PL119786B2 - Process for the production of nitrogen oxides from ammonia - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania tlenków azotu z amoniaku.Znana jest i powszechnie stosowana w praktyce przemyslowej metoda utleniania amoniaku NH3 do tlenku azotu NO na katalizatorze. Proces realizowany jest w wersji bezcisnieniowej lub przy cisnieniu podwyzszonym najczesciej do okolo 103kPa. Do utleniania stosuje sie mieszaniny amoniaku z powietrzem, powietrzem wzbogaconym w tlen lub tlenem. Sklad mieszaniny miesci sie zazwyczaj w granicach 1,25-2,25 mola O2 na 1 mol NH3. Na odpowiednio dobranym kontakcie-katalizatorze o wlasnosciach selektywnych; najczesciej jest to platyna z dodatkiem rodu w postaci siatek, przy temperaturze rzedu 1000-1200K i odpowiednim czasie zetkniecia reagentów z katalizatorem przebiega reakcja tworzenia NO. W skali przemys¬ lowej proces prowdzony jest w sposób autotermiczny bez doprowadzania ciepla z zewnatrz. Mieszanina opuszczajaca kontakt jest schladzana i poddawana dalszej obróbce — procesowi absorpcji z otrzymywaniem kwasu azotowego lub procesowi skraplania otrzymanych tlenków z kolejnym ich przerobem na stezony kwas azotowy.Zasadnicza niedogodnoscia katalitycznego utleniania amoniaku do NO jest mala trwalosc katalizatora oraz duza jego wrazliwosc na zanieczyszczenia mieszaniny amoniak-utleniacz. Powoduje to koniecznosc czestej wymiany katalizatora. Straty katalizatora rosna w miare zwiekszania temperatury i cisnienia procesu.Sa one rzedu 0,25-0,5 g Pt na tone azotu w utlenionym amoniaku. Po stracie 1/3 czesci swego ciezaru siatka platynowa musi ulegac wymianie. Duze wymagania stawiane sa mieszaninie surowców. Musza one byc pozbawione praktycznie wszelkich zanieczyszczen a zwlaszcza takich jak pyl, rdza, olej, PH3, H2S, C2H2.Ponadto istnieja ograniczenia co do skladu mieszaniny stosowanej w procesie z uwagi na wybuchowosc mieszanin amoniak-powietrze (tlen) co z kolei ogranicza stezenie tlenków azotu w mieszaninie poreakcyjnej.Znany jest fakt, ze przy spalaniu mieszanin amoniak-tlen tworza sie tlenki azotu, np. przy spalaniu wybuchowym otrzymuje sie do 15% przemiany amoniaku w tlenki. Podstawowymi ograniczeniami dla wykorzystania tego faktu sa trudnosci ze stabilizacja plomienia i kontrolowaniem przebiegu reakcji w pozadanym kierunku, tj. do tworzenia tlenków azotu a nie azotu. Sposób wedlug wynalazku eliminuje wady metod katalitycznego utleniania amoniaku.Sposób wedlug wynalazku polega na wprowadzaniu do plomienia lub spalin otrzymanych ze spalania pomocniczego paliwa z pomocniczym utleniaczem amoniaku z utleniaczem w postaci mieszaniny lub rozdzielnie i wytworzenie strefy reakcji o temperaturze powyzej 1300 K. Korzystnejest nastepne schlodzenie otrzymanej mieszaniny zawierajacej tlenki azotu.2 11*714 W sposobie wedlug wynalazku wykorzystuje sie inicjowanie przemiany chemicznej plomieniem lub spalinami dla zapoczatkowania, stabilizacji i przyspieszenia oraz kontrolowania reakcji w kierunku tworze¬ nia tlenku azotu.Aby nie dopuscic do zajscia reakcji wtórnych i ubocznych prowadzacych m.in. do wytworzenia N2O i N2 korzystnie jest schlodzic mieszanine reagujaca w momencie osiagniecia maksymalnej zawartosci tlenku azotu. Ochlodzona mieszanina zawiera tlenek azotu lub/i dwutlenek azotu, trójtlenek azotu oraz czterotle- nek azotu w proporcjach zaleznych od temperatury koncowej i skladu mieszaniny poddawanej schladzaniu.Sposób wedlug wynalazku pozwala otrzymywac stezone tlenki azotu cojestjego zaleta z uwagi na dalszy przerób NO na kwas azotowy.Przyklad I. Do cytindryciefo reaktora Uatowtfo o objetosci calkowitej 13,2* 10"7m3 doprowadza sie w sposób ciagly wodór techniczny w ilosci 0,09m3 Hj/h (4 mole Hj/h) i tlen techniczny w ilosci 0,045 m3 Oj/h (2 mole Oj/h), które po zapaleniu wytwarzaja plomien typu dyfuzyjnego. Na wysokosc 1/4reaktora, w strumien wytworzonych spalin wprowadza sie jednorodna mieszanina zlozona z 0,83 m3 Oi/h (38 moli Oj/h) i Im3 NHj/h (44,6 mota NHj/h). Po czasie reakcji mieszaniny amoniakalno-tlcnowej rzedu I0~V przy cisnieniu 1,1 * I02 kPa, produkty schladza sie przeponowo woda do temperatury okolo 290K. Uzyskuje sie 0,580)7)1 (25,9 mola/h) produktów gzowych o skladac: 8,0% obj. NO* 9,5% obj. O2 i 82,5% obj. Na.Przyklad U. Do czaszy zamykajacej cytmdrycaiy itoktor sulowy o objetosci cafcowitej 6,8 • 10"* m3 doprowadza sie w sposób ciagly stechiometryczna mieszanine wodór-tlen w ilosci 0,024 m 3/h (0,07 mola/h).Mieszanina ta zapalona na wylocie przewodu doprowadzajacego umieszczonego w osi reaktora wytwarza stacjonarny plomien kinetyczny. Na obwodzie reaktora, w polowiejego wysokosci, doprowadza sie w sposób ciagly mieszanina amomakalno-powietrzna o strumieniu objetosci 1 m3 NHj/h (44,6 mola NH*/h) i 5.95 m3 powietrza/h (265,5 mola powietrza/h). Przeplywajace gazy ulegaja nastepnie zmieszaniu z powietrzem wprowadzanym na wysokosci 1/4 reaktora, w ilosci 5,5 m3 powietrza/h (245,5 mola powietrza/h). Po calkowitym czasie reakcji rzedu 10~3s przy cisnieniu 1,1 • 102kPa produkty sa schladzane przeponowo woda do temperatury okolo 290 K. Otrzymuje sie 11,11 m3/h (495,5 mola/h)mieszaniny o skladzie: l.O^c obj. NO: 13,59? obj. O: i 85,5?c obj. N2.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania tlenków azotu z amoniaku polegajac na utlenianiu amoniaku powietrzem, tlenem Jub mieszanina powietrza z tlenem, znamienny tym. ze mieszanine amoniaku z utleniaczem wprowa¬ dza sie do plomienia lub spalin otrzymanych ze spalania pomocniczego paliwa z pomocnic/} m utleniaczem, przy czym amoniak i utleniacz wprowadza sie w proporcji od 0,5 do 2,5 mola tlenu na 1 mol amoniaku, natomiast pomocnicze paliwo i pomocniczy utleniacz w proporcji od 0,001 do 0,25 mola na 1 mol wprowa¬ dzonego amoniaku. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze korzystne jest doprowadzenie dodatkowo do strefy reakcji pan wodnej lub wodoru lub ich mieszaniny w ilosci do 0.5 mola na 1 mol mieszaniny poddawanej utlenieniu. 3. Sposób wedlug zastrz. 1. znamienny tym, ze cisnienie reakcji wynosi od 102kPa do 104kPa.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania tlenków azotu z amoniaku polegajac na utlenianiu amoniaku powietrzem, tlenem Jub mieszanina powietrza z tlenem, znamienny tym. ze mieszanine amoniaku z utleniaczem wprowa¬ dza sie do plomienia lub spalin otrzymanych ze spalania pomocniczego paliwa z pomocnic/} m utleniaczem, przy czym amoniak i utleniacz wprowadza sie w proporcji od 0,5 do 2,5 mola tlenu na 1 mol amoniaku, natomiast pomocnicze paliwo i pomocniczy utleniacz w proporcji od 0,001 do 0,25 mola na 1 mol wprowa¬ dzonego amoniaku. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze korzystne jest doprowadzenie dodatkowo do strefy reakcji pan wodnej lub wodoru lub ich mieszaniny w ilosci do 0.5 mola na 1 mol mieszaniny poddawanej utlenieniu. 3. Sposób wedlug zastrz.

1. znamienny tym, ze cisnienie reakcji wynosi od 102kPa do 104kPa. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz. Cena 100 zl PL