Verfahren und Einrichtung zur Oxydation von Ammoniak mittelst Sauerstoffs oder sauerstoffreicher Gasgemische. Bei der Oxydation von Ammoniak in Sal petersäure wurde bis jetzt gewöhnlich atmo sphärische Luft als Oxydationsmittel benutzt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass das bei der Oxydation zunächst gebildete Stick stoffoxyd durch den Stickstoff der Luft stark verdünnt wird, weshalb grosse und teure Ab sorptionssysteme benutzt werden müssen, um das Stickstoffoxyd als Salpetersäure zu ge winnen. Auch wird die gewonnene Salpeter säure verhältnismässig schwach.
Es ist auch in Vorschlag gebracht wor den, statt der atmosphärischen Luft durch Sauerstoff angereicherte Luft oder gegebenen falls reinen Sauerstoff zu benutzen. Dieser Vorschlag ist in dem Falle besonders an sprechend, wenn man. für die Herstellung des Ammoniaks Wasserstoff benutzt, der durch Elektrolyse von Wasser hergestellt worden ist, wobei man ohne besondere Kosten grosse Mengen sonst mehr oder weniger wertlosen Sauerstoffs zur Verfügung hat.
Man vermeidet hierdurch die starke Verdünnung des gebil deten Stickstoffoxyds durch den atmosphäri- sehen Stickstoff, anderseits aber entsteht der grosse Übelstand, dass die bei der Oxyda tion des Ammoniaks in Stickstoffoxyd und Wasser erzeugte Reaktionswärme eine bedeu tend grössere Temperatursteigerung herbei führt, als wenn atmosphärische Luft benutzt wird. Dies beruht darauf, dass die bei der Reaktion anwesende Gasmenge bedeutend kleiner ist, wenn lediglich die für die Oxy dation gerade nötige Sauerstoffmenge benutzt wird, als wenn diese Sauerstoffmenge von einer etwa viermal grösseren Stickstoffmenge begleitet ist, wie es der Fall ist, wenn atmo sphärische Luft benutzt wird.
Infolge der höhe ren Temperatur bei der Benutzung reinen oder annähernd reinen Sauerstoffs für die Oxydation steigt die Reaktionsgeschwindig keit so stark, dass die Reaktion explosions artig verläuft, weshalb die Methode in der Praxis versagt.
Die obigen Ausführungen werden durch einen Vergleich zwischen den Reaktionsver hältnissen bei der Benutzung atmosphärischer Luft einerseits und reinen Sauerstoffs ander- seits für die Oxydation des Ammoniaks leicht verständlich. Im früheren Falle kann man die Reaktion etwa wie folgt ausdrücken (1) NHs -+- 20s + 8N2 =1,5 Hz0 -f- NO -f- , 0,75 02 + 8 N<B>2</B> -+- 52000 Cal.
im letzteren Falle dagegen wie folgt: (2) NHs -+- 202 = 1,5 H20 -+- N0 + 0,75 02 -+ 52000 Cal.
In dem erstgenannten Falle wird die Anzahl der erhaltenen Gasmoleküle 11.25. Da die Molekularwärme etwa 7,5 beträgt, wird unter Annahme von 10 % Wärmever- lusten die Temperatursteigerung
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Wenn die Temperatur des eingehenden Gas gemisches 200 C beträgt, wird die Tempera tur der benutzten Katalysatormasse, welche bekanntlich aus Platinnetz, Platinasbest, Eisenoxyd usw. besteht, etwa 5800C betragen.
Diese Temperatur ist genügend niedrig, um einen explosionsartigen Verlauf der Reaktion zu verhindern.
Wenn dagegen reiner Sauerstoff für die Oxydation benutzt wird, wird die Anzahl der erhaltenen Gasmoleküle lediglich 3,25, wes halb die Temperatursteigerung in diesem Falle unter im übrigen gleichen Annahmen
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und folglich die Temperatur des Katalysators etwa<B>19500</B> C betragen würde. Bei dieser hohen Temperatur des Katalysators würde die Reaktion mit enormer Geschwindigkeit, das heisst explosionsartig verlaufen, der Kataly sator würde zerstört werden, und das gebil dete Stickstoffoxyd in beträchtlichem Grade in freien Stickstoff und freien Sauerstoff zer fallen.
Die genannten Übelstände würde man allerdings durch die Benutzung eines grossen Überschusses an Sauerstoff vermeiden können, in solchem Falle würden aber keine Vorteile hinsichtlich der Grösse des Absorptionssyste- mes oder der Stärke der erzeugten Salpeter säure erreicht werden. In dein Patent Nr. 120511 ist schon be schrieben worden, wie die genannten Übel stände bei der Benutzung reinen Sauerstoffs als Oxydationsmittel dadurch vermieden wer den können, dass die Oxydation stufenweise unter Benutzung von Zwischenkühlung aus geführt wird.
Das betreffende Verfahren er möglicht, die mit der Verwendung reinen Sauerstoffs bezw. sauerstoffreicher Gase ver bundenen Vorteile ohne andern #'belstarrd zu erreichen, als dass die für die Ausführung des Verfahrens nötige Apparatur verhältnis mässig gross und teuer wird, indem sie eine Mehrzahl von Amrnoriiakoxydatiorrsöfen mit zugehörigen Kühlern erfordert.
Die Erfindung bezweckt, die Amnioniak- oxydation in einer einfachen Apparatur unter Benutzung reinen Sauerstoffs oder sauerstoff reicher Gase als Oxydationsmittel zu ermög lichen, ohne dass eine schädlich hohe Reak tionstemperatur eintritt, und ohne dass das resultierende Gas mit grösseren .Mengen inerter Gase verdünnt wird, welche die Auskonden- sierung der Salpetersäure erschweren oder die Erreichung einer starken Säure verhindern.
Gemäss der Erfindung wird ein bei der Ammoniakoxydation erhaltenes, im wesent lichen aus Stickstoffoxyd, Wasserdampf und Sauerstoff bestehendes Gasgemisch nach pas sender Abkühlung zur Verdünnung des für die Durchführung des Prozesses zugeführten Ammoniaks und Sauerstoffs benutzt, wodurch die Reaktionstemperatur auf einen passender) Wert herabgesetzt wird.
Am einfachsten wird das Verfahren finit einem einzigen Reaktionsofen derart ausge führt, dass von dein aus dem Ofen abziehen den Gas lediglich ein Teil nach einem Ab sorptionssystem zwecks Gewinnung von Sal petersäure abgeleitet wird, während der übrige Teil nach passender Abkühlung und mit einem Zusatz von Ammoniak und Sauerstöff in dein für die Reaktion theoretisch richtigen Verhältnis wieder in den Reaktionsofen in ununterbrochenem Kreislauf eingeführt wird. Werden mehrere Anrmoniakoxydationsöfen be nutzt, kann man je nach Umständen diese parallel in ein Umlaufsystem einschalten oder sie in Gruppen anordnen.
Die erste Gruppe wird dann mit Ammoniak und Sauerstoff gespeist, welche mit von derselben oder nach folgenden Ofengruppen abziehendem, gekühl tem Gas verdünnt worden sind, während das Ammoniak und der Sauerstoff bei den nach folgenden Gruppen mit von den vorhergehen den Gruppen abziehenden, gekühlten Reak tionsgasen verdünnt werden können.
Das Gemisch der reagierenden Gase, wel che in den für die Oxydation des Ammoniaks in Stickstoffoxyd und Wasser bezw. Salpeter säure theoretisch richtigen Verhältnissen be nutzt werden, wird somit mit verhältnismässig kalten Gasen derselben Zusammensetzung wie die durch die Reaktion gebildeten verdünnt.
Der aus dem Prozess herausgenommene Gas überschuss liefert daher unmittelbar oder nach entsprechender Zufuhr von Sauerstoff bei Ab kühlung Salpetersäure, die infolge der Ab wesenheit grösserer Mengen inerter Gase in einem verhältnismässig kleinen Kondensie- rungssystem auskondensiert und dabei un mittelbar in konzentrierter Form erhalten werden kann.
Gleichzeitig wird durch die Verdünnung der Reaktionsgase ermöglicht, die Reaktions temperatur auf einen Wert zu begrenzen, bei welchem Verluste infolge der Zersetzung des Stickstoffoxydes im wesentlichen ausgeschlos sen sind und der Bestand des Katalysators infolge zu heftiger Reaktion nicht gefährdet wird. Die Regelung der Reaktionstemperatur wird durch Regelung der kreisenden Gas menge, gegebenenfalls auch durch Regelung der Abkühlung dieser Gasmenge geregelt.
Auf der Zeichnung sind in den Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsformen von Appara ten zur Ausführung des Verfahrens schema tisch dargestellt.
In Fig. 1 bezeichnet d. einen Ammoniak oxydationsofen beliebiger bekannter Konstruk tion, B einen Kühler, zum Beispiel in der Form eines Dampfkessels, und C einen Ven tilator oder eine andere Umlaufvorrichtung. Die genannten Apparate sind durch Rohr leitungen<I>a, b, c zu</I> einem Umlaufsystem zusammengestellt. Mit dem Rohre<I>b</I> sind Zufuhrrohre <I>d</I> und f für Sauerstoff bezw. Ammoniak verbunden. Für die Ableitung des Gasüberschusses aus dem Umlaufsystem nach einem Kühler D aus säurefestem Material ist ein Zweigrohr g vor gesehen.
Der Kühler D ist durch eine Rohr leitung h mit einem Absorptionsturm F zur Gewinnung der übrigen Salpetersäure, welche nicht schon in dem Kühler D kondensiert worden ist, verbunden.
Der Absorptionsturm F ist zweckmässig in bekannter Weise mit einer Füllung aus säurefestem Material versehen- und wird von Wasser oder Salpetersäure durchströmt. Die Zufuhr von Ammoniak und Sauerstoff zu dem Umlaufsystem geschieht zweckmässig an ver schiedenen Punkten, wie in der Zeichnung angedeutet ist, um die Entstehung eines explosiven Gemisches von Sauerstoff und Ammoniak zu verhindert). Zwischen den Zu fuhrrohren d und f kann gegebenenfalls eine Mischungskammer angeordnet sein, um das bei d zugeführte Gas in das umlaufende Gas gemisch einzumengen, ehe die andere Gas komponente zugeführt wird.
Der Ventilator C ist zweckmässig nach den Zufuhrrohren <I>d, f</I> aber vor dem Oxydationsofen angeordnet, so dass ei, eine innige Mischung der Gase bewirkt, ehe sie in den Ofen gelangen, wodurch das Anbringen einer besonderen Mischungskammer überflüssig wird.
Durch die Rohrleitung<I>a,</I> den Kühler<I>B</I> und die Rohrleitung b kreist somit ununter brochen Gas von derselben Zusammensetzung, wie das nach dem Absorptionssystem abge leitete Gas, das durch die Reaktion zwischen den durch die Rohrleitungen 'd und f frisch zugeführten Mengen von Sauerstoff und Am moniak gebildet worden ist. Wenn ange nommen wird, dass in der Zeiteinheit ein Volumen des 'Ammoniaks durch die Rohr leitung f und 1,25 Volumen des Sauerstoffs durch die Rohrleitung d zugeführt werden, geschieht die Reaktion nach der Gleichung: NHs -f -1,25 02= NO +1,5 H2 04- 52000 Cal.
Wenn kein Gas durch das Umlaufsystem nach dem Ofen zurückgeführt werden würde, würde die völlig durchgeführte Reaktion theoretisch eine Temperatursteigerung von etwa<B>25000</B> C ergeben. Bei dieser Tempera tur würde die Reaktion explosionsartig ver laufen, das Katalysatormaterial würde zer stört werden und ein grosser Teil des Stick stoffoxyds in freien Stickstoff und freien Sauerstoff zerfallen. Dieser heftige Reaktions verlauf wird nun erfindungsgemäss dadurch verhindert, dass die miteinander reagierenden Gasmengen vor deren Einleitung in den Reaktionsofen in genügendem Grade mit dem in dem Umlaufsystem kreisenden und im Kühler B abgekühlten Gas verdünnt werden.
Wird das Gasgemisch NHs + 1,25 0! beispielsweise mit dem dreifachen Volumen des Umlaufgases verdünnt, so wird die Tem peratursteigerung im Oxydationsofen nur ein Viertel der berechneten, das heisst etwa 625 C betragen. Im Kühler.B wird das ganze Gas gemisch 4 NO --h- 6 H20 beispielsweise auf 350 C abgekühlt. Dann wird ein Viertel des Gasgemisches durch die Leitung g nach dem Absorptionssystem abgeleitet, während der übrige Teil den Umlauf durch das Rohr b fortsetzt und dabei einen neuen Zuschlag von einem Volumen NHs und 1,25 Volumen 02 erhält.
Wen) diese zugeführten Gase eine Tem peratur von 20 C besitzen, sinkt die Tem peratur des (xasgemisches, so dass es in den Ofen A mit einer Temperatur von etwa 27511 C gelangt. Die Temperatur des Katalysator bettes beziehungweise der von dem Ofen A abziehenden Gase wird daher 625 -,- 275 =<B>-</B> <B>900</B> C, welche Temperatur genügend niedrig ist, damit die ,Reaktion nicht explosionsartig verläuft.
Will man eine noch niedrigere Tempera tur benutzen, so braucht man nur die lyIenge des umlaufenden Gases im Verhältnis zu den frisch zugeführten Ammoniak- und Sauerstoff mengen zu vergrössern. Dies kann am ein fachsten durch Vergrösserung der Geschwin digkeit des Ventilators erreicht werden. Durch Regelung dieser Geschwindigkeit kann man die Temperatur im Katalysatorbette auf jedem gewünschten Werte halten. Die umlaufende Gasmenge und die Kühlung werden zweck mässig derart bemessen, dass die Reaktions temperatur höchstens<B>10000</B> C beträgt, weil die Verluste infolge der Zersetzung des Stick stoffoxyds bei Temperaturen -über<B>1000'</B> C schnell steigen.
In dem obigen Beispiele wurde ange nommen, dass lediglich so viel Sauerstoff zu geführt wurde, als zur Oxydation des Am moniaks in Stickstoffoxyd und Wasser erfor derlich ist. In solchem Falle muss dem nach dem Absorptionssystem abgeleiteten Gas ein Zusehuss von Sauerstoff gegeben werden, da mit es Salpetersäure bilden kann. Dieser Zuschuss wird zweckinäfäig durch eine Rohr leitung i vor dem Einführen des Gases in den Kühler D zugeführt.
Die Erfindung um fasst jedoch natürlich auch den Fall, dass mehr Sauerstoff als oben angenommen wurde, dein Ammoniakoxy dationssystem zugeführt wird, zum Beispiel die ganze Sauerstoffmenge, welche für die Überführung des Ammoniaks in Salpetersäure erforderlich ist.
Um noch besser die Wärme des nach dem Absorptionssystem abgeleiteten Gases auszunutzen, kann ein besonderer Kühler in der Form eines Dampfkessels oder dergleichen in die Rohrleitung g vor dein Kühler D ein gesetzt werden, wodurch auch ermöglicht wird, die Abmessungen des Kühlers D zu vermindern. Durch Ausführung des Kühlers D finit besonders kräftiger Kühlung kann die Salpetersäure vollständig in diesem Kühler auskondensiert werden, so dass der Absorp tionsturin F gegebenenfalls weggelassen wer den kann.
Es ist nicht notwendig, das Gas nach dein Absorptionssystem von einem Punkte nach dem Kühler B abzuleiten, son der) das Ableiten kann auch durch ein Zweigrohr von dein Rohre a aus stattfinden, in welchem Falle die beiden Gasströme in je einem Dampfkessel oder andern Kühler auf die in jedem Falle geeignetste Tempera tur abgekühlt werden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer grösseren Anlage mit mehreren Ammoniak oxy dationsöfen Ai, A2, As, Aa, Aa. In diesem Falle werden die Öfen zweekmässig parallel im Umlaufsystem angeordnet, das einen für sämtliche Öfen gemeinsamen Ventilator<B>C</B> und eine entsprechende Anzahl von Kühlern Bi; Bz in der Form von Dampfkesseln ent hält. Für die nach dem Absorptionssystem <I>D, D</I> abgeleitete Gasmenge ist ein besonde rer Kühler Bs vor dem Kühler D angeordnet.
Die ganze erforderliche Sauerstoffmenge wird bei<I>d</I> und das Ammoniak bei f zugeführt. Die Wirkungsweise ist im wesentlichen die selbe, wie oben unter Hinweis auf Fig. 1 beschrieben ist.
In den beschriebenen Beispielen ist an genommen worden, dass das Gas durch einen Ventilator in Umlauf gehalten wird. Die Er findung umfasst aber auch diejenigen Fälle, bei denen das Gas in anderer Weise, zum Beispiel durch Einblasen des Sauerstoffs oder des Ammoniaks oder beider durch Injektoren in Umlauf versetzt wird.
Es ist nicht erforderlich, das Ammoniak in Gasform zuzuführen, es kann vielmehr auch in der Form wasserfreien, verflüssigten Ammoniaks zugeführt werden, das in das umlaufende heisse Gas eingespritzt wird, wo bei es sofort verdampft. Das Ammoniak kann gegebenenfalls auch in der Form einer Wasser lösung zugeführt werden, in ,welchem Falle das Ammoniak mit Hilfe der umlaufenden Gase nach bekannten Verfahren ausgetrieben werden kann, zum Beispiel dadurch, dass die Gase durch die Wasserlösung oder in Gegen strom zu der Ammoniaklösung durch einen Turmapparat geleitet werden.
Process and device for the oxidation of ammonia by means of oxygen or oxygen-rich gas mixtures. In the oxidation of ammonia in nitric acid, atmospheric air has usually been used as the oxidant until now. This method has the disadvantage that the nitrogen oxide initially formed during the oxidation is greatly diluted by the nitrogen in the air, which is why large and expensive absorption systems have to be used to win the nitrogen oxide as nitric acid. The nitric acid obtained is also relatively weak.
It has also been suggested to use oxygen-enriched air or, if necessary, pure oxygen, instead of atmospheric air. This suggestion is particularly appealing if you. for the production of ammonia hydrogen is used, which has been produced by the electrolysis of water, whereby large amounts of otherwise more or less worthless oxygen are available at no extra cost.
This avoids the strong dilution of the nitrogen oxide formed by the atmospheric nitrogen, but on the other hand the great disadvantage arises that the heat of reaction generated in the oxidation of ammonia in nitrogen oxide and water leads to a significantly greater increase in temperature than when atmospheric air is used. This is due to the fact that the amount of gas present in the reaction is significantly smaller if only the amount of oxygen just needed for the oxidation is used than if this amount of oxygen is accompanied by an amount of nitrogen that is about four times greater, as is the case when atmospheric Air is used.
As a result of the higher temperature when using pure or almost pure oxygen for the oxidation, the reaction speed increases so much that the reaction proceeds like an explosion, which is why the method fails in practice.
The above statements can be easily understood through a comparison between the reaction conditions when using atmospheric air on the one hand and pure oxygen on the other hand for the oxidation of ammonia. In the earlier case the reaction can be expressed roughly as follows (1) NHs - + - 20s + 8N2 = 1.5 Hz0 -f- NO -f-, 0.75 02 + 8 N <B> 2 </B> - + - 52,000 cal.
in the latter case, however, as follows: (2) NHs - + - 202 = 1.5 H20 - + - N0 + 0.75 02 - + 52000 Cal.
In the former case, the number of gas molecules obtained becomes 11.25. Since the molecular heat is around 7.5, the temperature increase is assumed to be 10% heat loss
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If the temperature of the incoming gas mixture is 200 C, the temperature of the catalyst mass used, which is known to consist of platinum mesh, platinum asbestos, iron oxide, etc., will be about 5800C.
This temperature is sufficiently low to prevent an explosive course of the reaction.
If, on the other hand, pure oxygen is used for the oxidation, the number of gas molecules obtained is only 3.25, which is why the temperature increase in this case is otherwise identical
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and consequently the temperature of the catalyst would be about 19500C. At this high temperature of the catalyst, the reaction would take place at an enormous speed, that is to say explosively, the catalyst would be destroyed and the nitrogen oxide formed would decompose to a considerable extent into free nitrogen and free oxygen.
The abovementioned inconveniences could, however, be avoided by using a large excess of oxygen, but in such a case there would be no advantages with regard to the size of the absorption system or the strength of the nitric acid produced. In your patent no. 120511 it has already been described how the abuses mentioned when using pure oxygen as an oxidizing agent can be avoided in that the oxidation is carried out in stages using intermediate cooling.
The method in question he makes possible that BEZW with the use of pure oxygen. The advantages associated with oxygen-rich gases cannot be achieved other than that the apparatus required to carry out the process is relatively large and expensive, since it requires a plurality of ammonia oxidizing ovens with associated coolers.
The aim of the invention is to enable the amnionia oxidation in a simple apparatus using pure oxygen or oxygen-rich gases as the oxidizing agent, without a harmful high reaction temperature occurring and without the resulting gas being diluted with larger amounts of inert gases, which make the condensation of the nitric acid more difficult or prevent the attainment of a strong acid.
According to the invention, a gas mixture obtained in the ammonia oxidation, essentially consisting of nitrogen oxide, water vapor and oxygen, is used after appropriate cooling to dilute the ammonia and oxygen supplied to carry out the process, whereby the reaction temperature is reduced to a suitable value.
The simplest method is to use a single reaction furnace so that only part of the gas removed from the furnace is diverted to an absorption system for the purpose of obtaining nitric acid, while the remaining part is cooled down appropriately and with an addition of ammonia and oxygen is reintroduced into the reaction furnace in an uninterrupted cycle in the ratio theoretically correct for the reaction. If several ammonia oxidation ovens are used, depending on the circumstances, they can be switched on in parallel in a circulating system or they can be arranged in groups.
The first group is then fed with ammonia and oxygen, which have been diluted with the same or subsequent furnace groups deducting, cooled gas, while the ammonia and oxygen in the following groups with subtracting from the previous groups, cooled reac tion gases can be diluted.
The mixture of the reacting gases, wel che in the BEZW for the oxidation of ammonia in nitrogen oxide and water. Nitric acid are used in theoretically correct proportions, is thus diluted with relatively cold gases of the same composition as those formed by the reaction.
The excess gas taken out of the process therefore supplies nitric acid immediately or after a corresponding supply of oxygen when cooling, which, due to the absence of large amounts of inert gases, condenses in a relatively small condensation system and can be obtained directly in concentrated form.
At the same time, the dilution of the reaction gases makes it possible to limit the reaction temperature to a value at which losses due to the decomposition of the nitrogen oxide are essentially excluded and the existence of the catalyst is not endangered due to excessive reaction. The regulation of the reaction temperature is regulated by regulating the amount of circulating gas, possibly also by regulating the cooling of this amount of gas.
On the drawing are shown in Figs. 1 and 2, two embodiments of Appara th for performing the method are shown schematically table.
In Fig. 1, d denotes. an ammonia oxidation furnace of any known construction, B a cooler, for example in the form of a steam boiler, and C a ventilator or other circulating device. The devices mentioned are put together by pipes <I> a, b, c </I> to form a circulation system. With the pipes <I> b </I> are supply pipes <I> d </I> and f for oxygen respectively. Ammonia connected. For the discharge of the excess gas from the circulation system after a cooler D made of acid-resistant material, a branch pipe g is seen before.
The cooler D is connected by a pipe h with an absorption tower F for recovering the remaining nitric acid which has not already been condensed in the cooler D.
The absorption tower F is expediently provided in a known manner with a filling made of acid-resistant material and through which water or nitric acid flows. The supply of ammonia and oxygen to the circulation system is expediently done at different points, as indicated in the drawing, to prevent the formation of an explosive mixture of oxygen and ammonia). A mixing chamber can optionally be arranged between the feed pipes d and f in order to mix the gas supplied at d into the circulating gas mixture before the other gas component is supplied.
The fan C is expediently arranged after the supply pipes <I> d, f </I> but in front of the oxidation furnace, so that an intimate mixture of the gases is effected before they get into the furnace, whereby the installation of a special mixing chamber is unnecessary .
Through the pipeline <I> a, </I> the cooler <I> B </I> and the pipeline b thus continuously circulates gas of the same composition as the gas discharged after the absorption system that is produced by the reaction between the freshly supplied amounts of oxygen and ammonia has been formed through the pipes' d and f. If it is assumed that in the unit of time a volume of the 'ammonia are supplied through the pipe f and 1.25 volumes of the oxygen through the pipe d, the reaction takes place according to the equation: NHs -f -1.25 02 = NO +1.5 H2 04-52000 Cal.
If no gas were to be returned to the furnace through the recirculation system, the fully completed reaction would theoretically result in a temperature increase of about 25,000C. At this temperature the reaction would run explosively, the catalyst material would be destroyed and a large part of the nitrogen oxide would break down into free nitrogen and free oxygen. According to the invention, this violent course of reaction is prevented by the fact that the gas quantities reacting with one another are diluted to a sufficient degree with the gas circulating in the circulation system and cooled in the cooler B before they are introduced into the reaction furnace.
If the gas mixture is NHs + 1.25 0! diluted, for example, with three times the volume of the circulating gas, the temperature increase in the oxidation furnace will only be a quarter of the calculated value, that is to say about 625 ° C. In the cooler B the whole gas mixture 4 NO --h- 6 H20 is cooled to 350 C, for example. Then a quarter of the gas mixture is diverted through line g to the absorption system, while the remaining part continues the circulation through pipe b and receives a new addition of one volume NHs and 1.25 volume 02.
If these supplied gases have a temperature of 20 C, the temperature of the gas mixture drops, so that it enters furnace A at a temperature of about 27511 C. The temperature of the catalyst bed and the gases drawn off from furnace A therefore 625 -, - 275 = <B> - </B> <B> 900 </B> C, which temperature is low enough so that the reaction does not proceed explosively.
If you want to use an even lower temperature, you only need to increase the amount of circulating gas in relation to the freshly supplied amounts of ammonia and oxygen. This can be achieved most simply by increasing the speed of the fan. By regulating this rate, the temperature in the catalyst bed can be kept at any desired value. The amount of gas circulating and the cooling are expediently dimensioned in such a way that the reaction temperature is at most <B> 10000 </B> C, because the losses due to the decomposition of the nitrogen oxide at temperatures above <B> 1000 '</B> C rise quickly.
In the above example it was assumed that only as much oxygen was added as is necessary to oxidize the ammonia into nitrogen oxide and water. In such a case, the gas diverted to the absorption system must be given an addition of oxygen, since it can form nitric acid with it. This allowance is expediently fed through a pipe i before the gas is introduced into the cooler D.
However, the invention naturally also includes the case that more oxygen than was assumed above is fed to the ammonia oxidation system, for example the entire amount of oxygen which is required for converting the ammonia into nitric acid.
In order to make even better use of the heat of the gas discharged after the absorption system, a special cooler in the form of a steam boiler or the like can be placed in the pipeline g in front of the cooler D, which also makes it possible to reduce the dimensions of the cooler D. By executing the cooler D finitely with particularly powerful cooling, the nitric acid can be completely condensed out in this cooler, so that the absorption turin F can optionally be omitted.
It is not necessary to divert the gas to your absorption system from a point after the cooler B, but the) diverting can also take place through a branch pipe from the pipe a, in which case the two gas flows in a steam boiler or another cooler the most suitable temperature in each case.
Fig. 2 shows an embodiment of a larger system with several ammonia oxy dationsöfen Ai, A2, As, Aa, Aa. In this case, the ovens are arranged in parallel in the circulation system, which has a common fan <B> C </B> for all ovens and a corresponding number of coolers Bi; Bz in the form of steam boilers. A special cooler Bs is arranged upstream of the cooler D for the amount of gas diverted after the absorption system <I> D, D </I>.
The entire amount of oxygen required is supplied at <I> d </I> and the ammonia at f. The mode of operation is essentially the same as that described above with reference to FIG.
In the examples described, it has been assumed that the gas is kept in circulation by a fan. However, the invention also includes those cases in which the gas is circulated in another way, for example by blowing in the oxygen or ammonia or both through injectors.
It is not necessary to supply the ammonia in gaseous form; rather, it can also be supplied in the form of anhydrous, liquefied ammonia, which is injected into the circulating hot gas, where it evaporates immediately. The ammonia can optionally also be supplied in the form of a water solution, in which case the ammonia can be expelled with the aid of the circulating gases according to known methods, for example by passing the gases through the water solution or in countercurrent to the ammonia solution a tower apparatus.