Способ получения азото-кислородных соединений

К патенту ин в г: Берлине,йц 0 оИ Вепйап Действитель патента от 17 октября 1924 года ня 1926 года, по и. 5 - от 3 дека 9 - от 7 декабря 1914 года и и основании ст,ст. 4 и 6 Советско ране промышленной собственност 0 сентября 1930 года. Действие, пвтен лет от 30 сентября 1930 года. аСогласно известных до настоящего времени способов получения азота-кислородных соединений, в частности,азотной кислоты и содержащих кислород газовых смесей, смесь аммиака и воздуха, прежде чем привести в соприкосновение. с контактом, нагревалась или исходящими газами, или контактом через лучеиспускание,при чем, вследствие:чреемерного перегревания, происходила разложениеаммиака, сопровождающееся уменьше нием выхода окисленного . продукта, не превышавшего в среднем 8 ооо теоретического,В предлзгаемом способе повышение выхода достигается, если, в противопо. ложность описанным до сего вреыени способам, смесь аммиака и воздуха до приведения ее в соприкосновениес:ката- Iлизатором подвергать охлаждению в,особых,приспособлениях, сделью устранения реакционной.или лучистой теплоты. Это охлаждение должно быть настолько интен 1ЪКдаСЕ 121, 26 гЧ,по пп. 2, 3, 4 и 8 - от 29 июбря 1914 года, по и.и. 6 ип. 7 - от 8 июля, 1916 года нГерманского. соглашения об оО, выдаче патента опубликованораспространяется на 1сивным, чтобы не происходило упомяну- того выше разложения аммиака; допустимые при этом пределы температуры, а вместе с тем и интенсивностьохлаждения,находятся в зависимости от концентрации применяемой смеси аммиака с воздухом .и. от природы материала сосудов: так, металлические сосуды, обусловливают более быстрое разложение аммиака, чем каменные сосуды. Изменения концентрации аммиака или кислорода в самой газовой смеси допустимо лиюпь в пределах до 10 объемных про- центов, так как температура контакта при дачьнейшем повышении концентрации сильно поднимается и уже при 16 объем-" ных процентах .при обыкновенном давле; :нии достигает нижней границы взрыва.Удачным оказалось следующее охлаждающее приспособление: по пути следования свежего газа находится перед или под контактом слой охлаждающей жидкости, охватывающей всю ширинуконтакта: через этот спой жидкости свежий газ проникает в виде бесчисленных газовых пузырьков, благодаря чему поверхнвесь щщ,находится всегда в.ко"лебпющемса- воргояний"и не излучает теплоты на контакт ни термическим, ни рефлекторньщ путем:наоборот,в известной мере скореепринпмает на себя бодь. шую часть отраженной и лучистой теплоты. Поглощенное количество теплоты служит источником образования соответствующего количества паров, смеши, вающихся со свежим газом и повышающих его теплоемкость при прохожденнн через контакт. Прп наличии указанных условий происходит настолько значительное понижение и регулирование температуры контакта, что является возможным поддерживать при-высокопроцентных смесях благоприятную дпя обменной реакции температуру. Примерное выполнение этого, способа может бьяь осуществлено применением элемента жидкостного слоя, содержащего, например, одну двойную сеть диаметром в 1 л из платины ипи платиновых сплавов, преимущественно платины родия. Под контактной сетью на расстоянии 30 сл на жестяном сите (например, с диаметром дыр от 1 до 2 ма) помещается водяной слой, через который барботирует поток газа. На дне нижней части, которая может быть снабжена теплоизолирующей массой, к смеси аммиака и кислорода подводится водяноипар, который может быть и перегретым,С помощью такого устройства можно превращать любую смесь, особенно смесь из 1 объемной части ХХ: и 1,5 до 2,5 объемной части неразбавленного кисло,рода. Смешанный с подведенным водяным паром свежий газ барботирует снизу через водянов слой в то:время, как температура жидкостного слоя а вместе с тем и зоны реакции, устанавливается по желанию посредством притока пара. Описанный элемент может, например, превращать ежедневно 1 тонну азота в форме аммиака с неразбавленнымкислородом при концентрации, примерно, в 34 объемных процентов ГХЗ в такую высокопроцентную смесь окислов азота, что после выделения,воды остальные газы могут быть без остатка переработаны в жидкую четырехокись азота иди . может быть исключительно создана смесь" четырехокисп азта и азотной кисдоты .годная для изготовления высокеконцен-трнрованной,азотной кпсдоты, без необ, ходимости применения давления присоздании этой смеси и без последующего щелочного поглощения. Все зто можно выполнить при .общем объеме устанонки, примерно, в один куб, метр на дневную , тонну азота, .не включая насоса длякислоты и пр, Таким образом, громоздкаяп дорого стоящая аппаратура ддя абсорбирования окислов азота заменяется, про- ;.стой опадитепьной установкой, не тре оующей много места, При этом с при менением давления можно уменьшитьразмеры аппаратуры;. что ценно в томслучае, когда рабочий воздух, состоит , нв из чистого кислорода. Если конечный газ заключает в себе избыточный, кислород, то он мает найти дальнейшее ари-мейение ипи можетбь 1 ть направлен , ,обратно в, процесс, ипн может быть ; переработан в чистый кислород.Охдажденне аммиачной газовой смесив особых приспособлениях производится , до поступления ее в реакционную камеру,иди же особое.охлаждение устраивается под самым кагапизатором в виде, напри мер, охдаждающих труб с протекающейпо ним холодной водой. Понижениемтемпературы реакции и повышением: теппоемкости реакционной смеси опас- ность взрыва устраняется, Вспучае нарушений нормального хода производства, например, при непредвиденных сильных колебаниях в составе и давлении, водяной слой дает полную гарантию от взрыва, В узкой зоне, между поверхно-стью водяного слоя и контактной сеткой не могут создаться условия дпя ооразования взрыва, в особенности же детонации. К .тому же они не могли бы проникнуть по ту сторону водяного слоя. ; Изменение давления пара в водяной зонеи количества водяного, пара может бтьпроизведено, охлаждением или нагрева;нием, растворением ипи распределениемв воде различных веществ, а также идобавлением водяного пара. Так, напри-мер, вместо охлаждения водой можно,питание водяной зоны производить1 аммиачной водой, при чем содержащийся в ней аммиак подвергается испарению, а через жидкость пропускают или более разбавленную аммиачную смесь ипи несодержащую аммиака смесь кислородас-азотом. Водяной слой может бн)тьиспользован и дляочистки свежего, газа,например, при помощй добавления пригодных ддя этой цеди веществ; Можно ), также растворять в жидкости аммониевые соли и выделять из нее аммиак либо .посредством водяного пара, либо дей-ствием щелочных веществ. В, описываемом способе может быть примененакомбинация о ыобыы ианеояным ариона.соблением для охлаждения аппаратуры,например, в тех случаях, когда при ) .одновременном охлажденйи стенок реа-, кционного помещения применяются также, поглотители лучей иди,приспособлениядля охлаждения на той стороне контакта где, получа:ртся газообразные окислы,; азота. Вместо воды, мджно в, качоествеохлаждающей жидкости пользоваться и другой: жидкостью, пары ноторой не , мешают процессу сгорания аммиака иди)давление паров которои при условияхпронзв 6 дства само по себе низко илиможет быть понижено путем охлаждения - слоя жидкости, П рн-описанном приспо-соблении, можно пускать в реакцию аммиачные смеси от 7 - 8 до 40 объемных :процентов и свыше. Концентрацйя кисло-я в тех случаях, когда реакционный газподводится кконтакту под превышающим одну атмосферу давлением, дающим воз- можность, как более удобно регулировать ход реакции, так ипроизводить конденсацию окислов азота в азотной кислоте. Применение азото-кислородных )концентраций. превышающих содержание кислорода в обыкновенном воздухе, как это,рода в газовон смеси, соответственно этому., колеблется,о но. всегдавозможно . прибавлением сильно обогащенного кислородом воздуха Линде (содержание кислорода от бО - 70%) иди чистого кислорода поддержать газовую смесь на достаточно высокой концентрации икислорода-, при чем целесообразно сохранятьстехиометрическое отйошение аммиакак кислороду Охлаждение газовой смеси достин гается также при примценении под катализатором. хорошо роводящих ) тепло, охдаждаемых снаружи других металли:ческих прокладок, При низкой концентрации аммиака или при колебанияох , в его поступлении, образующаяся:теплотареакции мсжет оказаться столь незначи; тельной, что является целесообразнымвведение в контакт добавочнойтепдоты, фсущебствдяется посдеднее. 1 аким устрой", ством, при котором нагревание контакта :вызывается не только нагреваниемвсту- ,пающих через его посредство вреакцию газов,.но и сопротивлением самого включенногр в электрическую цейь контакта.Преимущество такого электрического ) нагревания при дрименении контакта, как сопротивления, заключается, главным оораэом, в том, что является возможность предотвратить частичное перегревание или переохдаждение контакта, 0)яыты, производившиеся при совершенно одинаковых прочих условиях без применения и с применением электрического нагревания, показали следующее: в первом случае произошло превращение аммпака в газы, содержащие окислы азота в размере 8 Р)о, во втором же - процент превращения повысился до 98 - 990/о. Выгодной формой контакта при применений нагревания, регулируемого.электрическим током, является та, в которой он1(контакт) получается при приготовлении его обычным образом из металлической проволочной ткани, например, платиновОЙ сетки. Ее особенно легко включить в ток ддя такого рода нагревания: расход же электрической энергип составит лишь 25 - 30",о обычно производимого, например, при применении платинового асбеста; проволочная сетка в качестве- формы контакта имеет еще и то преимущество, что дает возможность вкдочать подвешенные контакты наибольшего объема, следовательно, оеобенно большие одиночные элементы. При охлаждении находящегося на дне сита слоя охлажда- ющей жидкости полезным оказалось при. бавление водяного пара, который своей большою тепло емкостью чрезвычайно содействуе охдаждению, Выяснилось также, что и прибавление, водородак первоначальной газовой смеси в видувысокой его теплоемкости, а также образования из него и кислорода на контакте,воды, содействующей своей теплотойиспарения регулированию, теплоты, благоприятно отражается на ходе процесса,повышая выходы конечного продукта.реакции,Применение вышеописанных приемовработы оказалось особенно выгоднымтПредмет патента.1,. Способ получения азото-кислородных чсоединений, особенно азотной кислоты, чиз аммиака и вбздуха или содержащих шкислород газовых смесей, отличающийсятем, что вступающую в реакцию смесьчаммиака с кислородом различной концентрации последнего непосредственно вперед содрикосноввнием с катализатором кпОдвергают Охлаждению при помощи иособых приспособлений для поглощения нвыделяющейся при реакции теплоты. ц2.Прием .выполнения способа, овна- ачвннрго в п. 1, отличающийся твм. что л,газы перед поступлением в катализатор а ,пропускают через слой охлаждающей например, имеет место в так называемом воздухе Линде, получаемом из аппарата для разложения воздуха, Ьозволяет при приготовлении азотной кислоты употребить непосредственно сырой аммиачныйгаз в том виде, как он получается 9 бработкой газовой воды или разложением азотистых удобрений, Оно дает такжевозможность провести приготовление окислов азота в связи с приготовлением азотистых удобрений, например, цианамида кальция. Сущность этого приема заключается в том, что, при приготовлении азота для получения азотистых удобрений, воздух разлагают по способу. Линде, при чем получается с одной стороны чистый азот, а с другой - уже упомянутый воздух Ливде. Полученный из цианамида кальция известным способом аммиак окисляют; после отделения увлеченноговодяного пара, до азотной кислоты по описанному выше способу с применением воздуха Линде.Конденсация окислов азота, полученных различными формами выполнения вышеописанйого способа, дает кислоту слюбой высотой концентрации, Вместес тем отходящий или конечный газ, смотря по его составу, может, быть использован, как азот или кислород. или может быть переработан в эти газы, или направлен обратно в процесс. При некоторых формах выполнения или методах работы получаетсяв отходящем газе высоко- процентный азот, содержащий, ничтожно малые количества нитрозо-газов, которые могут оыть удалены предварительной очисткой,жидкости, например, воды, насыщенногоили разбавленного растворааммиака,растворов аммониевых солей или другихвеществ, а также жидкостей, не содержащих воды, способных оказывать влияние на упругость пара раствора, черезкоторый проходит газовая смесь по на-,правлению к контакту, так что теплота,излучаемая контактом, поглощается жидкостью, испаряя . соответствующее количество ее.3, Прием выполнения способа, означенногов п,п. 1 2, отличающийся тем,что слой охлаждающей жидкости.помещают близко под контактом,с цельюустранения взрывов при . контактной,реакции в узком промежуточном про-.странстве между слоем жидкости и,контактным веществом.4. Прием выполнения, способа, означенного в п.п. 1 - 3, отличающийся тем,что означенный способ соединяют с известными приемами охлаждения, например,охлаждением стенок аппарата, прибавле-нием водяного пара и т, п;,б, Прием выполнения способа, озна ченного в п.п, 1 - 4, отличающийся твм,что -для регулирования температурыконтакта, последний включают в электрическую цепь в виде сопротивления инагревают, регулируе. ток,6. Прием выполнения способа, озна- .ченного в п.п, 1 - -5, отличающийся твм,что в качестве контакта., применяютметаллическую сетку,7, Прием выполнения способа, означенного в п,п, 1 - 6, .отличающийся тем,что к газовой смеси, поступающей в конактный аппарат, подмешивают водород;8. Прием выполнения способа, ознаенного в п.п. 1 - 7, отличающийся тем,то катализ ведут под давлвнйем, боль.им атмосферного.9. Прием выполнения способа, озна-,енного в п.п. 1 - 8, отличающийся тем,тто означенный способ соедцняют с изестным способом получения цианамидаальция йри помощи,азота, полученногоз воздуха по способу Лиинде,и с извест-"ым способом получения аммиака из,;ианамида кальция, окисляя получаемыйммиак при помощи воздуха Линде, поучающегося при выделении из воздухазота для получения цианамида кальция.А, ХХ.1 инотрафня Первой Артели Сов етеклй Печатник, Моховая;.40.