LU103275B1 - Sichere Herstellung von Salpetersäure nach dem Zweidruckverfahren - Google Patents

Abstract

Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Salpetersäure aus Ammoniak, wobei die Vorrichtung einen ersten Oxidationsreaktor 10, wenigstens einen ersten Wärmetauscher 12, einen ersten Kondensator 20, einen NO-Verdichter 24 und einen Absorptionsturm 30 aufweist, wobei der Oxidationsreaktor 10 über eine erste Verbindung 41 zur Überführung des NOx-Gasgemisches mit dem wenigstens einen ersten Wärmetauscher 12 verbunden ist, wobei der wenigstens eine erste Wärmetauscher 12 über eine zweite Verbindung 42 zur Überführung des NOx- Gasgemisches mit dem ersten Kondensator 20 verbunden ist, wobei der erste Kondensator 20 über eine dritte Verbindung 43 zur Überführung des NOx-Gasgemisches mit dem NO-Verdichter 24 verbunden ist, wobei der NO-Verdichter 24 über eine vierte Verbindung 44 zur Überführung des NOx-Gasgemisches mit dem Absorptionsturm 30 verbunden ist, wobei der erste Kondensator 20 einen ersten Säureauslass aufweist, wobei der erste Säureauslass über eine erste Säureleitung 51 mit einem ersten Säureeinlass des Absorptionsturms 30 verbunden ist, wobei der Absorptionsturm 30 einen zweiten Säureauslass aufweist, wobei der zweite Säureauslass über eine zweite Säureleitung 52 mit einem Produktauslass 36 verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Säureauslass oder der zweite Säureauslass über eine dritte Säureleitung 53 mit dem ersten Kondensator 20 und/oder der dritten Verbindung 43 verbunden ist.

Description

230148 P00LU

LU103275 1/12

Sichere Herstellung von Salpetersäure nach dem Zweidruckverfahren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermeidung von potentiell gefährlichen Ablagerungen innerhalb einer Anlage zur Herstellung von Salpetersäure.

Großtechnisch wird Salpetersäure nach dem Ostwald-Verfahren gewonnen. Der erste

Schritt die Oxidation von Ammoniak zu NO, anschließend die weitere Oxidation und anschließend die Absorption zur Erzeugung einer beispielsweise 60 Gew.-%igen

Salpetersäure.

Aus der DE 10 2017 201 180 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure und eine dafür geeignete Anlage gezeigt.

Bei einer nicht vollständigen Umsetzung des Ammoniaks kann es dazu kommen, dass sich innerhalb der Vorrichtung Ammoniumnitrat und/oder Ammoniumnitrit bildet. Beide sind insbesondere in trockener Form kritisch, da diese mechanisch zur Umsetzung gebracht werden können. Hierbei ist das Ammoniumnitrit, welches eher bei basischen

Umgebungsbedingungen entsteht, prinzipiell kritischer zu bewerten als das eher unter sauren Bedingungen entstehende Ammoniumnitrat.

Besonders kritisch können solche Feststoffe sein, wenn diese in den Verdichter zwischen dem Kondensor und dem Absorptionsturm gelangen oder sich aus der Gasphase im

Verdichter als Feststoff abscheiden, da hier am ehesten mechanische Beanspruchungen auftreten. Solche Verdichter werden in einer Variante des Ostwaldverfahrens („Zweidruckverfahren“) verwendet.

Zu einem Ammoniakschlupf, also einer unvollständigen Umsetzung von Ammoniak zu

NO kann es beispielsweise kommen, wenn der Katalysator (Stellenweise) beschädigt ist oder es zu einer inhomogenen Strömung über den Katalysator kommt. Insbesondere beim Starten von Salpetersäureanlagen tritt Ammoniakschlupf auf, da der

Primärkatalysator seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat und dadurch eine geringere Reaktivität aufweist.

230148 P00LU

LU103275 2/12

Kommt es zu einem solchen Ammoniakschlupf, so finden sich in der weiteren Anlage stromab sowohl NO und die Folgeprodukte bis zur Salpetersäure neben dem Ammoniak, sodass es zu Bildung von Ammoniumnitrat oder Ammoniumnitrit kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheit auch bei einem auftretenden

Ammoniakschlupf sicher zu stellen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen

Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden

Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Erzeugung von Salpetersäure aus

Ammoniak. Hierbei handelt es sich um das sogenannte Ostwald-Verfahren. Die

Vorrichtung weist einen ersten Oxidationsreaktor, wenigstens einen ersten

Wärmetauscher, einen ersten Kondensator, einen NO-Verdichter und einen

Absorptionsturm auf. Der Oxidationsreaktor ist über eine erste Verbindung zur

Überführung des NO,-Gasgemisches (des Oxidationsprodukts) mit dem wenigstens einen ersten Wärmetauscher verbunden. Üblicherweise werden mehrere erste

Wärmetauscher hintereinander in Reihe betrieben, um eine ausreichende Abkühlung des

Oxidationsprodukts zu erreichen. Die Oxidation erfolgt in der Größenordnung um 1000 C, meist zwischen 800 °C und 950 °C, während im ersten Kondensator schließlich die

Temperatur eher um 100 °C liegt, üblicherweise zwischen 50 °C und 60 °C. Der erste

Kondensator ist hierbei üblicherweise selber als Wärmetauscher ausgebildet, in dem der letzte Abkühlungsschritt erfolgt, der zur Kondensation führt. Durch die unterschiedlichen

Wärmetauschstufen der mehreren ersten Wärmetauscher ist eine optimale Nutzung der thermischen Energie besser möglich. Der wenigstens eine erste Wärmetauscher ist über eine zweite Verbindung zur Überführung des NO,-Gasgemisches mit dem ersten

Kondensator verbunden. Der erste Kondensator ist hierbei üblicherweise ebenfalls als

Wärmetauscher ausgeführt, in dem das Temperaturniveau soweit abgesenkt wird, dass das bei der Verbrennung des Ammoniaks entstehende Wasser größtenteils auskondensieren kann. Hierbei scheidet sich auch ein Teil des NO, mit ab, sodass das

Kondensat eine verdünnte Salpetersäure ist. Der erste Kondensator ist über eine dritte

230148 P00LU

LU103275 3/12

Verbindung zur Überführung des NO,-Gasgemisches mit dem NO-Verdichter verbunden.

Eine Druckerhöhung erfolgt im Zweidruckverfahren, um die Effizienz der Absorption zu verbessern und so einen möglichst hohen Anteil an NO, in Salpetersäure umzuwandeln.

Der NO-Verdichter ist über eine vierte Verbindung zur Überführung des NO,

Gasgemisches mit dem Absorptionsturm verbunden. Bei der Verdichtung wird das NO,-

Gasgemisch jedoch wieder erwärmt, daher weist die vierte Verbindung üblicherweise einen zweiten Wärmetauscher und/oder einen zweiten Kondensator auf. Der erste

Kondensator weist einen ersten Säureauslass auf. Dieser ist üblicherweise auf der

Unterseite des ersten Kondensators im Bereich eines Sammelbehälters für die auskondensierte Salpetersäure angeordnet. Der zweite Kondensator weist einen dritten

Säureauslass auf. Dieser ist üblicherweise auf der Unterseite des zweiten Kondensators im Bereich eines Sammelbehälters für die auskondensierte Salpetersäure angeordnet.

Der erste Säureauslass ist üblicherweise über eine erste Säureleitung mit einem ersten

Säureeinlass des Absorptionsturms verbunden. Der dritte Säureauslass ist üblicherweise über eine vierte Säureleitung mit dem Sammelbehälter für auskondensierte

Salpetersäure des ersten Kondensators oder mit der Leitung für Salpetersäure, die

Absorptionsturm und Bleichkolonne verbindet oder mit der zweiten Säureleitung verbunden. Der Absorptionsturm weist einen zweiten Säureauslass auf. Der zweite

Säureauslass über eine zweite Säureleitung mit einem Produktauslass verbunden.

Zwischen dem zweiten Säureauslass und dem Produktauslass kann beispielsweise noch eine Bleichkolonne und/oder ein Lagertank angeordnet sein. Der Absorptionsturm ist hierbei üblicherweise so aufgebaut, dass erste Säureeinlass so angeordnet ist, dass die verdünnte Salpetersäure mit dem NO,-reicheren NO,-Gas in einem Bereich der Kolonne mit entsprechender Säurekonzentration in Kontakt gebracht wird und dabei angereichert wird. Am oberen Ende des Absorptionsturms ist normalerweise eine Wasserzuführung angeordnet. Somit kommt das Wasser (mit der geringsten Salpetersäurekonzentration) mit dem NO,-ärmsten Gas in Kontakt, sodass die Absorption verbessert wird. Der NOx-

Gasstrom wird im unteren Bereich zugeführt, der Gasauslass befindet sich am oberen

Ende. Das NO,-haltige Gas strömt somit nach oben, während die Flüssigkeit nach unten strömt. Dadurch befindet sich das in der NO,-Konzentration abnehmende Gas im Kontakt mit immer verdünnterer Salpetersäure, um so eine besonders gute Absorption zu erreichen. Zusätzlich wird üblicherweise dem NO,-Gasstrom vor dem NO-Verdichter sauerstoffreiches Gas, zum Beispiel Luft, zugeführt, um durch oxidierende Bedingungen

230148 P00LU

LU103275 4/12 möglichst viel Salpetersäure zu erhalten und den Verlust an NO zu minimieren. Des

Weiteren weist der Absorptionsturm üblicherweise eine integrierte Kühlvorrichtung auf, um die Reaktionswärme abzuführen.

Erfindungsgemäß ist der erste Säureauslass, der zweite Säureauslass oder der dritte

Säureauslass über eine dritte Säureleitung mit dem ersten Kondensator und/oder der dritten Verbindung verbunden. Es wird also in den NO,-Gasstrom Salpetersäure eingesprüht und das in einem kondensierenden Temperaturfenster, in dem keine sofortige Verdampfung erfolgt. Vorteil der Verwendung der Salpetersäure gegenüber

Wasser ist, dass ein saures Niveau vorliegt, was wiederum zur bevorzugten Bildung von

Ammoniumnitrat anstelle von Ammoniumnitrit führt. Verwendet man Wasser, so kann bei

Anwesenheit von Ammoniak ein basisches Milieu entstehen, was unbevorzugt die

Bildung von Ammoniumnitrit gegenüber Ammoniumnitrat fördert. Darüber hinaus führt die

Verwendung von zusätzlichem Wasser zu Verdünnung des Produkts Salpetersäure, was unerwünscht ist. Weiter erfolgt die Abscheidung eben vor dem NO-Verdichter. Im NO-

Verdichter wären entsprechende Ablagerungen aufgrund der hohen mechanischen

Belastung am gefährlichsten, sodass eine Abtrennung eben vor dem NO-Verdichter vorteilhaft ist, insbesondere gegenüber einer direkten Wasserzuführung vor und damit zum NO-Verdichter.

Vorteilhaft ist es, die eingespritzte Säure in einem Kreisstrom zu führen. Dabei kann die

Säure über den Sumpf des ersten Kondensators beziehungsweise die Sümpfe der

Kondensatoren, den Absorptionsturm oder sonstige Tanks und Leitungen geführt werden. Wesentlich ist, dass die Salpetersäure eben letztendlich aus dem ersten

Säureauslass, dem zweiten Säureauslass oder dem dritten Säureauslass stammt, auch wenn diese beispielsweise einem dem nachgelagerten Lagertank entnommen wird.

Beispiele für diese Quellen sind beispielsweise ein Tropfsäuretank, ein Puffertank für nicht-spezifikationsgemäße Salpetersäure, ein Produktsäuretank oder ein speziell für diesen Zweck eingebauter Tank. Ebenso kommt die Entnahme aus einer salpetersäureführenden Leitung in Frage, insbesondere die erste Säureleitung, die zweite Säureleitung, oder die vierte Säureleitung. Die entsprechenden Quellen für die

Salpetersäure sind mit dem ersten Kondensator zwecks Einspritzung mit der dritte

Säureleitung verbunden. Zur Bereitstellung des benötigten Drucks für die Einspritzung

230148 P00LU

LU103275 5/12 kann die dritte Säureleitung eine Pumpe aufweisen. Alternativ kann ein verfahrensbedingt vorhandenes Druckgefälle ausgenutzt werden. Vorteilhaft ist es, sowieso vorhandene

Pumpen wie Säurekondensatpumpen, Produktsäurepumpen, Fullpumpen oder

Tropfsäurepumpen zu verwenden, die ein solches Druckgefälle bereits erzeugen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritten Verbindung einen

Flüssigkeitsabscheider auf. Beispielsweise und bevorzugt ist der Flüssigkeitsabscheider als Tröpfchenabscheider ausgebildet. Bevorzugt mündet die dritte Säureleitung in NO-

Strömungsrichtung vor dem Flüssigkeitsabscheider in die dritte Verbindung. Hierdurch ist eine zuverlässige Abtrennung der Salpetersäure möglich, bevor diese in den NO-

Verdichter gelangen kann. Weiter bevorzugt ist der Flüssigkeitsabscheider an der tiefsten

Stelle der dritten Verbindung angeordnet. Hierdurch wird die Abscheidung der

Salpetersäure unterstützt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste Kondensator wenigstens eine Düse auf. Die Düse ist mit der dritte Säureleitung verbunden. Die Düse stellt somit die Verbindung zwischen der dritte Säureleitung und dem Inneren des ersten

Kondensators dar. Die Einleitung in den ersten Kondensator ist besonders bevorzugt, da dort ohnehin Flüssigkeit abgetrennt wird, also zum einen seitens der Temperatur ideale

Bildungen vorliegen, zum anderen die Flüssigkeit, die verdünnte Salpetersäure ohnehin gesammelt und zum Absorptionsturm überführt wird. Dadurch wird kein zusätzlicher apparativer Aufwand erzeugt. Zusätzlich ist der erste Kondensator materialtechnisch bereits auf den direkten Kontakt mit der korrosiven Salpetersäure ausgelegt, sodass auch hier kein zusätzlicher Materialaufwand bei der Auslegung für bisher nicht mit der flüssigen

Säure in Kontakt stehenden Geräten kommt. Die Verwendung von Düsen sorgt für guten

Kontakt zwischen flüssiger Salpetersäure und gasförmigem Ammoniak. Bei den Düsen kann es sich beispielsweise um Vollkegel- Hohlkegel- oder Flachstrahldüsen handeln.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die dritte Verbindung wenigstens eine Düse auf. Die Düse ist mit der dritten Säureleitung verbunden. Somit kann

Salpetersäure in die dritte Verbindung aus der dritten Säureleitung eingesprüht werden.

230148 P00LU

LU103275 6/12

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste Kondensator eine NO-

Seite auf. Da der erste Kondensator üblicherweise als Wärmetauscher ausgebildet ist, weist dieser üblicherweise neben der NO-Seite eine Wärmetauschmediumsseite auf, auf welcher beispielsweise Kühlwasser fließt und das NO,-Gasgemisch soweit abkühlt, dass es zur Kondensation kommt. Gleichzeitig kann so die Kondensationswärme in einfacher

Weise effizient abgeführt werden. Die NO-Seite weist einen Kondensatorgaseinlass und einen Kondensatorgasauslass auf. Der Kondensatorgaseinlass ist mit der zweiten

Verbindung verbunden, über den das NO,-Gasgemisch zugeführt wird. Der

Kondensatorgasauslass ist mit der dritten Verbindung verbunden, von dort wird das NO,-

Gasgemisch zum NO-Verdichter überführt. Somit erfolgt das Auskondensieren zwischen dem Kondensatorgaseinlass und den Kondensatorgasauslass. In einer Ausführung weist die NO-Seite weist wenigstens einen ersten Bereich mit einer aufwärts gerichteten

Gasstrômung und einen zweiten Bereich mit einer abwärts gerichteten Gasstrômung auf.

Hierbei ist der erste Bereich in Strômungsrichtung vor dem zweiten Bereich angeordnet.

Bevorzugt kann der erste Kondensator mehrere aufeinanderfolgende Bereiche mit abwechseln aufwärts und abwärts gerichteter Gasstrômung aufweisen. Aufwärts beziehungsweise abwärts im Sinne der Erfindung sind gegen beziehungsweise mit der

Schwerkraft angeordnet. Die Düse ist oberhalb des ersten Bereichs mit aufwartsgerichtetem Strom angeordnet. Somit wird die Salpetersäure in einen aufwartsgerichteten Gasstrom eingesprüht und kann sich in dem darauf folgenden abwärts gerichteten Gasstrom dann einfacher wieder absetzen, zusammen mit der auskondensierten Salpetersäure aus dem Gasstrom.

Beispielsweise ist der erste Kondensator als Kreuzstrom-Warmetauscher aufgeführt, in dem das Warmetauschmedium, insbesondere Kühlwasser horizontal fließend, der

Gasstrom alternierend auf- und abwärts jeweils quer zum Wärmetauschmedium. Durch die mehrfachen Richtungswechsel wird ein guter Wärmeaustausch ermöglicht.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste Kondensator einen ersten Teil und einen zweiten Teil auf. Der erste Kondensator bezüglich der NO-Seite spiegelsymmetrisch aufgebaut. Der Kondensatorgaseinlass ist mittig angeordnet. Der erste Teil weist entsprechend bevorzugt den Kondensatorgasauslass auf, der zweite Tell einen weiteren Kondensatorgasauslass. Der Kondensatorgasauslass und der weitere

230148 P00LU

LU103275 7/12

Kondensatorgasauslass sind entsprechend über eine Y-förmige dritte Verbindung mit dem NO-Verdichter verbunden. Hierdurch kann in einfacher Bauweise die Kontaktfläche und damit der Wärmeübergang in dem ersten Kondensator erhöht werden. Durch die spiegelsymmetrische Bauweise ergibt es sich, dass im ersten Teil und im zweiten Teil

Jeweils Salpeterseite in einen aufwärts gerichteten Gasstrom eingesprüht wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen das Gehäuse des

Kondensators und die Düse aus korrosionsbeständigem Material. Besonders bevorzugt bestehen das Gehäuse des Kondensators und die Düse aus dem gleichen korrosionsbeständigen Material.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von

Salpetersäure. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Oxidieren von Ammoniak mit Sauerstoff, b) Abkühlen des Oxidationsprodukts

C) Auskondensieren des Oxidationsprodukts in einem ersten Kondensator, d) Verdichten des Oxidationsprodukts, e) Abkühlen des verdichteten Oxidationsprodukts, f) Absorption zur Salpetersäure in einem Absorptionsturm.

Soweit entspricht das Verfahren dem bekannten Ostwald-Verfahren zur Herstellung von

Salpetersäure aus Ammoniak und ist dem Fachmann umfänglich bekannt.

Erfindungsgemäß wird ein Teil der in Schritt c) oder der in Schritt f) erzeugten

Salpetersäure im Schritt c) und/oder zwischen Schritt c) und Schritt d) in den Gasstrom des Oxidationsprodukts eingesprüht. Durch die Verwendung von Salpetersäure wird ein saures Milieu sichergestellt, was eine Bildung von Ammoniumnitrat gegenüber

Ammoniumnitrit bevorzugt und das Sicherheitsrisiko damit reduziert. Ebenfalls führt die

Entfernung von möglicherweise vorhandenem Ammoniak vor dem Verdichten in Schritt d) dazu, dass sich Ammoniumnitrat und/oder Ammoniumnitrit insbesondere nicht innerhalb des NO-Verdichters absetzen kann und so einer besonderen mechanischen

Belastung ausgesetzt wird.

230148 P00LU

LU103275 8/12

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die eingesprühte Salpetersäure in einem Kreisstrom geführt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Einsprühen im Gegenstrom zum Gasstrom des Oxidationsprodukts.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach dem Einsprühen eine

Abtrennung einer flüssigen Phase. Da die flüssige Phase eben auch potentiell

Ammoniumnitrat und/oder Ammoniumnitrit aufweisen kann, ist es vorteilhaft, die flüssige

Phase vor dem NO-Verdichter zuverlässig abzutrennen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Einsprühen bei einer

Gasstromtemperatur von unter 150 °C.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren nur zeitweise, beispielsweise nur in gewissen Zeitintervallen, beispielsweise alle vier Stunden für fünf

Minuten angewendet. Hierdurch kann der Aufwand minimiert werden.

In einer weiterein Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren während des

Starts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt, bis der Katalysator seine

Betriebstemperatur von beispielsweise über 700 °C erreicht hat.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich über einen Sensor die

Ammoniak-Konzentration im Oxidationsprodukt erfasst und das Verfahren bei einer

Überschreitung einer vorgegebenen Ammoniakkonzentration, welche vorzugsweise knapp oberhalb der Erfassungsgrenze liegt, durchgeführt. Somit ist die Anlage beispielsweise bei einem punktuellen Defekt des Oxidationskatalysators noch immer sicher weiter zu betreiben, beispielsweise bis der Oxidationskatalysator repariert oder ausgetauscht werden kann.

Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

230148 P00LU

LU103275 9/12

Fig. 1 erste beispielhafte Vorrichtung

Fig. 2 zweite beispielhafte Vorrichtung

Fig. 3 Kondensator

In Fig. 1 ist eine erste beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung stark schematisiert und vereinfacht dargestellt. Insbesondere wurden die Wärmetauschströme in der

Darstellung nicht dargestellt, da dieses sich stark überkreuzende Materialströme erzeugt und für die eigentliche Erfindung unbeachtlich ist und dem Fachmann aus dem Stand der

Technik bekannt ist. Ebenso werden Verdichtungsstufen und die Entspannung des

Produktgases ebenfalls aus diesen Gründen nicht dargestellt. Die Darstellung dient nur dazu, die Erfindung in den Kontext einer dem Fachmann bekannten Vorrichtung zur

Herstellung von Salpetersäure aus Ammoniak einzuordnen.

Die Vorrichtung weist eine Sauerstoffquelle 1 und eine Ammoniakquelle 2 auf. Die

Luftquelle 1 ist üblicherweise die Umgebungsluft, kann aber auch beispielsweise eine

Luftzerlegungsanlage oder eine andere geeignete Sauerstoffquelle sein. Die

Ammoniakquelle 2 ist üblicherweise ein Ammoniakverdampfer. Zusätzlich weist die

Vorrichtung eine Wasserquelle 3 auf. Das Produkt wird letztendlich über den

Produktauslass 36 entnommen.

Der Ammoniak und der Sauerstoff werden einem Oxidationsreaktor 10 zugeführt und zu

NO umgesetzt. Das Oxidationsprodukt wird durch eine erste Verbindung 41 in eine

Reihenschaltung von vier ersten Wärmetauschern 12 geleitet und dort stufenweise abgekühlt. Von dem letzten ersten Wärmetauscher 12 wird das vorgekühlte

Oxidationsprodukt über die zweite Verbindung 42 in den ersten Kondensator 20 geleitet, der ebenfalls als Wärmetauscher ausgebildet ist und das Oxidationsprodukt unter die

Kondensationstemperatur abkühlt, sodass verdünnte Salpetersäure auskondensiert. Das

Oxidationsprodukt wird von dem ersten Kondensator 20 über die dritte Verbindung 43, welche einen Flüssigkeitsabscheider 22 aufweist, zum NO-Verdichter 24 geführt. Da das

Oxidationsprodukt beim Verdichten erwärmt wird, wird das verdichtete Oxidationsprodukt über eine vierte Verbindung 44, die einen zweiten Wärmetauscher 26 aufweist, in den

Absorptionsturm 30 geführt.

230148 P00LU

LU103275 10/12

Der Absorptionsturm 30 dient dazu, dass bei der Oxidation aus dem Ammoniak erzeugte

NOy in Wasser als Salpetersäure zu lösen und so das Produkt bereitzustellen. Dazu wird am oberen Ende Wasser aus der Wasserquelle 3 zugeführt und im Gegenstrom wird dazu das Oxidationsprodukt unten zugeführt. Die verdünnte Salpetersäure aus dem ersten Kondensator 20 wird entsprechend über die erste Säureleitung 51 und den ersten

Säureeinlass 61 eher mittig in den Absorptionsturm 30 zugeführt. Gleichzeitig wird der

Absorptionsturm 30 üblicherweise gekühlt, um die Reaktionswärme abzuführen und so die Ausbeute zu erhöhen. Das den Absorptionsturm 30 verlassende Gas wird einer

Abgasreinigung 32 zugeführt. Da Produkt, die Salpetersäure, wird über den zweiten

Säureauslass 67 und die daran anschließende zweite Säureleitung 52 entnommen und über eine Bleichkolonne 34 dem Produktauslass 36 zugeführt. In der Bleichkolonne 34 wird beispielswiese mit Luft, aus der Sauerstoffquelle 1 in der Salpetersäure gelöstes

NO, ausgegast und als Gasgemisch der dritten Verbindung 43 zugeführt um eine

Aufoxidation des NO beziehungsweise NO» zu HNO; zu ermöglichen.

Soweit entspricht die Vorrichtung einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik.

Erfindungswesentlich ist nun eine dritte Säureleitung 53 vorhanden, welche

Salpetersäure vom zweiten Säureauslass 67 des Absorptionsturms 30 in den ersten

Kondensator 20 zurückgeführt wird. Dadurch kann dort Ammoniak, welches nicht oxidiert den Oxidationsreaktor durchquert hat, als Ammoniumnitrat gebunden und so aus dem

Gasstrom in zuverlässiger Weise entfernt werden.

Die in Fig. 2 gezeigte zweite beispielhafte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten ersten beispielhaften Vorrichtung dadurch, dass anstelle des zweiten

Wärmetauschers 26 ein zweiter Kondensator 28 angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt einen beispielhaften und bevorzugte ersten Kondensator 20 im Querschnitt der NO-Seite. Der erste Kondensator 20 ist bezüglich der NO-Seite symmetrisch aufgebaut, das bedeutet, das mittig ein Kondensatorgaseinlass 71 angeordnet ist, über welchen das aus der zweiten Verbindung 42 kommende NO,-Gasgemisch zugeführt wird. Rechts und links ist jeweils ein Kondensatorgasauslass 72 angeordnet, über welche

230148 P00LU

LU103275 11/12 das NO,-Gasgemisch der dritten Verbindung 43 zugeführt wird. Zusätzlich weist der erste

Kondensator 20 auf der Unterseite einen ersten Säureauslass 61 auf, über den die verdünnte Salpetersäure durch die erste Säureleitung 51 dem Absorptionsturm 30 zugeführt wird.

Der Gasweg im ersten Kondensator 20 weist je Seite mehrere Bereiche mit abwechselnd abwärts gerichteter Strömung und aufwärts gerichteter Strömung auf. An den

Kondensatorgaseinlass 71 schließt sich ein nullter Bereich mit einer abwärts gerichteten

Strömung an, daran schließ sich ein erster Bereich mit einer aufwärts gerichteten

Strömung an, daran schließt sich ein zweiter Bereich mit einer abwärts gerichteten

Strömung an, daran schließt sich ein dritter Bereich mit einer aufwärts gerichteten

Strömung an. Oberhalb der beiden ersten Bereich ist jeweils eine Düse 21 angeordnet, welche mit der dritten Säureleitung 53 verbunden sind. Durch die Düsen 21 wird somit

Salpetersäure aus dem Absorptionsturm 30 in den Gasstrom eingesprüht, wobei diese sich im zweiten Bereich wieder gut absetzen und somit über den ersten Säureauslass 51 zurückgeführt werden kann.

Bezugszeichen 1 Sauerstoffquelle 2 Ammoniakquelle 3 Wasserquelle 10 Oxidationsreaktor 12 erster Wärmetauscher 20 erster Kondensator 21 Düse 22 Flüssigkeitsabscheider 24 NO-Verdichter 26 zweiter Wärmetauscher 28 zweiter Kondensator 30 Absorptionsturm 32 Abgasreinigung 34 Bleichkolonne 36 Produktauslass

230148 P00LU

LU103275 12/12 41 erste Verbindung 42 zweite Verbindung 43 dritte Verbindung 44 vierte Verbindung 51 erste Säureleitung 52 zweite Saureleitung 53 dritte Saureleitung 61 erster Saureeinlass 66 erste Säureauslass 67 zweite Saureauslass 71 Kondensatorgaseinlass 72 Kondensatorgasauslass

Claims (13)

230148 P00LU LU103275 1/3 Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Salpetersäure aus Ammoniak, wobei die Vorrichtung einen ersten Oxidationsreaktor (10), wenigstens einen ersten Wärmetauscher (12), einen ersten Kondensator (20), einen NO-Verdichter (24) und einen Absorptionsturm (30) aufweist, wobei der Oxidationsreaktor (10) über eine erste Verbindung (41) zur Überführung des NO,-Gasgemisches mit dem wenigstens einen ersten Wärmetauscher (12) verbunden ist, wobei der wenigstens eine erste Wärmetauscher (12) über eine zweite Verbindung (42) zur Überführung des NO,-Gasgemisches mit dem ersten Kondensator (20) verbunden ist, wobei der erste Kondensator (20) über eine dritte Verbindung (43) zur Überführung des NO,-Gasgemisches mit dem NO-Verdichter (24) verbunden ist, wobei der NO-Verdichter (24) über eine vierte Verbindung (44) zur Überführung des NO,-Gasgemisches mit dem Absorptionsturm (30) verbunden ist, wobei der erste Kondensator (20) einen ersten Säureauslass aufweist, wobei der erste Säureauslass über eine erste Säureleitung (51) mit einem ersten Säureeinlass des Absorptionsturms (30) verbunden ist, wobei der Absorptionsturm (30) einen zweiten Säureauslass aufweist, wobei der zweite Säureauslass über eine zweite Säureleitung (52) mit einem Produktauslass (36) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Säureauslass oder der zweite Säureauslass über eine dritte Säureleitung (53) mit dem ersten Kondensator (20) und/oder der dritten Verbindung (43) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Verbindung (43) einen Flüssigkeitsabscheider (22) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Säureleitung (53) in NO-Strömungsrichtung vor dem Flüssigkeitsabscheider (22) in die dritte Verbindung (43) mündet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (22) an der tiefsten Stelle der dritten Verbindung (43) angeordnet ist.

230148 P00LU LU103275 2/3

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (20) wenigstens eine Düse (21) aufweist, wobei die Düse (21) mit der dritten Säureleitung (53) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (20) eine NO-Seite aufweist, wobei die NO-Seite einen Kondensatorgaseinlass (71) und einen Kondensatorgasauslass (72) aufweist, wobei der Kondensatorgaseinlass (71) mit der zweiten Verbindung (42) verbunden ist, wobei der Kondensatorgasauslass (72) mit der dritten Verbindung (43) verbunden ist, wobei die NO-Seite wenigstens einen ersten Bereich mit einer aufwärts gerichteten Gasstrômung und einen zweiten Bereich mit einer abwärts gerichteten Gasströmung aufweist, wobei die Düse (21) oberhalb des ersten Bereichs angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (20) einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, wobei der erste Kondensator (20) bezüglich der NO-Seite spiegelsymmetrisch aufgebaut ist, wobei der Kondensatorgaseinlass (71) mittig angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des ersten Kondensators (20) und die Düse (21) aus korrosionsbeständigem Material bestehen.

9. Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Oxidieren von Ammoniak mit Sauerstoff, b) Abkühlen des Oxidationsprodukts c) Auskondensieren des Oxidationsprodukts in einem ersten Kondensator (20), d) Verdichten des Oxidationsprodukts, e) Abkühlen des verdichteten Oxidationsprodukts, f) Absorption zur Salpetersäure in einem Absorptionsturm (30), wobei ein Teil der in Schritt c) oder der in Schritt f) erzeugten Salpetersäure im Schritt c) und/oder zwischen Schritt c) und Schritt d) in den Gasstrom des Oxidationsprodukts eingesprüht wird.

230148 P00LU LU103275 3/3

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesprühte Salpetersäure in einem Kreisstrom geführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsprühen im Gegenstrom zum Gasstrom des Oxidationsprodukts erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsprühen eine Abtrennung einer flüssigen Phase erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsprühen bei einer Gasstromtemperatur von unter 150 °C erfolgt.