DE2125677C - Verfahren zur Herstellung hoch konzentrierter Salpetersaure - Google Patents

Description

Zur Herstellung von Salpetersäure nach dem Ostwald-Verfahren wird Ammoniak mit Sauerstoff oder übsrschüssiger Luft katalytisch zu Stickoxid NO verbrannt, wobei sich das Stickoxid während der Ab kühlung mit noch vorhandenem Sauerstoff zu Stickstoffdioxid NO₃ vereinigt. Stickstoffdioxid befindet sich im Gleichsewichi mit Distickstofftetroxid N₂O₄. Dieses Gleichgewichtsgemisch wird durch Zufuhr von Wasser and Luft in eine 40- bis 66%ige Salpetersäu;elösung übergeführt. Beim Destillieren wäßriger Saipetersäurelösungen nimmt mit steigender Temperatur der relative Gehalt des Dampfes an Salpetersäure zu, bis schließlich bei etwa 122^:C Dampf und Lösung die gleiche Konzentration von etwa 69 Prozent Salpetersäure (spezifisches Gewicht 1,410) aufweisen. Man nennt diese Säure konzentrierte Salpetersäure. Durch Vakuumdestillation mit konzentrierter Schwefelsäure oder Magnesiumnitrat als. wasserbindendem Mine'; läßt sich diese Säure in hochkonzentrierte bzw. wasserfreie Salpetersäure überführen vgl. H ο 11 l- m a η — Wi berg, Lehrbuch der anorganischen Chemie-. 47. bis 56. Auflage, 1960, S. 235 bis 240, und Ullman-s Encvklopädie der technischen Chemie, Bd. 15 [196·',· S. 31 bis 38).

Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung 98:..-wichtsprozentiger Salpetersäure in einem einstuik-.:, Verfahren aus Sauerstoff, verdünnter Salpeters;! u-■ und flüssigem Distickstofftetroxid unter erhöh¹.-¹:, Druck bekannt.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung höh .^- konzentrierter Salpetersäure haben den Nach·;..: daß sie zusätzlich z. B. konzentrierte Schwefelsa; ;: und Sauerstoff erfordern und der Energieverbra
durch Dampf und eleWische Energie erheblich :i::

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein v. .-, schaftliches Verfahren zur Hersteilung hochkon.:e trierter 80- bis 90⁰/oiger Salpetersäure aus Distickstof tetroxid, verdünnter Salpetersäure und Luft zu er'.-wickeln, bei dem der apparative Aufwand und Energ:.-verbrauch geringer sind und das .^stickstoffietroxι. möglichst vollständig umgesetzt wird. Diese Aufgabwird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahre. zur Herstellung hochkonzentrierter Salpetersäure

(a) durch Überführen verdünnter Salpetersäure nv: Distickstofftetroxid und Luft bei Drücken von 3 bis 10 atü und Temperaturen von 20 bis 70 C in N₂O₄-haltige 80- bis 90gewichtsprozentige Salpetersäure (Säure. A),

(b) Absorbieren von N₂O₄-haltigen Gasen in 80- bis 90gewichtsprozentiger Salpetersäure (Säure B).

(c) Einspeisen der Säure (A) und der Säure (B) unter Druck in eine Abstreifzone, in die im Gegenstrom Luft eingeleitet und Distickstofftetroxid abgestreift wird, und

(d) Absorbieren des in Stufe (a) nicht umgesetzten und abgetrennten Distickstofftetroxids in einem Abgaswäscher in der in Stufe (a) eingesetzten verdünnten Salpetersäure,

das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Teil des in Stufe (c) erhaltenen Produktes in die Stufe (b) zur Absorption der N_aO₄-haltigen Gase zurückführt, den Rest des Produktes als hochkonzentrierte, 80- bis 90gewichtsprozentige Salpetersäure abzieht and daß man die aus der Stufe (c) erhaltene abgestreifte N_tO₄-haltige Luft und die in der Stufe (d) erhaltene N_aO₄-haltige verdünnte Salpetersäure wieder in die Stufe (a) einspeist.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht also im wesentlichen aus folgenden Stufen:

2 !25

absä^!-

ίΐπ>.
du;

Ν,Ο, mit Luft au, N O.-h.i^er

K₂U₄ wird abgestreift.
Abstreifen des

in

Abstreifturm 6 °u _{3 bis}

Lu:t und

^> _r._!';;r_ührt_Idaßr.₁an80-bis90_£evMch.,.pro7em_Ige ic D.c T -^n rie te Salpetersäure, d-.c in der Salreicr- gespeiste Luft

_{dem abgeslrel{le}n _{in einen}

F^

N₁O₁ wird zusammen m,t d-r iu!i in die

ein Rührwerk 13 sowie; eine

tblsUcher in verJilr.n.er Sa.poter.aure ^™ «ng^u

_an

einem Abgaswäscher 17 austretende, n.cht al _Sa!nelersäure und Lu.t ais »-;--."r;_5nrozenti"e

.... Gase werden durch ^c Le.tun« J) .u- ^¹ ,...,^o^entnerte, SO-bis 90gew;ichtsprozent,

; _mlt Stickox.dcn, w.e NO ur.a NO,. durcn ^t UOk ^_{n man} be. Druc_-,n von

■Jiiungl in einen N/O.-Absorpt.on.iurm . ^n- 3, Sa^t ^ _{aturcn VO}n 20 bis /ü C a _

.-, In diesem Absorptionstürm w.rd d^ Stu.^- 3 bis ^ _jschen Herstellung *'^rd..^v°^rzu^.

SO ,m Distickstofftetroxid cnthaUendem oa. Jj ^_70gewlchts_Prozentige Salpetersäure cn

_n Sauerstoff, der in dem ^s den. ADga»- -e^^ ^6Ü ^_be5le ^fe _{ht iedoch} keine kritische: Grenz, fur Π stammenden Gas enthalten ist zu N₁U₁ g«tzr t, ^ _eingesemen verdünnten SJ

salpetersäure g

Platten im

2 und en

P ₂

mit Luft erzeugt.

Die erhaltene N₂O₄-haltige hochkonzentrierte 80- ⁶« bis QOgewichtsprozentige Salpetersaure (Säure B) wird anschließend durch eine Leitung S. in den Kopf eines NiOj-Abstreifturines 6 cingespeis«. Gleichzeitig wird hochkonzentrierte Salpetersäure (Säure A) durch die Leitung 9 in den .^.bstreitturm 6 eingespeist. Dieser Abstreifturm 6 enthält durchlöcherte Platten und eine Heizschlange ">. In dem Abstreifturm 6 wird die iliirch die Leitung 8 in seinen Boden eingespeiste Luft

s|SS

Leitung 14 in den Salpetersäure-Synthesereaktor 12 geführt. Die Absorption des nicht umgesetzten N₂O₁ im Abgaswäscher 17 (Stufe d) wird bei Drücken von 3 bis lOatü und Temperaturen von O bis 4O⁰C durchgeführt. Auf diese Weise werden 80 bis 90% des mit der Luft mitgerissenen Distickstofftetroxids. die durch den Salpetersäure-Synthesereaktor 12 hindurchtritt, von der verdünnten Salpetersäure absorbiert.

Die nicht absorbierten Gase im Abgaswäscher 17 enthalten noch geringe Mengen N₂O₄. Deshalb werden diese Gase durch die Leitung 20 in den N₈O₄-Absorptionsturm 2 eingespeist, um das restliche N₂O₄ abzutrennen.

Wie vorstehend beschrieben, werden erfindungsgemäß die Absorption und das Abstreifen des N₈O₄ unter dem gleichen Druck durchgeführt. Deshalb ist der Energieverbrauch zur Kreislaufführung des Absorptionsmittels gering. Ferner kann man zum Abstreifen des N,O₄ als Wärmequelle eine verhältnismäßig niedrige Abwärme verwenden, da das Abstreifen des N₁O₄ in Gegenwart der eingespeisten Luft durchgeführt wird. Auf diese Weise läßt sich die Abstreiftemperatur vermindern.

Die Synthese der Salpetersäure wird ebenfalls bei praktisch dem gleichen Druck durchgeführt wie das Abstreifen des Distickstofftetroxids. Aus diesem Grunde kann das abgestreifte N₈O₄ in den Salpetersäure-Synthesereaktor 12 als solches zusammen mit der eingespeisten Luft zugeführt werden. Hierdurch entfallen komplizierte Vorrichtungen und Arbeitsgänge, wie die Zufuhr von isoliertem Distickstofftetroxid zum Reaktionssystem durch eine Pumpe oder einen Kompressor, wie das bei den bekannten Verfahren der Fall ist.

Das Waschen der Abgase im Abgaswäscher 17 (Stufe d) wird ebenfalls bei praktisch dem gleichen Druck durchgeführt wie die Absorption des N₂O₄ und die Synthese der Salpetersäure. Deshalb kann auch die Absorption des nicht umgesetzten N₂O₄ in der eingespeisten verdünnten Salpetersäure und das Einspeisen der N₈O₄-haltigen verdünnten Salpetersäure

ίο in den Salpetersäure-Synthesereaktor 12 ohne zusätzliche Einrichtungen, wie eine Pumpe oder einen Kompressor, durchgeführt werden. Es ist auch nicht erforderlich, das Absorptionsmittel zu regenerieren oder zu ergänzen, und sowohl die Vorrichtungen als auch die Arbeitsgänge sind sehr einfach, da ein Teil der im Salpetersäure-Synthesereaktor 12 erzeugten Salpetersäure als Absorptionsmittel für N₈O₄ verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den

»o großen Vorteil, daß die Einrichtungen und Arbeitsgänge vereinfacht werden, der Energieverbrauch geringer ist und die Abwärme durch rationelle Ausnut-, zung und Kombination der Ausgangsmaterialien und Vorrichtii igen wirksam ausgenutzt werden kann.

'5 Das Beispiel erläutert die Erfindung.

Beispiel

85gewichtsprozentige hochkonzentrierte Salpetersäure wird unter den in der Tabelle angegebenen Bedingungen gemäß dem Fließschema der Figur hergestellt.

Tabelle

Vorrich-	Strömungs	kg/Std.	A	Druck atU	NO	Konzc NO,	ntratio N1O1	ι und 2 O,	Zusamme N,	η setzung H1O	HNO,	Einheit der Prozente
tungstcü, Bezugs- zeichen-Nr.	geschwindig keit kg-Mol/Std.		EO le °c	6,0	5,5	6,1*		3,4	85,0			Molprozent
1	11,59		25	6,5				21,0	79,0			Molprozent
8	3,10		60	6,0		4,3*		11,2	84.5			Molprozent
20	2,90		25	5,7		0,2*		2,5	97.3			Molprozent
21	10,72	405	15				0,3			15,0	84,7	Gewichtspr zent
4		472	10				14,5			12,8	72,7	Gewichtsprozent
5		270	20				25,1			11,3	52,6	Gewichtsprozent
9		203	50				0,3			15,0	84,7	Gewichtsprozent
10		132	25							32,0	68,0	Gewichtsprozent
18		25

Angegeben als NO₁, ist jedoch ein Gemisch von NO, + N₁O₁.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung hochkonzentrierter Salpetersäure

(a) durch Überführen verdünnter Salpetersäure mit Distickstofftetroxid und Luft bei Drücken von 3 bis 10 atü und Temperaturen von 20 bis 70 in N₂O_rhaltige, 80- bis 90gewichtsprozentige Salpetersäure (Säure A),

(b) Absorbieren von N₂O₄-haltigen Gasen in 80-bis 90gewichtsprozentiger Salpetersäure (Säure B),

(c) Einspeisen der Säure (A) und der Säure (B) unter Druck in eine Abstreifzone, in die im Gegenstrom Luft eingeleitet und Distickstofftetroxid ?^ugestr2ift wird, und

(d) Absorbieren des in Stufe (a) nicht umgesetzten und abgetrennten Distickstofftetroxids _aö in einem Abgaswäscher in der in Stufe (a) eingesetzten verdünnten Salpetersäure,

dadurch ge kennzeichnet, daß man einen Teil des in Stufe (c) erhaltenen Produktes in die Stufe (b) zur Absorption der N,-O₄-haltigen ^5 Gase zurückführt, den Rest des Produktes als hochkonzentrierte, 80- bis 90gewichtsprozentige Salpetersäure abzieht und daß man die aus der Stufe (c) erhaltene abgestreifte N,O₄-haltige Luft und die in der Stufe (d) erhabene N₂O,-haltige verdünnte Salpetersäure wieder in die Stufe (a) einspeist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die in Stufe (d) nicht absorbierten Gase in die Stufe (b) einsetzt und das in diesen Gasen enthaltene Stickoxid NO mit dem in den nicht absorbierten Gasen enthaltenen Sauerstoff zu Distickstofftetroxid oxydiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Stufe (b) benötigten N₂O₁-haltigen Gase durch katalytische Verbrennung von Ammoniak mit Luft erzeugt worden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die in Stufe (a) benötigte verdünnte Salpetersäure eine 60- bis 70gewichis- 4; prozentige Salpetersäure verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (b) bei Drücken von 3 bis 10 atü und Temperaturen von —20 bis -f-50°C durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (c), das heißt das Abstreifen des Distickstofftetroxids, bei Drücken von 3 bis 10 atü und Temperaturen von 30 bis 100⁰C durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (d) bei Drücken von 3 bis 10 atü und Temperaturen von 0 bis 40⁰C durchführt.

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