DE940978C

DE940978C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Salpetersaeure aus Ammoniak-Verbrennungsgasen

Info

Publication number: DE940978C
Application number: DEP2125A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl-Ing Schnur
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1948-10-01
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1956-03-29

Description

Bei der Gewinnung von. Salpetersäure aus Ammoniak- Verbrennungsgasen leitet man die nitrosehaltigen Gase nach erfolgter Oxydation bisher unmittelbar in eine Absorptionsanlage, die aus mehreren hintereinandergeschalteten Absorptionstürmen besteht. Diese Säuretürme, die meist einen sehr großen Rauminhalt aufweisen, werden fortlaufend berieselt. Hierbei führt man dem letzten Turm, auis dem die Restgase entweichen, Wasser zu, während die übrigen Türme mit Salpetersäure steigender Konzentration beaufschlagt werden. Innerhalb jedes Turmes wird die Berieselungsflüssigkeit im Kreislauf geführt. Die Flüssigkeit tritt am oberen Ende des Turmes ein, verteilt sich über die vorhandenen Füllkörper und fließt am unteren Ende des Turmes in einen Zwischenbehälter, aus dem sie nach ausreichender Kühlung durch eine Pumpe wieder zum Kopf des Turmes zurückbefördert wird. Durch Absorption der nitrosen Gase vermehrt sich in jedem Turm allmählich das Volumen der Berieselungsflüssigkeit. Der Flüssigkeitsüberschuß jedes Turmes wird in den Flüssigkeitskreislaiuf des vorhergehenden Turmes eingeführt. Dem ersten Absorptionstuirm kann der Flüssigkeitsüberschuß schließlich als fertige Säure entnommen werden.

Diese bishör allgemein übliche Führung der Berieselungsflüssigkeiten hat den Nachteil, daß sich keine so hohen Säurestärken erreichen lassen, wie es mit weitgehend oxydierten nitrosen Gasen, die einen hohen Gehalt an NO₂ aufweisen, auf Grund der Gleichgewichtsverhältnisse eigentlich möglich wäre. Dies ist dadurch bedingt, daß das zur N O₂-Absorption bis zum Gleichgewichtszustand verfügbare Absorptionsgefälle wegen der hohen Nitrosekonzen-

tration praktisch schon im unteren Teil des Turmes verbraucht wird. Für die weitere Absorption steht dann nur noch dasjenige NO₂ zur Verfügung, das sich durch Oxydation aus dem NO neu bildet. Hierfür ist eine neue Absorptionsstufe erforderlich, der wiederum eine Oxydationszone folgen müßte. Zur Aufarbeitung der konzentrierten Gase wäre also· eine große Zahl von Absorptions- und Oxydationszonen von jeweils nur geringer Höhe er forderlich.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten und zur Erreichung hoher Säurekonzentrationen wird erfindungsgemäß derart gearbeitet, daß die aus der Ammoniak-Verbrennungsanlage· kommenden nitrosehaltigen Gase nach ausreichender Kühlung und nach dem Durchgang durch eine Oxydationsanlage vor den üblichen Absorptionstürmen noch einen besonderen Turm (Verstärkungsturm) durchströmen, in dem sie bei möglichst tiefer Temperatur in geradem Durchgang mit der vom ersten Turm der Absorptionsanlage ablaufenden Salpetersäure berieselt werden, wobei dieser Verstärkungstarm mit mehreren übereinanderliegenden Füllkörperschichten arbeitet, die eigene Kühlsysteme besitzen, von denen die am Boden des Turmes liegenden Kühlsysteme mit Kühlflüssigkeiten von möglichst niedriger Temperatur betrieben werden. Dem vorgeschalteten Verstärkungstarm werden am unteren Ende die oxydierten Ammoniak-Verbrennungsgase zugeführt. Ihr Nitrosegehalt besteht weitgehend aus NO₂ und nur in geringem Umfang aus NO. Am oberen Ende des Verstärkungsturmes werden die Gase abgesaugt und dem ersten Tuirtri der üblichen Absorptionsanlage zugeführt. Der Vorgeschaltete Verstärkungsturm führt zu einer beachtlichen Erhöhung der Säurekonzentration, weil wegen des geraden und nur einmaligen Durchganges der Berieselungsflüssigkeit sich der HNOg-Gehalt der abfließenden Säuire auf das am Boden dieses Turmes herrschende N0-N0₂-Verhältnis einstellt. Aus den stark oxydierten Gasen, die am Boden des Verstärkuingstairmes eintreten, nimmt die herunterlatuifende Satire große Mengen von NO₂ auf, wobei NO abgegeben wird. Dies führt zu einer weitgehenden Anreicherung von H N O₃, so daß am Boden dieses Turmes eine hochkonzentrierte S alpetersäure abgezogen werden kann. Wenn die nitrosen Gase vorher ausreichend oxydiert wurden, findet im Verstärkertuirm eine sehr intensive Absorption statt. Trotz seines geringen Rauminhaltes kann der erfindungsgemätß betriebene Verstärkungsturm fast 20% der insgesamt erforderlichen Absorptionsleistuing - übernehmen. Diese intensive Leistung kommt dadurch zustande, daß wegendes geraden Durchganges und wegen der Kühlung sich im Verstärkungsturm die Konzentrationsdifferenzen besonders gut ausnutzen lassen.

Es sind, bereits Vorrichtungen zur Herstellung von Salpetersäure bekannt, bei denen die Kühlung der nitrosen Gase mit Hilfe von im Turm zonenweise angeordneten Wärmeaustauschern erfolgt und im mittleren Teil des Turmes eine Zone starker Kälte aufrechterhalten wird. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß die Konzentration der am Boden des Verstärkungsturmes abfließenden Salpetersäure etwas geringer ist als. in den weiter oben liegenden Zonen. Bei der erfinduingsgemäßen Vorrichtungwerden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die nitrosen Gase sofort bei ihrem Eintritt in den Verstärkungsturm mit der kältesten Zone in Berührung kommen. Die hierbei erzeugte Säure fließt nach unten ab, ohne daß sie in unnötiger Weise noch mit den eintretenden Gasen zur Wechselwirkung kommt.

Bei dem vorbekannten Verfahren steht in der untersten Absorptionszone für die Abkühlung der Gase nur der Kältevorrat zur Verfügung, den die Säure beim Durchgang durch die weiter oben liegende Kühlzone aufgenommen hat. Im Gegensatz hierzu kann man ernndungsgemäß die eintretenden Gase mit Hilfe einer unmittelbar über dem Gaseintritt angeordneten Kühlvorrichtung sehr intensiv kühlen, weil mit Hilfe der Kühlflüssigkeit sich wesentlich größere Wärmemengen abführen lassen als mit dem beschränkten Kältevorrat, der in einer vorgekühlten herabrieselnden Säuirelösung vorhanden ist. Außerdem erlauben die in mehreren übereinanderliegenden Füllkörperschichten angeordneten und hintereinandergeschalteten Kühlstafen eine besonders weitgehende Lenkung der zur Verfügung stehenden Kühlmengen.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäiße Verfahren näher erläutert. Fig. 1 zeigt den neuen Verstärkungsturm im Zusammenhang mit der übrigen Absorptionsanlage, um die annähernden Größenverhältnisse zu veranschaulichen. Fig. 2 laßt die innere Einrichtung des Verstärkungsturmes erkennen.

Die Absorptionsanlage (Fig. 1) besteht auis acht Säuretürmen 1, die in der üblichen Weise mit Füllkörpern ausgesetzt sind und je etwa 400 cbm Rauminhalt aufweisen. Am Kopf jedes Turmes wird die Berieselungsflüssigkeit durch eine Verteiiungsvorrichtung 2 aufgegeben. Nach dem Durchgang durch die Füllkörperschichten sammelt sich die Flüssigkeit am Boden der einzelnen Türme, um von dort durch Pumpen 3 über eingebaute Kühlvorrichtungen 4 zum Turmkopf zurückbefördert zu werden. Durch Nebenleitungen 5 kann der Flüssigkeitsüberschuß jedes Turmes in den vorhergehenden Turm überlaufen. Am letzten Äbsorptionstarm tritt durch Leitung 6 das erforderliche Wasser in die Absorptionsanlage ein. Von der im ersten Absorptionsturm umlaufenden Berieselungsflüssigkeit wird durch Leitung 7 fortlaufend ein Teilstrom für den Verstärkuttigsturm 8 abgezweigt.

Die auf Salpetersäure zui verarbeitenden nitrosen Gase treten durch Leitung 9 in den Verstärkungsturm 8 ein. Am Kopf desselben werden sie durch Leitung 10 der Absorptionsanlage zugeführt, aus der die von ihrem Nitrosegehalt befreiten Restgase schließlich bei 11 entweichen. Die gewonnene konzentrierte Salpetersäure wird durch Leitung 12 abgezogen.

Im Innern des Verstärkungstuirmes (Fig. 2) wird die Berieseluingsflüssigkeit durch eine Verteilungsvorrichtung 13 der obersten Füllkörperschicht 14

zugeführt. Diese Füllkörperschicht liegt auf den Kühlrohren 15, die den beispielsweise rechteckigen Querschnitt des Verstärkungsturmes durchziehen. Unterhalb des Rohrbündels 15 sind weitere Rohrlagen i6, 17 und 18 angebracht, auf denen ebenfalls je eine Füllkörperschicht ruht. Die Kühlsysteme 15, 16 und 17 sind hintereinandergeschaltet und werden vom Kühlwasser durchflossen. Im untersten Kühlsystem 18 kommt Kühlsole zuir Anwendung, deren Temperatur in einer Kältemaschine auf etwa 5⁰ herabgesetzt wird.

Die dem Verstärkungsturm 8 ziugeführte Berieselungsflüssigkeit sammelt sich schließlich auf dem Glockenboden 20, von dem sie durch Rohrleitung 12 in Form von hochkonzentrierter Salpetersäure abgezogen wird.

Der untere Teil des Verstärkungsturmes 8 kann zur Absorption derjenigen nitrosen Gase verwendet werden, die in geringer Menge and mit hoher N O₂-Konzentration durch Zersetzung einer im alkalischen Absorptionsabschnitt erhaltenen Natriuninitri'tlösung entstehen. Diese Gase treten durch Leitung 22 am Boden des Verstärkungsturmes ein, durchströmen eine Füllkörperschicht 23 und vermischen sich nach dem Durchgang durch den Glockenboden 20 mit den bei 9 zugeführten nitrosen Gasen. Dicht oberhalb des Glockenbodens 20 ist zur weiteren Erhöhung der Säurekonzentration und zuir Absorption der nitrosen Gase, die vom unteren Teil des Turmes nach oben steigen, noch eine Füllkörperschicht 21 angeordnet.

Die Füllkörperschicht 23 arbeitet mit gesonderter Berieselungsflüssigkeit, die aus starker Salpetersäure besteht und von einer Pumpe 24 durch den Kühler 25 und die Aufgabevorrichtung 26 umgewälzt wird. Der Flüssigkeitsüberschuiß dieses Berieselungskreislauf es kann dem Glockenboden 20 zugeführt oder zui anderweitiger Verwendung abgezogen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: *°

i. Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure aus Ammoniak-Verbrennungsgasen, die nach ausreichender Kühlung einen Oxydationsturm durchströmen und in einem besonderen Turm (Verstärkungsturm) mit der vom ersten Turm der Absorptionsanlage ablaufenden Salpetersäure berieselt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschaltete Verstärkungsturm mit mehreren übereinanderliegenden Füllkörperschichten arbeitet, die eigene Kühlsysteme besitzen, von denen die am Boden des Turmes liegenden Kühlsysteme mit Kühlflüssigkeiten von möglichst niedriger Temperatur betrieben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Verstärkungsturmes eine mit gesondertem Berieselungskreislauf arbeitende Füllkörperschicht angebracht ist, der hochkonzentrierte nitrose Gase zugeführt werden, die bei der Zersetzung einer durch alkalische Absorption entstandenen Natriumnitritlösung entstehen.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus einem Turm (8), der mehrere durch Zwischenräume voneinander getrennte Füllkörperschichten (14) enthält, die jede auf einem Kühlrohrsystem (15, 16, 17, 18) liegen.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 220 539, 635487; Gmelin, Handbuch der anorganischen Chemie, 8. Auflage, 1936, Bd.
4, S. 952 und 953.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 682 3.56