Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hochprozentiger Salpetersäure durch katalytisehe Verbrennung von Ammoniah mit satterstoffhaltigen Gasen. Es ist bekannt, dass die katalytische Verbrennung von Ammoniak mit Sauerstoff oder sauerstoffreichen Gasen die Herstellung einer hochprozentigen Salpetersäure ohne be- sondern Konzentrationsprozess ermöglicht.
Die technische Ausführung dieses Verfahrens ist aber mit grossen Schwierigkeiten verbunden, da die Temperatur des Katalysators bei einem Aminoniakgehalt des Gasgemisches von über <B>10</B> Volumenprozent unzulässig steigt und ausserdem die untere Explosionsgrenze von Ammoniaksauerstoffgemischen. unter gewöhn- lichein Druck bereits bei<B>16</B> Volumenprozent Ammoniak erreicht ist.
Es wurde nun gefunden, das die Schwie rigkeit des zu hohen Temperaturaristiegs des Katalysators dadurch beseitigt werden kann, dass die katalytiselie Verbrennung des Am moniaks mit sauerstoffbaltigen Oasen in einer Kontaktzone stattfindet, die sich im Bewegungssinne der Gase vor einer Kühl- .flüssigkeitsschicht befindet, in welche die bei der Reaktion entstehenden Gase unmittelbar nach ihrem Austritt aus der Kontaktzone hineitiströmen. Als Kühlflüssigkeit dient zweckmässig Salpetersäure oder Wasser,
das sich im Verlauf des Prozesses durch<B>Ab-</B> sorption der bei der Verbrennung entstehenden Stickoxyde in Salpetersäure umwandelt. Ferner wurde gefunden, dass durch die Ausführung dieses Verfahrens in einer besonderen Vor richtung auch die Explosionsgefahr beseitigt werden kann. Dies wird bei der Vorrichtuno, gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Zuleitung des Gasgemisches zu der Kon taktzone aus einem System von Kapillar- räumen besteht, die in mindestens einer Dimension so geringe Abmessungen haben, dass das Fortschreiten einer explosiven Ver brennung verhindert wird.
Eine zur Ausführung des Verfahrens zweckdienliche Vorrichtung ist in der Zeich nung schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem zylindrischen Reaktionsbehälter<B>1</B> aus säurefestein Chromnickelstahl, in dem eine Kontaktschicht angeordnet ist, zum Bei spiel in Form eines oder inehrerer den Quer schnitt des Behälters ausfüllenden Platin netze 2. Das Ammoniaksauerstoffgemisch bewegt sich voll unten nach oben durch diesen Behälter.
Die Zuleitung zu der Kon taktzone bestellt zum Beispiel aus einer Bündellplatte <B>3</B> aus zylindrischen Kapillar- rohren von etwa<B>5</B> bis<B>10</B> cm Länge, die unmittelbar unter der Kontaktzone angeordnet ist. Die Anordnung verhindert unter allen Umständen ein Zurücksoblagen einer Ex plosion. In dein Behälterrauin unmittelbar Über der Kontaktzone befindet sieh die. als Kühlflüssigkeit dienende Salpetersäure 4 in solcher Anordnung, dass sie bei Gasdurebgang nicht nach unten durch die Kontaktnetze und die Kapillarrohre zurücktreten kann.
Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass die Flüssigkeitssebiellt 4 auf einem genügend feinmaschigen Drahtgewebe steht, das ent weder selbst aus einem Platinnetz 2, oder aus einem nicht als Kontakt wirksamen, aber gegen Salpetersäure beständigen Metall- dralltnetz, zum Beispiel aus Chromnickelstahl, bestehen kann.
Nach Einleitung der katalytischen Ver brennung in der Kontaktzone mit Hilfe einer Wasserstoff-Sauerstofflamme treten die bei der Reaktion entstehenden Stickoxyde unter teilweiser Absorption durch die Salpeter säure 4 hindurch, die sich dabei schnell erhitzt. Die heisse Säure wird mit Hilfe einer Säurepumpe<B>5</B> durch ein System von Kühl- roliren <B>6</B> befördert und nach Abkühlung in solchen Mengen in den Behälter wieder ein gepumpt, dass der Flüssigkeitsstand in diesem konstant bleibt.
Der Rest wird in einem relativ kleinen Absorptionsturm<B>7</B> nach dem Gegenstromprinzip mit den voll dem Reak tionsbehälter oben abziehenden, noch Stick- oxyde enthaltenden Gasen behandelt.
Mit einer solchen Ausführungsform lassen sich Ammoniaksauerstoffgeinische mit 25 Vo lumenprozent und darüber Ammoniak gefahr los und mit besonders günstiger Ausbeute in hochprozentige Salpetersäure überführen. Besonders günstige Resultate werden natur gemäss dann erhalten, wenn das Verfahren unter einigen Atmosphären Überdruck aus geführt wird, da hierdurch bekanntlich so wohl der Verbrennungsvorgang als der Ab- sorptionsprozess günstig beeinflusst wird.
Process and device for the production of high percentage nitric acid by catalytic combustion of ammonia with gases containing saturated substances. It is known that the catalytic combustion of ammonia with oxygen or oxygen-rich gases enables the production of a high-percentage nitric acid without a concentration process.
The technical implementation of this process is associated with great difficulties, however, since the temperature of the catalyst rises inadmissibly when the gas mixture has an ammonia content of over 10% by volume, and also the lower explosion limit of ammonia-oxygen mixtures. under normal pressure <B> 16 </B> volume percent ammonia is already reached.
It has now been found that the difficulty of the excessively high rise in temperature of the catalyst can be eliminated by the catalytic combustion of ammonia with oxygen-containing oases in a contact zone which, in the sense of movement of the gases, is located in front of a cooling liquid layer which the gases resulting from the reaction flow in immediately after they exit the contact zone. Nitric acid or water is useful as the cooling liquid,
which during the process is converted into nitric acid through <B> absorption </B> of the nitrogen oxides produced during combustion. It was also found that the risk of explosion can also be eliminated by performing this method in a special device. This is achieved in the device according to the invention in that the supply of the gas mixture to the contact zone consists of a system of capillary spaces which are so small in at least one dimension that the progress of an explosive combustion is prevented.
An appropriate device for performing the method is shown schematically in the drawing. It consists of a cylindrical reaction vessel <B> 1 </B> made of acid-resistant chromium-nickel steel, in which a contact layer is arranged, for example in the form of one or more platinum gauzes 2 filling the cross-section of the vessel. The ammonia-oxygen mixture moves at the bottom up through this container.
The supply line to the contact zone, for example, consists of a bundle plate <B> 3 </B> made of cylindrical capillary tubes about <B> 5 </B> to <B> 10 </B> cm in length, which are directly below the contact zone is arranged. Under all circumstances, the arrangement prevents the recurrence of an explosion. In your container space immediately above the contact zone, see the. nitric acid 4 serving as cooling liquid in such an arrangement that it cannot recede downward through the contact networks and the capillary tubes in the event of gas passage.
This is achieved, for example, in that the liquid bowl 4 stands on a sufficiently fine-meshed wire mesh, which can consist either of a platinum mesh 2 itself or of a metal twisted mesh, for example made of chrome-nickel steel, which does not act as a contact but is resistant to nitric acid .
After initiating the catalytic combustion in the contact zone with the aid of a hydrogen-oxygen flame, the nitrogen oxides formed during the reaction pass through the nitric acid 4, with partial absorption, which heats up quickly. The hot acid is conveyed through a system of cooling rollers <B> 5 </B> with the help of an acid pump <B> 5 </B> and, after cooling, is pumped back into the container in such quantities that the liquid level in it remains constant.
The remainder is treated in a relatively small absorption tower <B> 7 </B> according to the countercurrent principle with the gases that are drawn off from the top of the reaction tank and still contain nitrogen oxides.
With such an embodiment, ammonia-oxygen mixtures with 25 percent by volume and above ammonia can be safely converted into high-percentage nitric acid with a particularly favorable yield. Particularly favorable results are naturally obtained when the method is carried out under a few atmospheres of excess pressure, since this, as is known, has a favorable effect on both the combustion process and the absorption process.