WO2019038045A1 - Verfahren zur herstellung von salpetersäure und vorrichtung zur herstellung von salpetersäure - Google Patents

Verfahren zur herstellung von salpetersäure und vorrichtung zur herstellung von salpetersäure Download PDF

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WO2019038045A1
WO2019038045A1 PCT/EP2018/070980 EP2018070980W WO2019038045A1 WO 2019038045 A1 WO2019038045 A1 WO 2019038045A1 EP 2018070980 W EP2018070980 W EP 2018070980W WO 2019038045 A1 WO2019038045 A1 WO 2019038045A1
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process gas
oxygen
nitrogen
nitrogen monoxide
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PCT/EP2018/070980
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Johannes DAMMEIER
Rolf SCHALLERT
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Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • C01B21/26—Preparation by catalytic or non-catalytic oxidation of ammonia
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    • C01B21/28—Apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen

Definitions

  • Nitric acid is well known in the art and constitutes one of the major commodities of the chemical industry.
  • ammonia is typically catalytically burned with compressed primary oxygen at the beginning, with
  • Nitric oxide is formed.
  • the combustion is usually carried out at 4 to 1 1 bara.
  • the resulting nitric oxide is then oxidized with secondary oxygen to nitrogen dioxide, which is in equilibrium with dinitrogen tetraoxide.
  • nitrogen dioxide and dinitrogen tetraoxide are absorbed in water.
  • This absorption process is usually carried out at a pressure of about 7 to 14 bara in an absorption device, e.g. an absorption column or absorption tower. To provide these pressures, usually a compressor upstream of the absorption device is provided.
  • an absorption device e.g. an absorption column or absorption tower.
  • Energy recovery is expanded after the absorption of nitrogen oxides residual gas through a turbine.
  • Compressor may optionally comprise a nitrogen oxide compressor, a residual gas turbine and a steam turbine or an electric motor, represents a significant investment volume, which may well account for up to 15% of the total cost of a plant for the production of nitric acid. Due to the thermodynamically and mechanically limited efficiencies of the compressors and turbines, the compression and subsequent expansion also have a negative impact on the energy efficiency of the plant. In addition, specially trained personnel are required during operation and regular maintenance work is required, which causes additional costs. In addition, compressor and turbine are potential sources of error in the system, which can endanger a permanent availability of the system.
  • a first aspect of the invention relates to a process for the preparation of nitric acid, the process according to the invention comprising the following steps:
  • step (e) the residual gas to form a cycle in the process gas provided in step (a)
  • the process gas provided may be provided at atmospheric pressure, but alternatively also at a pressure which is reduced or increased with respect to the atmospheric pressure.
  • the pressure can be selected in particular so high that on the one hand, the subsequent reaction of ammonia and oxygen to nitrogen monoxide can take place and on the other hand, the absorption of the nitrogen oxide and nitrogen nitrous oxide formed in the following is ensured in water without another compressor ago the absorption device is required.
  • the process gas which contains at least one inert gas component in addition to the ammonia and the oxygen, forms with the Residual gas, which is recycled back into the process gas, a cycle.
  • the complex steps of air compression, nitrogen oxide compression and residual gas relaxation can be omitted.
  • Absorption yield must be designed to be correspondingly large in a single crossing.
  • the inventive method allows a space-saving and more compact design especially of the absorption device, for example an absorption column or absorption tower, possibly also a packed column or a gas scrubber, and thus also the entire apparatus for the production of nitric acid. Since the nitrogen oxides remain in the residual gas and thus in the circulation, the ammonia efficiency also improves.
  • the person skilled in the art understands, under residual gas, the proportion of the process gas which has not been converted in the absorption column.
  • the other known components of a nitric acid plant can continue to be used in the method and apparatus according to the invention.
  • the residual gas can be supplied to the process gas in the reaction device or in the region of the reaction device or else in front of the reaction device. Furthermore, it is provided that further oxygen and ammonia are supplied to the process gas to the amount of reacted
  • the process gas provided may have atmospheric pressure, but alternatively also an increased or reduced pressure relative to the atmospheric pressure, for example a pressure of 0 to 13 bara, preferably 1 to 13 bara, more preferably 2 to 12 bara, most preferably 3 to 11 bara. If the process gas is provided with a pressure which is higher than the atmospheric pressure, this can be achieved, for example, by providing individual or several of the components of the process gas under elevated pressure during the startup of the process according to the invention, so that the process gas obtained has a pressure of> 1 to 13 bara, preferably from 2 to 12 bara, more preferably from 3 to 1 1 bara.
  • the oxygen provided in step (a) has a pressure of from 1 to 13 bara, preferably from 2 to 12 bara, more preferably from 3 to 11 bara.
  • the oxygen provided in step (a) can come from an air separation plant, where it is obtained in sufficiently high pressure, so that it can be used without further compression in the method according to the invention. If the oxygen at atmospheric pressure, for example in an electrolysis plant, it can be compressed with a compressor.
  • Nitrogen, air, gaseous water, steam or a mixture of at least two of these components are used in particular as the inert gas, the oxygen content of the air here being attributable to the oxygen used.
  • the process gas provided has gaseous water or water vapor as the inert gas component, the explosiveness of an ammonia-oxygen mixture can advantageously also be lowered in this way.
  • the total amount of circulated gas can be kept as small as possible. For example, 13 to 14 vol .-% of ammonia can be added to pure oxygen, if gaseous water or water vapor is added as an inert gas component to the process gas. In these cases, it is even possible to completely dispense with other inert gas components, in particular nitrogen and / or air.
  • reaction of the ammonia and the oxygen in a reaction apparatus according to step (b) of the process according to the invention is preferably carried out at a temperature of 800 to 900 ° C, more preferably from 870 to 900 ° C, with formation of nitrogen monoxide.
  • the nitrogen monoxide-containing process gas is cooled, preferably to a temperature of 50 to 80 ° C, to a more extensive
  • This further oxidation to nitrogen dioxide and / or dinitrogen tetraoxide preferably takes place in the parts downstream of the reaction device parts of the devices, in particular in the connecting pipes, but can also be done in devices that are provided for the cooling of the process gas.
  • the skilled person understands that the oxidation to
  • Nitrogen dioxide and / or dinitrogen tetraoxide can also be carried out in other parts of the device, e.g. in an oxidation chamber.
  • the amount of oxygen required for the further oxidation to nitrogen dioxide and / or dinitrogen tetraoxide can on the one hand already be provided in the process gas according to step (a), on the other hand, but only in the reaction apparatus or behind the reaction apparatus, ie after the formation of the nitrogen monoxide-containing process gas.
  • the method according to the invention additionally comprises the step (f), in which further oxygen is supplied to the process gas obtained according to step (b), which contains the nitrogen monoxide obtained according to step (b).
  • the cooling of the nitrogen monoxide-containing process gas takes place at least partially in one or more
  • Heat exchangers wherein the residual gas is heated.
  • the cooling of the nitrogen monoxide-containing process gas takes place at least partially in a gas cooler, in particular by means of water as the coolant.
  • the nitrogen gas-containing process gas is first cooled at least partially in one or more heat exchangers, the residual gas being heated and then cooling in a gas cooler, in particular by means of water as coolant.
  • the nitrogen oxides are introduced into the absorption device, for example an absorption column, an absorption tower, a packed column or a gas scrubber and reacted with water, in particular sprinkled, to form nitric acid and a residual gas, wherein the residual gas contains the non-reacted to nitric acid reaction components (such as ammonia, oxygen, nitrogen oxides), by-products formed (eg nitrous oxide) and the inert gas component.
  • the non-reacted to nitric acid reaction components such as ammonia, oxygen, nitrogen oxides
  • by-products formed eg nitrous oxide
  • the nitric acid obtained in the absorption device can be further concentrated in the absorption device or in a downstream device, in particular a device for distillation, and thus, for example, a 65% nitric acid can be obtained.
  • inventive method in particular the operation of the absorption device compressor-free, i. without a compressor upstream of the absorption device, in particular
  • Nitrogen oxide compressor is operated.
  • the absence of a compressor also brings with it the advantage that a capacity of the system no longer by a speed of the Compressor is limited and a variable system load is possible.
  • the process pressure can be varied and, for example, adapted to a produced acid strength.
  • the absorption device upstream of no compressor and no turbine is connected downstream.
  • the method according to the invention additionally comprises the step (g) of removing nitrogen oxides from the exhaust gas of the absorption device with a device for purifying exhaust gas, preferably with a gas scrubber or a gas reactor.
  • the method according to the invention may also comprise the additional step (h) of removing nitrous oxide.
  • the nitrous oxide does not interfere significantly in the process of the invention, since it is not released into the atmosphere.
  • the nitrous oxide By its decomposition, which e.g. from about 600 ° C on conventional catalysts known in the art, but it can be avoided that the nitrous oxide accumulates in the circulation and must be circulated.
  • the heat generated during its decomposition can also be advantageously used to generate high-pressure steam.
  • the removal or decomposition of nitrous oxide can take place at any point in the cycle.
  • the removal of nitrous oxide in or after the reaction apparatus for the implementation of the ammonia and the oxygen can be carried out, since the required temperatures already exist here.
  • the nitrogen oxide-containing process gas is cooled in one or more heat exchangers and the
  • Heat of combustion can be achieved in the reaction apparatus while maintaining a maximum ammonia / nitrogen-oxygen ratio determined by an explosion limit. It can be assumed that a reaction between ammonia with nitrogen monoxide and nitrogen dioxide at a temperature above 180 ° C is not expected.
  • nitrogen oxides are removed from an exhaust gas leaving the absorption device by means of a gas scrubber or a gas reactor.
  • a gas scrubber or a gas reactor By means of gas scrubbing or a gas reactor, traces or proportions of nitrogen oxides which are not recycled with the residual gas can be advantageously removed remove the exhaust gas, so that a substantially nitrogen oxide-free exhaust gas can be discharged from the apparatus for producing nitric acid.
  • a gas scrubber or a gas rector it is also conceivable to dispense in an alternative embodiment, a gas scrubber or a gas rector.
  • pressure losses in the process gas are compensated by means of a pumping element, in particular by means of a fan or a jet pump.
  • the pressure in the process gas can advantageously be set to a desired size or it can be ensured that, despite the reactions in the process, the pressure in the process gas or in the circuit is kept constant.
  • a further aspect of the present invention relates to a device for producing nitric acid, the device comprising the following interacting components:
  • (E) means packaged to form a circuit for returning the residual gas to the process gas provided in step (a). All embodiments described in connection with the method according to the invention apply analogously to the device according to the invention and are therefore not repeated at this point.
  • the device according to the invention additionally comprises the following component: (F) means compounded for supplying further oxygen to that in the
  • Reaction device (B) obtained nitrogen monoxide-containing process gas.
  • the device according to the invention according to component (C) comprises component (n):
  • (Cl) heat exchanger for at least partially cooling the nitrogen monoxide-containing process gas, wherein the residual gas is heated
  • (C2) gas cooler made up for at least partial cooling of the nitrogen monoxide-containing process gas, preferably by means of water.
  • the device according to the invention does not comprise any compressor upstream of the absorption device.
  • the device according to the invention additionally comprises the component:
  • the device according to the invention additionally comprises the component:
  • (H) a device for removing nitrous oxide, preferably arranged in the device for purifying exhaust gas.
  • the device according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.
  • a further aspect of the invention therefore relates to the use of the device according to the invention in the method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a process for producing nitric acid according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 schematically shows a method for producing nitric acid 2 in a device 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a process gas 3 comprising ammonia 4, oxygen 5 and inert gas 6 is provided and fed to a reaction device 7.
  • the ammonia 4 and the oxygen 5 for example, at a temperature of 800 to 900 ° C, for example on a platinum-rhodium catalyst, converted to nitric oxide and water, so that a nitrogen gas-containing process gas 8 is formed.
  • the process gas 3 has a comparatively short duration
  • the process gas 3 is cooled, preferably to a temperature of 50 to 80 ° C.
  • the process gas 8 containing nitrogen monoxide is first cooled in a heat exchanger 9. This is followed by a further cooling in a gas cooler 10, which is operated with cooling water 1 1.
  • the further oxidation of the nitrogen monoxide to nitrogen dioxide and / or dinitrogen tetraoxide takes place in particular in the connecting pipes between the reaction device 7 and the absorption device 12, but also in the heat exchanger 9 and in the gas cooler 10.
  • the required oxygen (5, 13) either initially provided in the process gas or added to the nitrogen monoxide-containing process gas 8 behind the reaction device 7, for example, in front of the heat exchanger.
  • the thus obtained nitrogen dioxide and / or dinitrogen tetraoxide-containing process gas 23 is then introduced into the absorption device 12, for example an absorption column, in which the nitrogen dioxide and / or dinitrogen tetraoxide is sprinkled with water 14.
  • This sprinkling with water 14 leads to the implementation of the nitrogen dioxide and / or dinitrogen tetraoxide to nitric acid 2, for example, to 50 wt .-% nitric acid.
  • a sufficient pressure for the formation of the nitric acid 2 in the absorption device 12 is provided by means of a sufficient pressure of the provided process gas 3.
  • This increased pressure allows a compact design of such a device.
  • the process gas 3 is supplied again.
  • a cycle or cycle for the process gas 3 is formed and it is prevented that nitric oxide passes through an exhaust gas 16 of the device 1 into the atmosphere.
  • Potential residues of nitrogen oxide, which are possibly still in the exhaust gas 16, can be removed or reduced in this case preferably by means of a device for exhaust gas purification 17, for example by means of a gas scrubber or a gas reactor.
  • the hot exhaust gas 24 can also be removed after the heat exchanger 9. In particular, this can be removed from the exhaust gas 16
  • the device 1 preferably comprises a pumping device 20, e.g. a jet pump or a blower.
  • Absorbing device 12 originating residual gas 15 is heated via a heat exchanger 9.
  • the nitrogen monoxide-containing process gas 8 is simultaneously cooled with the heat exchanger 9.
  • the residual gas is heated to a flow temperature, for example from 180 to 240 ° C, to a desired in the reaction apparatus
  • pure oxygen can be 13 to 14
  • Vol .-% add ammonia, if the explosion limit is increased by the addition of gaseous water or water vapor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure und eine Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure.

Description

Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure und Vorrichtung zur Herstellung von
Salpetersäure
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure und eine Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure. Salpetersäure ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und bildet einen der wichtigsten Grundstoffe der chemischen Industrie. Bei der industriellen Herstellung wird typischerweise zu Beginn Ammoniak katalytisch mit komprimiertem Primärsauerstoff verbrannt, wobei
Stickstoffmonoxid entsteht. Die Verbrennung erfolgt üblicherweise bei 4 bis 1 1 bara. Das entstandene Stickstoffmonoxid wird anschließend mit Sekundärsauerstoff zu Stickstoffdioxid oxidiert, welches mit Distickstofftetraoxid im Gleichgewicht steht. Zur Herstellung von Salpetersäure werden schließlich Stickstoffdioxid und Distickstofftetraoxid in Wasser absorbiert. Dieser Absorptionsprozess erfolgt üblicherweise bei einem Druck von etwa 7 bis 14 bara in einer Absorptionsvorrichtung, wie z.B. einer Absorptionskolonne oder einem Absorptionsturm. Zur Bereitstellung dieser Drücke ist üblicherweise ein der Absorptionsvorrichtung vorgeschalteter Kompressor vorgesehen. Zum Zwecke der
Energiegewinnung wird ein nach der Absorption der Stickoxide verbleibendes Restgas über eine Turbine expandiert.
Ein für das Bereitstellen des Drucks erforderliches Kompressorsystem, das neben einem
Luftkompressor, gegebenenfalls einen Stickstoffoxidkompressor, eine Restgasturbine und eine Dampfturbine oder einen Elektromotor umfassen kann, stellt ein erhebliches Investitionsvolumen dar, das durchaus bis zu 15 % der Gesamtkosten einer Anlage zur Herstellung von Salpetersäure ausmachen kann. Aufgrund thermodynamisch und mechanisch begrenzter Wirkungsgrade der Kompressoren und Turbinen haben die Kompression und eine nachfolgende Expansion ferner einen negativen Einfluss auf die Energieeffizienz der Anlage. Zudem ist im Betrieb speziell geschultes Personal nötig und regelmäßige Wartungsarbeiten erforderlich, wodurch zusätzlich Kosten verursacht werden. Außerdem stellen Kompressor und Turbine potentielle Fehlerquellen in der Anlage dar, die eine dauerhafte Verfügbarkeit der Anlage gefährden können.
Technologischer Hintergrund wir beispielsweise auch in GB 2154994, UA 3,927,182 oder DE 102013004341 AI beschrieben. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das gegenüber den Verfahren aus dem Stand der Technik, insbesondere in Hinblick auf das Investitionsvolumen bei der Anschaffung einer Anlage zur Herstellung von Salpetersäure und deren Betrieb, verbessert ist.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Gegenstände der Patentansprüche, der Beschreibung und der Figur 1 gelöst.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure, wobei das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
(a) Bereitstellen eines Prozessgases umfassend Ammoniak, Sauerstoff und Inertgas;
(b) Umsetzen des Ammoniaks und des Sauerstoffs des Prozessgases zu Stickstoffmonoxid in einer Reaktionsvorrichtung unter Bildung eines Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases;
(c) Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases unter Umsetzung des
Stickstoffmonoxids mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid unter Bildung eines Stickstoffdioxid- und/oder Distickstofftetraoxid-enthaltenden Prozessgases;
(d) Absorbieren des Stickstoffdioxids und/oder des Stickstofftetraoxids in Wasser in einer
Absorptionsvorrichtung unter Bildung von Salpetersäure und eines Restgases; wobei
(e) das Restgas unter Bildung eines Kreislaufs in das in Schritt (a) bereitgestellte Prozessgas
zurückgeführt wird.
Durch die Rückführung des Restgases bzw. durch die Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Kreislauf kann gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf wenigstens einen Kompressor und eine Turbine zur Entspannung des Gases und damit auf einen damit verbundenen apparativen Aufwand verzichtet werden. Hierdurch wird zudem eine kompakte Bauweise der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das bereitgestellte Prozessgas bei Atmosphärendruck, aber alternativ auch unter einem gegenüber dem Atmosphärendruck vermindertem oder erhöhtem Druck bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann der Druck insbesondere so hoch gewählt werden, dass einerseits die nachfolgende Umsetzung von Ammoniak und Sauerstoff zu Stickstoffmonoxid erfolgen kann und andererseits auch die Absorption des nachfolgend aus dem Stickstoffmonoxid gebildeten Stickstoffdioxids und/oder Distickstofftetraoxids in Wasser gewährleistet ist, ohne dass ein weiterer Kompressor vor der Absorptionsvorrichtung erforderlich ist. Das Prozessgas, welches neben dem Ammoniak und dem Sauerstoff noch wenigstens eine Inertgaskomponente enthält, bildet mit dem Restgas, welches wieder in das Prozessgas zurückgeführt wird, einen Kreislauf. Die aufwendigen Schritte der Luftkompression, Stickstoffoxidkompression und Restgasentspannung können entfallen.
Durch die Rückführung bzw. Ausprägung als Kreislauf lässt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zudem vermeiden, dass Stickstoffmonoxid in die Atmosphäre austritt. Auch aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, dass die Absorptionsvorrichtung für einen möglichst hohen
Absorptionsertrag bei einmaligem Durchqueren entsprechend groß gestaltet werden muss.
Infolgedessen erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren ein bauraumsparendes und kompakteres Design insbesondere auch der Absorptionsvorrichtung, beispielsweise einer Absorptionskolonne oder eines Absorptionsturms, ggf. auch einer Packungskolonne oder eines Gaswäschers, und damit auch der gesamten Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure. Da die Stickoxide im Restgas und somit im Kreislauf verbleiben, verbessert sich darüber hinaus der Ammoniak- Wirkungsgrad. Insbesondere versteht der Fachmann unter Restgas den Anteil des Prozessgases, der in der Absorptionskolonne nicht umgesetzt wurde. Weiterhin können die übrigen bekannten Komponenten einer Salpetersäureanlage auch weiterhin in dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz kommen.
Das Restgas kann in der Reaktionsvorrichtung bzw. im Bereich Reaktionsvorrichtung oder auch vor der Reaktionsvorrichtung dem Prozessgas zugeführt wird. Ferner ist es vorgesehen, dass weiterer Sauerstoff und Ammoniak dem Prozessgas zugeführt werden, um die Menge an umgesetzten
Ammoniak und Sauerstoff zu kompensieren. Auch kann weiteres Inertgas zugegeben werden, um ggf. entstandene Verluste auszugleichen.
Das bereitgestellte Prozessgas kann Atmosphärendruck aufweisen, aber alternativ auch einen gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhten oder erniedrigten Druck, beispielsweise einen Druck von 0 bis 13 bara, vorzugsweise 1 bis 13 bara, besonders bevorzugt von 2 bis 12 bara, ganz besonders bevorzugt von 3 bis 1 1 bara. Sofern das Prozessgas mit einem gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhten Druck bereitgestellt wird, kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, dass beim Anfahren des erfindungsgemäßen Verfahrens einzelne oder mehrere der Komponenten des Prozessgases unter erhöhtem Druck bereitgestellt werden, so dass das erhaltene Prozessgas einen Druck von > 1 bis 13 bara, vorzugsweise von 2 bis 12 bara, besonders bevorzugt von 3 bis 1 1 bara, aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der in Schritt (a) bereit gestellte Sauerstoff einen Druck von 1 bis 13 bara, vorzugsweise von 2 bis 12 bara, besonders bevorzugt von 3 bis 1 1 bara, auf. Vorteilhafterweise kann der in Schritt (a) bereitgestellte Sauerstoff aus einer Luftzerlegungsanlage stammen, wo er in ausreichend hohem Druck anfällt, so dass er ohne weitere Kompression in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann. Fällt der Sauerstoff bei Atmosphärendruck an, z.B. in einer Elektrolyseanlage, so kann er mit einem Kompressor verdichtet werden.
Als Inertgas kommen insbesondere Stickstoff, Luft, gasförmiges Wasser, Wasserdampf oder eine Mischung aus wenigstens zwei dieser Komponenten zum Einsatz, wobei der Sauerstoffanteil der Luft hier dem eingesetzten Sauerstoff zuzurechnen ist. Sofern das bereitgestellte Prozessgas gasförmiges Wasser bzw. Wasserdampf als Inertgas- Komponente aufweist, lässt sich hierdurch auch die Explosivität eines Ammoniak-Sauerstoff- Gemisches in vorteilhafter Weise erniedrigen. Eine positive Folge ist, dass die Gesamtmenge des zirkulierten Gases möglichst klein gehalten werden kann. Beispielsweise können 13 bis 14 Vol.-% Ammoniak reinem Sauerstoff zugesetzt werden, wenn dem Prozessgas gasförmiges Wasser bzw. Wasserdampf als Inertgas-komponente zugesetzt wird. In diesen Fällen kann sogar vollständig auf andere Inertgas-Komponenten, insbesondere Stickstoff und/oder Luft, verzichtet werden.
Das Umsetzen des Ammoniaks und des Sauerstoffs in einer Reaktionsvorrichtung gemäß Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 800 bis 900 °C, besonders bevorzugt von 870 bis 900 °C, unter Bildung von Stickstoffmonoxid.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Stickstoffmonoxid enthaltende Prozessgas abgekühlt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur von 50 bis 80 °C, um eine weitergehende
Oxidation des Stickstoffmonoxids mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid zu gewährleisten.
Diese weitergehende Oxidation zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid erfolgt vorzugsweise in den der Reaktionsvorrichtung nachgeschalteten Teilen der Vorrichtungen, insbesondere in den verbindenden Rohrleitungen, kann aber auch in Vorrichtungen erfolgen, die für die Kühlung des Prozessgases vorgesehen sind. Der Fachmann versteht, dass die Oxidation zu
Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid auch in weiteren Vorrichtungsteilen erfolgen kann, z.B. in einer Oxidationskammer.
Die für die weitergehende Oxidation zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid benötigte Menge an Sauerstoff kann einerseits bereits im Prozessgas gemäß Schritt (a) bereitgestellt werden, andererseits aber auch erst in der Reaktionsvorrichtung oder hinter der Reaktionsvorrichtung, d.h. nach der Bildung des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases.
In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich den Schritt (f), bei dem weiterer Sauerstoff zu dem gemäß Schritt (b) erhaltenen Prozessgases zugeführt wird, welches das gemäß Schritt (b) erhaltene Stickstoffmonoxid enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases zumindest teilweise in einem oder mehreren
Wärmetauschern, wobei das Restgas erwärmt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases zumindest teilweise in einem Gaskühler, insbesondere mittels Wasser als Kühlmittel.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt zunächst das Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases zumindest teilweise in einem oder mehreren Wärmetauschern, wobei das Restgas erwärmt wird und anschließend das Abkühlen in einem Gaskühler, insbesondere mittels Wasser als Kühlmittel.
Zur Absorption der Stickstoffoxide (d.h. Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid) in Wasser werden die Stickstoffoxide in die Absorptionsvorrichtung, beispielsweise eine Absorptionskolonne, ein Absorptionsturm, eine Packungskolonne oder einen Gaswäscher eingeleitet und mit Wasser umgesetzt, insbesondere berieselt, unter Bildung von Salpetersäure und eines Restgases, wobei das Restgas die nicht zu Salpetersäure umgesetzten Reaktionskomponenten (wie Ammoniak, Sauerstoff, Stickoxide), gebildete Nebenprodukte (z.B. Lachgas) und die Inertgas-Komponente enthält.
Die in der Absorptionsvorrichtung erhaltene Salpetersäure kann in der Absorptionsvorrichtung oder in einer nachgeschalteten Vorrichtung, insbesondere einer Vorrichtung zur Destillation, weiter aufkonzentriert werden und so beispielsweise eine 65 % Salpetersäure erhalten werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass
erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere das Betreiben der Absorptionsvorrichtung kompressorfrei, d.h. ohne einen der Absorptionsvorrichtung vorgeschalteten Kompressor, insbesondere
Stickstoffoxidkompressor, betrieben wird. Der Verzicht auf einen Kompressor bringt weiterhin auch den Vorteil mit sich, dass eine Kapazität der Anlage nicht länger durch eine Drehzahl des Kompressors begrenzt ist und eine variable Anlagenlast möglich ist. Außerdem lässt sich der Prozessdruck variieren und z.B. an eine produzierte Säurestärke anpassen. Hierbei ist es
vorteilhafterweise insbesondere vorgesehen, dass der Absorptionsvorrichtung kein Kompressor vorgeschaltet und keine Turbine nachgeschaltet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich den Schritt (g), das Entfernen von Stickoxiden aus dem Abgas der Absorptionsvorrichtung mit einer Vorrichtung zum Reinigen von Abgas, vorzugsweise mit einem Gaswäscher oder einem Gasreaktor, umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren auch den zusätzlichen Schritt (h) zum Entfernen von Lachgas umfassen. Zwar stört das Lachgas in dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht wesentlich, da es nicht in die Atmosphäre abgegeben wird. Durch dessen Zersetzung, welche z.B. ab ca. 600°C an üblichen, dem Fachmann bekannten Katalysatoren erfolgt, kann aber vermieden werden, dass sich das Lachgas im Kreislauf anreichert und zirkuliert werden muss. Die bei seiner Zersetzung entstehende Wärme lässt sich zudem in vorteilhafter Weise zur Erzeugung von Hochdruckdampf nutzen. Die Entfernung bzw. Zersetzung von Lachgas kann je nach Art des eingesetzten Katalysators an einer beliebigen Stelle im Kreisprozess erfolgen. Vorteilhafterweise kann die Entfernung von Lachgas in oder nach der Reaktionsvorrichtung zur Umsetzung des Ammoniaks und des Sauerstoffs erfolgen, da hier bereits die benötigten Temperaturen vorliegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in einem oder mehreren Wärmetauschern das Stickoxid enthaltende Prozessgas abgekühlt und das
zurückgeführte Restgas erwärmt wird. Hierdurch wird einerseits eine Abkühlung auf eine für die Oxidation zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid gewünschte Temperatur unterstützt, während andererseits mit dem Erwärmen des Restgases auf eine Vorlauftemperatur, beispielsweise von 180 bis 240°C, in vorteilhafter Weise dazu beigetragen wird, dass die erwünschte
Verbrennungswärme in der Reaktionsvorrichtung bei gleichzeitigem Einhalten eines durch eine Explosionsgrenze festgelegten maximalen Ammoniaks / Stickstoff- Sauerstoff Verhältnisses erzielt werden kann. Hierbei kann davon ausgegangen werden, dass eine Reaktion zwischen Ammoniak mit Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid bei einer Temperatur oberhalb von 180°C nicht zu erwarten ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass aus einem die Absorptionsvorrichtung verlassenden Abgas Stickoxide mittels einer Gaswäsche oder eines Gasreaktors entfernt werden. Mittels der Gaswäsche oder eines Gasreaktors lassen sich in vorteilhafter Weise Spuren bzw. Anteile von Stickoxiden, die nicht mit dem Restgas zurückgeführt werden, aus dem Abgas entfernen, so dass ein im Wesentlichen stickoxidfreies Abgas von der Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure ausgestoßen werden kann. Ob der geringen Stickoxidanteile ist es auch vorstellbar, in einer alternativen Ausführungsform auf eine Gaswäsche oder einen Gasrektor zu verzichten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mittels eines Pumpelements, insbesondere mittels Gebläse oder einer Strahlpumpe, Druckverluste im Prozessgas ausgeglichen werden. Dadurch lässt sich der Druck im Prozessgas in vorteilhafter Weise auf eine gewünschte Größe einstellen bzw. sicherstellen, dass trotz der Umsetzungen im Verfahren der Druck im Prozessgas bzw. im Kreislauf konstant gehalten wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersäure, wobei die Vorrichtung die folgenden miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten umfasst:
(A) eine Vorrichtung konfektioniert zur Bereitstellung eines Prozessgases umfassend Ammoniak, Sauerstoff und Inertgas;
(B) eine Reaktionsvorrichtung konfektioniert zur Umsetzung des Ammoniaks und des Sauerstoffs des Prozessgases zu Stickstoffmonoxid unter Bildung eines Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases;
(C) eine Vorrichtung konfektioniert zum Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden
Prozessgases unter Umsetzung des Stickstoffmonoxids mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid unter Bildung eines Stickstoffdioxid- und/oder
Distickstofftetraoxid- enthaltenden Prozessgases;
(D) eine Absorptionsvorrichtung konfektioniert zum Absorbieren des Stickstoffdioxids und/oder des Distickstofftetraoxids in Wasser unter Bildung von Salpetersäure und eines Restgases;
(E) Mittel konfektioniert zur Bildung eines Kreislaufs zum Rückführen des Restgases in das in Schritt (a) bereitgestellte Prozessgas. Alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Ausführungsformen gelten analog für die erfindungsgemäße Vorrichtung und werden daher an dieser Stelle nicht wiederholt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich die folgende Komponente: (F) Mittel konfektioniert zum Zuführen von weiteren Sauerstoff zu dem in der
Reaktionsvorrichtung (B) erhaltenen Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Komponente (C) die Komponente(n):
(Cl) Wärmetauscher konfektioniert zum wenigstens teilweisen Abkühlen des Stickstoffmonoxidenthaltenden Prozessgases, wobei das Restgas erwärmt wird;
und/oder
(C2) Gaskühler konfektioniert zum wenigstens teilweisen Abkühlen des Stickstoffmonoxid- enthaltenden Prozessgases, vorzugsweise mittels Wasser.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung keinen der Absorptionsvorrichtung Kompressor vorgeschalteten Kompressor. In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich die Komponente:
(G) eine Vorrichtung konfektioniert zur Reinigung von Abgas, vorzugsweise ein Gaswäscher oder ein Gasreaktor. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich die Komponente:
(H) eine Vorrichtung konfektioniert zum Entfernen von Lachgas, vorzugsweise eingerichtet in der Vorrichtung zur Reinigung von Abgas. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft daher die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Figur 1 sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Figur. Die
Zeichnung illustriert dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Kurze Beschreibung der Figur
Die Figur 1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure 2 in einer Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei wird zunächst ein Prozessgas 3 umfassend Ammoniak 4, Sauerstoff 5 und Inertgas 6 bereitgestellt und einer Reaktionsvorrichtung 7 zugeführt. In der Reaktionsvorrichtung 7 werden das Ammoniak 4 und der Sauerstoff 5, beispielsweise bei einer Temperatur von 800 bis 900°C, beispielsweise an einem Platin- Rhodium-Katalysator, zu Stickstoffmonoxid und Wasser umgesetzt, so dass ein Stickstoffmonoxidenthaltendes Prozessgas 8 entsteht. Zu Vermeidung eines Zerfalls des Stickstoffmonoxids in seine Elemente ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Prozessgas 3 eine vergleichsweise kurze
Kontaktzeit, beispielsweise 1/1000 s, mit dem Katalysator in der Reaktionsvorrichtung hat.
Um die Umsetzung des gebildeten Stickstoffmonoxids mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid auszulösen, ist es erforderlich, dass das Prozessgas 3 abgekühlt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur von 50 bis 80°C. Zu diesem Zweck wird das Stickstoffmonoxid enthaltende Prozessgas 8 zunächst in einem Wärmetauscher 9 abgekühlt. Daran schließt sich eine weitere Abkühlung in einem Gaskühler 10 an, welcher mit Kühlwasser 1 1 betrieben wird.
Die weitere Oxidation des Stickstoffmonoxids zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid erfolgt insbesondere auch in den verbindenden Rohrleitungen zwischen der Reaktionsvorrichtung 7 und der Absorptionsvorrichtung 12, aber auch in dem Wärmetauscher 9 und in dem Gaskühler 10. Der hierzu erforderliche Sauerstoff (5, 13) wird entweder eingangs im Prozessgas bereitgestellt oder dem Stickstoffmonoxid-haltigen Prozessgas 8 hinter der Reaktionsvorrichtung 7 zugegeben, beispielsweise vor dem Wärmetauscher 9.
Das so gewonnene Stickstoffdioxid- und/oder Distickstofftetraoxid-enthaltende Prozessgas 23 wird anschließend in die Absorptionsvorrichtung 12, beispielsweise eine Absorptionskolonne, eingeleitet, in der das Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid mit Wasser 14 berieselt wird. Dieses Berieseln mit Wasser 14 führt zur Umsetzung des Stickstoffdioxids und/oder Distickstofftetraoxids zu Salpetersäure 2, beispielswiese zu 50 Gew.-% iger Salpetersäure. Gemäß der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass auf einen Kompressor verzichtet wird und Ammoniak 4 und Sauerstoff 5 zur Bildung des Prozessgases 3 in Inertgas 6, beispielsweise Luft und/oder Stickstoff, eingeleitet werden. Insbesondere wird mittels eines ausreichenden Drucks des bereitgestellten Prozessgases 3 ein ausreichendender Druck für die Bildung der Salpetersäure 2 in der Absorptionsvorrichtung 12 bereitgestellt. Dieser erhöhte Druck erlaubt eine kompakte Bauweise einer solchen Vorrichtung. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass ein Restgas 15, d. h. der nicht in der
Absorptionsvorrichtung 12 umgesetzte Anteil, dem Prozessgas 3 wieder zugeführt wird. Durch diese Rückführung des Restgases 15 wird ein Kreisprozess bzw. Kreislauf für das Prozessgas 3 gebildet und es wird verhindert, dass Stickstoffoxid über ein Abgas 16 der Vorrichtung 1 in die Atmosphäre gelangt. Infolgedessen ist es möglich, die Absorptionsvorrichtung 12 kompakt und bauraumsparend auszugestalten, da hohe Stickoxidkonzentrationen im Restgas 15 nicht nachteilig sind, da es nicht in die Atmosphäre gelangt.
Potentielle Reste an Stickstoffoxid, die sich gegebenenfalls noch im Abgas 16 befinden, lassen sich hierbei vorzugsweise mittels einer Vorrichtung zur Abgasreinigung 17, beispielsweise mittels eines Gaswäschers oder eines Gasreaktors entfernen bzw. reduzieren. Das heiße Abgas 24 lässt sich auch nach Wärmetauscher 9 entfernen. Insbesondere lässt sich das aus dem Abgas 16 entfernte
Stickstoffoxid bzw. gefilterte Stickstoffoxid in die Absorptionsvorrichtung 12 zurückführen, beispielsweise als Dünnsäure (Salpetersäure) 22, während stickoxidbefreites Abgas 19 aus der Vorrichtung 1 ausgestoßen wird. Um einen möglichen Druckverlust im Kreislauf zu kompensieren, umfasst die Vorrichtung 1 vorzugsweise eine Pumpvorrichtung 20, wie z.B. eine Strahlpumpe oder ein Gebläse.
Um sicherzustellen, dass das dem Prozessgas zurückgeführte Restgas 15 eine ausreichende
Temperatur hat, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das abgekühlte und aus der
Absorptionsvorrichtung 12 stammende Restgas 15 über einem Wärmetauscher 9 erwärmt wird.
Vorzugsweise wird mit dem Wärmetauscher 9 gleichzeitig das Stickstoffmonoxid-enthaltende Prozessgas 8 abgekühlt. Insbesondere wird das Restgas auf eine Vorlauftemperatur, beispielsweise von 180 bis 240°C erwärmt, um in der Reaktionsvorrichtung eine gewünschte
Verbrennungstemperatur bei gleichzeitigem Einhalten des maximalen NH3/N2-02-Verhältnisses einzustellen, bei dem keine Explosionsgefahr besteht. Schließlich sind bei Temperaturen oberhalb von 180°C keine Reaktion von Ammoniak 4 mit Stickstoffmonoxid oder Stickstoffdioxid zu erwarten. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dem Prozessgas gasformiges Wasser bzw. Wasserdampf 21 anstelle von Luft als Inertgas-Komponente zur Steuerung der Temperatur zuzuführen. Dadurch lässt sich die Explosivität des NH3/02-Gemischs erniedrigen, so dass es möglich wird, mit höheren Ammoniak- und Sauerstoffgehalten zu arbeiten, um eine Gesamtmenge des zirkulierenden
Prozessgases so klein wie möglich zu halten. Insbesondere lässt sich reinem Sauerstoff 13 bis 14
Vol.-% Ammoniak zusetzen, wenn die Explosionsgrenze durch Zugabe von gasförmigen Wasser bzw. Wasserdampf heraufgesetzt wird.
Bezugszeichenliste
1 Vomchtung zur Herstellung von Salpetersäure
2 Salpetersäure
3 Prozessgas
4 Ammoniak
5 Sauerstoff
6 Inertgas
7 Reaktionsvorrichtung
8 Stickstoffmonoxid-enthaltendes Gas
9 Wärmetauscher
10 Gaskühler
1 1 Kühlwasser
12 Absorptionsvorrichtung
13 Sauerstoff
14 Wasser
15 Restgas
16 kaltes Abgas
17 Vorrichtung zur Abgasreinigung
19 Stickoxid-befreites Abgas
20 Pumpvorrichtung
21 gasfönniges Wasser bzw. Wasserdampf
22 Dünnsäure (Salpetersäure)
23 Stickstoffdioxid- und/oder Distickstofftetraoxid- enthaltendes Prozessgases
24 heißes Abgas

Claims

Patentansprüche :
1. Ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure (2), umfassend die Schritte
(a) Bereitstellen eines Prozessgases (3) umfassend Ammoniak (4), Sauerstoff (5) und Inertgas (6);
(b) Umsetzen des Ammoniaks (4) und des Sauerstoffs (5) des Prozessgases (3) zu Stickstoffmonoxid in einer Reaktionsvorrichtung (7) unter Bildung eines Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases (8);
(c) Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases (8) unter Umsetzung des Stickstoffmonoxids mit Sauerstoff (5, 13) zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid unter Bildung eines Stickstoffdioxid- und/oder Distickstofftetraoxid- enthaltenden Prozessgases (23);
(d) Absorbieren des Stickstoffdioxids und/oder des Distickstofftetraoxids in Wasser (14) in einer Absorptionsvorrichtung (12) unter Bildung von Salpetersäure (2) und eines Restgases (15);
wobei
(e) das Restgas (15) unter Bildung eines Kreislaufs in das in Schritt (a) bereitgestellte Prozessgas (3) zurückgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas (6) Stickstoff, Luft, gasförmiges Wasser, Wasserdampf oder eine Mischung aus wenigstens zwei dieser Gase vorliegt,
und dass das Betreiben der Absorptionsvorrichtung (12) kompressorfrei erfolgt.
2. Das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den zusätzlichen Schritt
(f) Zuführen von weiteren Sauerstoff (13) zu dem gemäß Schritt (b) erhaltenen Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases (8).
3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das bereitgestellte Prozessgas (3) einen Druck von 0 bis 13 bara, vorzugsweise von 1 bis 13 bara, besonders bevorzugt von 2 bis 12 bara, ganz besonders bevorzugt von 3 bis 11 bara aufweist.
4. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der in Schritt (a) bereitgestellte Sauerstoff (5) und/oder der ggf. in Schritt (f) zugeführte Sauerstoff (13) einen Druck von 1 bis 13 bara, vorzugsweise von 2 bis 12 bara, besonders bevorzugt von 3 bis 1 1 bara, aufweist.
5. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der in Schritt (a) bereitgestellte Sauerstoff (5) und/oder der ggf. in Schritt (f) zugeführte Sauerstoff (13) aus einer Luftzerlegungsanlage und/oder einer Elektrolyseanlage stammt. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases (8) zumindest teilweise in einem oder mehreren Wärmetauschern (9) erfolgt, wobei das Restgas ( 15) erwärmt wird.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases (8) zumindest teilweise in einem Gaskühler (10), insbesondere gegen Wasser (1 1), erfolgt.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den zusätzlichen Schritt
(g) Entfernen von Stickoxiden aus dem Abgas (16) mit einer Vorrichtung zur Abgasreinigung (17), vorzugsweise mit einem Gaswäscher oder einem Gasreaktor.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den zusätzlichen Schritt
(h) Entfernen von Lachgas, vorzugsweise in der Vorrichtung zur Reinigung von Abas (17).
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den zusätzlichen Schritt
(i) Ausgleichen von Druckverlusten im Kreislauf mittels einer Pumpvorrichtung (20), vorzugsweise eines Gebläses oder einer Strahlpumpe.
Eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Salpetersäure (5), wobei die Vorrichtung die folgenden miteinander in Wirkverbindung stehenden Komponenten umfasst:
(A) eine Vorrichtung konfektioniert zur Bereitstellung eines Prozessgases (3) umfassend Ammoniak (4), Sauerstoff (5) und Inertgas (6), wobei als Inertgas (6) Stickstoff, Luft, gasförmiges Wasser, Wasserdampf oder eine Mischung aus wenigstens zwei dieser Gase vorliegt;
(B) eine Reaktionsvorrichtung konfektioniert zur Umsetzung des Ammoniaks (4) und des Sauerstoffs (5) des Prozessgases (6) zu Stickstoffmonoxid unter Bildung eines Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases (8);
(C) eine Vorrichtung konfektioniert zum Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases unter Umsetzung des Stickstoffmonoxids mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid und/oder Distickstofftetraoxid unter Bildung eines Stickstoffdioxid- und/oder Distickstofftetraoxid-enthaltenden Prozessgases (23);
(D) eine Absorptionsvorrichtung (12) konfektioniert zum Absorbieren des Stickstoffdioxids und/oder des Distickstofftetraoxids in Wasser unter Bildung von Salpetersäure und eines Restgases (15); (E) Mittel konfektioniert zur Bildung eines Kreislaufs zum Rückführen des Restgases (15) in das in Schritt (a) bereitgestellte Prozessgas,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung keinen der Absorptionsvorrichtung vorgeschalteten Kompressor aufweist. 12. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 1, wobei die Vorrichtung zusätzlich die folgende Komponente umfasst:
(F) Mittel konfektioniert zum Zuführen von weiterem Sauerstoff zu dem aus der Reaktionsvorrichtung (B) erhaltenen Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases (8). 13. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 1 oder 12, wobei die Vorrichtung gemäß Komponente (C) die Komponente(n)
(Cl) Wärmetauscher (9) konfektioniert zum wenigstens teilweisen Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases (8), wobei das Restgas (15) erwärmt wird;
und/oder
(C2) Gaskühler (10) konfektioniert zum wenigstens teilweisen Abkühlen des Stickstoffmonoxid-enthaltenden Prozessgases, vorzugsweise gegen Wasser.
14. Die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 1 bis 13, wobei die Vorrichtung zusätzlich die folgende Komponente umfasst:
(G) eine Vorrichtung konfektioniert zur Reinigung von Abgas (17), vorzugsweise ein Gaswäscher oder ein Gasreaktor.
15. Die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 1 bis 14, wobei die Vorrichtung zusätzlich die folgende Komponente umfasst:
(H) eine Vorrichtung konfektioniert zum Entfernen von Lachgas, vorzugsweise eingerichtet in der Vorrichtung zur Reinigung von Abgas (17).
16. Die Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 1 bis 15, wobei sie zur Bereitstellung von Sauerstoff mit einer Vorrichtung zur Luftzerlegung und/oder eine
Vorrichtung zur Elektrolyse verbunden ist.
17. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16 in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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