DE910537C - Verfahren zur Herstellung von nitrosen Gasen durch Verbrennung von Ammoniak mit anschliessender Absorption zu Salpetersaeure - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von nitrosen Gasen durch Verbrennung von Ammoniak mit anschließender Absorption zu Salpetersäure Der übliche Verlauf der Teilprozesse zur Erzeugung von Ammoniak, nitrosen Gasen und von Salpetersäure sei nachfolgend an Hand der Fig. i unter Verwendung von Symbolen beschrieben, die in Anlehnung an die zur Darstellung von Wärmekraftprozessen üblichen Zeichen entwickelt wurden. In einem nicht gezeichneten Vorprozeß wird Stickstoff durch Luftzerlegung und Wasserstoff durch Wasserspaltung erzeugt. Im Kompressor a werden beide Gase auf hohen Druck verdichtet, im Wärmeaustauscher b erwärmt und im Reaktor c katalytisch zum Teil zu Ammoniak gebunden. Dieser Prozeß verläuft exotherm. Die Reaktionswärme dient teils zur Vorwärmung des Gasgemisches b, teils wird sie nutzbar an einen Hilfskreislauf abgegeben, d. Es folgt eine Tiefkühlung des Reaktionsgemisches in .den Wärmeaustauschern e und f zwecks Verflüssigung des gebildeten Ammoniaks, das aus dem Tiefkühler abgezogen wird. Durch Entspannung eines Teilstromes des Ammoniaks wird der Kältebedarf des Tiefkühlers f gedeckt; dieser Teilstrom wird unter Ausnutzung der Abwärme des Wärmeaustauschers d wieder verdampft und im zweiten Teilprozeß in einem Kompressor h verdichtet. Dem Ammoniakgas wird gereinigte und im Kompressor i verdichtete Luft beigemischt und das Gemisch im Wärmeaustauscher k auf die Reaktionstemperatur des zweiten Teilprozesses erwärmt. Im Reaktor e verbrennt das Ammoniak katalytisch zu H,0 und NO. Auch dieser Prozeß verläuft exotherm. Die Reaktionswärme wird im hohen Temperaturbereich zur Beheizung des Abhitzkessels m verwertet, dann zur Vorwärmung des Gasgemisches in k ausgenutzt und schließlich durch Kühlwasser in n abgeführt, da die weitere Oxydation zu N 02 und N2 03 bei normalem Drück nur in einem niedrigen Temperaturbereich mit ausreichender Reaktionsgeschwindigkeit verläuft. Das Reaktionswasser wird durch Kondensation --ausgeschieden.. Die mit Stickstoff gemischten nitrosen Gase müssen im ersten Teilprozeß nochmals verdichtet werden, o, die Absorption durch Wasser erfolgt in großen, mit Räschigringen gefüllten Türmen p in Reihenschaltung mit zunehmender Konzentration dem gebildeten Salpetersäure. wobei die Flüssigkeit über Kühler q im Kreislauf umgepumpt wird, r. Sym- bolisch wurde nur ein Kreislauf in Fig. r dargestellt.
• Dieses Verfahren benötigt für die drei Teilprozesse nicht weniger als fünf Gebläsegruppen. Nur in den obersten Temperaturbereichen der Teilprozesse III und II kann die Reaktionswärme nutzbar zurückgewonnen werden, .der Rest geht an erhebliche Kühlwassermengen verloren. Es müssen ferner beachtliche Mengenverluste an - nitrosen Gasen in Kauf genommen werden, wenn man die Kapitalkosten für die Absorptionsanlagen niedrig und die Konzentration der Salpetersäure hoch halten will.
• Zur Vermeidung dieser Nachteile wird folgendes in Fig. 2 dargestelltes Verfahren vorgeschlagen: In einem (nicht gezeichneten) Vorprozeß wird Wasser in an sich bekannter Weise in H2+O2 zerlegt. Im Teilprozeß III wird der in a verdichtete Wasserstoff mit rückgeführtem, in g verdichtetem Stickstoff und mit nitrosen Gasen gemischt und in üblicher Weise katalytisch in Ammoniak umgewandelt: Dem Reaktor c wird jetzt jedoch ein Diffusionsfilter z nachgeschaltet, aus dem der Restwasserstoff aus dem Gemisch abgetrennt wird. Die Abkühlung des Restgemisches erfolgt nun nicht durch Tiefkühlung, sondern nur bis etwa Außentemperatur, so daß etwa 50°/o des gebildeten Ammoniaks in Gasphase im Gemisch zurückbleiben. Dieses Gemisch wird nun unter dem hohen Druck der Synthese dem zweiten Teilprozeß zugeführt und verdichtete Luft zugesetzt. Der hohe Druck ermöglicht es, sämtliche Apparate des ersten und zweiten Teilprozesses in kleinen Abmessungen auszuführen. Der Reaktionsverlauf der Ammoniakverbrennung wird durch den hohen Druck -zwar nicht beeinflußt, wohl aber die nachfolgende Oxydation des N O beschleunigt, so daß es möglich ist, diesen Prozeß und die nachfolgende Absorption bei einer Temperatur von über 2oo° verlaufen zu lassen, um einen erheblichen Teil der Reaktionswärme in den Wärmeaustauschern m und s nutzbar zurückzugewinnen. Es ist nicht nötig, den Absorptionsprozeß vielstufig durchzuführen, um möglichst viele nitrose Gase zu absorbieren, sondern diese werden ohne Mengenverluste mit dem Stickstoff in den dritten Teilprözeß rückgeführt, wobei die Verunreinigungen der Luft im Absorptionsprozeß mit ausgewaschen. werden.
• Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen in einer erheblichen Verminderung des Aufwandes an mechanischer Energie, einer Rückgewinnung der Reaktionswarme als thermische Energie-, einer Einsparung an Kapitalkosten und Materialbedarf und einer Vermeidung von Verlusten an chemischer Energie, d. h. an nitrosen Restgasen.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung von nitrosen Gasen durch Verbrennung von Ammoniak mit anschließender Absorption zu Salpetersäure, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniak in bekannter Weise synthetisch aus Stickstoff und Wasserstoff hergestellt wird, daß das aus den Syntheseöfen austretende Gasgemisch mit Hilfe eines Diffusionsfilters von Wasserstoff befreit, ein Teil des ausgebildeten Ammoniaks ausgeschieden und das Restgemisch, bestehend aus Ammoniak und Stickstoff, zur Erzeugung der nitrosen Gase verbrannt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Syntheseöfen austretende Gasgemisch nach oder während der Abtrennung des Wasserstoffes durch Diffusion auf normale Kühlwassertemperatur, also ohne anschließende Tiefkühlung, abgekühlt wird, so daß nur ein Teil des gebildeten Ammoniaks flüssig ausgeschieden und der Rest mit dem Gasgemisch der Verbrennung zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstofferzeugung in an sich bekannter Weise vor der Synthese durch eine Zerlegung von Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff erfolgt und daß von den Zerlegungsprodukten der Wasserstoff zur Ammoniaksynthese und der Sauerstoff zur anschließenden Oxydation des Ammoniaks verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Oxydation des Stickstoffes und die Absorption der Oxyde durch Wasser unter dem Druck der Ammoniaksynthese, vermindert um den Strömungswiderstand dieser Prozesse, erfolgt und daß besondere Gebläse für n.itrose Gase nicht verwendet werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Verbrennungstemperatur des Ammoniaks durch Varwärmung der Zusatzluft erfolgt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Oxydation der gebildeten nitrosen Gase unter hohem Druck und bei Temperaturen von über 2oo° erfolgt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieAbsorption der nitrosen Gase ebenfalls unter hohem Druck und bei Temperaturen von über 2oo° erfolgt. B.
8. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Restgase der Salpetersäureherstellung mit durch Diffusion aus dem den Ammoniaksyntheseofen verlassenden Gasgemisch gewonnenem und mit frisch zugeführtem Wasserstoff gemischt und über ein Umwälzgebläse in die Ammoniaksynthese zurückgeführt werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Wasserstoffdiffusionsfilters so bemessen wird, daß der Druckverlust der nachfolgenden Teilprozesse als Differenzdruck zur Abtrennung des Wasserstoffes ausreicht und kein besonderes Gebläse zur Umwälzung des Wasserstoffes erforderlich wird. io. Verfahren nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ammoniakverbrennung benötigte Luft vor den Verbrennungsöfen ungereinigt über einen Luftverdichter zugesetzt wird und ihre Reinigung vor dem Eintritt in die Syntheseöfen, insbesondere von Kohlensäure, im Absorptionsprozeß der Salpetersäure durch das Auswaschen mit Wasser erfolgt.