BE381131A - - Google Patents

Description

  UNION CHIMIQUE BELGE, Société Anonyme.

  
La présente Invention est relative à l'oxydation

  
de l'ammoniaque pour la production d'oxydes d'azote et plus particulièrement la production du peroxyde d'azote pour la

  
conversion subséquente en acide nitrique.

  
Une méthode employée jusqu'à, présent pour la

  
production d'acide nitrique au moyen de l'oxydation catalytique de l'ammoniaque comprend l'oxydation d'un mélange

  
d'ammoniaque et d'air sous pression et ensuite le passage

  
des oxydes d'azote formés à un réfrigèrent pour.la liquéfaction et la séparation de l'eau résultant de l'oxydation de

  
l'ammoniaque. L'eau est séparée sous forme d'acide d'une

  
concentration jusque 55% à cause de l'absorption d'une partie

  
des oxydes d'azote et cet acide est employé pour absorber les

  
oxydes d'azote résiduels ou non-absorbés qui n'ont pas été

  
condensés avec l'eau séparée, en permettant aux oxydes de passer au-dessus ou à travers les courants diacide .dans une direction opposée à la direction du courant d'acide. Dans ce système le refroidissement et la séparation de

  
 <EMI ID=1.1> 

  
à la pression imposée au système par le compresseur qui force

  
 <EMI ID=2.1> 

  
oxydation. Cette méthode présente certains désavantages dont . l'un est que l'eau formée par la combustion de l'ammoniaque ne peut être séparée des produits de la réaction sans en

  
 <EMI ID=3.1> 

  
azote. Ceci non seulement abaisse la pression partielle

  
 <EMI ID=4.1> 

  
version subséquente de ces oxydes en acide nitrique, mais limite également la concentration d'acide maxima possible

  
 <EMI ID=5.1> 

  
rations suivantes. Si le résultat net général du procédé est écrit sous la forme de l'équation. chimique : 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
on verra que à moins qu'une partie de l'eau ne soit enlevée du processus substantiellement libre d'acide nitrique, la concentration théorique maxima en acide est de 78%. Un autre désavantage est que l'oxydation catalytique de l'ammoniaque sous pression ne donne pas un rendement aussi élevé en oxydes

  
 <EMI ID=7.1> 

  
L'un des objets de la présente invention est un procédé de fabrication d'acide nitrique- et d'oxydes d'azote gazeux ou liquides, dans lequel le rendement élevé d'oxyda- 

  
 <EMI ID=8.1> 

  
tages qui résultent du fait que les produits d'oxydation sont

  
 <EMI ID=9.1> 

  
ci-dessus avec l'économie et le rendement qui résultent .. 

  
lorsqu'on maintint une pression partielle élevée des oxydes d'azote. D'autres objets de l'invention apparaîtront dans la suite.

  
Ces objets sont réalisés par l'invention suivante, dans laquelle les diverses réactions chimiques ont lieu dans des conditions qui sont les plus favorables pour la production des oxydes dtazote ou d'acide nitrique, comme on le désire,

  
Les produits primaires obtenus en oxydant du gaz ammoniaque avec des gaz contenant de l'air ou de l'oxygène sont l'oxyde nitrique et de la vapeur comme indiqué par la réaction"

  
 <EMI ID=10.1> 

  
La conversion de l'oxyde nitrique en produits utiles, en peroxyde d'azote et acide nitrique est amenée par une série de réactions chimiques comme suit 

  
 <EMI ID=11.1> 

  
Le temps requis pour la réaction (1) est diminué soit en aggmentant la pression, soit en réduisant la température,

  
La réaction (2) est une réaction d'équilibre facilitée par une augmentation de pression. Ces conditions favorables aux réactions en jeu sont réalisées dans le procédé suivant la présente invention au moyen de l'appareil illustré sous forme schématique dans le dessin ci- joint, dans lequel :  fig.l est une vue en élévation de l'appareil utilisé dans le procédé et fig.2 est une vue en élévation d'une forme modifiée de l'invention.

  
Dans le dispositif de l'appareil tel que montré dans la fig.l, le mélange d'ammoniaque et d'air entre par le conduit A dans un convertisseur ou chambre d'oxydation B où

  
 <EMI ID=12.1>   <EMI ID=13.1> 

  
dis suffisamment pour "liquéfier la vapeur d'eau. Ce refroi.. dissement est effectué de préférence aussi rapidement que

  
 <EMI ID=14.1> 

  
que. L'eau, qui est presque libre de tout acide, est soutirée par le robinet D à mesure qu'elle se rassemble dans la poche

  
 <EMI ID=15.1> 

  
direction (non montrée) dans un compresseur de toute forme convenable lequel dans le présent exemple est illustré comme comprenant un cylindre dans lequel se déplace d'un mouvement alternatif un piston N relié par une bielle 0 à un excentri-

  
 <EMI ID=16.1> 

  
enveloppe de refroidissement Q ayant une entrée de fluide et des sorties dont l'une .est montrée en S peut entourer le

  
 <EMI ID=17.1> 

  
pendant la compression des gaz dans le compresseur.

  
Un refroidissement supplémentaire peut cependant être appliqué en n'importe quel point au-delà du condenseur

  
 <EMI ID=18.1> 

  
Lorsque les gaz doivent être absorbés dans de l'eau pour produire de l'acide nitrique par' la réaction du peroxyde d'azote et de l'eau, l'abaissement de la température est limité jusqu'au point auquel la liquéfaction a lieu. Les oxydes peuvent être comprimés dans le compresseur à une pression jusque 500 Ibs/sq.in. ou plus haut, la pression de. travail désirable se trouvant en général entre 50 et 500

  
 <EMI ID=19.1> 

  
en peroxyde d'azote dépasse largement celle de l'oxyde nitrique à cause de la haute pression qui facilite la réaction (1), sortent par une deuxième soupape à une direction (non

  
 <EMI ID=20.1> 

  
quide, le plateau supérieur étant rempli de l'eau qui arrive par l'entrée L qui déborde bers les plateaux placés en-dessous où la concentration en acide augmente graduellement. De l'acide nitrique d'une concentration de 60 à 70 % est soutiré par le robinet J, et tout gaz résiduel et non-absorbé passe

  
à travers le robinet K. La pression dans la tour H est celle imposée par le compresseur et puisque la pression partielle du peroxyde d'azote est élevée et puisque le gaz passant dans la tour H a un très grand pourcentage de peroxyde d'azote, les conditions sont favorables pour la production maxima d' acide nitrique comme indiqué par la réaction (2).

  
L'appareil illustré dansla fig. 2 est construit

  
en premier lieu pour,la production de peroxyde d'azote liquide plutôt que pour la production directe d'acide nitrique e&#65533;t quoiqu'il y ait un peu d'acide nitrique produit, l'appareil illustré dans la fig. 2 diffère de celui montré dans la fig.l

  
 <EMI ID=21.1> 

  
compresseur par le conduit T&#65533;au serpentin F' où la température est réduite dans les limites de 0[deg.]C à -10[deg.]C pour déterminer la liquéfaction du peroxyde d'azote. La température

  
 <EMI ID=22.1> 

  
peroxyde d'azote congèlera en-dessous de ce point. Le peroxyde d'azote liquide est soutiré de-la poche &#65533; par le robinet G et mis dans des récipients convenables. Les robinets d'épuisement  <EMI ID=23.1> 

  
quide dans les poches pour empêcher l'échappement des gaz.

  
Le condensât pourrait contenir une petite quantité d'acide nitrique produite de l'eau résiduelle qui n'a pas été enlevée 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
De l'acide nitrique d'une concentration jusque 60% est soutiré en J. Le peroxyde d'azote liquide soutiré en G peut

  
 <EMI ID=25.1> 

  
tant de l'acide nitrique dilué au peroxyde d'azote et en conduisant la réaction de la manière connue après l'introduc.. tion de l'oxygène dans l'autoclave. L'acide nitrique dilué ajouté est obtenu de la tour H sous la forme telle que dé-

  
 <EMI ID=26.1> 

  
culièrement bien à la fabrication d'acide nitrique par la méthode de l'autoclave à cause de la production de l'acide nitrique dilué et en même temps du peroxyde d'azote,

  
Lorsque les oxydes d'azote résultant de l'oxydation catalytique de l'ammoniaque passent directement au compresseur dans chacun des procédés décrits en ,0&#65533; référant aux  figs. 1 et 2 sans la séparation de l'eau, le rendement est évidemment diminué pour les raisons données ci-dessus mais ce  rendement est encore plus grand que.lors que l'ammoniaque est  oxydée sous pression à cause du .rendement plus élevé en oxydée  <EMI ID=27.1> 

  
à basse pression ou à pression atmosphérique par rapport au rendement obtenu lorsque l'oxydation a lieu à de hautes  pressions. L'invention a par conséquent également en vue  l'oxydation de l'ammoniaque à la pression atmosphérique et la compression des produits d'oxydation sans une phase

  
 <EMI ID=28.1>  pas économique de descendre en-desous de la pression atmos-  phérique parce que le rendement à cette pression est dt environ 98% et le rendement légèrement supérieur à des pressions plus basses que la pression atmosphérique ne justifie pas la dépense qui est entraînée par le maintien de la chambre d'oxydation en-dessous de la pression atmosphérique. Il

  
 <EMI ID=29.1> 

  
substantiellement atmosphérique" comprend des pressions un peu au-dessus ou en-dessous de la pression atmosphérique.

  
Le procédé suivant la présente 'invention dans lequel l'oxydation catalytique de l'ammoniaque est effectuée

  
à la pression atmosphérique avec séparation de l'eau et compression subséquente des gaz présente des avantages impôt** tants qui ne sont pas possibles dans le procédé ordinaire décrit d'abord dans lequel l'ammoniaque est oxydéecatalyti-

  
 <EMI ID=30.1> 

  
trique sous forme d'acide nitrique sous la même pression. Quoique la phase catalytique soit réalisée sous une pression

  
 <EMI ID=31.1> 

  
trique avec l'eau formée dans la réaction d'oxydation. Sans

  
tenir compte de la pression extérieure totale &#65533;intenue,

  
cette absorption par l'eau réduit la pression partielle des

  
oxydes d'azote qui entrent dans le système d'absorption et

  
est défavorable à la réaction (2). Dans le présent procédé l'oxydation catalytique de l'ammoniaque à la pression atmosphérique donne un rendement plus élevé en oxyder d'azote que lorsque l'oxydation a lieu à des pressions plus élevées que

  
la pression atmosphérique. Après oxydation à la pression atmosphérique il est possible de condenser et de séparer l'eau

  
formée dans la réaction et en même temps d'absorber peu ou pas d'oxydes d'azote. la pression partielle des oxydes d'azote est grande, facilitant l'oxydation complète de l'oxyde d'azote en peroxyde d'azote suivant l'équation (1) lorsqu'elle est soumise à la pression imposée par le com-

  
 <EMI ID=32.1> 

  
travail commercial comprenant la réaction (1) peut être apprécié du fait que le temps requis pour la réaction varie inversement avec le carré de la pression. Ceci

  
signifie que la grandeur du récipient de réaction de 10

  
 <EMI ID=33.1> 

  
quise à une atmosphère. Dans la pratique de la présente invention une chambre d'oxydation pour effectuer la réac.., tion (1) n'est pas nécessaire, l'appareil fournissant luimême le volume nécessaire.

  
Lorsqu'on désire préparer le peroxyde d'azote liquide en partant des produits de l'oxydation de l'ammoniaque il n'est pas économique d'oxyder l'ammoniaque sous pression parce que dans le refroidissement pour enlever l'eau formée dans l'oxydation de l'ammoniaque on enlève une quantité si forte d'oxydes d'azote ;avec l'eau que la pression partielle du peroxyde gazeux qui/reste est trop basse pour une réfrigération économique afin de condenser le peroxyde d'azote sous forme liquide. Dans le présent procédé la haute pression partielle du peroxyde d'azote obtenue rend possible la liquéfaction économique du gaz comprimé.

  
Comme on peut réaliser des modes d'exécution de l'invention de plusieurs manières en apparence _ l'une différente de l'autre, sans cependant sortir de la portée de l'invention, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation de l'invention décrits ci-  dessus..

Claims (1)

1. Revendications,.et Résumé <EMI ID=34.1>

   1. Procédé de fabrication d'oxydes d'azote qui comprend l'oxydation de l'ammoniaque à une pression substantiellement atmosphérique et la compression des produits d'oxydation substantiellement au-dessus de la pression atmosphérique.

   2. Procédé tel que revendiqué sous 1, caractérisé en

   ce que les produits d'oxydation comprimés sont refroidis.

   3. procédé tel que revendiqué sous 1, caractérisé en

   <EMI ID=35.1>

   <EMI ID=36.1>

   oxydation gazeux refroidis sont comprimés au-dessus de la pression atmosphérique.

   4. Procédé tel que revendiqué sous 1, caractérisé en ce que après la séparation de l'eau de réaction condensée

   <EMI ID=37.1>

   duits sont encore refroidis.

   5. Procédé tel que revendiqué sous 1, caractérisé en ce qu'après la compression des oxydes d'azote substantiellement au-dessus de la pression atmosphérique on détermine la réaction de ces oxydes comprimés avec de l'eau.

   6. Procédé de fabrication d'acide nitrique en partant d'oxydes d'azote, caractérisé en ce que l'ammoniaque est oxydée à substantiellement la pression atmosphérique, les oxydes d'azote sont comprimés substantiellement au-dessus de la près-

   <EMI ID=38.1>

   et ensuite on détermine leur réaction avec l'eau.

   <EMI ID=39.1>

   qu'après l'oxydation de l'ammoniaque à pression substantiellement atmosphérique et après la compression des oxydes d'azote les produits d'oxydation sont refroidis et l'eau de réaction condensée est séparée. 8. -Procédé tel que revendiqué sous 6, caractérisé' en ce qu'après l'oxydation de l'ammoniaque à pression substantiel-

   <EMI ID=40.1>

   oxydation sont refroidis, l'eau de réaction condensée est séparée, les oxydes d'azote sont comprimés substantiellement: au-dessus de la pression atmosphérique, les oxydes d'azote comprimés sont refroidis de nouveau et on détermine la réaction de ces oxydes d'azote comprimés avec l'eau.

   <EMI ID=41.1>

   substantiellement atmosphérique et les produits d'oxydation sont refroidis, l'eau de réaction condensée est séparée, les produits d'oxydation gazeux sont comprimés substantiellement au-dessus de la pression atmosphérique et les gaz comprimés sont refroidis substantiellement pour effectuer'

   <EMI ID=42.1>

   més sont ensuite refroidis suffisamment pour effectuer la liquéfaction du peroxyde d'azote qui y est contenu e.t les gaz non condensés résiduels et comprimés sont absorbés dans de l'eau.

   12. accédé d'obtention simultanée de peroxyde d'azote liquide et d'acide nitrique, caractérisé en ce que l'ammoniaque est oxydée à pression substantiellement atmosphérique, les produits d'oxydation sont refroidis, l'eau de réaction condensée est séparée, les produits gazeux d'oxydation sont comprimés substantiellement au-dessus de la pression atmos" phérique, les gaz comprimés sont refroidis suffisamment pour effectuer la liquéfaction du peroxyde d'azote qui y est contenu et les gaz non-condensés et comprimés résiduels sont absorbés dans de l'eau.