177566. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nitrogénoxidok recirkuláltatására
3 177566 4 val kemencében felmelegített levegővel végzik el. Külső energiahordozó felhasználását igényli a Norton cég [Kiovsky, J. R., Koradia, P. B„ Hook, D. S.: Chem Eng. Progress, 72, 8,98 (1976)] eljárása is. Közvetett fűtésű, tehát külső energiahordozó igénybevételével végzett regene- 5 rálást ismertet a 158 954 sz. magyar szabadalom is és hasonlóan energetikailag elkülönítetten ábrázolja a molekulaszítás adszorpciós egység kapcsolását a 3389961 sz. USA szabadalom 3. ábrája. Az ismertetett megoldásokkal a véggáz tisztítás megva- 10 lósítható, azonban a berendezések nem illeszkednek energetikailag a salétromsavüzemhez, ezért pótlólagos energiaforrást igényelnek. A regeneráláshoz többnyire levegőt használnak, és általában nem biztosítják a kinyert nitrogénoxidok teljes recirkutóhatását, hanem belőlük részben 15 külön egységben gyártanak salétromsavat (pl. a 3389961 sz. USA szabadalom, Norton eljárás), ami a kétféle termék miatt pótlólagos készülékek,- szerelvények beépítését igényli. Kísérleteink során ezeknek a hátrányoknak a kiküszö- 20 bölése érdekében a salétromsavüzem energetikailag és anyagáramok vonatkozásában integrálható adszorpciós egység kifejlesztésére törekedtünk, amely biztosítani képes a kinyert nitrogénoxidok maradéktalan recirkuláltatását, és az adszorbens regenerálását pótlólagos külső energia- 25 forrás igénybevétele nélkül a nitrogén-monoxidnak nitrogén-dioxiddá történő oxidálása során nyert energia felhasználásával valósítja meg. A találmány alapja az a felismerés, hogy megfelelően hő- és saválló adszorbensek alkalmazása esetén a deszorp- 30 ció az oxidátorból kilépő forró gázelegynek az adszorberen történő közvetlen átvezetésével megvalósítható. Ez a felismerés azért meglepő, mert az oxidátorból kilépő gázok 7—13 tf% nitrogénoxidot tartalmaznak, mégis ez a nagy nitrogéndioxid-tartalmú gázelegy nem várt módon 35 képes az adszorberről az ott megkötött nitrogénoxidokat jó hatásfokkal eltávolítani. A találmány alapja továbbá az a felismerés, hogy az adszorpciót megelőzően a véggázokat nem kell szárítani, az elnyelető toronyból kilépő (és adott hőmérsékleten vízgőz- 40 zel telített) véggáz közvetlenül az adszorberbe vezethető. Ez a felismerés azért meglepő, mert a használt adszorbensek általában jó vízmegkötő tulajdonsággal is rendelkeznek, így az ismert eljárások (pl. PuraSiv N) a tisztítandó véggázokat előzőleg szárították. A találmány szerinti eljá- 45 rásnál viszont nemcsak erre nincs szükség, hanem regeneráláskor a deszorpció után az adszorbereket a véggázzal öblítjük és hűtjük : az adszorbens ezt követően mégis nem várt nagy nitrogénoxid-megkötő kapacitással rendelkezik. A találmány eljárás salétromsavüzemi véggázok nitro- 50 génoxid-tartalmának adszorpciós úton történő csökkentésére és a megkötött nitrogénoxidok recirkuláltatására hőmérsékletváltó ciklusban üzemeltetett adszorberek alkalmazásával. A találmány lényege az, hogy az adszorbensen megkötött nitrogénoxidok deszorbeáltatásához szükséges 55 energiát a nitrogén-monoxid oxidálásánál kapott gázok hőtartalmából fedezzük oly módon, hogy az adszorpciót követően az oxidátorból kilépő forró gázt vagy annak egy részáramát vezetjük keresztül az abszorberen, és a felfűtés és hőntartás alatt az adszorberből kilépő gázáramot a sa- 60 létromsavüzem fő anyagáramába recirkuláltatjuk, a deszorpció befejezése után az adszorbert véggázzal vagy levegővel átöblítjük, miközben az öblítőgázt az üzem fő anyagáramába vezetjük, végül az adszorbert véggázzal lehűtjük. 65 A salétromsavüzemek 1. ábra szerinti egyszerűsített folyamatvázlatán mutatjuk be a fő anyagáramokat és azokhoz a véggáztisztító adszorpciós egység találmány szerinti kapcsolási módját. Az ammóniát a hozzákevert levegővel az 1 konverterben nitrogén-monoxiddá égetik el, majd a 800—850 °C hőmérsékletű gázokat a 2 hűtőben 100—150 °C-ra lehűtik és pótlevegőt adagolva a 3 turbókompresszorral juttatják a 4 oxidátorba, ahol a nitrogén-monoxid nitrogén-dioxiddá alakul. A 4 oxidátorból kilépő 300—350 °C-os forró gázokat az 5 hőcserélőn keresztül vezetik a 6 elnyelető toronyba, itt vízzel salétromsav keletkezik, a 20—40 °C-os véggázok pedig a 7 energiahasznosító egységen és 8 kéményen át jutnak a szabadba. A találmány szerinti eljárásnál a 9 végtisztító egységet az 1. ábra szerinti módon kötjük be a salétromsavüzem gáz anyagáramába. A 9 véggáztisztító egység minimálisan két adszorpciós oszlopot (9a, 9b) tartalmaz. Két oszlop alkalmazásának az az előfeltétele, hogy a regenerálás időtartama rövidebb legyen, mint az adszorpciós szakaszban az adszorber telítéséhez szükséges idő. Az 1. ábra szerinti időpontban a 9a adszorberen a tisztítandó véggázt, a 9b adszorberen a forró nitrozatartalmú gázt vezetjük keresztül : ekkor az első oszlopban adszorpció, a másodikban deszorpció játszódik le. A deszorpció befejezése után a 9b oszlopból a nitrozatartalmű gázt öblítéssel el kell távolítani. Az öblítés az üzemben rendelkezésre álló véggáz vagy az úgyis szükséges pótlevegő részáramával elvégezhető, az öblítőgázt az üzemnek az elnyelető toronyba jutó fő gázáramába juttatjuk a turbókompresszor szívóoldatón keresztül. Öblítés után az oszlopot az adszorpció hőmérsékletére kell hűteni, üzemi méretekben ez hideg gáz átszívásával hajtható végre. Hűtésre előnyös megoldásként a rendelkezésre álló tisztított véggázáramot használjuk. A hűtés befejeztével a regenerált 9b adszorber addig nem üzemel, míg a 9a adszorber ki nem merül. Két oszlop alkalmazása esetén tehát a találmány szerint célszerűen úgy járunk el, hogy mialatt az egyik 9a adszorberen a 6 elnyeletőből kilépő véggázokat vezetjük keresztül, addig a másik 9b adszorbert oly módon regeneráljuk, hogy a 4 oxidátorból kilépő forró gázt rajta keresztülvezetjük és a deszorbeált nitrogénoxidokat tartalmazó gázt a 6 elnyeletőbe vezetjük, a deszorpció befejezése után a regenerálandó 9b adszorbert a tisztított véggázzal átöblítjük, miközben az öblitőgázt a salétromsavüzem fő anyagáramába vezetjük, ezt követően a 9b adszorbert az adszorpciós fázisban üzemelő másik 9a adszorberből kilépő tisztított véggázzal az adszorpció hőmérsékletére hűtjük, végül a 9a adszorber kimerülésekor a tisztítandó véggázáramot a regenerált 9b adszorberre átkapcsoljuk és az előző ciklusban kimerült 9a adszorber regenerálását megkezdjük. Ezt a kapcsolási módot szemlélteti a 2. ábra, amelynek képei a hőmérsékletváltó adszorpciós ciklus elemi lépéseit időrendi sorrendben mutatják be; a 9a adszorber a ciklus adszorpciós szakaszában, míg a 9b adszorber annak regeneráló szakaszában van : 2. ábra képei A B C D 9a adszorberben adszorpció adszorpció adszorpció adszorpció 9b adszorberben deszorpció öblítés hűtés (A deszorpció a fçlffitést és hőntartást is magába foglalja.) 2
