PL93535B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest ciagly sposób wy¬ twarzania stezonego kwasu azotowego o stezeniu co najmniej 80% HN03 z mieszaniny gazowej za¬ wierajacej tlen, tlenki azotu i ewentualnie wode.

Mieszaniny takie moga powstawac w szczególnos¬ ci z katalitycznego spalania amoniaku w obec¬ nosci powietrza lufo z rozmaitych reakcji orga¬ nicznych nitrowania lub utleniania, jak utlenia¬ nia mieszanin cykloheksanomu i cykloheksanolu do kwasu adypinowego, lub tez z reakcji dziala¬ nia nitrujacego na metale i mineraly.

Klasyczny spoisób wytwarzania kwasu azotowe¬ go, np. z gazu ze spalania amoniaku, mozna opi¬ sac w sposób nastepujacy: Spalanie amoniaku w powietrzu zachodzi przy cisnieniu atmosferycznym lub pod cisnieniem, we¬ dlug reakcji glównej /l/ 4 NH3+5 02^4NO+ 6 H20 i gazy ze spalania zawieraja, objetosciowo, okolo % NO i 17% pary wodnej.

Po oddaniu czesci swych kalorii w ukladzie wy¬ mienników ciepla, gazy zostaja oziebione, pod¬ czas gdy wiekszosc zawartej w nich pary wodnej konidensiuje pod postacia kwasu azotowego, któ¬ rego stezenie zalezy glównie od cisnienia katalizy.

Przed lub po dolaczeniu uzupelniajacego powie¬ trza i ewentualnego utlenienia wedlug reakcji /2/ 2N0+02^2N02 gazy moga byc, zaleznie od przypadku, sprezone lub nie. Sa one nastepnie schlodzone, osuszone z wytworzeniem kwasu azotowego i na nowo utle¬ nione przed ich wprowadzeniem do kolumny ab¬ sorpcyjnej zawierajacej pólki, na których gaz spo¬ tyka kwas juz utworzony na pólkach wyzszych.

W kolumnie tej tworzy sie kwas azotowy wedlug reakcji /3/. 3 3 N02 /lub — N204/+H20 -> 2 HNO3+NO Ubocznie powstaly NO powinien wiec zostac utleniony wedlug reakcji /2/, co wymaga mniej¬ szej lub wiekszej przestrzeni swobodnej miedzy pólkami. Kolumna absorpcyjna zasilana jest w swej czesci górnej woda odzyskana w ciagu ogól¬ nego procesu wytwarzania, podczas gdy kwasy azotowe wytworzone pod wplywem schlodzenia wprowadzone sa na pólke o stezeniu zblizonym do ich stezenia.

Kalorie wydzielone podczas reakcji /3/ i 121 w kolumnie odprowadzone sa przy pomocy cieczy chlodzacej. Ogólnie operacji tej dokonuje sie przy pomocy wezownicy zanurzonej w kwasie znajdu¬ jacym ,sie na pólkach.

Gazy opuszczajace kolumne absorpcyjna i za¬ wierajace jedynie bardzo maly procent tlenków azotu zostaja z kolei ogrzane przed ich wprowa¬ dzeniem do turbiny wymiennika cieplnego, która dostarcza mniejsza lub wieksza czesc energii ko- 935353 93535 4 niecznej do sprzezenia gazów zawierajacych tlenki azotu i/lub uzupelniajacego powietrza ewentualnie koniecznego dla zapewniania ich utlenienia.

Kwas azotowy o stezeniu handlowym, zawiera¬ jacy rozpuszczone tlenki azotu, wyplywa w czesci dolnej kolumny absorpcyjnej. Ta mieszanina, ogrzana, lub nie, jest z kolei przesylana do czesci górnej aparatu deniitracyjnego, zasilanego w czesci dolnej powietrzem sprezonym lub nie, którego tem¬ peratura zmienia sie zaleznie od sposobów. Kwas azotowy zostaje wdec uwolniony od rozpuszczo¬ nych produktów i moze byc przeslany do zbior¬ nika magazynowego, podczas gdy powietrze opusz¬ czajace aparat denitracyjny i zawierajace tlenki azotu; zostaje dolaczone do wspomnianego wyzej powietrza uzupelniajacego, w celu doprowadzenia do urzadzenia wytwarzajacego kwas azotowy.

; GttfrriMfcr niedogodnosc realizacji wyzej wspom¬ nianych procesów polega zasadniczo na znacznych wymiarach ukladu absorpcyjnego. W rezultacie zgodnie z reakcja /3/, calkowitej absorpcji 3 ob¬ jetosci N02 towarzyszy utworzenie jednej objetos¬ ci produktu ubocznego NO, który z kolei powinien byc utleniony wedlug reakcji /2/ przed zaabsorbo¬ waniem. Biorac pod uwage szybkosc tej reakcji /2/, nalezy przewidziec bardziej lub mniej duza przestrzen miedzy kazda pólka absorpcyjna.

Zwiekszenie cisnienia roboczego w ukladzie ab¬ sorpcyjnym, majace korzystny wplyw na reakcje 121 zezwala teoretycznie na zmniejszenie w sposób wyrazny objetosci kolumny absorpcyjnej. Nato¬ miast znaczna ilosc kalorii odprowadzana w cza¬ sie absorpcji, szczególnie na szczycie, nie zezwala na zwiekszenie cisnienia roboczego do tego stop¬ nia jak to byloby pozadane.

Druga niedogodnoscia powyzszych sposobów jest to, ze nie pozwalaja one na bezposrednie wytwa¬ rzanie kwasu azotowego o stezeniu wyzszym niz 70—71% HN03. W rezultacie na pierwszej pólce absorpcyjnej, ustala sie równowaga miedzy gazem opuszczajacym pólke i kwasem azotowym obec¬ nym na tej pólce uniemozliwiajaca wytwarzanie kwasu azotowego o stezeniu wyzszym niz okolo 71% w wyniku tworzenia NO wedlug reakcji /3/, co powoduje obnizenie stopnia utlenienia gazu opuszczajacego pólke, oraz stezenia kwasu znaj¬ dujacego sie w równowadze.

Pewne ulepszenia przedstawione zostaly we fran¬ cuskich opisach patentowych nr 1541941 i 1583 251 oraz w zgloszeniu Niemieckiej Republiki Federal¬ nej nr 1277 220. Umozliwily one zlagodzenie pierw¬ szej niedogodnosci wskazanej powyzej, lecz nie pozwolily uniknac drugiej niedogodnosci zwiazanej z maksymalnym stezeniem wytworzonego kwasu.

Inne sposoby umozliwiajace wzbogacenie w tlen¬ ki azotu gazów wchodzacych do etapu absorpcji, tak ze stezenie wytworzonego kwasu moze prze¬ kroczyc To—71% HNO3 i nawet dojsc do 75% HNO3, przedstawiono we francuskich opisach pa¬ tentowych nr 1538 686 i nr 2 003 941. Wreszcie w opisie patentowym francuskim nr 1114 970 podano sposób zezwalajacy na wytworzenie kwasu azoto¬ wego o stezeniu 90% HNO3 przez utlenienie po¬ wietrzem lub tlenem mieszaniny zawierajacej kwas azotowy o stezeniu 68% i cieklego N204 w ilosci 3—4 krotnej wiekszej od ciezaru kwasu. Niedo¬ godnoscia opisanych sposobów jest to, ze wyma¬ gaja zawsze uprzedniego wytwarzania przez ab¬ sorpcje kwasu o stezeniu handlowym 60—70% HNO3. Sposoby te, jesli pozwalaja uniknac nie¬ dogodnosci odnosnie niskiego stezenia wytworzo¬ nego kwasu, zawieraja niedogodnosc zwiazana z duza objetoscia ukladu absorpcyjnego, do czego dochodzi koniecznosc stasowania dodatkowej apa- ratury.

Istnieja sposoby, w których objetosc absorpcji jest praktycznie zerowa i które pozwalaja wytwa¬ rzac kwais_ azotowy bardzo stezony /99% HNO3A Jeden z tych sposobów przedstawiono we fran¬ cuskim opisie patentowym nr 932 754. Sposób ten polega na bezposrednim wytwarzaniu kwasu azo¬ towego pod wysokim cisnieniem rzedu 50 atmos¬ fer, przez reakcje miedzy tlenem, rozcienczonym kwasem azotowym i cieklym N204 wedlug reak- cji IM 2 N02 /i/lub N204/+ — 02+H20 -? 2 HNO3 Przedstawia on jednak trzy niedogodnosci: stoso¬ wanie tlenku, praca przy bardzo wysokich cisnie¬ niach i koniecznosc stosowania cieczy chlodzacej dla zapewnienia skroplenia N204, co pociaga za soba bardzo powazne zuzycie energii.

Sposób wedlug wynalazku pozwala uniknac po¬ wyzszych niedogodnosci. Efekty wynikajace z jego zastosowania okazaly sie nieoczekiwanie korzyst¬ ne. Realizacja sposobu sprowadza sie do otrzymy¬ wania stezonego kwasu azotowego z wyelimino- waniem oddzielania i skraplania tlenków azotu.

Sposób wedlug wynalazku opiera sie zasadniczo na polaczeniu dwóch zjawisk dobrze znanych jako takich, to jest z jednej strony na rozpuszczalnosci tlenków azotu w roztworach wodnych kwaisu azo- 40 towego i z drugiej strony na mozliwosci bezpo¬ sredniego wytwarzania kwasu azotowego bez u- bocznego powstawania NO, na przyklad wedlug reakcji /4/.

Sposób wedlug wynalazku umozliwia unikniecie 45 jednej i drugiej niedogodnosci wspomnianej po¬ wyzej, poniewaz nie jest potrzebna klasyczna stre¬ fa absorpcji i nie tezeba prowadzic procesu przy podwyzszonych cisnieniach, natomiast istezenie wy¬ tworzonego kwasu azotowego moze przekroczyc 50 80% HNO3.

Sposób wedlug wynalazku obejmuje doprowa¬ dzenie wyjsciowej mieszaniny gazu zawierajacej tlen i tlenki azotu, mieszaniny wstepnie schlodzo¬ nej, utlenionej i w przypadku szczególnym su- 55 szonej do zetkniecia z kwasem azotowym, w celu otrzymania roztworu tlenków azotu w kwasie azo¬ towym po czym otrzymany roztwór reaguje we¬ dlug wzoru /4/. 60 2N02/i/lubN204/+ — 02+H20-^2HN03 z ^powietrzem doprowadzonym uprzednio do zet¬ kniecia z roztworem tlenków azotu w kwasie azo¬ towym bardzo stezonym wytworzonym w czasie 05 podanej reakcji, przez uwolnienie bardzo stezo-93535 6 nego kwasu od rozpuszczonych w nim tlenków azotu.

W sposobie wedlug wynalazku w pierwszym eta¬ pie wprowadza sie mieszanine gazowa do konden¬ satora, dzialajacego metoda antypradowa, w któ¬ rym kontaktuje sie ta mieszanina z rozcienczo¬ nym kwasem azotowym, pochodzacym ze skrople¬ nia mieszaniny gazowej i/lub z oczyszczacza, otrzy¬ mujac w ten sposób kwas azotowy o stezeniu 60— —109/6 wagowych, zawierajacy dwutlenek azotu i gaz ubogi w dwutlenek azotu, i w drugim eta¬ pie gaz ubogi w dwutlenek azotu poddaje sie ab¬ sorpcji przez stezony kwas azotowy z syntezy w kolumnie rozpuszczania, po czyim w trzecim eta¬ pie kwas azotowy, zawierajacy dwutlenek azotu wprowadza sie do reaktora zasilanego powietrzem zawierajacym dwutlenek azotu pochodzacy z de¬ nitratora w celu przeprowadzenia reakcji wedlug powyzszego równania, ponownie wprowadza sie powietrze wychodzace z reaktora i zawierajace dwutlenek azotu do kondensatora, nastepnie w czwartym etapie wprowadza sie stezony kwas azo¬ towy wychodzacy z reaktora i zawierajacy nie- przereagowany dwutlenek azotu do denitratora za¬ silanego przez strumien powietrza doprowadzo¬ nego ponad przepustnica, gdzie kwas azotowy od¬ dzielony zostaje od dwutlenku azotu, który jest pochlaniany przez to powietrze, nastepnie prze¬ syla sie do reaktora powietrze zawierajace dwu¬ tlenek azotu wychodzacy z denitratora, po czym powietrze zawierajace dwutlenek azotu wychodza¬ ce z reaktora prowadzi sie przez strefe chlodze¬ nia i w piatym etapie odzyskuje sie u wylotu de¬ nitratora stezony kwas azotowy pozbawiony tlen¬ ków azotu, który zawraca sie czesciowo do etapu absorpcji.

Cecha charakterystyczna sposobu wedlug wyna¬ lazku jest to, ze reakcje prowadzi sie pod cisnie¬ niem 1—10 atmosfer, przy czym gazy opuszczaja¬ ce reaktor zawraca sie do pierwszego etapu, a ga¬ zy opuszczajace denitrator zawraca sie do re¬ aktora, W sposobie wedlug wynalazku mozna spowodo¬ wac zetkniecie mieszaniny gazowej ze stezonym kwasem azotowym w wymaganej temperaturze i cisnieniu aby rozpuscic zawarte w niej tlenki azotu w stezonym kwasie azotowym, po czym stosuje sie otrzymany roztwór do przeprowadzenia reakcji /4/ z powietrzem i dodatkowa iloscia wody.

To zetkniecie moze byc wykonane w kolumnie do rozpuszczania, skladajacej sie z ulozonych jed¬ na nad druga pólek na których kwas azotowy splywa z góry na dól, podczas gdy pary, które maja byc rozpuszczone przechodza przez pólki w^ przeciwpradzie, stosowany stezony kwas azotowy jest przede wszystkim pobrany z powstalego w czasie procesu.

Woda konieczna do prowadzenia reakcji /4/ po¬ wstaje ze skroplenia pary wodnej zawartej w ga¬ zie uzyskanym z katalitycznego spalania amonia¬ ku, zawiera juz pewna ilosc kwasu azotowego.

Jednakze biorac pod uwage ilosc pary wodnej do¬ starczonej przez spalanie, stezenie maksymalne Wytworzonego kwasu, jakie mozna otrzymac, jest bliskie 75% HNO3, jesli sie stosuje cala ilosc wo¬ dy powstalej ze skroplenia pary. IJla pfrzekroczc*- nia tego stezenia jest wiec konieczne usuniecie wody albo bezposrednio pod postacia skroplin o bardzo malej zawartosci HNOj, otrzymanych w czasie pierwszego etapu skraplania w przypadku katalizy pod cisnieniem normalnym, albo na przy¬ klad przez czesciowa destylacje kondensatów z chlodnicy- skraplacza umieszczonego u wyjscia ze¬ spolu kataliza — wymiana cieplna, w przypadku katalizy pod cisnieniem.

Szczególnie korzystne jest poprzedzenie rozpusz¬ czenia kondensacja i absorpcja tlenków azotu w kwasie azotowym o malym stezeniu wedlug spo¬ sobu prowadzonego metoda przeciwpradowa po¬ danego we francuskich opisach patentowych nr 1583 251, który pozwala na polaczenie, w jednym aparacie czterech operacji chlodzenia, suszenia, utleniania i absorpcji par.

W sposobie wedlug wynalazku proces prowadzi sie w przeciwpradzie przez doprowadzenie par za¬ wierajacych tlenki azotu do zetkniecia z kwasem azotowym o stezeniu slabym przez belkotanie par przez ten kwas, z jednoczesnie zachodzacym chlo¬ dzeniem tego ostatniego, z tego powstaja z jednej strony pary zubozone w tlenki azotu i kwas o wyz¬ szym stezeniu, nastepnie na doprowadzeniu do zet¬ kniecia na nowo przez belkotanie z chlodzeniem zubozonych par, po przejsciu ich przez strefa utte-, niania o stezeniu podwyzszonym i dalej w podob¬ ny sposób, az do otrzymania kwasu o zadanym stezeniu, przy czym czas kolejnego pozostawania w strefach utleniania zostaje okreslony przez ki¬ netyke reakcji. Otrzymany przez te kondensacje metoda przeciwpradowa kwas azotowy poddawany jest bezposrednio reakcji utleniania /4/, podczas gdy gazy zawierajace tlenki azotu, które nie zo¬ staly zaabsorbowane, odprowadzone zostaja do ko¬ lumny rozpuszczania i otrzymany w ten sposób roztwór tlenków azotu w stezonym kwasie azoto^ wym dolaczony zostaje do kwasu powstalego w re¬ akcji /4/, aby razem z nim mógl byc poddany przedmuchaniu powietrzem.

Sposób postepowania z zastosowaniem metody przeciwpradowej do kondensacji par zawieraja¬ cych tlenki azotu przedstawia pewne korzysci. Na przyklad mozna uniknac usuwania czesci wody odpowiadajacej róznicy miedzy stezeniem otrzy¬ mywanego kwasu a stezeniem 75§/e. W rezultacie mozna wprowadzic czesc niepozadanej wody do kwasu wytworzonego ubocznie o stezeniu handlo¬ wym wyraznie wyzszym niz stezenie otrzymane przez prosta kondensacje.

Ponadto, poniewaz kondensacja w przeciwpra¬ dzie pozwala na znaczne osuszenie gazów, otrzy¬ mane kondensaty maja stezenie dostatecznie wy¬ sokie, co sprawia, ze reaktor utleniania, moze byc zasilany za pomoca tych kondensatów, zamiast za pomoca roztworu gazu zawierajacego tlenki azotu w stezonym kwasie, uzyskanym przy wyjsciu z ko¬ lumny rozpuszczania.

Gazy zawierajace tlenki azotu nie zaabsorbo¬ wane i doprowadzone do kolumny rozpuszczania, opuszczaja skraplacz silnie utlenione, co zmniej¬ sza objetosc kolumny. Z drugiej strony konden¬ saty opuszczajace skraplacz dzialajacy w przeciw- 40 45 50 55 6093535 7 8 pradzie, które moga miec stezenie rzedu 70% HN03 i temperature blisika 0°C posiadaja powazna zdol¬ nosc rozpuszczania N02 i N204. Kolumna rozpusz¬ czania moze miec wiec wymiary duzo mniejsze.

Rozpuszczanie przeprowadza sie z oszczednoscia chlodziwa, poniewaz zuzycie kwasu sluzacego do rozpuszczania jest zmniejszone o ilosc kwasu wy¬ tworzonego w skraplaczu i ponadito temperatura w kolumnie rozpuszczania moze byc podwyzszona.

Ponadto stezenie wytworzonego kwasu w reak¬ torze nie jest takie samo jak stezenie kwasu za¬ silajacego kolumne rozpuszczania, co pozwala na optymalna regulacje stezenia.

Zalaczone rysunki objasniaja blizej sposób we¬ dlug wynalazku.

Fig. 1 przedstawia ogólny schemat przykladu in¬ stalacji do wytwarzania kwasu azotowego spo¬ sobem wedlug wynalazku.

Fig. 2 jest fragmentem tego schematu w skali wiekszej przedstawiajacym dokladnie przebieg procesu wedlug wynalazku.

Fig. 3 jest schematem czesci koncowej insta¬ lacji do wytwarzania kwasu azotowego wedlug odmiany sposobu realizacji wynalazku.

Fig. 4 jest schematem kompletnej instalacji do wytwarzania kwasu azotowego z gazów ze spala¬ nia amoniaku w powietrzu pod cisnieniem atmo¬ sferycznym, zawierajacym czesc instalacji przed¬ stawiona na rys. 3.

Fig. 5 jest analogicznym schematem odpowia¬ dajacym stosowaniu gazu pochodzacego ze spala¬ nia amoniaku pod cisnieniem.

Wedlug schematu przedstawionego na rys. 1 ga¬ zy ze spalania amoniaku sa wytwarzane i obra¬ biane w zwykly sposób.

W tym celu amoniak gazowy i powietrze wpro¬ wadza sie pod cisnieniem atmosferycznym odpo¬ wiednio przez przewody 1 i 2 do pieca katalitycz¬ nego 3 dowolnego znanego typu do katalitycznego spalania amoniaku w powietrzu. Gazy po spaleniu opuszczajace piec 3 przez przewód, 4, skladajace sie z tlenu, tlenku azotu, pary wodnej i gazów obojetnych przechodza najpierw przez wymiennik cieplny 5, gdzie oddaja czesc swych kalorii do powietrza wprowadzonego przewodem 6, a opusz¬ czajacego ten wymiennik przewodem 2, który je doprowadza do pieca 3.

Gazy przechodza nastepnie przez chlodnice 7 za¬ wierajaca dwie czesci 7a i 7b niezaleznie zasilane woda chlodzaca. Te dwie czesci sa zwymiarowane dla zapewnienia skroplenia czesci pary wodnej na przyklad rzedu okolo 25°/o, zawartej w gazach /lacznie z woda ewentualnie juz skroplona w wy¬ mienniku 5/, która wytwarza kondensat o bardzo malej zawartosci kwasu azotowego, który zostaje odprowadzony przewodem 8 do dolu neutraliza- cyjnego, nie pokazanego na rysunku. W drugiej czesci ulega skropleniu pozostala ilosc pary wod¬ nej, na przyklad rzedu 50°/o, zawartej poczatkowo w gazach, wytwarzajac kondensat o duzo silniej¬ szym stezeniu kwasu azotowego, który zostaje od¬ prowadzony przewodem 9 w celu dalszego jego zuzycia, jak to przedstawiono ponizej.

Gazy ze spalania w ten sposób oziebione i po¬ zbawione czesci zawartej w nich wody zostaja na¬ stepnie przeprowadzone przewodem 10 do spre¬ zarki 11, która je przetlacza pod cisnieniem prze¬ wodem 12 najpierw do wymiennika ciepla 13, w którym zostaja oziebione obiegiem gazu, nastepnie zostaje odprowadzone przewodem 13a do chlod¬ nicy 15 o obiegu wodnym. W zespole 13 i 15 gazy jednoczesnie z oziebianiem podlegaja utlenianiu czesci tlenków azotu zawartym w nich powie¬ trzem uzupelnionym powietrzem dodatkowym wchodzacym przewodem 14 odgalezionym do prze¬ wodu 12 i wreszcie podlegaja daleko posunietemu suszeniu, przy czym woda kondensacyjna zostaje odprowadzona przewodem 16 w postaci roztworu kwasu azotowego.

Gazy opuszczajace chlodnice 15, których utlenia¬ nie w zespole 13—15 zostalo posuniete az do cal¬ kowitego przeksztalcenia tlenków azotu w N02 /i/lub N204/ sa doprowadzone przewodem 17 do dolnej czesci aparatu do rozpuszczania 18, który w wybranym przykladzie stanowi kolumna cylin¬ dryczna o kulistych dnach, wypelniona pólkami sitowymi /nie przedstawionymi na rysunku/. W tej kolumnie gazy zawierajace tlenki azotu wchodzac przewodem 17 spotykaja sie w przeciwpradzie ze stezonym kwasem azotowym wchodzacym w czesci górnej przewodem 19. Ten kwas azotowy, pobra¬ ny jest z kwasu zbieranego u wyjscia z instalacji, skad jest skierowny przewodem 20 i poddany pierwszemu oziebieniu w chlodnicy wodnej 21, a nastepnie drugiemu oziebieniu w chlodnicy 22 na ciekly NH3, skad jest odprowadzony przewo¬ dem 19, dolaczonym do czesci górnej kolumny 18.

Ciekly amoniak zasila chlodnice 22 przewodem 23 i chlodzi stezony kwas azotowy po czym gazowy amoniak przeslany jest do pieca katalitycznego 3 przewodem 1 dolaczonym do wyjscia z chlodnicy 22.

W kolumnie 18 tlenki azotu zawarte w gazach wchodzacych przez przewód 17, w których znaj¬ duja sie one prawie w calosci pod postacia N02 /i/lub N204/, przechodza do roztworu w stezonym kwasie azotowym wchodzacym przewodem 19. Tak otrzymany roztwór odprowadzony zostaje prze¬ wodem 24, umieszczonym na dnie kolumny, reak¬ tora 25. "Gazy odlotowe skladajace sie glównie z powietrza i gazów obojetnych, prawie calkowicie uwolnionych od tlenków azotu, zostaja uwolnione od mgly kwasu i wchodza na szczyt kolumny 18 przewodem 26, którym przesyla sie je do wymien¬ nika 13, w którym zostaja ogrzane gazami ze spa¬ lania amoniaku uprzednio sprezonymi przez spre¬ zarke 11, po czym sa dostarczane przewodem 27 do turbiny gazowej 28, która uczestniczy w dzia¬ laniu sprezarki 11, jak tez innej sprezarki, opi¬ sanej ponizej, wreszcie gazy zostaja odprowadzone do atmosfery przewodem odlotowym 29.

Reaktor utleniania 25, stanowiacy naczynie cy¬ lindryczne zamkniete, wyposazone wewnatrz w wezowice 30 dla utrzymania temperatury, otrzy¬ muje z jednej strony przewodem 24, jak to za¬ znaczono powyzej, roztwór tlenków azotu w kwasie azotowym stezonym opuszczajacym kolumne 18, z drugiej strony przewodami 9 i 16 kondensaty skladajace sie z wody o malej zawartosci HNOj 40 45 50 55 6093535 pochodzacej odpowiednio z chlodnic 7b i 15 i wresz¬ cie powietrze zawierajace tlenki azotu, dostarczo¬ ne przewodem 31. W tym reaktorze tlenki azotu zawarte w roztworze kwasu pochodzacymi z ko¬ lumny 18 i w powietrzu dochodzacym przewodami 31x zostaja utlenione tlenem powietrza w obecnosci wody z kondensatów; proces w calosci przebiega wedlug reakcji /4/. 2 N02 /i/lub N204/+ -- 02+H20 - ? 2 HN03 Z reaktora 25 wychodzi z jednej strony miesza¬ nina gazowa, skladajaca sie z powietrza zubozo¬ nego w tlen i tlenki azotu, które nie przereago- waly w reaktorze, która jest przesylana przewo¬ dem 14 po oziebieniu w chlodnicy 40 umieszczo¬ nej przed kolumna rozpuszczania i z drugiej stro¬ ny przez przewód 32 mieszanina skladajaca sie z kwasu azotowego o zalozonym stezeniu zawiera¬ jacego rozpuszczone tlenki azotu, które nie prze- reagowaly w reakitorze. Kondensaty z chlodnicy 40 moga byc wprowadzone czesciowo lub calko¬ wicie do reaktora 25 za pomoca przewodu 41 lub tez dolaczone przewodem 42 do mieszaniny opusz¬ czajacej reaktor. Mieszanina zawierajaca stezony kwas azotowy opuszczajaca reaktor 25 przewodem 32 doprowadzona zostaje do aparatu denitracyj- nego 33, gdzie przez przedmuchanie w przeciwpra- dzie powietrza, uwolniona zastaje z rozpuszczo¬ nych tlenków azotu. Powietrze do denitratora 33 doprowadzone jest pod cisnieniem przewodem 34, podlaczonym do przewodu cisnieniowego sprezarki , zasysajacej powietrze zewnetrzne przewodem 36, ruch grupy sprezarek 35 i 11 sprezonej na tej samej osi jest zabezpieczony, poza turbina 28, gru¬ pa silników wspierajacych 37.

Stezony kwas azotowy, uwolniony od rozpuszczo¬ nych w nim tlenków azotu, odprowadzony zostaje z denitratora przewodem 38, od którego odgaleziaja sie przewód 20 dla pobrania kwasu potrzebnego do rozpuszczania w kolumnie 18 i przewód 39 od¬ prowadzajacy wytworzony kwas azotowy w kie¬ runku magazynów.

Warunki pracy optymalne, lecz nie ogranicza¬ jace, aby w reaktorze 25 przebiegala reakcja /4/ sa nastepujace: temperatura 80°C, cisnienie: 6 bar, srednie stezenie (kondensat + kwas w obiegu): 75%, zawartosc N204 w kwasie w obiegu — 20% ciezaru mieszaniny.

Warunki te moga byc polaczone, na przyklad, jezeli kwas w obiegu jest wprowadzony na szczy¬ cie aparatu rozpuszczania przy temperaturze nie¬ co nizszej od 0°C i jezeli rozpuszczanie zachodzi pod cisnieniem calkowitym 6 bar. W danym przy¬ padku wezownica 30 moze byc stosowana w celu utrzymania w reaktorze zadanej temperatury.

Na schematach aparatury, przedstawionych na fig. fig. 3 i 5 przewody i doprowadzenia sa iden¬ tyczne co najmniej pod wzgledem dzialania do tychze na schematach fig. 1 i 2, oznaczono je ty¬ mi samymi numerami odnosnymi. Aparaty i prze¬ wody, które spelniaja analogiczne funkcje co naj¬ mniej w czesci elementów, odpowiadajacych sche¬ matom na rysunkach 1 i 2, oznaczono tymi sa¬ mymi odnosnikami, przy czyim te ostatnie elemen¬ ty, zwiekszonymi o 100.

Jak to pokazuje fig. 3, gazy zawierajace tlenki azotu /NO i N nej, uprzednio sprezone do cisnienia rzedu 5-^6 ata i czesciowo oziebione, dochodza przewodem 13a zostaja dodane do powietrza uzupelniajacego, zawierajacego tlenki azotu, pochodzacego z reak¬ tora 25 przewodem 14. Przechodza one do skra¬ placza 115, dzialajacego wedlug metody podanej w opisie patentowym francuskim nr 1583 261.

Wedlug tej metody doprowadza sie do zetkniecia gazy obciazone tlenkami azotu z kwasem azoto¬ wym o niewielkim stezeniu przez belkotanie par poprzez ten kwas, z równoczesnie zachodzacym chlodzeniem, z czego powstaja z jednej strony pary zubozone o gazy zawierajace tlenlki azotu i kwas o stezeniu wyzszym które doprowadza sie na no¬ wo do zetkniecia przez belkotanie z chlodzeniem zubozonych par po ich przetrzymaniu w kolejnych strefach utleniania, postepujac w kierunku wzra¬ stajacym od pierwszej operacji zetkniecia do ostatniej.

Kwas azotowy o malym stezeniu przesylany jest badz przez przewód 109 z chlodnicy 7b /fig. 4/, która, zabezpiecza wstepne skroplenie czesci pary wodnej zawartej w przerabianych gazach, badz przez przewód 150 z separatora opisanego ponizej i przeznaczonego do oddzielania gazów obojetnych od tlenków azotu, kt6re moga byc jeszcze zawar¬ te w obrabianych gazach, po rozpuszczeniu w kwa¬ sie azotowym o wysokim stezeniu w kolumnie roz¬ puszczenia 110 wedlug schematu podanego na fig. 1, badz tez z obu wyzej wspomnianych zródel.

Uklad chlodniczy skraplacza 115 przedstawiony jest na schemacie fig. 3 oznaczony jako 151 i mo¬ ze stanowic uklad zasilany cieklym NH3, przed¬ stawionym jako 151a /fig. 4/, w tym przypadku amoniak po rozprezeniu przesylany jest przewo¬ dem zbiorczym 152 do przewodu zasilajacego 1 pieca spalania katalitycznego 3, badz przewodem zasilanym woda /151b, fig. 4/. W tym skraplaczu tworzy sie mieszanina kwasu azotowego, posia¬ dajacego zawartosc HNO3 nizsza lufo równa 70% i rozpuszczone w tym kwasie tlenki azotu, które to mieszanina odprowadzona zostaje przewodem 116.

Mieszanina ta moze byc w calosci przeslana prze¬ wodem 116 do reaktora 25, lub tez jej czejsc moze byc przeslana przewodem 116a do wykorzystania w innym etapie.

Pary tlenków azotu rozpuszczone w tej miesza¬ ninie i woda zawarta w niej reaguja w reaktorze z powietrzem równiez zawierajacym gazy tlen¬ ków azotu, przesylanym przewodem 31 z denitra¬ tora, z utworzeniem dodatkowej ilosci kwasu azo¬ towego o stezeniu podwyzszonym wedlug reakcji /4/: 60 2 N02 /i/lub N204/+ — 02+H*0 -? 2 HNOa Stezenie kwasu azotowego wprowadzonego do reaktora 25 zostaje w ten sposób podwyzszone i odciaga sie z reaktora przewodem 32 (kwas azo- 05 towy, posiadajacy zawartosc HNO3 dochodzaca a 40 45 50 5593535 11 12 nawet przekraczajaca 80%, kwas ten przesyla sie do denitratora 33.

Mieszanina gazowa, skladajaca sie z powietrza zubozonego o tlen i z tlenków azotu, które z nia przereagowaly w reaktorze 25; przechodzi dalej do chlodnicy 40, gdzie powstaje kondensat, który zo¬ staje odeslany do denitratora przewodem 42, po czym. mieszanina zubozona o tlenki azoitu zwró¬ cona zostaje przewodem 14 do przewodu 13a sty¬ kajacego sie ze skraplaczem 115.

Gazy wychodzace ze skraplacza przeslane zo¬ staja przewodem 17 do kolumny rozpuszczania 118, która pracuje i zasilana jest kwasem azotowym 80% tak jak to kolumna opisana na fig. fig. 1 i 2 z ta róznica, ze z jednej strony zawiera ona ob¬ wód chlodzacy schematycznie pokazany jako 153, ca pozwala na poprawienie warunków rozpusz¬ czania tlenków azotu w stezonym kwasie azoto¬ wym, z drugiej strony gazy, które nie zastaly roz¬ puszczone i które skladaja sie z powietrza i ga¬ zów obojetnych zawierajacych niewielka ilosc par kwasu azotowego i tlenków azotu. Przechodza one do separatora 154 skladajacego sie na przyklad z pólki z belkotka, gdzie spotykaja sie ze stru¬ mieniem wody doprowadzonej przewodem 155, któ¬ ry unosi prawie calosc zawartych w nich par kwasu azotowego i tlenków azotu, a pozostale ga¬ zy odlotowe moga byc doprowadzone, jak to prze¬ widziano na fig. 4, do turbiny wytmiennika ciepla 28. Poniewaz praktycznie nie zawieraja one wcale tlenków azotu, moga byc odprowadzone do atmosfe¬ ry przewodem 29 bez zadnych niedogodnosci. Je¬ zeli ciecza chlodzaca ukladu chlodniczego 153 w kolumnie 118 jest amoniak, powstaly gaz odpro¬ wadzony zostaje /fig. 4/ przewodem zasilania do pieca spalania 3 przez przewód rozdzielczy 153a.

Z czesci dolnej kolumny rozpuszczanie 118 od¬ prowadza sie mieszanine kwasu azotowego o ste¬ zeniu 80% HNÓ3 i tlenków azotu utlenionych do N02 i/lub N204. Przeciwnie niz to bylo opisane w odniesieniu do fig. fig. 1 i 2 mieszanina ta nie zostaje doprowadzona do reaktora 25, lecz prze¬ wodem 124 bezposrednio do denitratora 33, w któ¬ rym tlenki azotu zostaja rozdzielone strumieniem sprezonego powietrza doprowadzanego przewodem 34. Powietrze, zawierajace te tlenki azotu i rów¬ niez te, odciagniete równoczesnie z kwasu azoto¬ wego wytworzonego w reaktorze 25 i z konden¬ satu przesylanego do denitratora przewodem 42 zostaja doprowadzone do reaktora 25 przewodem 31, podczas gdy kwas azotowy o wysokim steze¬ niu wychodzacy z denitratora zostaje czesciowo zawrócony do obiegu przewodem 20 do kolumny absorpcyjnej 118, a w pozostalej ilosci .stanowi kwas wytworzony odprowadzony przewodem 38.

Widoczne jest, ze gdy realizuje sie sposób we¬ dlug wynalazku wlaczajac do pracy skraplacz 115 typu antymetodycznego, rozpuszczanie przeprowa¬ dzone w kolumnie 118 ma na celu zabezpieczenie odzysku tlenków azotu, które nie przereagowaly lub zostaly zaabaorbowane w skraplaczu 118, mie¬ szanina ciekla opuszczajaca kolumne u dolu zo¬ staje po prostu przeslana do denitratora, a nie do reaktora, którego wymiary moga byc wyraznie zmniejszone w stosunku do tych jakie bylyby, gdy¬ by proces przebiegal zgodnie z warunkami poda¬ nymi na fig. fig. 1 i 2.

Schemat instalacji przedstawiony na fig. 5 od¬ nosi sie do przypadku, gdy przerobione gazy po¬ chodza z katalitycznego spalania amoniaku pod cisnieniem wyzszym od cisnienia atmosferycznego np. rzedu 5—6 ata. Jedyna róznica w stosunku do schematu przedstawionego na fig. 4 polega na .tymi, ze powietrze sluzace do spalania amoniaku zo¬ staje wstepnie sprezone, gazowy NH3 doprowa¬ dzany przewodem 1 znajduje sie równiez pod cis¬ nieniem. Powietrza zasilajace piec 103 katalitycz¬ nego spalania pod cisnieniem, doprowadzone jest przewodem 106, stanowiacym odgalezienie prze¬ wodu wylotowego 34 sprezarki powietrznej 35 za¬ silajacej denitrator 33.

Preznosc odparowania amoniaku w rozmaitych ukladach chlodniczych 22, 151a i 153 regulowana jest w ten sposób, aby w przewodzie 1 osiagnac cisnienie zadane. Ponadto gazy ze spalania znaj¬ duja sie takze pod zadanym cisnieniem koniecz¬ nym dla ich pózniejszej obróbki i kompresor Ii moze byc wycofany. W tym przypadku nie ma wstepnego skroplenia pary wodnej zawartej w tych gazach, wytwarzania kwasu azotowego o stezeniu nizszym lub równym okolo 70% w skraplaczu 115 zostaje zwiekszone, co pozwala na odprowadzenie czesci tego kwasu przez przewód 116a do zastoso¬ wan poza instalacja.

Gazy ze spalania po przejsciu przez kociol re¬ generacji ciepla 105, który moze byc uzyty do wy¬ twarzania pary wodnej, sluza bezposrednio do pod¬ grzewania w wymienniku ciepla 13 gazów odloto¬ wych, wychodzacych z seperatora 154 umieszczo¬ nego na szczycie kolumny absorpcyjnej 118, przy czym gazy odlotowe poddane zostaly wstepnemu podgrzaniu w dodatkowym wymienniku ciepla 156, umieszczonym na przewodzie wylotowym 134 ze sprezarki powietrznej 35.

Podane powyzej w odniesieniu do rysunków 4 i 5 zastosowanie sposobu wedlug wynalazku do przeróbki gazu pochodzacego z katalizatora spala¬ nia amoniaku sluzy do wytwarzania kwasu azoto¬ wego o stezeniu bardzo wysokim. Jednakze sposób nadaje sie równiez do przeróbki wszystkich in¬ nych mieszanin gazowych zawierajacych tlenki azotu i pare wodna. Mieszaniny te po usuniejciu nadmiaru pary wodnej, co moze ewentualnie za¬ chodzic w ukladzie chlodzacym takim jak zespól 7 na rysunku 4 i w kazdym przypadku po wstep¬ nym sprezeniu,, dla osiagniecia zadanego do prze¬ róbki cisnienia, zostaja wprowadzone badz przez przewód 12 instalacji przedstawionej na rysunku 1, badz przez przewód 13a instalacji przedstawio¬ nej na rysunku 3.

Ponizej podane przyklady wyjasniaja sposób we¬ dlug wynalazku.

Przyklad I. Zastosowanie mieszaniny ga¬ zowej pochodzacej z katalitycznego spalania amo¬ niaku pod cisnieniem atmosferycznym w insta¬ lacji wedlug rysunków 1 i 2.

Do pieca katalitycznego 3, który jest znanego typu z zastosowaniem jako katalizatora siatki ze stopu platyny, wprowadza sie przez przewód 1 pod cisnieniem atmosferycznym 2430 Nmtygodz. 40 45 50 55 6093535 13 U gazowego amoniaku przy temperaturze wynikaja¬ cej z rozprezenia cieklego amoniaku w chlodnicy 22, a przez przewód 6 19660 NmYgodz. powietrza doprowadzonego do temperatury 120°C przez prze¬ prowadzenie przez wymiennik 5.

Wydajnosc mieszaniny gazów ze spalania opusz¬ czajacej piec 3, po przeprowadzeniu przez wymien¬ nik ciepla 5 wynosi 22700 NnWgodz. przy tempe¬ raturze 110°C, gaz ten zawiera na objetosc 10,5% NO i N02 i 18e/o pary wodnej. W chlodnicy 7 zostaje skroplonych 76,7% pary wodnej, tworzac w czesci pierwszej 7a: 820 kg/igodz. kondensatu o zawartosci 0,5% HN03 odprowadzanego przewo¬ dem 8 i w czesci drugiej 7b: 1775 kg/godz kon¬ densatu o zawartosci 2% HN03 przesylanego prze¬ wodem 9 do reaktora 25. Gazy pod niewielkim podcisnieniem opuszczajac chlodnice 7 przewodem z szybkoscia 10305 Nmtygodz. zostaja sprezone 11 do 5,6 atm, nastepnie uzupelnione gazami opusz¬ czajacymi reaktor 25 i dochodzacymi przewodem 14 w ilosci 8000 Nmtygodz., zawierajac calosc tlen¬ ków azotu pod postacia NO i N02.

Po ochlodzeniu do 120°C przez wymiane cieplna z gazem odlotowym pochodzacym z kolumny roz¬ puszczania 18 i utlenieniu w wysokim stopniu w wymienniku 13, gazy o temperalturze 120°C zosta¬ ja w chlodnicy 15 jednoczesnie osuszone, chlodzo¬ ne i utleniane. Z chlodnicy 15 wychodzi z jednej strony 1786 kg/godz. kondensatu o zawartosci 60% HN03, które doprowadza sie przewodem 16 do reaktora 25, z drugiej strony 25120 Nm3/godz. ga¬ zu o zawartosci objetosciowej 15,7% tlenków azo¬ tu przeliczajac na NO i N02, których utlenianie jest bardzo bliskie 100%, które zostaja przeslane przewodem 17 do dolnej czesci kolumny rozpusz¬ czenia 18 o srednicy 2,8 m i wysokosci czesci cy¬ lindrycznej 5 m.

W kolumnie tej zasilanej w czesci górnej prze¬ wodem 19 przez 31270 kg/godz. kwasu azotowego o zawartosci 80% NHOs uprzednio ochlodzonego do —10°C przez chlodnice wodna 21 i ciekly NHs w chlodnicy 22, gdzie odparowuje sie amoniak ga¬ zowy potrzebny do spalenia katalitycznego, naste¬ puje rozpuszczenie 99,5% tlenków azotu w kwasie azotowym w przeciwpradzie gazu wzgledem kwa¬ su. Z tej strefy w czesci górniej pirzez przewód 26 odchodzi 21200 Nmtygodz. gazu zawierajacego 0,1% tlenków azotu, a w czesci dolnej przewodem 24 odchodzi mieszanina skladajaca sie z 31270 kg/godz. kwasu azotowego o stezeniu 80% HNC3 i 8060 kg/ godz rozpuszczonych tlenków azotu. Mieszanina ta zostaje w tym samym czasie co kondensaty z prze¬ wodów 9 i 16 doprowadzona do reaktora 25 o sred¬ nicy 2,8 m i wysokosci czesci cylindrycznej 5m dzialajacego pod cisnieniem 6 ata i przy tempera¬ turze 80°C, który równiez otrzymuje przewodem 31 mieszanine skladajaca sie z 6850 Nmtygodz. po¬ wietrza i tlenków azotu pochodzaca z denitraitora 33, Czas przebywania mieszaniny cieklej w reak¬ torze jest dobrany w taki sposób, ze 50% tlenków azotu z mieszaniny cieklej wchodzacej przewodem 24 zostaje przetworzone na HNO3 wedlug reakcji (4).

Mieszanina opuszczajaca reaktor przewodem 32, skladajaca sie z 39560 kg/godz. kwasu azotowgo o zawartosci 80% HN03 z rozpuszczonymi tlenka¬ mi azotu, wchodzi do denitratora 33, gdzie styka sie w przeciwpradzie z 6850 Nmtygodz, powietrza pod cisnieniem 6,1 ata doprowadzonego ze sprezar¬ ki powietrznej 35 przewodem 34. Powietrze uriosi tlenki azotu i u wylotu denitratora otrzymuje sie 39660 kg/godz. kwasu azotowego o zawartosci 80% HNO3, który zostaje rozdzielony na 31270 kg/godz. kwasu które zostaja zawrócone do obiegu prze-* wodami 20 i 19 do kolumny rozpuszczania 18 i 8290 kg/godz. kwasu zawierajacego 6630 kg/godz.

HNO3, które stanowia kwas wytworzony przesyla¬ ny do magazynów przewodem 39. Produkcja ta¬ kiej instalacji wynosi wiec okolo 160 t/dzien kwa^ su azotowego w przeliczeniu na 100%.

Celem otrzymania kwasu o stezeniu wyzszym niz 80% HNO3 mozna na przyklad zwiekszyc czas przebywania w reaktorze 25 i lub cisnienie tlocze¬ nia sprezarek 11 i 35. Rachunek ekonomiczny umo- zliwa wybór rozwiazania najlepiej nadajacego sie biorac w rachube warunki miejscowe. Otrzymany kwas azotowy moze byc dalej poddany destylacji celem otrzymania kwasu bardzo stezonego.

Przyklad II. Zastosowanie mieszaniny ga¬ zowej pochodzacej z katalitycznego spalania amo¬ niaku pod cisnieniem atmosferycznym w instalacji wedlug fig. fig. 3 i^.

Do pieca katalitycznego 3, który jest znanego typu z zastosowaniem jako katalizatora siatki ze stopu platyny, wprowadza sie przez przewód 1 pod cisnieniem atmosferycznym 2430 Nmtyjgodz. gazowego amoniaku w temperaturze, otoczenia, a przez przewód 6: 19600 Nm3/godz. powietrza do¬ prowadzonego do temperatury 120°C przez prze¬ prowadzenia przez wymiennik 5. Wydatek miesza¬ niny gazów ze spalenia opuszczajacej piec 3, po przeprowadzeniu przez wymiennik ciepla 5 wy¬ nosi 22700 Nm3/godz. przy temperaturze 110°C/gódz. gaz ten zawiera objetosciowo. 10*5% NO i NOs i 18% pary wodnej.

W chlodnicy 7 zostaje skroplonych 76,7% pary wodnej tworzac w czesci pierwszej 7a: 1040 kg/ godz. kondensatu o zawartosci 0,5% HNOa odpro¬ wadzanego przewodem 8 i w czesci drugiej 7b: 1560 kg/godz. kondensatu o zawartosci 2% HNO3 odprowadzanego przewodem 108 na szczyt skra¬ placza 115.

Gazy pod niewielkim podcisnieniem opuszcza¬ jace chlodnice 7 przewodem 10 z szybkoscia 19305 Nmtygodz. zostaja sprezone do 5,6 atu przez sprezarke 11, utleniane a nastepnie schlodzone przez wymiane cieplna w wymienniku 13 z gaza¬ mi odlotowymi pochodzacymi z kolumny, rozpusz¬ czania 118, po przejsciu przez separator 154. Te gazy o temperaturze 1B0°C sa z kolei uzupelnio¬ ne gazami opuszczajacymi reaktor 25 w ilosci 8000 Nm3/godz., przesylanymi przewodem 14 i zo¬ staja ochlodzone w chlodnicy 40. Gazy sa prze¬ sylane do skraplacza antymetodycznego 115, za¬ silanego w swej czesci górnej kondensatem .z dru- kiej czesci 7b chlodnicy 7 przez przewód 109 oraz 360 kg/godz. o stezeniu okolo 15% HNOs, dopro¬ wadzonego z oczyszczalnika 154 przewodem 150.

Skraplacz antymetodyczny, wyposazony w we- 115 40 45 50 55 6015 93535 16 /l/ h — wysokosc w metrach miedzy pólkami n i n + 1, 72/ czas przebywania w sek. gazu miedzy pólka¬ mi n i n + 1, . /3/ H — wysokosc calkowita, /4/ po odliczeniu N02 rozpuszczonego w kwasie.

Gazy te przechodza przez saparator 154 zasilany w przeciwpradzie 300 kg/godz wody doprowadza¬ nej przewodem 135, wieksza czesc tlenków azotu i par kwasu azotowego z gazu zastaje zaabsorbo¬ wana przez te wode a gaz wychodzacy przewodem 26, który nie zawiera par kwasu azotowego i mniej niz 500 ppm tlenków azotu, zostaje prze¬ slany do wymiennika ciepla 13.

Do denitratara 33 zasilanego mieszanina pocho¬ dzaca z kolumny rozpuszczania 118, jak tez kon¬ densatem doprowadzanym przewodem 42 i miesza¬ nine ciekla wychodzaca z reaktora przewodem 32, doprowadza sie przewodem 34 w przeciwpradzie 7100 Nmtygodz powietrza pod cisnieniem 6 ata, które uwalnia kwas azotowy o zawartosci 80% HN03 z rozpuszczonych tlenków azotu. Z denitra- tora 33 otrzymuje sie 30633 kg/godz kwasu azoto¬ wego o zawartosci 80% HN03, którego czesc /8333 Ikg/godz/ stanowi kwas wytworzony odprowadzany przewodem 38, a pozostala czesc /22300 kg/godz stanowi kwas zawracany przewodem 20 do kolum¬ ny rozpuszczania 118, a z drugiej strony przewo¬ dem 31 mieszanina gazowa zawierajaca powietrze i tlenki azotu calkowicie utlenione, która sie kie¬ ruje do reaktora 25.

W reaktorze 25, którego srednica wynosi 2 m i wysokosc czesci cylindrycznej 5 m i który otrzy¬ muje z jednej strony przewodem 116 mieszanine zawierajaca 4580 kg kwasu azotowego o zawartosci 70% HNO3 i 509 kg rozpuszczonych tlenków azo¬ tu, a z drugiej mieszanine gazowa doprowadzana z denitraitora przewodem 31, nastepnie utworzenie kwasu azotowego, co pozwala podwyzszyc zawar- 40 tosc wprowadzonego kwasu azotowego z 70% do 80% HNO3. Otrzymuje sie takim sposobem wycho¬ dzaca z reaktora 25 w celu przeslania do denitra- tora 33 przewodem 32 mieszanine zawierajaca 8330 kg/godz kwasu azotowego o zawartosci 80% HN03 45 i tlenki azotu rozpuszczone w tym kwasie. zownice chlodzenia wodnego lub w ciecz chlo¬ dzaca, pozwala na wytworzenie 4580 kg/godz. kwa¬ su azotowego o stezeniu 70% HNC3 (zawierajace¬ go wagowo okolo 10% rozpuszczonych tlenków azotu), który zostaje przeslany (przewód 13) do reaktora.

Skraplacz ten, który jest opisany w opisie pa¬ tentowym francuskim nr 1583 251, zawiera 11 pó¬ lek. Gazy dochodza do niego przewodem 13a przy temperaturze okolo 85% ciecza chlodzaca jest badz woda plynaca w ukladzie 151b o temperaturze 24°C przy wyjsciu do kazdej chlodnicy, badz cie¬ kly amoniak dochodzacy do ukladu 151a i tam odparowywany do temperatury odpowiedniej do cisnienia ukladu. Tablica 1 podaje wraz z wyso¬ koscia h i czasem przebywania gazu miedzy dwie¬ ma kolejnymi pólkami, charakterystyke odpowia¬ dajaca gazowi i kwasowi wchodzacych na kazda polke.

Ze skraplacza 115 wychodzi w czesci dolnej z jednej strony 6660 kg/godz. kwasu azotowego o za¬ wartosci 70% HNO3 zawierajacego wagowo okolo % rozpuszczonych tlenków azotu, kwas ten zo¬ staje przeslany przewodem 116 do reaktora 25 i z drugiej strony 25400 Nm3/godz, gazu, zawiera¬ jacego 6,9% NO i N02, który zostaje przeslany przewodem 17 do dolnej czesci kolumny rozpusz¬ czania 118.

Z tej kolumny w jej czesci dolnej odprowadza¬ na jest przewodem 124 mieszanina skladajaca sie z 22300 kg/godz. kwasu azotowego o zawartosci 80% HNO3 i 3540 kg/godz. rozpuszczonych tlenków azotu, a w czesci górnej 23675 Nm8/godz. gazu za¬ wierajacego pary kwasu azotowego i tlenki azo¬ tu w ilosciach bardzo malych.

Tablica 1 Pólka nr (h) 1 2 3 4 6 7 8 G 11 Wysokosc H (1) (m) (2,4 1,2 1,2 1,3 1,6 1,6 1,7 1,7 1,8 1,9 Gaz wcho¬ dzacy na pólke n + 05 13,4 11,6 ,7 ,0 9,6 9,1 8,6 8,2 7,6 7,2 7,0 3,5 3,4 1,8 0,6 0,3 0,2 0,15 0,12 0,10 0,09 0,085 H (3) gaz wychodza¬ cy (m) z ostatniej 16,4 (4) pólki 6,9 0,08 Czas przetrzy¬ mywania (sek) ,7 14,1 ,4 17,9 22,4 22^9 ,1 26,2 28,4 ,1 Kwas dochodza¬ cy na pólke n eo O hrt 0 4,4 52,8 58,3 61,4 63,7 65,1 66,4 67,6 68,4 69,2 69,6 81 65 44 129 85 16 14 11 8 8 Ilosc wytworzo¬ nego kwasu ,7 ¦21,5 13,5 7,9 4,5 4,5 3,5* 3,3 2,7 1,5 1,4 Kwas wychodzacy z ostatniej pólki 70,0 8 100 Przyklad III. Zastosowanie mieszaniny gazo¬ wej pochodzacej z katalitycznego spalania amonia¬ ku pod cisnieniem w instalacji wedlug fig. 5, pro¬ dukujacej 100 t/dzien kwasu azotowego w przeli¬ czeniu na 100%, 60 t o stezeniu okolo 70% i 40 t o stezeniu okolo 80%.

W tym przykladzie piec > .talityczny, który jest tego samego typu co w przykladzie poprzednim, otrzymuje sie z jednej strony amoniak gazowy przewodem 1 pod cisnieniem 6,0 ata, regulujac w tym celu cisnienie odparowanie w ukladach chlod¬ niczych 22, 151a i 153 i z drugiej strony przewo¬ dem 106 otrzymuje sie 14190 Nm3/godz powietrza sprezone do tego samego cisnienia w sprezarce 35 i ogrzane do temperatury 180°C przez przejscie przez wymiennik 156.

Uzyte mieszaniny gazów ze spalania, po przejsciu przez kociol , rekuperacyjny 105 wynosi 15400 Nm3/godz przy temperaturze 265°C. Gazy te za- 40 45 50 55 60 H (3) gaz wychodza¬ cy (m) z ostatniej 16,4 (4) pólki 6,9 0,08 Kwas wychodzacy z ostatniej pólki 70,0 8 10017 93535 18 wieraja objetosciowo 9,8% NO i N02 i 16,80% pary wodnej. Po przejsciu przez wymiennik 13 te same gazy, w których NO zostal poddany dodaitlkowemu utlenieniu, znajduja sie w temperaturze 19<0oC i pod cisnieniem 5,9 ata. Zostaja one teraz uzupel¬ nione gazami opuszczajacymi reaktor 25, dopro¬ wadzonymi przewodem 14 w ilosci 3525 Nm3/godz przy temperaturze 30°C przesylanymi do skraplacza 115. Skraplacz ten jest tego samego typu jak uzy¬ wany w przykladzie poprzedzajacym i zawiera 6 pólek. Gazy przechodza przewodem 13a w tempe¬ raturze okolo 150°C. Ciecza chlodzaca jest badz woda przechodzaca w systemie 151b przy 20°C, badz ciekly amoniak, który odparowuje w tempe¬ raturze odpowiadajacej cisnieniu ukladu.

Tablica 2 zawiera dla niniejszego przykladu wskazania, odpowiadajace danym zawartym w tablicy 1 przykladu poprzedniego.

Ze skraplacza 115 przewodem 116 odprowadza sie 5300 kg/godz kwasu azotowego o zawartosci okolo 60% HN03 zawierajacego okolo 2% tlenków azotu, 3180 kg/godz tego kwasu zostaje pobranych przewodem 116a do zastosowania do celów nieza¬ leznych od niniejszego sposobu, a pozostalych 2120 kg/godz zostaje przeslane przewodem 116 do reak¬ tora 25. Z drugiej strony ze skraplacza 115 przewo¬ dem 17 odprowadza sie 15030 Nm3/godz gazu za¬ wierajacego 9,6% NO i N02, który przesyla sie do kolumny rozpuszczania 118.

Kolumna ta otrzymuje z drugiej strony przez przewód 19 11760 kg/godz kwasu azotowego o za¬ wartosci 80% HNO3 w temperaturze okolo 10°C.

Przewodem 124 wyprowadza sie z niej 11760 kg/ /godz kwasu azotowego o zawartosci 80% HN03 zawierajacego w roztworze 2940 kg/godz tlenlków azotu, a w czesci górnej 13430 Nm3/godz gazów, które przechodza przez oczyszczalnilk 154, otrzy¬ mujacy 590 kg/godz wody ptrzez przewód 155, a ga¬ zy opuszczajace ten oczyszczalnik zawieraja tlen¬ ki azotu w ilosci ponizej 900 ppm.

Tablica 2 Pól¬ ka nr 7n/ 1 2 3 "4 6 Wyso¬ kosc h IV Iml 1,5 1,2 1,2 1,2 1,5 0,6 H/3/ 7,2 Gaz wy¬ chodzacy na pólke n NO+ +N02 13,7 13,1 12,6 12,0 11,3 ,6 H20 13,5 12,7 9,2 ,7 3,1 1,5 gaz wycho¬ dzacy z ostatniej /4/ pólki 9,6 0,16 Czas prze- trzy- my- wa- nia /sek/ 7,5 6,5 7,1 7,6 ,3 4,3 Kwas docho¬ dzacy na pólke n HNO3 /%/ 1 10 46,7 50,7 1 53,1 55,8 58,5 Temp I°CI 108 101 90 76 62 Ilosc wy- two- rzo- mego kwa¬ su, % 17,3 19,7 19,7 17,7 14,4 11,2 Kwas wychodzacy z ostatniej pólki 60,8 | 15 100 Do denitratora doprowadza sie 2480 Nm3/godz powietrza pod HI h — wysokosc w metrach miedzy pólkami n i n + 1 121 czas przebywania w sek, gazu miedzy pólka¬ mi n i n + 1 /3/ H — wysokosc calkowita, IM po odliczeniu N02 rozpuszczonego w kwasie, cisnieniem 6 ata, a wyprowadza z niego 13845 kg/godz kwasu azotowego o zawartosci 80% HN03, z czego 11760 kg/godz sa zawracane do obiegu do kolumny 118, a pozostale 2085 kg/godz stanowi wy¬ tworzony kwas.

Reaktor 25 otrzymuje 2120 kg/godz kwasu azo- towego o zawartosci 60% HN03, zawierajacego 100 kg rozpuszczonych tlenków azotu pochodzacych ze skraplacza 115 i mieszanine gazowa z denitra¬ tora. Reaktor opuszcza 2085 kg/godz kwasu azoto¬ wego o zawartosci 80% HNO3 z /rozpuszczonymi tlenkami azotu, kwas ten jest przesylany do de¬ nitratora.

Przyklad IV. Zastosowanie mieszaniny gazo¬ wej pochodzacej z wytwarzania kwasu adypino- wegó przez utlenianie cykloheksanu w instalacji wedlug fig. 3.

Sklad objetosciowy tej mieszaniny gazowej jest nastepujacy: tlenki azotu NO + N02 28,6% para wodna 23,6% tlen 3,4% Wydajnosc wynosi 8325 Nm3/godz, a temperatu- ra 70°C.

Powyzsza mieszanina gazowa doprowadzona przewodem 13a zostaje zmieszana z 9160 Nm3/godz gazu doprowadzonego przewodem 14 z reaktora utleniania 25 po przejsciu przez chlodnice 40. 40 Skraplacz antymetodyczny 115 otrzymuje te mie¬ szanine gazowa przewodem 139, Z drugiej strony otrzymuje 1050 kg/godz rozcienczonego roztworu kwasu azotowego o zawartosci 10% HN03 dopro¬ wadzonego z separatora 154. Skraplacz jest tego 45 samego typu co w przypadkach poprzednich. Za- .wiera on wbudowane pólki i chlodzony jest w tych samych warunkach. Tablica 3 ponizej pod wzgle¬ dem pracy tego skraplacza odpowiada poprzednim tablicom 1 i 2. 50 H/ h — wysokosc w metrach miedzy pólkami n i n + 1, 121 czas przebywania w sek. gazu miedzy pól¬ kami n i n + 1, 131 H — wysokosc calkowita, 55 IM po odliczeniu N02 rozpuszczonego w kwasie.

U wylotu ze skraplacza 115 uzyskuje sie 5590 kg/godz kwasu o zawartosci 63% HN03, który kie¬ ruje sie przewodem 116 do reaktora. W tym przy- 60 kladzie nie pobiera sie kwasu przewodem 116a.

Mieszanina gazowa opuszczajaca skraplacz 115 przewodem 7 moze byc wprowadzona do .kolumny rozpuszczania z wydajnoscia 13390 Nm3/gcxiz. Ko¬ lumna 118 otrzymuje poza tym w swej czesci gór- 05 nej 16350 kg/godz kwasu azotowego o zawartosci93535 19 Tablica 3 Pól¬ ka nr /n/ 1 ¦ 2 3 4 ' Wy- |SO- tóosc H Jll te/ 1,2 1,2 H/3/ te/ 4y3 Gaz wcho¬ dzacy na pólke n NO+ +NQ2 /°/o/ 31,3 ,7 ,3 ,0 HgO /%(/ .1,2 7,2 3,3 1,5 Gaz wy¬ chodzacy z ostatniej /4/ pólki *,7 0,07 Czas prze- trzy- my- Wfc- mia /sek/ 19,5 14,0 ,4 Kwas dochodza¬ cy na pólke n HN03 /%>/ 57,4 60,8 62,0 U S O m 50 32 Ilosc wytwo¬ rzonego kwasu % 52,6 28,2 12,2 7,0 Kwas wychodzacy z ostatniej pólki 48,9 65 7 100 80% HN03, którego temperatura wynosi 5°C. Tlen¬ ki azotu zawante w fazie gazowej przechodza do roztworu w stezonym kwasie i przewodem 124 od¬ biera sie 16350 kg/godz kwaisu 80 procentowego zawierajacego w stanie rozpuszczonym 8175 kg/ /godz tlenków azotu. Przed opuszczeniem kolum¬ ny 118 gazy obojetne w ilosci 9340 Nm3/godz, za¬ wierajace bardzo male stezenie par kwasu azoto¬ wego i tlenków azotu przechodza przez pólke oczyszczania 154, gdzie zostaja przemyte w prze- ciwpradzie 790 kg/godz wody .Gazy zawierajace mniej niz 500 pp tlenków azotu moga byc wy¬ prowadzone do atmosfery przewodem 26, nie przedstawiaja one juz zadnego niebezpieczenstwa zanieczyszczania atmosfery.

Do denitratora 33, który przewodem 124 otrzy¬ muje kwas zawierajacy N02, jak równiez przewo¬ dem 42, kondensaty powstale w chlodnicy 40 i przez przewód 32, mieszanine ciekla pochodzaca z reak¬ tora, wprowadza sie 6730 Nm3/godz powietrza prze¬ wodem 34. Powietrze to porywa tlenki azotu jeszcze rozpuszczone w stezonym kwasie 80 procentowym, z którego czesc, na przyklad 8330 kg/godz stano¬ wi kwas produkowany odprowadzony przewodem 36, reszta, na przyklad 16350 kg/godz zostaje za¬ wrócony do obiegu przewodem 20 do zasilania ko¬ lumny 118. Faza gazowa opuszczajaca denitraitor przewodem 31 odprowadzona zostaje do reaktora.

W tym reaktorze o srednicy 2,2 m, a wysokosci czesci cylindrycznej 5,3 m, nastepuje utworzenie kwasu azotowego, co podnosi stezenie kwasu opuszczajacego skraplacz 115 z 63% do 80%.

Tego rodzaju instalacja pracujaca pod cisnieniem ata, okazala sie zdolna do wytwarzania 160 t/dzien kwasu azotowego o stezeniu 80% HN03 w doskonalych warunkach ekonomicznych. 40 45 50 55 Mozna wiec stwierdzic, ze sposób wedlug wyna¬ lazku umozliwia korzystnie wytwarzanie kwasu azotowego, którego stezenie moze przekraczac 80% HNO3, stosujac aparature skladajaca sie z co naj¬ wyzej trzech aparatów podstawowych, a miano¬ wicie kolumny kondensacji antymetodycznej, z ko¬ lumny rozpuszczanie i z reaktora o wymiarach bardzo zmniejszonych zamiast kolumn absorpcyj¬ nych o duzych wymiarach, które sa konieczne do realizacji znanych sposobów. Poza tyim proces za¬ chodzi przy cisnieniach niewielkich, co biorac w rachube pare wytworzona przez chlodzenie gazów ze spalania, umozliwia calkowita autonomie z punktu widzenia energetycznego. W koncu roz¬ puszczanie par zawierajacych tlenki azotu w kwa¬ sie azotowym, stezonym lub nie, moze byc zreali¬ zowane bez dodatkowego chlodzenia poza wykorzy¬ staniem jako chlodziwa cieklego amoniaku stoso¬ wanego jako surowiec przy czym otrzymuje sie kwas azotowy bez koniecznosci odprowadzenia wy¬ dzielonych kalorii.

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Ciagly sposób wytwarzania kwasu azotowego o stezeniu co najmniej 80% wagowych, z miesza¬ niny gazowej zawierajacej tlenki azotu i tlen, po¬ legajacy na tym, ze w pierwszym etapie traktuje sie mieszanine gazowa tak, aby otrzymac roztwór kwasu azotowego i mieszanine gazowa zawiera¬ jaca tlenki azotu, w dirugim etapie absorbuje sie z mieszaniny gazowej dwutlenek azotu za pomoca stezonego kwasu azotowego z syntezy, w trzecim etapie doprowadza sie do reaktora roztwór kwasu azotowego i stezonego kwasu azotowego, zawiera¬ jacego dwutlenek azotu z etapu drugiego, w czwartym etapie kwas azotowy z trzeciego etapu zostaje pozbawiony dwutlenku azotu w denitrato- rze, a w piatym odzyskuje sie u wylotu z denitra¬ tora stezony kwas azotowy, pozbawiony dwutlen¬ ku azotu i zawraca czesciowo do etapu absorpcji, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie pod ci¬ snieniem 1—10 atmosfer, przy czym gazy opusz¬ czajace reaktor zawraca sie do pierwszego etapu, a gazy opuszczajace denitrator zawraca sie do re¬ aktora.

2. Sposób wedlug zastrz. 1,. znamienny tym, ze w pierwszym etapie mieszanine gazowa doprowa¬ dza sie do kondensatora, dzialajacego metoda prze- ciwpradowa, w którym mieszanina ta kontaktuje sie z rozcienczonym kwasem azotowym, pochodza¬ cym ze skraplania tej mieszaniny gazowej i/lub z oczyszczacza przy czym, otirzymuje sie kwas azo¬ towy o stezeniu 60—70% wagowych, zawierajacy dwutlenek azotu, oraz gaz ubogi w dwutlenek azo¬ tu.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze doprowadza sie do denitratora stezony kwas azo¬ towy, zawierajacy dwutlenek azotu pochodzacy z etapu absorpcji.93535 FIG.1 \NH3 36* 37 \35 11 \2S\ r 7 y 4 5 *7a i l T TO^PIKW 25 76 «' 77 ^2^4 /a ~x*o \2C \41 9 (H&HNOi) 42 31 '25 34; FIG. 2 80% _ » A^2_ 27- A NH3 \22 \^20 K32 33 ,38 39 80%93535 FIG. 393535 FIG. 5 rj ' ^j^ J -* ^ * HNO*7n9> HNO3 70% Drukarnia Narodowa Zaklad Nr 6, zam. 581/77 Cena 10 zl