Способ получения азото-кислородных соединений Советский патент 1930 года по МПК C01B21/26 

Согласно известных до настоящего времени способов подуч;ения азото-кцспородных соединений, в частности, азотной и содержащих газовых смесей, смесь аммиака и воздуха, прежде

Лгем привести в соприкосновение. с контактом, нагревапась или исходящими газами, иди контактом через луч:еиспу екание, при чем, вследствие чрезмерного neperpeiSaHHH, происходила разложение

аммиака, , сопровождающееся уменьшением выхода окисленного продукта, не прёвышавщего в среднем теоретического.. . .

В предлагаемом способе повышение выхода достигается , если, в про ивопо ложность описанным до сего временд

способам, смесь аммиака и воздуха до приведения ее в соприкосновение с катализатором подвергать охлаждению в.особых.приспособлениях, с делью устранения реакционной или лучистой теплоты. Это ох.иаа(;дение должно быть настол кЬ интенсивным, чтобы не происходило упомянутого выше разло:рения аммиаку; допустимые при этом пределы температуры, авместе 1с,.тем и интенсивность охла,ждения. находятся в зависимости концентрации применяемой сйеси аммиака с воздухом и от природы материала сосудов: так, металлические сосуды обусловливают более быстрое-разложенйе аммиака, чем каменные сосуды.- Изменения концентрации аммиака и.т1и кислорода в самой газовой смеси допустимо лиддь в преде.тах до 10 объемных процентов, так как температура контакта при дальнейшем повыше&ии концентрации си.т1ьно поднимается и уже при 16 объемных процентах .при обыкновенном давл:е.нии достигает нижней границы взрыва. Удачным оказалось следующее охлаждающее при,способ.чение: по пути следования свежего газа находится перед или под контактом слой охлаждающей жидкости, охватывающей всю ширину

контакта; этот елол жидкости свежий газ проникает в виде- бесчисленных газовых пузырько, благодаря noBepxBeeijb.,,. находится всегда в колеблй1це1|ГСЯГ. ,,о оянии не- излучает теплоты:на.к9Нтакт ни термическим, ни рефлекто.рньщ наоборот, в известной мере скорее принимает на себя боль Шую часть отраженной та, лучистой теплоты. Поглощенное количество теплоты спужи,т источником образования соответствующего количе.стла паров, смешивающихся со свежим газом и повышающих его теплоемкость при нро ождении через контакт. При наличии указанных условий происходит дастолько значительное nogHжение и регулирование температуры контакта, что является возмоМсным поддерживать при-высокопроцентных смесях благоприятную дли обменной реакции температуру. Примерное выполнение ЭТОГО , способа может бы«ь осуществлено применением элемента жидкостного слоя, содержащего, например, одну двойную сеть диаметром в 1 лг из платины или платиновых сплавов, преимущественно платины-родия. Под контактной сетью на расстоянии 30 ем на жестяном сите (например, с диаметром дыр от 1 д.о2мм} помещается водяной слой через который барботирует поток газа. На дне нижней части, которая может быть снабжена теплоизолирующей массой, к смеси аммиака и: кислорода подводится водяной цар, который может быть и перегретым.

С помощью такого устройства можно превращать любую смесь, особенно смесь и§ 1 объемной части NH- и 1,5 до 2,5 объемной части неразбавленного кисло,р6да. Смешанный с подведенным водяным паром свежий газ барботирует снизу через водяной, слой в то время, как температура жидкЬстного слоя, а вместе с тем и зоны реакции, устанавливается по желанию посредством притока пара. Описанный элемент может, например, превращать ежедневно 1 тонну азота в орме амьшака с неразбавленным

кислородом при концентрации, примерно, в 34 объемных процентов Nlf в такую высокопроцентную -смесь окис.чов азота,

что после выделения ; воды ост-альные газы могут быть без остатка переработаны в жидкую четырехокись азота или

лгожет быть исключительно создана смесь

чётырехокиси п азотной кислоты, годная для изготов.1ения высоквконцентрИрованноЙ азотной кислоты, без необходимости применения д9в.т:ения при создании этой смеси и без последующего щелочного поглощения. Все это можно выполнить яри .обдцем объеме устанойки, примерно, в один куб. метр на дневную тонну азота, не включая насоса для кислоты и пр. Таким образом, громоздкаяи дорого стоящая aanapaTj-pa для абсорбированид окислов азота заменяетсн, про-г cтoй оз{ладительной установкой, н требующей много места. При этой с применен|1ем давления можно уменьшить размеры аппаратуры; что ценно в том случае, когда воздух / состоит не из чистого кислорода- Если конечный газ заключает в себе избыточный/кислород, то Ън- может найт-и .дальнейшее дримейение, или: может бьТТь -направлен обратно в, процесс, или южет быть перерЗботая- в чистый кпслород.

Охлаждение аммиачной газовой смеси в особых приспособлениях производится до поступления ее в реакционную камеру, иди же особое х хлаясденнв устраивается под самым катализатором в виде, например, охлаждающих труб с протекающей по ним холодной водой. Понижением температуры реакции и повышением теплоемкости реакционной смеср опасность взрыва устраняется: В ст уЧле нарушений нормального хода производства, например, при непрёд виденных сильных колебаниях в составе и давяеиии, водянЬй слой дает полную гарантийэ от взрыва. В, узкой зоне, между поверхностью водяного слоя н контактной сбткой, не могут создаться условия для образования взрыва, в особенности же детонации. К тому же они jlte моили бы проникнуть по ту сторону водяного слоя. Изменение давления пара в водяной зоне и количества водяного, оара может 6ijifTb произведено охлаждением нагреванием, растворением или распределением в воде разяичиых Ырществ, а также и добавлением водяного пара. Так, например, вместо охдаз дения водой можно питание водяной зоны производить аммиачной водой, при чем содержащийся в ней аммиак подвергается испарению, а черея жидкость пропускают или более разбавленную аммиачную смесь, или не

содержащую -аммиака смесь ки:сз10.рода | с -азотом. Водяной слой j использовани длях)чисткй свежего.таза, | например, при прмощй добавления при- i годных для этой цели веществ. Можно | также растворять в жйдкасти аммониевые соли и выделять из нее аммиак либо. посредством водяного пара, либо дей- j ствием щелочных вещест в. В опйсйгвае- мом Способе быть применена комбинация с любым известныв; дриспособлевсием для охлаждения аппаратуры, |

например, в тех олучаях, когда при i рдноврем енном охлаждении «стенок- peaкционного помещений применяются также j поипотнтели лучей ил. приспособления

для охлаждения на той стороне крнтакта, где получаются газообразные окислы

азота. Вместо водьг, мдзкно за, ггачестве охлаждающей жидкостп пользоваться и другой жидкостью/ пары которрй не

MemafoT процессу сгорания аммиака или | давление паров которой при условиях | производства сами по себе низко или жожет быть понижено путем охлаждения : слоя жидкости. При описанномврйспособлении можно пуекатЬ 6 р еакцию аммиачные Ьмейи от 7-8 до 40 объемных процентов и свыше. Концентрация кислорода в газовой смеси, соотввт-ст енно этому, кёлеблется, но, возможно

прибавлением сильно обогащенного кислородом воздуха Линде (содержание кислорода от 50- 700/0) ипи листото кЯснорода поддержать газовую свгесБ на Достаточно высокой концентрации кислорода; при

ем целесообразно сохранять стехнометрическое отйопгение аммиака к кйслороц, Охлаждение газовой смеси достигается также при црименейий под катализатором хорошб проводящих тепло, охлаждаемых снаружи других металлических прркпадок. При низкой: концентрации аммиака или при кёиббаниях в его поступлении, обрааующаясяз еплота реакции мбжет оказаться чзтопьйевВанительной, что является целесорбразным введение в контакт добавочнойтеплоты.

.Осуществляется последнеё|.5акйм у тройством, при котором нагревание контакта вызывается не только нагреванием, в стуающих через, его посре цство в реакцию газов, но я сопротивлением самого включенного в электрическую цепь контакта. Преимущество такого электрического

нагревания при примененип контакта, как сопротивления, заключартод, глалным образом, в том, что является возможность предотвратить частичное перегревание , и:ш переохлаждение контакта. Оцытьг, производившиеся при совершенно одинаковых прочих зсловиях без применения и с примененией электрического нагревания, показали Следующее: в первом случае произошло превращение аммиака в газы, содержащие окислы в размере 850/0, во втором же процент -превращения повыси.адя до 98-990/0, Выгодной формой KOHTaKTat цри применении нагревания, регулируемого. электрическим током, является та, в которой он (контакт) получается при приготозленйи его обычным образом из металлической проволочной ткани, например,, платиновой сетки. Ее особенно легко включить в ток дл:я такого рода нагревания: расход же электрической энергип составит лишь 25-З0,о обычно производимого, например, при применении платинового асбеста; проволочная сетка в качестве формы контакта имеет еще и то преимущество, что дает возможность включать подвешенные контакты наибольшего объема, следовательно, особенно большие одиночные элементы;. При охлаждении находящегося на дне сита слоя охдаждающей жидкости полезным оказалось прибавление водяного пара., который свбёй большою теплоемкостью чрезвычайно содействует охлаждению. Выяснилось также, что и прибавление .водорода к первоначальной газовой смеси в виду высокой его теплоемкости, а также, образования изнего и кислорода на контакте воды, содействующей своей теплотой испарения регулированию теплоты:, благоприятно отражается на ходе процесса, повышая выходы конечного реакции.

Применение вышеописанных приемов работы оказалось особенно выгодным в тех Случаях, когда реакЦионньаГй газподводится к контакту под превышающим одну атмосферу давлением, дающим возможность, как более удобно регулировать ход реакции, так и производить конденсацию окислов азота в азотной кислоте. Применение азото-кислородных концентраций. црев:ышающих содержание кислорода в обыкновенном воздухе, как это,