DE1298970B - Process for the production of nitric acid - Google Patents
Process for the production of nitric acidInfo
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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.The invention relates to a method for producing nitric acid by burning ammonia under pressure and by absorbing the nitrogen oxides under Pressure, whereby nitrous gases, which occur in the manufacturing process, are kept in circulation will.
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.In a known method of this type (see German patent specification 622 874), cooled nitrous gases are taken from the process gas and placed in the combustion chamber behind the catalyst introduced to cool the hot combustion gases to achieve. In another known method of the type mentioned at the beginning (see Sect. German Auslegeschrift 1091094) the process gases are passed through a compressor, in order to then feed them back to the absorption process.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obenerwähnten Art so zu führen, daß dabei mechanische Energie erzeugt wird.The invention is based on the object of a method of the above-mentioned Art to lead in such a way that mechanical energy is generated.
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.This object is achieved according to the invention in that the nitrous Gases pass through a gas turbine compressor unit and are heated before expansion and cooled before compression.
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.This measure results in an increased power output. this is based on the following: a) At low temperatures there is a joint storage from 2N02: N204, which results in a reduction in the gas volume. The compression this gas therefore consumes less power. Takes place at higher temperatures a dissociation of the N204 to 2N02. The gas volume thus increases. Relaxation this gas in a turbine delivers more power.
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.b) When the N204: 2N02 dissociates, a heat quantity of 148 kcal / kg N204 consumed. This results in a cooling of the at a higher temperature causes to be compressed gas. An almost isothermal change of state is achieved so that this also results in a reduction in the amount of effort required for compression is achieved.
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.According to the invention, it is useful if the process gas is a gas turbine compressor unit passes through and the nitrous gases fed to the process gas upstream of the gas turbine and can be branched off from the process gas downstream of the compressor.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die nitrosen Gase getrennt vom Prozeßgas einen Kreisprozeß durchlaufen.There is another further development of the method according to the invention in that the nitrous gases go through a cycle separately from the process gas.
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.The mechanical power that is released in the process according to the invention can be used to drive the compressor so that energy is supplied from outside can be completely or partially omitted.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung veranschaulicht.In the drawing are two embodiments according to the invention illustrated.
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.F i g. 1 shows an example in which the circulating nitrous gas is dem Gas from the ammonia combustion is mixed in; F i g. 2 shows an example at where the nitrous gases act in a closed cycle.
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.In Fig. 1 air is sucked in at a and in the compressors 1 and 3 compressed to 8.5 ata. The air is cooled in the cooler 2. At b becomes gaseous NH3 added.
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.The mixture of NH3 and air then reaches the combustion element 4, in which the conversion of NH3: NO is carried out catalytically at about 900.degree. The hot gas from the NI-1. combustion is then cooled in the gas heat exchanger 5 and, after admixing the circulating nitrous gas, enters the gas turbine 6 at a temperature of around 650 ° C about 80% of the combustion gas. The gases are expanded to 3.3 ata. After the expansion, the gases still have a temperature of around 500 ° C. In the gas heat exchangers 7 and 8, the gases are cooled further. Subsequently, part of the water contained in the NH.- combustion gas is condensed in the cooler 9. In the compressor 10 , the gases are compressed again to 8.2 ata. A part is then branched off as working fluid and, after preheating in the heat exchanger 7, is added to the fresh NH3 combustion gas. The main part of the gas is cooled in the cooler 11 and then enters the absorption system 12. The residual gas from the absorption system is heated to about 650 ° C. in the heat exchangers 8 and 5 and then expanded in the gas turbine 13. The electric machine 14 is provided for starting the turbo unit. This is used to generate electricity when there is excess power on the shaft of the unit.
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.In Fig. 2 is sucked in at a air and in the compressors 1 and 3 compressed to 8.5 ata with intermediate cooling in the cooler 2. After admixing gaseous Ammonia from line b is used for the catalytic conversion of NH3 in apparatus 4 : NO. The combustion gas is cooled in the coolers 33, 14 and 15.
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.The residual gas from the absorption system 12 is in the heat exchangers 16 and 33 warmed and relaxed in the turbine 17. The electric motor 18 brings the remaining power. The practically closed one works independently of this cycle Cycle with nitrous gas as a working medium. As work equipment z. B. concentrated Nitrous gas used.
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.This gas is compressed in the compressor 19 from 7 ata to 30 ata. It is then heated to around 450 ° C. in the heat exchangers 20 and 14 and relaxed in the gas turbine 21. After further cooling in the heat exchanger 20 and in the cooler 22 the cycle starts again from the beginning. The excess power is converted into electricity in generator 23; it is about 20% of that in the expansion turbine performance gained.
Konzentriertes Nitrosegas für die einmalige Füllung des Kreislaufs kann z. B. durch einen nicht dargestellten Entgasungsapparat aus der produzierten Säure erzeugt werden.Concentrated nitrous gas for a one-time filling of the circuit can e.g. B. produced by a degassing apparatus, not shown, from the Acid can be generated.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4957720A (en) * | 1989-02-07 | 1990-09-18 | Uhde Gmbh | Process for the generation of mechanical energy in the ammonia oxidation step of a nitric acid production process |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE622874C (en) * | 1933-07-28 | 1935-12-07 | E H Harry Pauling Dipl Ing Dr | Production of nitrogen oxides from ammonia |
| DE1091094B (en) * | 1956-01-09 | 1960-10-20 | Grande Paroisse Azote & Prod C | Process and plant for the production of nitric acid |
-
1963
- 1963-03-25 DE DEP31436A patent/DE1298970B/en active Pending
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