DE1298970B

DE1298970B - Verfahren zur Herstellung von Salpetersaeure

Info

Publication number: DE1298970B
Application number: DEP31436A
Authority: DE
Inventors: Nolle; Dipl-Ing Wolfgang
Original assignee: Pintsch Bamag AG
Current assignee: Pintsch Bamag AG
Priority date: 1963-03-25
Filing date: 1963-03-25
Publication date: 1969-07-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure durch Ammoniak-Verbrennung unter Druck und durch Absorption der Stickoxide unter Druck, wobei nitrose Gase, welche im Herstellungsprozeß anfallen, in Umlauf gehalten werden.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (s. deutsche Patentschrift 622 874) werden abgekühlte Nitrosegase vom Prozeßgas entnommen und im Verbrennungsraum hinter dem Katalysator eingeführt, um eine Abkühlung der heißen Verbrennungsgase zu erzielen. Bei einem anderen bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art (s. deutsche Auslegeschrift 1091094) werden die Prozeßgase durch einen Verdichter geführt, um sie dann erneut dem Absorptionsprozeß zuzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obenerwähnten Art so zu führen, daß dabei mechanische Energie erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die nitrosen Gase ein Gasturbinen-Kompressor-Aggregat durchlaufen und vor der Entspannung erhitzt und vor der Kompression gekühlt werden.
Durch diese Maßnahme erhält man eine erhöhte Leistungsausbeute. Dies beruht auf folgendem: a) Bei niedrigen Temperaturen erfolgt eine Zusammenlagerung von 2N02: N204, was eine Verkleinerung des Gasvolumens zur Folge hat. Die Komprimierung dieses Gases verbraucht also weniger Leistung. Bei höheren Temperaturen erfolgt eine Dissoziation des N204 zu 2N02. Das Gasvolumen wird somit größer. Die Entspannung dieses Gases in einer Turbine liefert mehr Leistung.
b) Bei der Dissoziation des N204: 2N02 wird eine Wärmemenge von 148 kcal/kg N204 verbraucht. Hierdurch wird bei höherer Temperatur eine Kühlung des zu komprimierenden Gases bewirkt. Eine fast isotherme Zustandsänderung wird erreicht, so daß auch hierdurch eine Verminderung des Leistungsaufwandes bei der Kompression erreicht wird.
Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, wenn das Prozeßgas ein Gasturbinen-Kompressor-Aggregat durchläuft und die nitrosen Gase dem Prozeßgas vor der Gasturbine zugeleitet und hinter dem Kompressor von dem Prozeßgas abgezweigt werden.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die nitrosen Gase getrennt vom Prozeßgas einen Kreisprozeß durchlaufen.
Die mechanische Leistung, die beim erfindungsgemäßen Verfahren frei wird, kann benutzt werden, um den Kompressor anzutreiben, so daß Energiezufuhr von außen ganz oder teilweise entfallen kann.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung veranschaulicht.
F i g. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem das umlaufende nitrose Gas dem Gas aus der Ammoniak-Verbrennung zugemischt wird; F i g. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem die nitrosen Gase in einem in sich geschlossenen Kreislauf wirken.
In F i g. 1 wird bei a Luft angesaugt und in den Kompressoren 1 und 3 auf 8,5 ata komprimiert. Im Kühler 2 wird die Luft zwischengekühlt. Bei b wird gasförmiges NH3 zugegeben.
Die Mischung aus NH3 und Luft gelangt dann in das Verbrennungselement 4, in welchem die Umsetzung von NH3 : NO katalytisch bei etwa 900° C durchgeführt wird. Das heiße Gas der NI-1.-Verbrennung wird anschließend im Gas-Wärmeaustauscher 5 gekühlt und gelangt nach Zumischung des zirkulierenden Nitrosegases mit einer Temperatur von etwa 650° C in die Gasturbine 6. Die Mengen des zugemischten Nitrosegases, welches als Arbeitsmittel dient, beträgt etwa 80% des Verbrennungsgases. Die Entspannung der Gase erfolgt auf 3,3 ata. Die Gase besitzen nach der Entspannung noch eine Temperatur von etwa 500° C. In den Gaswärmeaustauschern 7 und 8 wird eine weitere Abkühlung der Gase erreicht. Anschließend erfolgt im Kühler 9 die Kondensation eines Teils des im NH.- Verbrennungsgas enthaltenen Wassers. Im Kompressor 10 werden die Gase wieder auf 8,2 ata komprimiert. Ein Teil wird danach als Arbeitsmittel abgezweigt und nach Vorwärmung im Wärmeaustauscher 7 dem frischen NH3 Verbrennungsgas zugemischt. Der Hauptteil des Gases wird im Kühler 11 gekühlt und gelangt dann in die Absorptionsanlage 12. Das Restgas aus der Absorptionsanlage wird in den Wärmeaustauschern 8 und 5 auf etwa 650° C erwärmt und dann in der Gasturbine 13 entspannt. Zum Anfahren des Turbo-Aggregats ist die Elektromaschine 14 vorgesehen. Diese dient zur Stromerzeugung bei Überschußleistung an der Welle des Aggregats.
In F i g. 2 wird bei a Luft angesaugt und in den Kompressoren 1 und 3 komprimiert auf 8,5 ata mit Zwischenkühlung im Kühler 2. Nach Zumischung von gasförmigem Ammoniak aus der Leitung b erfolgt im Apparat 4 die katalytische Umsetzung von NH3 : NO. In den Kühlern 33, 14 und 15 findet eine Abkühlung des Verbrennungsgases statt.
Das Restgas aus der Absorptionsanlage 12 wird in den Wärmeaustauschern 16 und 33 angewärmt und in der Turbine 17 entspannt. Der Elektromotor 18 bringt die Restleistung auf. Von diesem Kreislauf unabhängig arbeitet der praktisch geschlossene Kreislauf mit Nitrosegas als Arbeitsmittel. Als Arbeitsmittel wird z. B. konzentriertes Nitrosegas verwendet.
Dieses Gas wird im Kompressor 19 von 7 ata auf 30 ata komprimiert. Anschließend wird es in den Wärmeaustauschern 20 und 14 auf etwa 450° C erhitzt und in der Gasturbine 21 entspannt. Nach weiterer Abkühlung im Wärmeaustauscher 20 und im Kühler 22 beginnt der Kreislauf wieder von neuem. Die überschüssige Leistung wird im Generator 23 in Strom umgewandelt; sie beträgt etwa 20% der in der Entspannungsturbine gewonnenen Leistung.
Konzentriertes Nitrosegas für die einmalige Füllung des Kreislaufs kann z. B. durch einen nicht dargestellten Entgasungsapparat aus der produzierten Säure erzeugt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure durch Ammoniak-Verbrennung unter Druck und durch Absorption der Stickoxide unter Druck, wobei nitrose Gase, welche im Herstellungsprozeß anfallen, in Umlauf gehalten werden, d adurch gekennzeichnet, daß die nitrosen Gase ein. Gasturbinen-Kompressor-Aggregat durchlaufen und vor der Entspannung erhitzt und vor der Kompression gekühlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas ein Gasturbinen- Kompressor-Aggregat durchläuft und die nitrosen Gase dem Prozeßgas vor der Gasturbine zugeleitet und hinter dem Kompressor von dem Prozeßgas abgezweigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nitrosen Gase getrennt vom Prozeßgas einen Kreisprozeß durchlaufen.