NO131240B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av salpetersyre.

Oppfinnelsen vedrører fremgangsmåte til fremstilling

av salpetersyre med en konsentrasjon på i det minste 60 vekt%, idet det gåes ut fra nitrøse gasser oppnådd ved katalytisk oksydasjon av ammoniakk, hvilke gasser oksyderes og absorberes i en vannoppløs-,

ning av salpetersyre med en konsentrasjon på maksimalt 40 vekt#.

Man vet at denne fremstilling omfatter en katalytisk oksydasjon av ammoniakk hvor en blanding av ammoniakkgass og over-

skudd av luft sendes over en katalysator for å fremkalle reaksjonen

som etterfølges av en oksydasjon av det dannede nitrogenoksyd med oksygen fra overskudd av luft med en samtidig utskillelse av hoved-

delen av reaksjonsvannet hvoretter nitrogenperoksydet absorberes av en vannstrøm eller en salpetersyre med lav konsentrasjon i nærvær av en ekstra mengde oksygen som stammer fra luftoverskudd som følger de resulterende gasser og reaksjonene kan skrives som følger:

Gassene som oppstår ved reaksjon (I), kalt nitrøse damper, er karakterisert ved deres høye temperatur (800 til 900°C), deres store vanninnhold (ca. 17%) og nærvær av kun NO.

Utførelsen under gode betingelser av absorbsjonen ifølge reaksjonen (III) medfører en høy grad av oksydasjon av NO til N02 ifølge reaksjonen (II). Videre vil de behandlede damper være kalde og tørre.

I alle industrielle fremgangsmåter til fremstilling av salpetersyre finner man mellom oksydasjon av ammoniakken og absorbsjonen kjøling og tørking samt oksydasjon (reaksjon II). Hver av disse operasjoner utføres i et eneste eller flere trinn, noen ganger samtidig, men det er nødvendig mellom de apparater hvor.de utføres å innføre forbindelsesapparater for regulering etc. hvilket utgjør et kostbart anlegg.

Dertil kommer at i de fleste tilfeller"er de tre operasjoner ledsaget av en mer eller mindre stor absorbsjon av nitrøse damper i det vann som det befinner seg sammen med, hvilket fører til en biproduksjon av lavkonsentrert salpetersyre uten noen praktisk interesse og fører fremfor alt til en utarming av de produserte nitrøse gasser hvilket kompliserer absorbsjonen og meget ofte fører til for å kompensere for denne utarming for å oppnå en kommersielt akseptabel syre til nødvendigheten av å anvende en mellomliggende komprimering av dampene som kommer i tillegg til den opprinnelige komprimering av luft og ammoniakk før den katalytiske oksydasjon av den siste.

Bortsett fra det faktum at den nye kompresjon forbruker energi, må den kompressor som er nødvendig for dette formål være av rustfritt stål og må dessuten kompletteres med en utveksler og kjøler, hvilket på ny er kostbart utstyr.

Generelt konstaterer man at i de fleste tilfeller realiseres ved påfølgende tilnærmelser de forskjellige operasjoner for avkjøling, tørking, oksydasjon og absorbsjon av de nitrøse gasser. Det problem som hviler på fremstillingen er å utføre samtidig, helt eller delvis, disse fire operasjoner praktisk talt like til avslutningen i et eneste apparat hvilket er teoretisk mulig hvis man ved hvert punkt av dette apparat danner de operasjonsbetingelser som tillater en harmonisering av kinetikken for de forskjellige reak-sj oner.

Et studium av dette problem viser at det teoretisk finnes en uendelighet av mulige løsninger for å oppnå dette resultat idet det gås ut fra en gitt opprinnelsestilstand for å avslutte i en slutt-tilstand som påtrykkes.

Et enkelt og velkjent eksempel er den fremgangsmåte som er gjenstanden for det franske patent nr. 1.462.740 hvor det er gjort bruk av en motstrømskondensator for syre hvilken tillater, hvis det tas hensyn til visse betingelser, å avkjøle, tørke og oksydere de nitrøse gasser praktisk talt uten absorbsjon av de nitrøse produkter idet disse til slutt behandles ved et separat anlegg.

I de - fremgangsmåter som hittil er tatt i bruk, utføres kontakten mellom de nitrøse gasser og væskene (vann eller salpetersyre) ved en sirkulasjon i motstrøm.

Videre er det fra britisk patent nr. 2 89.412 kjent å absorbere nitrogenoksyder i flere trinn ved at salpetersyre med til-tagende HNO^-konsentrasjon bringes i kontakt med gass med avtagende nitrogenoksydkonsentrasj on.

Oppfinnelsen'vedrører altså en fremgangsmåte for fremstilling av salpetersyre med en konsentrasjon på minst 60 vekt%, hvor det gås ut fra nitrøse gasser fra katalytisk oksydasjon av ammoniakk, hvilke gasser oksyderes og absorberes i en vandig oppløsning av salpetersyre- med en konsentrasjon på høyst. 40 vekt%, og fremgangsmåten utføres ved et trykk på 1 - 50 atmosfærer abs. i flere trinn, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at man i første trinn bringer de direkte fra den katalytiske oksydasjon av ammoniakk kommende nitrøse gasser i kontakt med salpetersyren ved å la gassene boble gjennom syren samtidig som denne avkjøles, hvorved konsentrasjonen av salpetersyre øker, at man i annet trinn bringer de resterende nitrøse gasser til å passere gjennom en oksydasjonssone og deretter bringer de således behandlede gasser til under avkjøling å boble gjennom den i første trinn erholdte, mer konsentrerte salpetersyre, og at man gjentar disse arbeidstrinn under anvendelse av fra samme absorpsjonstrinn kommende nitrøse gasser og salpetersyre til man har erholdt en syre med den ønskede konsentrasjon, idet man arbeider under et trykk mellom 4 og 8 atmosfærer abs. og ved en temperatur på høyst 120°C.

Oppholdstidene i oksydasjonssonene er beregnet slik at de respektive oppholdstider skal svare til den mengde oksydasjon som er nødvendig mellom hvert kontrakttrinn, idet det tas hensyn til temperaturer, trykket for de nitrøse gasser og til konsentrasjonen av syren ved det betraktede punkt i overensstemmelse med det som er angitt videre.

For utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det f.eks. anvendes en platekolonne hvori de nitrøse gasser som stammer direkte fra forbrenning av ammoniakk kommer inn under den øverste plate og går gjennom denne på kjent måte for å passere gjennom et lag av salpetersyre med svak konsentrasjon som er dannet eller ført til den nevnte plate, f.eks. ved å stamme fra rensingen hvor dampene som går ut fra sluttkolonnen for behandling er befridd for nitrerte produkter som de inneholder. Kolonnen er anordnet takket være et sett rør og skillevegger mellom platene slik at syren passerer fra den øvre plate ned på den umiddelbart følgende nedre plate mens dampene som er gått gjennom den øvre plate sendes til-bake under platen umiddelbart under osv. Hver plate er forsynt med kjøleanordninger f.eks. en spiral som gjennomstrømmes av et kjøle-middel slik som vann, ammoniakk eller en saltlake. "Høyden mellom påfølgende plater" utgjøres av den geometriske totalhøyde mellom en plate og den tette skillevegg som omgir samt gir den geometriske høyde mellom platen umiddelbart under og den tette skillevegg som er under den siste og bestemmer volumet for oksydasjonssonene og følgelig oppholdstiden for de nitrøse gasser i hver av sonene.

Det trykk ved hvilket driften utføres kan f.eks. være fra 1-50 atmosfærer absolutt. Imidlertid foretrekkes det av praktiske grunner å holde trykket mellom 4 og 8 atmosfærer absolutt.

I virkeligheten viser beregningen at for synkende trykk øker den totale nødvendige oppholdstid for gassen i apparatet og dettes volum og følgelig prisen på dette. Det er således av interesse å ikke underskride et visst trykk og en verdi på 4 atmosfærer absolutt utgjør en rimelig nedre grense. På den annen side øker temperaturen på den første plate med trykket for en gitt mengde kondensasjon under forøvrig like betingelser. Denne temperatur overskrider 115°C ved over 8 atmosfærer absolutt som sees i tabell A i det følgende hvor maksimumstemperaturen for den første plate for trykkene 4-10 atmosfærer absolutt er angitt idet syren som er tilstede på den nevnte plate er på ca. 40% HNO^ og kondensasjonsmengden er liten.

Imidlertid er temperaturene fra 115 - 120°C i virkeligheten av metallurger, betraktet som å ikke kunne overskrides uten risiko for korrosjon av rustfritt stål i nærvær av salpetersyre. Utover 8 atmosfærer absolutt ville det således være nødvendig for

å konstruere apparatet å anvende spesielstål for motstand mot' korrosjon hvilket ville medføre en økning av anleggsprisen.

Oppfinnelsen er beskrevet mere detaljert i det følgende under henvisning til tegningene hvor: Fig. 1 er et generelt skjema for et anlegg for fremstilling av salpetersyre ifølge foreliggende oppfinnelse.

fig. 2 er et skjematisk vertikalsnitt av en platekolonne for kondensasjon og absorbsjon av nitrøse gasser ifølge oppfinnelsen .

Ifølge skjemaet på fig. 1 hvor sirkulasjonen av gasser eller damp er vist ved en dobbeltstrek og sirkulasjon av væsker ved en enkelstrek, kommer luft filtrert i et filtreringsapparat 1 ved hjelp av en ledning 2 til en kompressor 3 som sender den gjennom en ledning 4 som fører den samtidig som ammoniakkgassen som skriver seg fra en fordamper 5 ved hjelp av en ledning 6 f inn i et katalytisk forbrenningsapparat 7 av kjent type hvor blandingen luft og ammoniakk overføres ifølge reaksjon (I) i det foregående. Ved utgangen av dette apparat 7 sendes blandingen av NO, vann og luft i overskudd som umiddelbart har en tendens til å overføre en del av NO-innholdet i de nevnte damper til N02 ifølge reaksjon (II) i det foregående til en ledning gjennom en varmeutveksler 9 til kondensasjonskolonnen og absorbsjonen 10 som er beskrevet i det følgende. I denne kolonne kan det ved hjelp av en ledning 11 være innført salpetersyre med f.eks. ca. 40 % HNO^ og som skriver seg fra et rense-apparat 12 hvori det ved hjelp av en ledning 13 er sendt damper som er behandlet i kolonnen 10 og som inneholder en viss mengde NO og NO2 med en sterk overvekt av den siste. I renseapparatet 12 møter disse damper en strøm av vann som er ført av en ledning 12 og som absorberer de nitrerte gasser med dannelse av salpetersyre ved ca. kO %. Dampene kommer ut av renseren 12 og føres ved hjelp av en ledning 15 gjennom en utveksler 9 hvor de absorberer en del av varmen fra dampene som skriver seg fra den katalytiske forbrenning av ammoniakken 7 og deretter gjennom et varmegjenvinningsapparat 16 som får dampene til å medvirke til drift av kompressoren 3 for tilslutt å slynges ut i atmosfæren ved 17. I kolonnen 10 frem-kalles samtidig tørking ved kondensasjon av vannet og oksydasjon samt avkjøling av de nitrøse gasser og deres absorbsjon i fortynnet syre som er innført gjennom ledningen 11, hvilket utgjør en betydelig forenkling av anlegget i forhold til det som ville være tilfelle ved utøvelse av kjente fremgangsmåter, idet bare kolonnen 10 erstatter tre eller minst to apparater.

Salpetersyre f.eks. 60 % HNO^ dannet i kolonnen 10 passerer ved 18 i et denitreringsapparat 19 som, som det vil forklares i det følgende, kan være integrert i kolonnen 10 ved foten av denne hvilket ennu mere forenkler anlegget. I dette apparat 19 møter syren en strøm av luft ført ved hjelp av en ledning 20 avledet fra ledningen 4 ved utløpet fra kompressoren 3 f°r ©n strøm av luft som river med gass NO^ oppløst i syren og denne gass føres inn i kolonnen 10 ved hjelp av en ledning 21 for å blande denne med nitrøse gasser som kommer inn i kolonnen ved hjelp av ledningen 8, idet syre som er således denitrert deretter sendes til lagring ved hjelp av en ledning 22.

Et eksempel på utførelse av kolonnen 10 er vist skjematisk på fig. 2. I dette eksempel omfatter kolonnen 10 en omhylling 23 som på kjent måte består av oppå hverandre lagte ringer hvori er anbragt den ene over den andre n kontaktplater P^, P^.... Pn Pn som kan være av en hvilken som helst klassisk type, perforerte, for tilbakeholdelse, med ventil, med bobling etc. For å forenkle figuren er disse plater representert meget skjematisk i form av en perforert plate, men det skal forstås at de kan omfatte vanlige anordninger slik som finn.es i de platetyper som er nevnt ovenfor for å sikre en intim kontakt mellom den syre som renner på disse plater og de nitrøse gasser som trenger gjennom disse siste neden-fra og oppover. Hver plate omfatter et rør for oppfylling A (A^, Ag» ...... An ^, An) for ankomst av syre og et rør for uthelling D (D^, Dg, Dn ^, Dn) for avgang av syre samt en kjøleslange S(S^, Sg. Sn ^, Sn) i hvilken sikres en sirkulasjon av et kjøle-middel f.eks. vann, lake eller ammoniakk. Fra hvert rør for syre-

utløp går et vertikalt rør L (L-, , , L 1tL ) som for rørene

v 1 n-1 n'

Ln til L i munner ut i ankomstrøret for syre A„, A„.....A ,,A

1 n-1 J 2' 3 n-1' n

for platen umiddelbart under idet røret L som går ut fra røret Dn sikrer overføring av syre til renseanordningen som skal beskrives i det følgende. Ankomstrøret for syre A^ i den øvre plate P mates av inngangsledningen for syre 11, som stammer fra renseanordningen 12 (se fig. l).

Platene P er adskilt fra hverandre av tette skillevegger for gass C (C^, C^, Cn Cn ^) som tilveiebringer atskilte rom over og under hver tilsvarende plate og som er gjennomtrengt respektive av rørene , ^ for nedgående syre og av rørene G^, Gg Gn ^ som lar rommet som befinner seg over hver plate P^, Pg Pn ^ komme i kontakt med rommet som befinner seg under platene P^, P^ Pn umiddelbart under og endelig av en pipe Ch som munner ut i den nedre del av kolonnen gjennom en skillevegg Cn som danner rommet som befinner seg under platen og til det øvre parti av kolonnen gjennom skilleveggen C, under platen P . Ledningen 8 for ankomst av nitrøse gasser (fig. l) munner ut i rommet som befinner seg under skilleveggen Cn, idet den nevnte skillevegg Cn gjennombores av røret L fra platen P .

OJ n ^ n

I det valgte eksempel er denitreringsanordningen integrert i kolonnen 10 hvis nedre parti inneholder for dette formål p plater som er lagt over hverandre P -, P .,, P , som kan være

n+1 P-l P

av samme type som platene P.. til P eller av en hvilken som helst

J r r ln

annen vanlig type, som hver er forsynt med et uthellingsrør for ankomst av syre og et annet rør for utløp av syre D ,...D .. , D , ankomst av syre og et annet rør for utløp av syre D n+1 P-l p idet dette utløpsrør for hver plate er forbundet med ankomstrøret for syre fra platen umiddelbart under ved hjelp av et nedstigende rør L . , L med unntagelse av røret D psom er forsynt med

n+1 P-l P

et utløpsrør for syre som åpner seg i de rom som befinner seg ved bunnen av kolonnen under platen P^, et rom i hvilket ledningen for ankomst av luft 20 munner ut og på den annen side en ledning 22 for fjernelse av syre mot lagringen (se fig. l).

Volumet som er dannet av de begrensede rom ved en plate Pg••••Pn (f.eks. plate P^) og skilleveggen C som befinner seg over disse siste (f.eks. C^) og på den annen side av platen umiddelbart under (f.eks. P^) og skilleveggen C som befinner seg under denne siste (f.eks. C^), rom som kommuniserer seg imellom ved hjelp av rør G for nedstigning av nitrøse gasser, (G^ i det valgte eksempel), varierer fra en plate etter høyde til bunnen av kolonnen ifølge de mål som er antydet senere. Disse etterfølgende volum, til hvilke hver gang føyes det indre volum av røret G for nedstigning av damper er betegnet respektive med V„, V , V „, V . Volumet V1 som svarer til platen Pg utgjøres på den ene side av rommet mellom platen P^ og toppen av kolonnen og på den annen side av rommet som ligger mellom platen P 2 og skilleveggen og endelig av røret Gl«

Kondensasjonskolonnen og absorbsjonskolonnen virker da som følger: De nitrøse gasser som kommer fra den katalytiske forbrenning av ammoniakk og som hovedsakelig inneholder vann, NO og N02 (eller NgO^) kommer inn i kolonnen ved 8 og stiger ved hjelp av den sentrale pipe Ch under den øvre plate P-^. Under denne bane og under oppholdstiden for gassen i rommet Vq som finnes under platen P^, fortsetter disse damper å oksydere ifølge reaksjonen (il) og deres innhold av NOg (eller NgO^) øker. Disse damper går deretter gjennom platen P^ på hvilken de mottar ny salpetersyre ved svak konsentrasjon som kan være omkring kO % og som skriver seg fra ledningen 11 for renseanlegget 12 (fig. l). Samtidig blir disse damper avkjølt ved hjelp av det fluidum som sirkulerer i slangen S-^ Det resulterer i at en del av vannet som inneholdes kondenseres og blandes med syren mens en fraksjon av NOg (eller N^O^) absorberes av det siste. Dampene som er utarmet på vann og NO,, unnslipper deretter i rommet som befinner seg over platen P1 og passerer ved hjelp av røret G-^ som befinner seg under platen Pg. Samtidig renner syren som er anriket ved hjelp av nedstigningsrøret på platen Pg» Under deres opphold i rommene som befinner seg over flaten P^ og under platen P,, (volum V^) fortsetter de nitrøse gasser å oksydere og deres relative innhold av NO,, (eller NgO^) øker. De operasjoner som utføres på platen P^ gjentas på platen P,,, idet dampene som unnslipper over den siste passerer under platen P^ i volumet V_ mens anriket syre som renner over på platen P og således videre like til platen P^. Dampene som mest mulig er utarmet på

NO + NOg, og som slipper ut over den siste plate, går til kolonnen ved hjelp av ledningen 13 for der å sendes til renseanordningen 12 (fig, l) mens salpetersyre ved den ønskede konsentrasjon på ca. 60 i° HNO^ renner fra den nevnte plate P^ ved hjelp av nedstig-ningsrøret Ln.

Denne syre i hvilken en viss mengde NO,, befinner seg oppløst møter da på de etterfølgende plater •pn+^»••••• Pp luf* som er ført i motstrøm ved hjelp av ledningen 20 ifølge vanlig teknikk for denitrering. Denne luft river med oppløst NO,, og blander seg med nitrøse damper som kommer inn i kolonnen ved 8 og øker derved innholdet av NO,,. Denne luftblanding deltar deretter i oksydasjonen av NO i disse damper under deres bane i kolonnen. Den syre som således er denitrert og som oppsamles på bunnen av kolonnen sendes til lagring ved hjelp av ledningen 22.

Som det er forklart ovenfor, økes oksydasjonsgraden av de nitrøse gasser litt etter litt ved sin passasje fra en plate til den annen slik at hvert kontakttrinn mellom disse damper og syren som synker fra plate til plate og optimale betingelser for absorbsjon av NO av den nevnte syre er realisert idet det er tatt hensyn til de forskjellige parametre som spiller inn som temperatur, trykk for nitrøse damper og partielt trykk for deres bestanddeler, samt konsentrasjon av syrer på etterfølgende,plate» Oksydasjonsgraden ved hvert trinn er en funksjon av volumet V., V„....<,.V » hvori

w 1' 2' n-1 oksydasjonen foregår.

Disse volum kan bestemmes ved en beregning.

Hvis man betrakter en gassfase dannet av nitrøse gasser i likevekt med. en væskefase dannet av en. oppløsning av salpetersyrej er de parametre som definerer hver av disse faser forbundet av fem matematiske forhold:

Parametrene for gassfasen er:

P. totaltrykk

f. partielt trykk for NO

g. partielt trykk for NO,,

h. 2 x partialtrykket for N^O^

a. konsentrasjon av nitrogenprodukter av dissosiert gass m. konsentrasjon av vanndamp

X. oksydasjonsgrad

T. absolutt temperatur av gass (som er lik temperaturen

for væsken).

Parametrene for væskefasen er:

W. syreinnhold

T. absolutt temperatur for væsken.

De fem forhold som binder disse parametere er av føl-gende form:

og (W,T) er en funksjon utledet av verdier som befinner seg i

tabellen for partialtrykk for vanndamp over oppløsninger av salpetersyre (international Critical Tables), og ^ (t) og ^ (w) er funksjoner hvis form og koeffisienter er definert og presisert i tallrike publikasjoner (særlig Bodenstein, M„, Z. Physik, Chem. 100, 68 (1S»22), Carberry, J.J., Chem. Eng. Sei. 9, 189 (1959).

Ved å fiksere fire av de ni parametre er systemet fullstendig definert. I praksis blir de to parametre konsentrasjon av nitrogenprodukter og vanndamp påtrykket. Parameteren dksydasjon kan være valgt vilkårlig uten noen vesentlig komplikasjon i et om-råde som går fra 0,40 til 0,90. Trykkparameteren er fullstendig fri med den reservasjon som er uttrykt i det foregående og som ved-rører de reelle praktiske muligheter,,

Idet de fire ovennevnte parametere er fastlagt gir systemet verdiene for de øvrige parametere.

Man definerer således karakteristikken for gassfasen og for væskefasen ved duggpunktet.

Hvis temperaturen for hele systemet senkes, fåes kondensasjon og absorbsjon.

Ved å gå ut fra ligning II som anført i innledningen- til foreliggende beskrivelse er det mulig å beregne ved tilnærmelse syrens styrke på en gitt plate og karakteristikken for. gassen som kommer ut fra denne plate for en bestemt uttakning av varme fra denne siste.

Idet man endelig vet at oksydasjonsmengden for gass som kommer ut med tiden 0 ifølge den klassiske ligning hvor f unk s j on en ± hvilken C karakteriserer innholdet av oksygen i gassen, likeledes er definert i tidligere litteratur som er sitert (Bodenstein, M., Z„ Physik. Chem. 100, 68 (1922)), er det mulig å bestemme oksydasjonsgraden i den gass som kommer under platen ifølge en funksjon av "høyden mellom platene" og den reelle hastighet for gasstrømmen..

Ved en ny serie etterfølgende tilnærmelser, kan man bestemme avvikelsen som tillater karakteristikken for virkningen av den nye plate slik at økningen av syreinnholdet på platen følger en på forhånd fastsatt lov og er overensstemmende med uttømning av frigjort varme.

Bestemmelsen av kondensatoren 10 gjøres således tilnær-met. Det må bemerkes at loven for variasjonen av styrken for syren fra en plate til en annen ikke kan være valgt helt vilkårlig og det er bare ved suksessive forbedringer at den kan bestemmes idet det tas hensyn til de fysiske eller tekniske umuligheter som man møter under beregningen.

For et gitt trykk eksisterer en uendelighet av løsninger mellom hvilke det kan velges idet det tas hensyn til de økonomiske (lokale) betingelser (pris pr. meter av ringer og for plater).

Det kan likeledes bemerkes at de fem nevnte ligninger i det foregående ikke tar hensyn til visse fenomener hvis hovedinn-hold er oppløsning av nitrogenprodukter i salpetersyren og fordelen av kondensasjon av vanndamp. Den oppløsning som nødvendiggjør denitrering av syren hvoretter man resirkulerer en del av den nitrerte gass kan således beregnes på forhånd og de nødvendige korrek-sjoner kan være tatt i betraktning ved økningen av partialtrykket av de nitrøse produkter som resulterer fra den nevnte resirkuler-ing. Det er det samme med kondensasjon av vanndampen hvilken kan beregnes slik at temperaturen på den første plate holdes under den kritiske temperatur for korrosjon.

Det skal bemerkes at ved å senke temperaturen på den siste plate (og endog for noen av de foregående pla.ter) idet det som sirkulerende fluidum i slangene S anvendes flytende ammoniakk som utgjør utgangsmaterialet ved fremstillingen av nitrøse gasser, er det mulig å oppløse en vesentlig del av de nitrogenholdige produkter som ikke absorberes under kondensasjonen hvorved størrelsen på renseanordningen 12 som slutter seg til kolonnen 10 kan redu-seres betydelig.

Videre vil på denne måte en større mengde nitrogenprodukter bli resirkulert og ført til hodet på kondensatoren 10 med luft fra det punkt som har tjent til denitrering som vanlig og virkningen av kondensatoren ville økes på grunn av økningen av partialtrykket for de nitrogenholdige produkter i den del av kondensatoren hvor nettopp den økede temperatur bremser reoksyda-sjonshastigheten.

Som eksempel gis i tabellene B, C og D i det følgende forskjellige verdier som tilhører sammensetningen av gassen med hensyn til konsentrasjon og temperatur for syre som ankommer på hver plate og til mengden av syre som er produsert på hver plate og til "høyden H mellom platene" samt de samme verdier som i det foregående angående gassene og syre som går ut fra den siste plate, respektive ved ledningene 13 og 22 og den totale høyde for kolon-nene 12, 16 og 12, kondensasjon-absorbsjonsplater (n = 12,16 og 12 respektive), i virkningstilfelle respektive under 6, k og 8 ab-solutte atmosfærer og virkningen under 6 atmosfærer absolutt viser seg å være den mest fordelaktige da den munner ut i en akseptabel kolonnehøyde idet det tas hensyn til denitreringsanordningen uten risiko for korrosjon av det rustfrie stål som for tiden tas i bruk for fremstilling av kolonnen og som er gjenstand for tabell B.

I de tre tilfeller er temperaturen ca. 150°C for de nitrøse gasser som kommer inn i kolonnen ved hjelp av ledningene 8 og utgangen fra varmeveksleren 9 (fig. l). Det fluidum som sirkulerer i slangene S er vann ved en temperatur på 20°C ved inngangen til hver slange eller flytende ammoniakk som fordampes ved tilsvarende temperatur for systemets trykk. Gassenes hastighet mellom platene er ca. 0,20 meter pr. sekund. (tabell B, C, D på følgende sider).

Man ser at oppholdstidene, volum og totale høyder og følgelig prisen på anordningen vokser betydelig når trykket synker. På den annen side øker temperaturen for den første plate med trykket og når 115°C for 8 atmosfærer absolutt» Som det er angitt i det foregående, er denne temperatur nær grensen for den man går ut fra og har risiko for korrosjon i apparat, unntatt hvis man anvender spesialstål som har en motstand mot korrosjon som er større enn den som vanlig rustfritt stål har, hvilket likeledes øker anleggsomkostningene. Man har dog fordel ved å holde et trykk på mellom k og 8 atmosfærer absolutt idet et trykk på ca. 6 atmosfærer absolutt er det som tillater de beste betingelser for virkningen og en akseptabel anleggspris på apparatet.

Man ser at forskjellige varianter kan utføres ved at kon-densasjonsapparatet-absorbsjonsapparatet slik som det er beskrevet i det foregående. Således kan syreoppløsninger som stammer f.eks. fra renseanlegget være innført på en eller flere plater og videre innføringen på den første plate. En mengde luft som inneholder eller ikke inneholder nitrogenprodukter som f.eks. kommer fra de-nitreringsanlegget kan likeledes være innført mellom to hvilke som helst plater. En del av syreproduktet kan, hvis det er ønskelig, være trukket ut fra en eller flere mellomliggende plater. Alle disse varianter nødvendiggjør selvfølgelig at man tar hensyn til disse ved beregningen av apparatets karakteristikk, men dette kan utføres uten for store vanskeligheter.

Som man vil finne, medfører fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, som tillater at det realiseres i ett og samme apparat fire operasjoner slik som avkjøling, tørking, oksydasjon og absorbsjon av de nitrøse gasser, en betydelig forenkling av hele anlegget for fremstilling av salpetersyre ved å gå ut fra produkter fra den katalytiske forbrenning av ammoniakk. Spesielt er antallet og lengden av ledninger mellom de forskjellige apparater betydelig nedsatt og man unngår fullstendig nødvendigheten av å arbeide ved mellomliggende trykk for nitrøse gasser, hvilket fører til betydelig økonomi. Syren som kommer fra rensekolonnen har en styrke på mins t ca. hOfi, en styrke som ikke krever noe øket partialtrykk for de nitrogenholdige produkter.

Denne ledningsbesparelse kan ytterligere økes hvis man, når plassen tillater, sammenbygger renseanlegget for nitrøse gasser som kommer fra kondensasjons-absorbsjons-apparatet med dette siste ved å anbringe renseanlegget på toppen av apparatet. Den fortynnede salpetersyre som er fremstilt i renseanlegget strømmer således direkte på den første plate i kolonnen.

For det formål å verifisere industrielt en del av gjenstanden for foreliggende oppfinnelse, ble prøver utført på en kolonne konstruert ifølge prinsippet på fig. 2 og som har følgende

karakteristikk:

- Indre diameter 1600 mm

- Sylinderhøyde 11,690 mm

- Antall plater: 9.

Denne kolonne mottok gass under trykk (3 atmosfærer absolutt) og inneholdt ca. 9% nitrogenholdige produkter, 15, 5% vanndamp, 6,5% oksygen og 69% inerte gasser. Middelhastigheten for gassen i kolonnen var 0,20 m/sek. og temperaturen for kjøle-fluidet var 6°C.

Parametrene er oppsatt som følger:

Parametrene som er funnet er i overensstemmelse med de resultater fra beregningene som er beskrevet i det foregående. På den annen side skal man bemerke at under de driftsbetingelser for prøvene som er utført, kompenseres fenomenene, for oppløsning av nitrogenholdige produkter og fordelen ved kondensasjon av damp betydelig til det punkt at det ikke har vært nødvendig å ta hensyn til dette i den matematiske formulering.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av salpetersyre med en konsentrasjon på minst 60 vektprosent, hvor det gås ut fra nitrøse gasser fra katalytisk oksydasjon av ammoniakk, hvilke gasser oksyderes og absorberes i en vandig oppløsning av salpetersyre med en konsentrasjon på høyst 40 vektprosent, og fremgangsmåten utføres ved et trykk på 1 - 50 atmosfærer abs. i flere trinn, karakter!-sert ved at man i første trinn bringer de direkte fra den katalytiske oksydasjon av ammoniakk kommende nitrøse gasser i kontakt med salpetersyren ved å la gassene boble gjennom syren samtidig som denne avkjøles, hvorved konsentrasjonen av salpetersyre øker,

   at man i annet trinn bringer de resterende nitrøse gasser til å passere gjennom en oksydasjonssone og deretter bringer de således behandlede gasser til under avkjøling å boble gjennom den i første trinn erholdte, mer konsentrerte salpetersyre, og at man gjentar disse arbeidstrinn under anvendelse av fra samme absorpsjonstrinn kommende nitrøse gasser og salpetersyre til man har erholdt en syre med den ønskede konsentrasjon, idet man arbeider under et trykk mellom 4 og 8 atmosfærer abs. og ved en temperatur på høyst 120°C.