158489. lajstromszámú szabadalom • Eljárás dinitrogéntetroxid előállítására
3 158489 4 résénél elkerülhetjük mind a tömény salétromsav kezelését, mind a híg salétromsav betöményítését, ha a komprimálás után szükséges lehűtésnél csak szokásos hőmérsékletű hűtővizet alkalmazunk. Ezáltal a kapott, nem kondenzált gázelegy nitrogéndioxidra nézve még annyira dús, hogy az ugyancsak melléktermékként keletkező híg salétromsav betöményítése a nitrogénoxiddal való reakcióhoz szükséges erősségre, és ezáltal a dinitrogéntetroxid előállításának keretein belül a melléktermékek teljes értékesítése lehetségessé válik. A jelen találmány tárgya tehát eljárás dinitrogéntetroxid előállítására ammóniának katalizátor jelenlétében atmoszférikus nyomáson levegővel történő elégetése, az ennek során keletkezett nitrogénoxidot és kevés nitrogéndioxidot tartalmazó gázefegynek felieméit hőmérsékleten 50—70%-os salétromsavval végzett oxidációja és a dinitrogéntetroxid ezt követő kinyerése útján, melyet a gázelegy komprimálásával és hűtésével végzünk, azzal jellemezve, hogy a nitrogéndioxid egy részét a gázelegynek legalább 4 ata, előnyösen 6—10 ata nyomásra történő komprimálása és 8 C°-nál nem alacsonyabb, előnyösen 15—30 C° közötti hőmérsékletre történő lehűtése után cseppfolyós dinitrogéntetroxid formájában kinyerjük, mialatt a gázfázisban visszamaradt maradék nitrogéndioxidot — ezen gázelegy oxigéntartalmának kiegészítése után, melyet levegő hozzákeverésével addig végzünk, amíg az elegy oxigéntartalma legalább megfelel a dinitrogénpentoxidnak nitrogéndioxidból történő képződéséhez szükséges sztöchiometrikus menynyiségnek — a salétromsavas oxidációból származó híg salétromsavban, annak Ibetöményedése közben feloldjuk, amíg 55—70%-ós salétromsavat kapunk, ami után ezt a betöményített savat legalább részben visszavezetjük az oxidációs fokozatba. Amennyiben az ammónia elégetéséhez a levegő mennyiségét úgy állítjuk be, hogy főképpen a nitrogénoxidnak megfelelő oxidációs fokot érjük el, és emellett csak kevés nitrogéndíoxid keletkezzék, úgy a nitrogéndioxid, illetve a dinitrogéntetroxid parciális nyomását a véggázelegyben olyan magas értéken tarthatjuk, hogy a dinitrogéntetroxid kinyerése komprimálás és hűtés útján gyakorlatilag megfelelő kitermeléshez vezet. Ennek következménye a salétromsavas oxidációs fokozat jó kihasználása, amely ugyancsak hozzájárul a reakciógázban levő nitrogéndioxid parciális nyomásának megnövekedéséhez, minthogy a 2HNO;i + NO - 3 N02 + H,0 egyenlet szerint az ammónia elégetéséből származó nitrogénmonoxid minden móljának hatására 2 mól nitrogéndioxid képződik újra a salétromsavból. Az ezt követő komprimálás legalább 4 ata nyomásra történik, és annak a mértékét attól tesszük függővé, hogy a kondenzáláshoz milyen hűtési hőmérsékletet választunk. Míg 4 ata nyomásra komprimálva 8 C° hűtési hőmérséklet szükséges, hogy dinitrogénoxidra nézve megfelelő kitermelést kapjunk, addig 6 ata nyomásnál már 17 C°, 8 ata nyomásnál 24 C° és 10 ata nyomásnál már 30 C° hűtési hőmérséklet elegendő. Célszerűen 6—10 ata nyomást alkalmazunk, és az ennek megfelelő 15—30 C° hőmérsékletre hűtünk, minthogy itt különösen előnyös viszonyok uralkodnak a komprimálás és a hűtési hőmérséklet között. Az ammónia elégetésénél a levegőfelesleget lehetőleg el kell kerülni. Ezért a gázban visszamaradt nitrogéndioxidnak az oxidációból származó híg salétromsavban (amely itt kb. 30%-os töménységben keletkezik) történő feloldása előtt azt az oxigént, amely a dinitrogénpentoxidnak (N9O5) nitrogéndioxidból való képződéséhez szükséges, levegő formájában hozzá kell adni. Ily módon az oxidációhoz'szükséges salétromsavat az eljárásban ismét előállítjuk, és körfolyamatban tartjuk. A kémiai egyensúlyviszonyok miatt nem lehetséges a nitrogénoxidot salétromsavval teljes egészében nitrogéndioxiddá oxidálni. A maradék nitrogénoxid oxidációját egy kevés levegő hozzákeverése után valósíthatjuk meg, ezt célszerűen közvetlenül a salétromsavas oxidálásra szolgáló oszlopból történő kilépés után adjuk a gázokhoz. Ez mindenekelőtt akkor ajánlatos, ha a dinitrogéntetroxidnak különösen tisztának kell lennie, vagyis ha csekély dinitrogéntrioxidtartalom sem tűrhető el. Ezért a gáz komprimálása után és lehűtése előtt megfelelő tartózkodási időről kell gondoskodnunk oly módon, hogy azt megfelelő térfogatú kamrán átvezetjük. A maradék oxidációjához szükséges levegő menynyisége azonban célszerűen nem haladja meg azon ammónia-levegő elegy térfogatának 10%át, amelyet az ammónia elégetéséhez alkalmaztunk. Az eljárás utolsó fokozatában nitrogéndioxidból és híg (kb. 30%-os) salétromsavból képződő és a körfolyamatba visszavezethető salétromsav mennyisége elsősorban az eljárás vízmérlegétől függ. Így először is víz keletkezik az ammónia elégetésénél, amelyet benne hagyhatunk a gázelegyben. Ez nitrogéndioxidra nézve többletfelhasználást eredményez, hogy a salétromsav szükséges betöményedéséit elérjük. De még akkor is, ha ezt a vizet kondenzáció útján legalább nagy részben leválasztjuk még mielőtt a gázban levő niltrogénoxidot salétromsavval niitrogéndioxiddá oxidálnánk, az eljárás folyamán felesleges víz képződik. Jólllelhiet, a nitrogénoxidniák salétromsavval végzett oxidációjánál 3 mól nitrogénoxidra 1 mól víz keletkezik, míg a salétromsavnak nitrogéndioxidból való visszialkápződésénél 2 mól nitrogéndioxid egy mól vizet használ fel, de mert a nitrogéndioxidnak jelentős részét dinitrogéntetroxid formájában a rendszerből elvonjuk, továbbá a véggáz mosásához víz szükséges, úgyhogy végeredményben mégis vízfelesleg-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
