PL8742B1 - Sposób wytwarzania zwiazków azotowo-tlenowych, w szczególnosci wysokoprocentowego kwasu azotowego z mieszanin gazowych zawierajacych amonjak i tlen. - Google Patents

Description

Dotychczas stosowane metody wytwa¬ rzania zwiazków azotowo - tlenowych, wzglednie kwasu azotowego z mieszanin gazowych, zawierajacych amonjak i tlen nie umozliwialy w praktyce calkowitego przetworzenia azotu, zawartego w amonj a- ku na zwiazki azotowo-tlenowe.Dotychczas podgrzewano mieszanine amon jaku i powietrza zapomoca gazów wy¬ lotowych, przyczem zachodzi niebezpie¬ czenstwo rozkladu amonjaku wskutek zbyt silnego ogrzania, dlatego tez wydajnosc te¬ go procesu nie przekraczala 8,5%, Próby wykazaly, ze wydajnosc procesu znacznie sie zwieksza, jezeli mieszanine amonjaku i powietrza oziebi sie przed doprowadzeniem katalizatora.Oziebianie to musi byc tak silne, aby nie mógl nastapic wspomniany rozklad amon jaku. Granice odpowiednich tempera¬ tur oziebiania zaleza od stopnia stezenia mieszaniny amonjaku i powietrza, a takze od rodzaju naczynia; mianowicie naczynia metalowe ulatwiaja rozklad amonjaku, na¬ czynia kamienne utrudniaja, W odniesieniu do zmian stezenia amo¬ njaku wzglednie tlenu w mieszaninie gazo¬ wej nalezy zauwazyc, ze przy stosowaniu wszystkich znanych metod niepokpnana trudnoscia bylo to, ze przy stezeniach po-nad 10% objetosciowych wzrastala nad- miernie temperatura kontaktu, a stezenie 16% objetosciowo stanowi dolna granice mozliwosci wybuchu przy zwyklem cisnie¬ niu.W celu osiagniecia zamierzonego wyni¬ ku trzeba mieszanine gazowa zawierajaca amonjak silnie oziebic przed wejsciem do przestrzeni reakcyjnej, albo tez wstawia sie oziebiacz tuz pod katalizatorem.Próby wykazaly, ze najlepiej zastoso¬ wac nastepujace oziebianie: na drodze swiezego gazu znajduje sie przed lub pod kontaktem warstwa chlodzacej cieczy, któ¬ ra rozciaga sie na calej szerokosci kontak¬ tu i przez która gaz przechodzi w postaci pecherzyków. Poniewaz pecherzyki gazo¬ we przebijaja sie ciagle przez powierzchnie cieczy, wiec zwierciadlo cieczy nie odbija ciepla w kierunku styku, lecz wieksza czesc ciepla pochlania ciecz. Cieplo to mo¬ ze wytwarzac odpowiednia ilosc pary, któ¬ ra, mieszajac sie z swiezym gazem, zwiek¬ sza jego pojemnosc cieplna w okresie prze¬ chodzenia przez kontakt.Tym sposobem reguluje sie temperatu¬ re stykowa, ze przy uzyciu wysoko procen¬ towych mieszanin mozna utrzymac tempe¬ rature najkorzystniejsza dla procesu.Na fig. 1 przedstawiono schematycznie urzadzenie do przeprowadzenia opisanego procesu.Mieszanina amon jaku i tlenu plynie zdolu do góry w kierunku strzalek x, x przez urzadzenie 1, nadajace sie do spala¬ nia na platynowym kontakcie. Kilka centy¬ metrów pod podwójna siatka kontaktowa 2 ulozona jest blacha sitowa 3, na której znajduje sie warstwa wody chlodzacej 4, doplywajacej rura A i odplywajacej rura B. Otwory sita sa tak dobrane np. o sredni¬ cy 0,2 mm, ze gdy gaz przechodzi, to woda nie przeciska sie przez sito, lecz otwory te moga byc ewentualnie tak male, ze woda nie przeciska sie nawet wtedy, gdy niema gazu. Zamiast sita blaszanego mozna uzyc odpowiednio gestej siatki drucianej lub tym podobne urzadzenia. Palna mieszanina przechodzi przez warstwe wody 4. Aby woda nie pryskala, nie pienila sie i t. d. wskutek przeplywu gazu mozna rozpiac nad powierzchnia wody rzadka siatke druciana 5 (która nie sluzy jako kontakt) albo dziur¬ kowana blache.Okolo 1 cm ponad ta siatka, lub po¬ nad poziomem wody znajduje sie warstwa stykowa, np. siatka platynowa 2. Powyz¬ sze wymiary podano tylko dla przykladu, moga one róWniez byc inne.Cieplo promieniste, pochloniete przez wode, powoduje jej równomierne parowa¬ nie na calej powierzchni, przyczem wody doprowadza sie tyle, zeby stan wody nie u- legl zmianie wskutek parowania, wzgled¬ nie zeby ilosc odparowanej cieczy odpo¬ wiadala potrzebom regulacji temperatury.Poslugujac sie opisanem urzadzeniem mozna okolo 20% objetosciowo amonjaku (i wiecej) w suchej mieszaninie utleniac do wysokosci 95—96% doprowadzajac z warstwy chlodzacej tylko 10% objetoscio¬ wo pary wodnej, 94—95% doprowadzone¬ go amonjaku przetwarza sie na kwas o 38° Be (i wiecej) przy uzyciu powietrza Linde'go, zawierajacego 60% tlenu. Prze¬ strzen skraplania wynosi zaledwie 1/20 do Yso wielkosci przestrzeni skraplania w u- rzadzeniach uzywanych dotychczas.Wskutek obnizenia temperatury reakcji i zwiekszenia pojemnosci cieplnej miesza¬ niny reakcyjnej nie zachodzi juz niebezpie¬ czenstwo wybuchu. W razie niezwyklych przeszkód w ruchu, wiec np. przy bardzo silnych wahaniach skladu mieszaniny i ci¬ snienia, niezawodna ochrone przed wybu¬ chem stanowi warstwa wody, bo w cienkiej warstwie pomiedzy siatka kontaktowa i po¬ wierzchnia wody nie moze powstac fala wy¬ buchu i nie moze tez przejsc zamkniecia wodnego.W specjalnych wypadkach mozna regu- — 2 —lowac cisnienie i ilosc pary w strefie wod¬ nej przez ogrzewanie lub oziebianie* Na fig. 2 pokazano zastosowanie rurek chlodzacych lub wezownic 6 w warstwie wody chlodzacej. Mozna tez wplywac na cisnienie pary i ilosc pary wodnej przez dodawanie do wody specjalnych domie¬ szek, lub przez doprowadzanie pary z ze¬ wnatrz. Mozna np, zasilac warstwe chlo¬ dzacej wody woda amonjakalna, z której amonjak wyparowuje. Warstwa wody mo¬ ze równiez sluzyc do oczyszczania swieze¬ go gazu zapomoca specjalnych domieszek dodawanych do wody. W wodzie moga byc takze rozpuszczone sole amonjakowe, z których NH3 wyparowuje pod dzialaniem pary wodnej, albo tez uwalnia sie NH3 za¬ pomoca domieszek alkalicznych. Warstwa cieczy nie musi zawierac wody, jako glów¬ nego skladnika. Mozna tez uzyc jako wo¬ dy chlodzacej jakiejs innej cieczy, której pary nie utrudniaja spalania amonjaku, lub której pary nie wytwarzaja zbyt wy¬ sokiego cisnienia.Z opisu nowego sposobu wynika, ze sposób ten moze miec bardzo obszerne za¬ stosowanie do przeróbki rozmaitych miesza¬ nin gazowych, zawierajacych amonjak od 7% objetosciowo az do 20% i wiecej.Stezenie i tlen w mieszaninie mozna sto¬ sownie regulowac, dadajac powietrze Lin¬ dego o duzej zawartosci tlenu (50—70%) albo dodajac czysty tlen, tak zeby utrzy¬ mac w mieszaninie stechjometryczny sto¬ sunek amon jaku do tlenu.Chlodzenie mieszaniny gazowej moze odbywac sie takze przez wstawienie pod katalizator wkladki metalowej dobrze przewodzacej cieplo lub chlodzonej z ze¬ wnatrz.Przy uzyciu warstwy cieczy chlodza¬ cej jest bardzo korzystna mowiosc dopro¬ wadzania pary wodnej, która chlodzi do¬ skonale wskutek swej wielkiej pojemnosci cieplnej. Do chlodzenia mozna tez uzyc za¬ miast domieszki pary wodnej wodoru, któ¬ ry laczac sie jednoczesnie z tlenem, umoz¬ liwia tez regulacje temperatury.Opisany sposób i jego odmiany moga miec bardzo korzystne zastosowanie, bo przy spalaniu pod cisnieniem ilosc ciepla, wywiazujacego sie w jednostce przestrzeni, a tern samem cieplo promieniste, wzrasta proporcjonalnie do masy przerabianego gazu, opisane wiec urzadzenie umozliwia niezawodne podtrzymywanie najkorzyst¬ niej temperatury stykowej.Przez skraplanie tlenków azotowych, otrzymanych opisana metoda, otrzymuje sie wysoko-procentowy kwas, a jednocze¬ snie gazy wylotowe zawieraja badzo wyso¬ ki procent azotu z nieznaczna domieszka innych gazów, które latwo usunac. W mysl niniejszego wynalazku mozna uzyc otrzy¬ manego w ten sposób azotu do azotowania weglików ziem alkalicznych, to znaczy do wytwarzania azotanu wapnia, albo do zna¬ nej syntezy amonjakowej po dodaniu od¬ powiedniej domieszki wodoru. PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania zwiazków azo- towo-tlenowych, a w szczególnosci wysoko¬ procentowego kwasu azotowego, z miesza¬ nin gazowych, jak np. z powietrza lub tle¬ nu zawierajacych amonjak, znamienny tern, ze na drodze ruchu gazów znajduje sie przed lub pod strefa stykowa warstwa cie¬ czy chlodzacej, np. wody, przez która prze¬ rabiany gaz przebija sie pecherzykami, przyczem cieplo promieniujace z kontaktu pochlania ciecz chlodzaca i wytwarza pare w ilosci, odpowiadajacej ilosci pochloniete¬ go ciepla, tak ze para ta, mieszajac sie z przerabiana mieszanina gazowa, reguluje temperature stykowa, podczas gdy ilosc wywiazujacej sie pary mozna regulowac, zmieniajac predkosc doplywu cieczy do warstwy cieczy chlodzacej.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze warstwy cieczy chlodzacej znajdu- 3 -ja sie tak blisko pod lub przed warstwa stykowa, ze w wolnej przestrzeni pomie¬ dzy temi dwoma warstwami nie moga sie wytworzyc fale wybuchu.
3. 3. Przeprowadzenie sposobu wedlug zastrz, 1 i 2, znamienne tern, ze jako cie¬ czy chlodzacej uzywa sie nasyconych lub rozcienczonych roztworów amonjaku, roz¬ tworów soli amonowych albo roztworów lub zawiesin innych cial w wodzie, albo tez cieczy nie zawierajacych wody i wplywa¬ jacych na cisnienie pary w warstwie cie¬ czy chlodzacej.
4. 4. Sposób wedlug zastrz, 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze temperature warstwy cie¬ czy reguluje sie zapomoca wezownic ruro¬ wych lub tym podobnych.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze do mieszaniny gazowej do¬ daje sie domieszke elementarnego wo¬ doru.
6. 6. Przeprowadzenie sposobu wedlug zastrz. 1 — 5, znamienne tern, ze reakcje przeprowadza sie cisnieniem wyzszem od atmosferycznego.
7. 7. Przeprowadzenie sposobu wedlug zastrz. 1—6, znamienne tern, ze azot za¬ warty w gazach wylotowych powstajacych po skropleniu tlenków azotu, spozytkowu- je sie po wstepnem oczyszczeniu do azoto¬ wania weglików ziem alkalicznych (wyrób azotanu wapnia) albo do syntezy amo- njaku. Nikodem Car o. Albert R. Frank. Zastepca: Dr. inz. M. Kryzan, rzecznik patentowy.Po opisu patentowego Nr 8742, Fig.i. ng.z. Druk L. Boguslawskiego, Warszaw- PL