知の高濃硝酸の製法と組
合せた方法に使うことができ、高濃酸から追い出された
上記の四酸化窒素は次に加圧上酸素および弱酸で高濃酸
に転化される。原則として、本発明に従う加熱は、熱の
消費操作の温度レイルが十分な温度勾配となる限り、あ
るいはこの操作の温度レベルをこれに従って調整できる
限り、硝酸製造の全ての熱消費工程に適用することがで
きる。
本発明を、図面を参考にして実施例によって、更に詳し
く以下に説明する。
第1図は高濃硝酸および58チ硝酸を製造するプラント
のフローダイヤグラムであり、過共沸酸の製造を一般的
に表わし、過共沸酸の精留塔は本発明に従って加熱する
第2図は高濃硝酸およ゛び60%硝酸を製造するプラン
トのフローダイヤグラムであり、N2o4を高濃硝酸か
らス) リッピングする加熱脱着工程は本発明に従って
加熱する。
第1図のプラントにおいて、空気をコンプレッサー1中
で7バールに圧縮し、そして混合ノズル3でライン4を
経て供給されるアンモニア−ガスと所望の割合に混合す
る。その後、アンモニア/空気混合物を燃焼エレメント
5内にて白金/ロジウム触媒で接触的に燃焼させる。燃
焼ガスは廃熱ボイラー6を通って、次いでテールガス予
熱装置7を通って流れる。テールガス予熱装置7の下流
では燃焼ガスの温度はその露点より約5℃高い温度であ
る。次に、これはライン8を通って再沸器9に流れ、こ
こで沸騰共沸硝酸に対して、その露点より低い温度、例
えば80℃に冷却され、同時に約4(Mlの酸凝縮液が
凝縮し、これはガス流から分離して、ライン10を経て
弱酸および過共沸酸の混合製造プラント13に供給され
る。その後、ガスはライン11を経て熱交換器12に流
れ、ここで冷却水で約40’CK冷却され、更に酸凝縮
液がデポジットする。これはライン10の酸凝縮液と合
流させる。
次に、冷却されたガスは弱酸および過共沸酸の混合製造
プラント13に入る。その上、ライン10からの酸凝縮
液ライン14からの水、ライン17からの共沸酸および
ライン18からの窒素蒸気を同時にこのプラントへ供給
する。プラント13は細部は異なる設計のものでもよい
。このプラントの例は米国特許第4.064.221に
示されており、特にその添付図面の装置7〜10はプラ
ント13に相当するものである。
ライン16からのテールガスの外に、生成された弱酸お
よび生成された過共沸酸が各々ライン15および23を
経てプラント16かも出る。過共沸酸はライン23を経
て精留塔22へ供給する。この塔内で、過共沸酸を共沸
酸(68%)および高濃酸(98,5%)にわける。共
沸酸は塔底から再沸器9を通して循環させる。この再沸
器は本発明に従って燃焼ガスで加熱してこの酸を沸騰さ
せる。共沸酸の一部はライン17を経てプラント13に
、このラインに配置したポンプ24によって戻す。
生成された高濃酸を酸凝縮器20内で凝縮し、一部はプ
ラントからライン21を経て取出し、一部は還流として
精留塔22へ再循環する。酸凝縮器20から真空ポンプ
19で吸引された蒸気はプラント16へライン18を経
て再び供給する。
第2図に示すプラントでは、プラントの同じ部分に対し
ては第1図と同じ参照番号を用いた。空気をコンプレッ
サー1内で約10バールに圧縮し、ライン4からのアン
モニアを共に混合ノズル3で混合する。アンモ手ア/空
気混合物を次に燃焼エレメント5内で接触的に燃焼させ
る。燃焼ガスは廃熱ボイラー6を通って、次いでテール
ガスを約100℃に加熱するテールガス予熱装置7を通
って流れる。テールガス予熱装置7の下流では燃焼ガス
はその露点より約5℃高い温度である。次にこれはライ
ン8を通って再沸器9に流れる。再沸器9の機能につい
ては後で詳しく記すが、ここでその露点より低い温度に
冷却される。このようにして約40チの酸凝縮液が凝縮
し、ガス流から分かれ、そして2イン10を経て弱酸製
造装置に進む。ガスは再沸器9からライン11を経て凝
縮器/ガス冷却器12へ流れ、ここで冷却水で約40℃
に冷却され、その結果さらに酸凝縮液が凝結しこれをラ
イン10の酸凝縮液と混ぜる。
窒素ガス流は冷却器12からライン60を経て酸化/吸
収塔31に進む。塔の低部でゆ必要な酸化の程度を調整
し、同時に中間部では60チ酸を再沸器9および凝縮器
/ガス冷却器12から取出した凝縮液を使って化学吸収
によって生成し、それによって希酸の生成に必要な酸化
二窒素をガスから吸収する。生成された希酸は脱ガス塔
62中でライン2を経て供給される空気と接触させ、そ
してこのようにして酸の中にまだ含まれている酸化二窒
素をな゛くす。酸はライン15を経てプラントから取出
す。
塔31の上部では、ガス中の酸化二窒素を完全に酸化す
る。塔31を出た後、反応ガスを熱交換器34内で流去
する冷たいテールガスによって予備冷却し、その後ガス
冷却器35内で冷たてブラインによって更に冷却する。
このブライン冷却によってガスからデポジットした酸凝
縮液並びに塔31から取出した凝縮液は、高濃酸を製造
するためのオートクレーブ36に進む。次に、ライン3
7を経てガスは塔38に入り、ここで四酸化物として存
在する酸化二窒素を高濃酸によって反応ガスから物理的
に吸収する。塔68を出るガスには実質的に酸化二窒素
が含まれていない。これはライン16を経て熱交換器3
4および7を通り、ここで予熱され、さらにガスタテビ
ン(図示してはいない)中での加熱および膨張のために
プラントを出る。
四酸化物の入った塔68からの高濃酸は熱交換器39で
予熱し、再沸器9で加熱されるブリーチング塔40に進
む。ブリーチング塔40で熱脱着した四酸化物は環流冷
却器41に通し、冷却器42中で液化する。液化四酸化
物はその後、塔61およびガス冷却器65からの凝縮液
を共にオートクレーブ36に移す。酸素をライン43を
経て供給する。オートクレーブ36内で、高濃硝酸が約
50、<−ルの圧力下で生成される。過剰量の四酸化物
を含む生成された酸をオートクレーブ66から予備脱ガ
ス装置44へそしてそこからブリーチング塔40へ供給
する。塔40の底部に集められた純粋な高濃酸を冷却器
45中で冷却する。この酸の一部を冷却器39でさらに
冷却した後、塔38に再循環させる。酸の残部は生成物
としてライン46を経てプラントから取出す。
実施例 高濃酸としてのHNO3(98,5%HNO3)を5ト
ン/時および希酸としてのHNO3(58%酸)を15
トン、4寺製造するための第1図に示す設計のプラント
において、空気を7バールに圧縮する。第二次の空気を
取出した後、これを3.55)77時のアンモニアガス
と混合する。混合物を温度約900℃にて白金/ロジウ
ム触媒で燃焼し、Noを形成する。燃焼ガスを廃熱ボイ
ラー中で600℃に冷却する。このボイラー中で17バ
ール、220℃の18トン/時の流れとなる。その後、
燃焼ガスを、テールガスおよび加熱すべきボイラー供給
水により、熱交換器中で110℃にさらに冷却する。
最高圧120ミリバールで操作する精留塔の再沸器を、
同時にさらに80℃に冷却されるこのガスで加熱し、5
.3トン/時の酸凝縮液をデポジットする。共沸酸を再
沸器内でこの冷却工程で得られる熱により蒸発させる。
この今までの熱は実質的に冷却水に消える。
しかしながら、加熱を蒸気によって行なう再沸器を有す
る同量および同品質の硝酸を製造するためのプラントで
は、少なくとも5トン/時の蒸気が必要である。更に、
275m3/時の冷却水が必要であり、これは10℃ま
で加熱される。
【図面の簡単な説明】
添付の図面は本発明の実施例であり、第1図は高濃硝酸
および58qb硝酸を製造するプラントのフローダイヤ
グラムであり、第2図は高濃硝酸および60%硝醗を製
造するプラントのフローダイヤグラムである。 6・・・・・・廃熱ボイラー、  7・・・・・・テー
ルガス予熱装置。 9・・・・・・再沸器、  12・・・・・・熱交換器
、  16・・・・・・混合プラント、  22・・・
・・・精留塔、  61・・・・・・酸化/吸収塔、 
 32・・・・・・脱ガス塔、  66・・・・・・オ
ートクレーブ。 特許出願人  デービー・マツキー・ (外4名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fil  アンモニアの空気での接触燃焼、酸凝縮液の
    分離を伴う酸化二窒素を含有する熱燃焼ガスからの熱の
    回収、酸凝縮液を使用した燃焼ガスからの酸化二窒素の
    化学的吸収および希畝の形成、少なくとも共沸濃度の硝
    酸による燃焼ガスからの酸化二窒素の物理的吸収、酸か
    らの酸化二窒素の脱着そしてこれらの水性硝酸および空
    気または酸素での、熱処理すると純粋な濃酸になる、過
    共沸および/または濃酸への転化によって、高濃硝酸お
    よび希硝酸を同時に製造する方法であって、アンモニア
    の燃焼は圧力2〜15バールで行ない、燃焼ガスを通常
    の熱回収で100〜180℃の温度に冷却し、熱処理工
    程は酸凝縮液の分離を行なうと共に冷却されたガスで加
    熱し、そして次にガスを吸収工程に供給することを特徴
    とする上記の製法。 12)酸の熱処理工程が過共沸酸を共沸および高濃酸へ
    分離するための精留工程であり、そして精留工程の再沸
    器を上記の冷却されたガスで加熱することを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項記載の方法。      ・ (3)酸の熱処理工程が四酸化窒素を高濃酸からストリ
    ッピングするための熱脱着工程であり、そしてこの脱着
    工程の再沸器を上記の冷却されたガスで加熱することを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の方法。 (4)精留工程の再沸器内で、冷却されたガスを共沸酸
    で65〜100℃の温度に更に冷却することを特徴とす
    る特許請求の範囲第(2)項記載の方法。 (5)精留を50〜320ミリノζ−ルの圧力下で行な
    うことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項または第
    (4)項記載の方法。
JP57172497A 1981-09-30 1982-09-30 高濃硝酸および希硝酸の同時製法 Pending JPS58135113A (ja)

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DE31388140 1981-09-30

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