Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania kwasu azotowego przez absorpcje tlenków azo¬ tu w wodzie lub roztworach wodnych. Jest rze¬ cza znana, ze tlenki azotu, które otrzymuje sie przez utlenianie amoniaku lub tez które sa za¬ warte w gazach odlotowych wytwarzajacych sie przy niektórych procesach chemicznych, mozna przetwarzac na kwas azotowy droga absorpcji w wodzie pod cisnieniem atmosferycznym lub wyzszym, np. 4 — 7 atm.Wedlug znanych sposobów gazy zawierajace NO2 lub NO wprowadza sie w przeciwpradzie z jednej strony baterii absorpcyjnej, wode zas z drugiej strony, dzieki czemu woda wzbogaca sie stopniowo w HNOi i opuszcza aparature ab¬ sorpcyjna w stanie mniej lub wiecej nasyconym HNO3. Gaz, opuszczajacy aparature absorpcyj¬ na, jest prawie pozbawiony tlenków azotu.Prowadzenie absorpcji w sposób wyzej opi¬ sany pod cisnieniem atmosferycznym posiada te przewage, ze do uzyskania przeplywu gazów przez aparature wystarczaja wentylatory, zuzy¬ wajace niewielka ilosc energii, np. 30 — 45 kWh na tone HNO*. Poza tym sciany absorberów moga byc niewielkiej grubosci, np. 2,5 — 4 mm.Naprawy tego rodzaju urzadzen oraz koszty ich utrzymania sa dosc niskie. Jednakze praca pod cisnieniem atmosferycznym posiada te ujemna strone, ze wymaga bardzo duzych przestrzeni reakcyjnych, np. do wytworzenia 1 tony HNOs na dobe w postaci kwasu 50 — 55%-owego po¬ trzeba 25 — 30 m3. Poza tym absorpcji ulega zaledwie 94 — 97% tlenków azotu przy uzyciu wody chlodzacej o normalnej temperaturze.Gdy prowadzi sie wyzej wymieniony proces w znany sposób pod cisnieniem 4 — 7 atm., wy¬ starczy 3 — 1 ms przestrzeni reakcyjnej do wy¬ tworzenia 1 tony HNOs na dobe. Wymaga to jednak zastosowania drogich kolumn ?ibsorpcyj- nych o znacznej grubosci scian oraz kompreso¬ rów, które zuzywaja 300 — 400 kWh na wytwo¬ rzenie 1 tony HNOs. Koszty utrzymania i na¬ praw tego rodzaju aparatury sa dosc wysokie.Sposób wedlug wynalazku usuwa opisane wy- zei. wady znanych sposobów, mianowicie umoz¬ liwia przeprowadzanie absorpcji w malej prze¬ strzeni pod cisnieniem atmosferycznym, przy czym zarówno zuzycie energii jak i koszty apa¬ ratury oraz jej utrzymania i napraw sa bardzo nisleie. Wobec tego koszty wytwarzania kwasa azotowego przy zastosowaniu sposobu 'wedlug wynalazku sa znacznie nizsze niz wedlug spo¬ sobów dotychczas znanych.Sposób wedlug wynalazku polega na kilko- stopniowej absorpcji tlenków azotu w wodzie lub roztworach wodnych, przy czym wode lub » roztwory stosowane do absorpcji doprowadza sie w róznych punktach baterii absorpcyjnej, a kwas azotowy wytworzony w poszczególnym stopniu absorpcji odplywa z urzadzenia wraz z ciecza absorpcyjna, nie zaabsorbowany zas tlenek azo¬ tu odprowadza sie do nastepnego stopnia ab¬ sorpcji i w tym okresie utlenia tlenem zawar¬ tym w tymze gazie na dwutlenek azotu. Jest rzecza korzystna doprowadzanie wody lub wod¬ nego roztworu kwasu w kazdym poszczególnym stopniu w takiej ilosci, aby okolo 2/3 tlenków azotu zawartych w gazie ulegalo absorpcji We¬ dlug nastepujacego wzoru 3 NO2 + H2O -* 2 HNOs + NO tlenek azotu tworzacy sie wskutek tej reakcji ulega utlenianiu tlenem zawartym 'w gazie na NO2 podczas przejscia gazów reakcyjnych do nastepnego stopnia absorpcji, w którym znowu doprowadza sie taka ilosc wody, aby 2/3 dopro¬ wadzonego NO2 moglo wytworzyc kwas azo¬ towy.Przy mozliwie calkowitym utlenianiu tlenku azotu miedzy poszczególnymi stopniami absorpcji wystarczy 4 — 5 stopni utleniania, aby przepro¬ wadzic w kwas azotowy 99 — 99,7% poczatko¬ wej ilosci tlenków azotu.W celu przyspieszania utleniania NO na NO2 utlenianie to uskutecznia sie wedlug wyna¬ lazku droga dzialania na gazy kwasem azoto¬ wym, korzystnie o stezeniu 50 — 57%. Okazalo sie bowiem, ze ttztalSnie'"{egoTkwasu tak dalece zwieksza predkosc utleniania NO na NO2, iz w tych warunkach przebiega ono w ciagu paru sekund. Stezenie kwasu nie ulega przy tym obnizeniu, ale przeciwnie, moze nawet zwiekszyc sie. Kwas azotowy wymienionego stezenia po¬ siada pewnego rodzaju dzialanie katalityczne.Przy zastosowaniu kwasu o wiekszym stezeniu ulega on rozcienczeniu.Przy przepuszczaniu gazu przez roztwór Jtwasu gaz ten porywa kropelki cieczy i tworzy mgle, która nalezy przed nastepna absorpcja usuwac, azeby nie spowodowac rozcienczania kwasu sluzacego do utleniania miedzy poszcze¬ gólnymi stopniami absorpcji. W czasie usuwa¬ nia mgly czesc, a nawet niejednokrotnie wiek¬ sza czesc tlenku azotu ulega utlenianiu na dwu¬ tlenek.Cieplo, które wywiazuje sie w czasie proce¬ su absorpcji i utleniania, usuwa sie przez zaopa¬ trzenie aparatury absorpcyjnej w chlodnice lub prpez zastosowanie zarówno w strefach absorpcji jak iw strefach utleniania chlodzenia kwasu.Sposób wedlug wynalazku moze byc przepro¬ wadzany zarówno pod cisnieniem atmosferycz¬ nym jak i pod cisnieniem wyzszym i nadaje sie zwlaszcza do wykorzystania tlenków azotu z bardzo rozcienczonych gazów, otrzymywanych przez utlenianie azotu atmosferycznego w luku elektrycznym, gdy przeróbce poddaje sie bardzo duze objetosci gazów.Rysunek przedstawia schematycznie i przy¬ kladowo urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug wynalazku.Wieza absorpcyjna 1 jest zaopatrzona w prze¬ wód 2 do doprowadzania gazu do dolnej czesci wiezy i przewód 3 do odprowadzania gazów z górnej czesci. Wieza jest podzielona na piec ^stref reakcyjnych a1, ar, a8, a4 i a5. Kazda stre¬ fa reakcyjna jest podzielona na strefy absorp¬ cyjne b1, b2, b8, b4 i b5, strefy odwadniania lub usuwania mgly c1, c\ c3 c4 i c5 oraz strefy utle¬ niania d1, d2, d3 i d4. Kazda strefa reakcyjna jest oddzielona od nastepnej dnami 4.Strefy absorpcji, usuwania mgly oraz utle¬ niania moga byc zaopatrzone w dowolne znane narzady, moga byc np. wypelnione pierscienia¬ mi lub posiadac talerze z pokrywkami, jak w kolumnach rektyfikacyjnych.Do kazdej strefy absorpcyjnej doprowadza sie wode lub rozcienczony kwas przewodami 5 zaopatrzonymi w dowolne znane narzady 6* do rozpylania cieczy. Do kazdej strefy utleniania doprowadza sie przewodami 7. i poprzez dysze 8 kwas azotowy 50 .— 57%-owy. Ciecz z kazdej strefy absorpcyjnej odplywa przewodami e1, e\ e8, e4 i e5, z kazdej strefy do usuwania mgly — przewodami f, f, f\ /4 i f6, z kazdej zas strefy utleniania — przewodami' g1, g2, g3 i g4.Powyzsze urzadzenie dziala w sposób naste¬ pujacy.Gazy zawierajace tlenki azotu i wolny tlen doplywaja przewodem 2 do pierwszej strefy ab¬ sorpcyjnej b1, w której dwutlenek azotu zawarty w gazie przemienia sie na kwas azotowy wedlug podanego powyzej równania. Kwas azotowy opuszcza wieze absorpcyjna przewodem e1. Po- — 2 —zostale gazy .przechodza przez strefe usuwania mgly* c1, w której wieksza czesc pozostalego tlenku azotu utlenia sie na NO2. Wydzielony z gazu rozcienczony kwas azotowy, tworzacy sie wskutek skroplenia mgly, opuszcza strefe c1 przewodem f1. Gazy pozbawione mgly i czescio-. wo utlenione wchodza do strefy utleniania d1, w której zrasza sie je kwasem azotowym 50 — 57%-owymj i wyplywaja z wiezy przewodem g1.Potraktowane w ten sposób gazy wkraczaja do strefy absorpcyjnej b* drugiej strefy reak¬ cyjnej, w której powtarza sie wyzej opisany cykl przeróbki.Tak postepuje sie we wszystkich nastepnych strefach reakcyjnych, az wreszcie po przejsciu ostatniej strefy usuwania mgly c5 gazy prawie pozbawione tlenku azotu opuszczaja wieze.Czesci aparatury odpowiadajace poszczegól¬ nym strefom reakcyjnym moga nie stanowic jednej kolumny, jak przedstawiono na rysunku, lecz zaleznie od warunków lokalnych moga byc ugrupowane w dowolny sposób w ustawionych obok siebie aparatach. W mysl wynalazku nie¬ koniecznie trzeba stosowac piec nastepujacych po sobie stref reakcyjnych, których liczba moze byc wieksza lub mniejsza i jest zalezna od ilo¬ sci tlenków azotu zawartych w gazie pierwot¬ nym, od warunków klimatycznych, wymaganej wydajnosci aparatury, od stezenia wytwarzane¬ go gazu itd.Przyklad I. Do urzadzenia absorpcyj¬ nego doplywa 2000 m8 na godzine ochlodzonego gazu, pochodzacego z katalitycznego utleniania amoniaku powietrzem. Gaz ten zawiera 8 — 9% NO2. Ta ilosc NO2 odpowiada pkolo 500 kg HNOs. W pierwszej strefie absorpcyjnej a1 sto¬ suje sie do absorpcji 340 kg wody, która pochla¬ nia 2/3 NO2, wytwarzajac 333,5 kg HNOs w po¬ staci kwasu o stezeniu 54 — 55%. Pozostala trzecia czesc NO2 równowazna 166,5 kg HNOs ulega przy tym redukcji do NO. Przechodzac do drugiej strefy absorpcyjnej ar tlenek azotu utle¬ nia sie calkowicie na NO2. Z nowo utworzone¬ go NO2 absorbuje sie 2/3 przy pomocy 114 kg wody i otrzymuje sie 111 kg HNOs w postaci kwasu 54%-owego. Nastepna trzecia czesc od¬ powiadajaca 55,5 kg HNOs pozostaje jako NO w gazie i przechodzi do trzeciej strefy absorpcyj¬ nej cf. Po utlenianiu oraz absorpcji za pomoca 37,8 kg wody wytwarza sie 37,2 kg HNOs. W ga¬ zie pozostaje ilosc NO, odpowiadajaca 18 kg NHOs. W strefie absorpcyjnej a4 ilosc ta ulega utlenianiu i absorpcji za pomoca 12,5 kg wody i wytwarza sie 12 kg HNOs. Pozostaly gaz prze¬ chodzi do piatej strefy absorpcyjnej a5, w któ¬ rej po utlenieniu NO na NO2 i absorpcji za po¬ moca 4,1 kg wody wytwarza 4 kg HNOs. W su¬ mie otrzymuje sie z wiezy 497,4 kg HNOs, co sta¬ nowi wydajnosc 99,5%.Przyklad II. Do urzadzenia absorpcyj¬ nego doplywa 2000 ms ochlodzonego gazu pocho¬ dzacego z katalitycznego utleniania amoniaku powietrzem. Gaz ten zawiera 8 — 9% tlenków azotu, z nich 80% stanowi NO2, zas 20% — NO; w sumie ilosc tlenków równowazna jest 500 kg HNOs. Absorpcja jest przeprowadzana w wiezy absorpcyjnej o 7 strefach reakcyjnych. We wszy¬ stkich strefach NO utlenia' sie na NO2 tylko w 80%-ach, a nie do 100% jak w poprzednim przykladzie. Dwie trzecie NO2 stanowiacego 80% tlenku azotu w gazie odpowiadaja 267 kg HNOs. W strefie a1 absorbuje sie je za pomoca 272 kg Wody. Pozostala czesc niezaabsorbowa- na oraz 20% pierwotnej zawartosci tlenków azo¬ tu odchodza w postaci NO w ilosci odpowiada¬ jacej 233 kg HNOs. W strefie ar 80% tych tlen¬ ków azotu utlenia sie na NO2, a z tego dwie trze¬ cie wynoszace 124,3 kg HNOs absorbuje sie w 127 kg wody. Pozostala trzecia czesc oraz tle¬ nek, który wszedl do strefy a* i nie zostal utle niony, lacznie stanowia ilosc NO odpowiadajac:;. 108,7 kg HNOs i przechodza do strefy a3, w kto - rej znowu 80% tej ilosci ulega utlenieniu, a 2/3 2 tego — absorpcji. Tworzy sie w ten sposób 2/3X 108,7 x 0,8 = 58 kg HNOs, które absorbu¬ je w 59 kg wody. Reszta gazu opuszcza strefe a3 z zawartoscia- NO odpowiadajaca ^50,7 k^ HNOs i przechodzi do strefy a4, w której absor¬ buje sie w 28 kg wody, dajac 2/3 X 50,7 X 0,8 ^ = 27 kg HNOs. W podobny sposób do 5-tej stre¬ fy a5 wchodzi gaz z zawartoscia NO odpowiada¬ jaca 23,7 kg HNOs, ulega utlenieniu i absorpcji w 12,6 kg wody i dajac 2/3 X 23,7 X 0,8 = 12,6 kg HNOs. Gazy, które opuscily strefe a5, wply¬ waja do szóstej strefy a6 w ilosci NO odpowia¬ dajacej 11,1 kg HNOs, w której .absorbuje sie js w 6 kg wody, otrzymujac 2/3 X 11,1 X 0,8 = 5,9 kg HNOs. W siódmej i ostatniej strefie a7 gazy zawierajace przy wejsciu NO w ilosci odpowia¬ dajacej 5,2 kg HNOs zostaja zaabsorbowane w 2,9 kg wody tworzac 2/3 X 5,2 X 0,8 = 2,8 kg HNOs. Ogólna ilosc kwasu wytworzonego 267 4- 124,3 + 58 + 27 + 12,6 + 5,9 + 2,8 = 497,6 kg, co stanowi wydajnosc 99,5%.Przytoczone powyzej przyklady dowodza, ze absorpcja w 5-ciu strefach jest dostatecznie du~ bra, jezeli nastepuje w kazdej strefie calkowite utlenienie NO na NO2, oraz ze te sama wydaj¬ nosc mozna osiagnac przy nie calkowitym utle¬ nianiu, np. do 80%, jezeli zastosuje sie odpo- — 3 —wiednio wieksza liczbe stref. Zarówno absorpcja NO2 jak i utlenianie NO do NO2 wymagaja za¬ ledwie paru sekund, wobec czego do osiagnie¬ cia 1000 kg HNOi na 24 godziny potrzebna jest objetosc reakcyjna zaledwie 2 — 2,5 m3 przy pracy pod cisnieniem atmosferycznym, gdy tem¬ peratura gazów i cieczy w wiezy jest utrzymy¬ wana pomiedzy 15° a 20°C.Gdy temperatura wewnatrz wiezy absorpcyj¬ nej panuje blisko 0°C, predkosc utleniania NO znacznie sie zwieksza, a do utleniania mozna stosowac kwas o znacznie wiekszym stezeniu, np. 70 — 90%-owy HNOs, bez obawy, aby lile- gal rozcienczeniu. Dzieki znacznemu przyspie¬ szeniu reakcji mozna objetosc reakcyjna zmniej¬ szyc do 1 m3 do wytworzenia 1 tony HNOs, a równoczesnie przy niskich temperaturach moz¬ liwe jest osiagniecie wiekszego stezenia produ¬ kowanego kwasu, np. 60 — 65%-owego. PL