Способ получения азото-кислородных соединений

Способ получения азото-кислородных соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

lf

Ф

Класс 12i, 26. иЧ » !

I

К 17209

1 пАткнт HA ИВОБрвт

ОПИСАНИЕ

". способа подучения азото-кислородных соединений. т

К патенту ин-цев Н. Каро (Nikodem Саго) и А. Франка (Albert Frank), в г. Берлине, Германия, заявленному 10 сентября 1926 года (заяв. свид. ¹ 11882).

Действительные изобретатели ин-цы P. Вендтланд (Rudolf Wendtland) и Ф. Фишер (Thomas Tiescher).

Приоритет по п. 1 «предмета патента» от 17 октября 1924 года, .по п.п. 2, 3, 4 и 8 — от-.,29 иЮня 1926 года, по п. 5 — от 3 дека- бря 1914 года, по п.п. 6 и 9 — от 7 декабря 1914 года и по п. 7 — от 8 июля, 1916 года на основании ст.ст. 4 и 6 СоветскоГерманского- соглашения об охране промышленной собственности . в

О, выдаче патента. опубликовано 30 сентября 1930 года. Действие, патента распространяется на 15 лет от 30 сентября 1930 года.

Согласно известных до настоящего времени способов получения азото-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 лучеиспу- скание,при чем, вследствие -чуевмерного перегревания, происходила разложение аммиака, сопровождающееся уменьше- нием выхода окисленного . продукта, не превышавшего в среднем 8оо о теоретического, В предлагаемом способе повышение выхода достигается, если, в противопо. ложность описанным до сего вреыени способам, смесь аммиака и воздуха до приведения ее в соприкосновение с:ката/" лизатором подвергать охлаждению в.особых,приспособлениях, c äåëüþ устранения реакционной или. лучистой теплоты. Это охлаждение должно быть настолько интен сивным, чтобы не происходило упомяну- того выше разложения аммиака; допустимые при этом пределы температуры, а вместе c.. тем и интенсивность охлаждения, 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 лишь в пределах до 10 объемных про центов, так как температура контакта при дачьнейшем повышении концентрации сильно поднимается и уже при 16 объемных процентах .при обыкновениом давле;

:нип достигает нижней границы взрыва.

Удачным оказалось следующее охлаждающее приспособление: по пути следования свежего газа находится перед или под контактом слой охлаждающей жидкости, охватывающей всю ширину контакта: через этот слой жидкости свежий газ проникает в виде бесчисленных газовых пузырьков, благодаря чему повефхнвечьслоя. находится всегда в-ко--леблющемся-. воргоянпй" и не- излучает теплоты на контакт ни термическим, ни рефпекторньщ путем:наоборот,в известной мере скорее принпмает на себя большую часть отраженной и лучистой теплоты. Поглощенное количество теплоты . служит источником образования соответствующего количества паров, смеши; вающнхся со свежим газом и повышающих его теплоемкость при прохожденнн через контакт. Прп наличии указанных условий

/ происходит настопько значптечьное понижение и регулирование температуры контакта, что является возможным поддерживать при-высокопроцентных смесях благоприятную для обменной реакции температуру. Примерно е выполнение этого, способа может бы ь осуществлено применением элемента жидкостного слоя, содержащего, например, одну двойную сеть - диаметром в 1 л из платины нпи платиновых сплавов, преимущественно платины-родия. Под контактной сетью на расстоянии 30 слю на жестяном сите (например, с диаметром дыр от 1 до 2 млю) 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 пар, который может быть и перегретым. С помощью такого устройства можно превращать любую смесь, особенно смесь из 1 объемной части iVH., и 1,5 до 2,5 объемной части неразбавленного кисло,рода. Смешанный с подведенным водяным паром свежий газ барботирует снизу через водяной 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 неразбавленным кислородом при концентрации, примерно, в 34 объемных процентов ГН в такую высокопроцентную смесь окислов азота, что после выделения: воды остальные газы могут быть без остатка переработаны в жидкую четырехокись азота ипи

-.может быть исключительно создана смесь

" четырехокисп азота rr азотной кислоты, . годная дпя изготовления высоквконцентрнрованной, азотной кпспоты, без необ; ходимостн применения давления при создании этой смеси и без последующего щелочного поглощения. Все зто можно выполнить при .общем объеме установки, примерно, в один к -б. метр на дневную

: тонну азота, - не включая насоса для

I кислоты и пр. Таким образом, громоздкаяи дорого стоящая аппаратура дпя абсорбирования окислов азота заменяется, про--.

;!,стой о ладитепьной установкой, не треI оующей много места. При этом с при менением давления можно уменьшить размеры аппаратуры; что ценно в том случае, когда рабочий воздух, состоит, нв из чистого кислорода. испи конечный газ заключает в себе избыточный, кислород, то он может найти дальнейшее аримейение, ипи может бь|ть -направлен, обратно в. процесс, илн может быть

; переработан- в чистый кислород.

Охлаждение аммиачной газовой смеси в особых приспособлениях производится

, до поступления ее в реакционную камеру, иди же особое охлаждение устраивается под самым кагализатором в виде, напри-мер, охлаждающих труб с протекающей по ним холодной водой. Понижением ! температуры реакции и повышением: теплоемкости реакционной смеси опас ность взрыва устраняется. В спучае нарушений нормального. хода произвощства, например, при непредвиденных сильных колебаниях в составе и давлении, водяной слой дает полную гарантию от взрыва. В, узкой зоне, между поверхно- ° стью водяного слся и контактной сеткой, / не могут создаться условия дпя ооразовання взрыва, н особенности же детонации. К.тому же они не могли бы проникнуть по ту сторону водяного слоя.

; Изменение давления пара в водяной зоне и количества водяного, пара может б ть произведено, охлаждением или нагрева; .

I нием, раствореннем ипи распределением

1 в воде различных веществ, а также и добавлением водяного пара. Так, напри мер, вместо охлаждения водой можно, питание водяной зоны производить

1 аммиачной водой, при чем ссдержащийся в ней аммиак подвергается испарению. а через жидкость пропускают или более разбавленную аммиачную смесь„ипи не

1 содержащую аммиака: смесь кислорода с -азотом. Водяной слой может ать использован и для очистки свежего, газа, например, при помощй добавления пригодных для этой цели веществ. Можно, также растворять в жидкости аммониевые соли и выделять из нее аммиак либо .

Ф

1 посредством водяного пара.. либо дей- ствием щелочных веществ. В, описываемом способе может быть применена комбинация о ыойыы ианеояным присно- l соблением для охлаждения аппаратуры, например, в тех случаях, когда при ) .одновременном охлажденйи стенок реа-, кционного помещения применяются также, поглотители лучей или., приспособления .для охлаждения на той стороне контакта,, где, получаются газообразные окислы ,; азота. Вместо воды, мджно в, качоестве l охлаждающей жидкости пользоваться и другой: жидкостью, пары ноторой не,, мешают процессу сгорания аммиака или, ) давление паров которои при условиях пронзв6дства само по себе низко или

) может 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 к контакту под превышающим одну атмосферу давлением, дающим воз- можность, как более удобно регулировать ход реакции, так и производить конденсацию окислов азота в азотной кислоте.

Применение азото-кислородных )концентраций. превышающих содержание кислорода в обыкновенном воздухе, как это, а рода в газовон смеси, соответственно этому-, колеблется, но. всегда возможно . прибавлением сильно обогащенного кислородом воздуха линде (содержание кислорода от бΠ— 70%) или чистого кислорода поддержать газовую смесь на достаточно высокой концентрации кислорода-, при

- чем целесообразно сохранять стехиометрическое отйошение аммиака к кислороду Охлаждение газовой смеси дости.гается также при примценении под -катализатором. хорошо проводящих тепло, охлаждаемых снаружи других- металли:ческих прокладок. При низкой концентрации .аммиака или при колебаниянх, в его поступлении, образующаяся:теплота реакции мсжет оказаться столь. незначи; тельной, что является целесообразным введение в контакт добавочной теплоты. ф) существчяется последнее. 1аким устрой, ством, при котором нагревание контакта

:вызывается не Toablco нагреванием всту- ,пающих через,, его посредство в .реакцию газов,.но и сопротивлением самого вклю. ченногр в электрическую цейь контакта.

Преимущество такого электрического )

Ъ нагревания при применении контакта, как сопротивления, заключается, главным оораэом, в том, что является возможность предотвратить частичное перегреванзе или переохлажденне контакта, 0)яыты, производившиеся при совершенно одинаковых прочих условиях без применения

)) и с применением электрического нагревания, показали следующее: в первом случае произошло превращение аммпака

) I в газы, содержащие окислы азха в размере 85,)о, во втором же — процент .превращения повысился до 98 — 99oio. Выгодной формой контакта при применений нагревания, регулируемого, электрическим током, является та, в которой он

1 (контакт) получается при приготовлении его обычным образом из металлической. проволочной ткани, например. платиновой сетки. Ее особенно легко включить в ток для такого рода нагревания: расход же электрической энергип составит лишь 25 — 30",о обычно производимого, например при применении платинового асбеста; проволочная сетка в качествеформы контакта имеет еще и то преимущество, что дает возможность вкл|очать подвешенные контакты наибольшего объема, следовательно, оеобенно большие одиночные элементы. При охлаждении находящегося на дне .сита слоя oxaszcpa- ющей жидкости полезным оказалось прибавление водяного пара, который своей большою теплоемкостью черезвычайно содействуе охлаждению. Выяснилось также, что и прибавлени е, водорода к первоначальной газовой смеси в виду высокой его теплоемкости, а также образования из него и кислорода as контакте . воды, содействующей своей теплотой испарения регулированию. теплоты, благоприятно отражается на ходе процесса, повышая выходы конечного прод ктареакции.

Применение вышеописанных приемов работы оказалось особенно выгодным т

Предмет патента. 1,. Способ получения азото-3:mcnopopaxaz ч соединений, особенно азотной кисчоты, ч из аммиака. и вбздуха или содержащих ш кислород газовых смесей, отличающийся тем, что вступающую в реакцию смесь ч аммиака с кислородом различной концентрации последнего непосредственно в перед. сонрикосновением с катализатором к подвергают охлаждению при помощи и особых приспособлений для поглощения н выделяющейся при реакции теплоты. ц

2. Прием . выполнения способа, озна- а ченнрго в п. 1, отличающийся тем. что л ,газы перед поступлением в катализатор а, пропускают через слой охлаждающей етеклй Печатник, Моховая;.40.

l например, имеет место в так называемом воздухе Линде, получаемом из аппарата для разложения воздуха, Ыозволяет при приготовлении азотной кислоты употребить непосредственно сырой аммиачный газ в том виде, как он получается обработкой газовой воды или разложением азотистых удобрений. Оно дает также возможность провести прцготовление окислов азота в связи с приготовлением азотистых удобрений, например, цианамида кальция. Сущность этого приема заключается в том, что, при пригйовлении азота для получения азотистых удобрений, воздух разлагают по способу. Линде, при чем .получается с одной стороны чистый азот, а с другой — уже упомянутый воздух Линде. Полученный из цианамида . кальция известным способом аммиак окисляют; после отделения увлеченного водяного пара, до азотной кислоты по описанному выше способу с применением воздуха Линде.

Конденсация окислов азота, полученных ..различными формами выполнения вышеописанйого способа, дает кислоту с любой высотой концентрации. Вместе с 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 получается в отходящем raae высокопроцентный азот, содержащий, ничтожно малые количества нитрозо-газов, которые могут оыть удалены предварительной очисткой.

1 инотрафня Первой Артели Сов жидкости, например, воды, насыщенного или . разбавленного раствора аммиака, растворов аммониевых солей или других веществ, а также жидкостей, не содержащих воды, способных оказывать влияние на упругость пара раствора, через который проходит газовая смесь по на-. правлению к контакту, так что теплота, излучаемая контактом, поглощается жидкостью, испаряя . соответствующее количество ее.

3, Прием выполнения способа, означенного в п.п. 1 2, отличающийся тем, что слой охлаждающей жидкости помещают близко под контактом, с целью устранения 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 тем, что -для регулирования температуры контакта, последний включают в электрическую цепь в виде сопротивления и нагревают, регулируе ток.

6. Прием выполнения способа, озна- . ченного в п.п. 1 — -5, отличающийся тем, что- в качестве контакта. применяют

1 металлическую 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 давленйем, боль им атмосферного.

9. Прием выполнения способа, озна-,, енного в п.п. 1 — 8, отличающийся тем, тто означенный способ соедцняют с из естным способом получения цианамида альция йри помощи, азота, полученного з воздуха по способу Линде, и с известым способом получения аммиака из, ианамдда кальция, окиоляя получаемый .,=., ммиак при помощи воздуха Линде, поучающегося при выделениИ из воздуха зота для пОлучения цианамида кальция.

А. ХХ.