NOX-ABGAS - AUFBEREITUNG
- Abgasreinigung -
- Auffangen gefährlicher Gase -
- Herstellung von Salpetersäure -
EINFÜHRUNG
Stickoxide werden auch als nitrose Gase oder NOx-Gase bezeichnet und entstehen bei zahlreichen Prozessen, z. B. während der Reaktion und Konzentrierung von Salpetersäure oder der Verbrennung fossiler Energieträger. NOx-Gase sind gesundheitsschädlich, stellen aber auch eine wertvolle Quelle für die Herstellung von Salpetersäure dar.
Gase mit einem geringen NOx-Gehalt, die beispielweise während eines Verbrennungsprozesses entstehen, werden hauptsächlich mit Ammoniak in einem katalysierten Prozess in Stickstoff und Wasser umgewandelt.
Bei höheren NOx-Konzentrationen werden die Gase vorwiegend durch wässrige Absorptionskolonnen geleitet, um die Stickoxide aus den Abfallgasen zu entfernen oder herauszuwaschen und/oder Salpetersäure herzustellen. De Dietrich Process Systems entwirft und baut Absorptionskolonnen in vielen verschiedenen Größen und Ausführungen ganz nach Ihren Bedürfnissen. Ist kein Sauerstoff vorhanden und die Absorptionskolonne wird mit einem wässrigen, nicht oxidierenden Medium wie Wasser betrieben, passiert das Stickstoffmonoxid (NO) der NOx die Absorptionskolonne, während die anderen Stickoxide unter ätzenden Bedingungen in salpetrige Säure und Salpetersäure oder Nitrite und Nitrate zersetzt werden. Durch die Zugabe von Sauerstoff wird das NO in der Gasphase zu NO2 oxidiert, um Salpetersäure zu ergeben und anschließend in Wasser gelöst zu werden – die gebräuchlichste Methode zur Herstellung von Salpetersäure. Werden der Flüssigphase Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid oder Kaliumpermanganat hinzugegeben, erfolgt eine Oxidation von Nitriten zu Nitraten und der Waschprozess wird verbessert. Diese halbkontinuierlich betriebenen Absorptionssysteme werden von uns in der Regel geliefert, wenn regelmäßig durchgeführte Prozesse, wie der Auflösungsprozess von Metallen mit Salpetersäure, einen NOx-Abfallstrom erzeugen.
Mit Luft bzw. Sauerstoff kann die Umwandlung von NOx in Salpetersäure auf quantitative Weise vorteilhaft bei einem höheren Druck erfolgen, was im Grunde auch die übliche Methode für die Synthese von Salpetersäure auf Basis der Ammoniakoxidation ist. Solche kontinuierlich betriebenen NOx-Absorptionskolonnen werden von uns normalerweise in Verbindung mit Salpetersäure-Konzentrierungsanlagen geliefert, um die NOx-Emissionen auf Werte unterhalb der vorgeschriebenen Grenzen zu reduzieren und die Effizienz des gesamten Salpetersäure-Konzentrierungsprozesses zu erhöhen.
Wir liefern folgende Lösungen:
- Atmosphärische NOx-Wäscher im Labor- und Pilotmaßstab zum halbkontinuierlichen Betrieb bei der Reinigung von Abgasen
- Atmosphärische NOx-Absorptionskolonnen im Pilot- und Produktionsmaßstab zum halbkontinuierlichen oder kontinuierlichen Betrieb beim Einfangen von Stickoxiden
- Druckbeaufschlagte NOx-Absorptionskolonnen im Produktionsmaßstab zur kontinuierlichen Herstellung von Salpetersäure
VERFAHREN ZUR UMWANDLUNG VON NOX IN SALPETERSÄURE MITHILFE VON LUFT
NOx-Gase, die aus der extraktiven Rektifikationskolonne zur Herstellung hochkonzentrierter Salpetersäure stammen, werden mit Luft vermischt und unter Verwendung eines Flüssigkeitsringkompressors am Boden einer Edelstahl-Absorptionskolonne mit Druck beaufschlagt, während von der Oberseite der Kolonne Wasser zugeführt wird. Die Oxidation von NOx verläuft exotherm, daher muss die Wärme zur Erhöhung von Umwandlungsrate und Säurekonzentration so gut wie möglich abgeführt werden. Da diese Wärmeabführung entscheidend für die Umwandlungsrate ist, hat De Dietrich Process Systems Kolonnenböden mit integrierten Kühlkreisläufen entwickelt. Die entstandene Salpetersäure, die am Boden der Kolonne austritt, hat eine Konzentration von ca. 50 - 65 Gew.-%. Das an der Oberseite der Kolonne austretende Abgas entspricht den Vorgaben der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft) oder liegt sogar darunter.The NOx gases coming from the extractive rectification column to produce high concentrated nitric acid are mixed with air and pressurized by a liquid ring compressor into the bottom of a stainless steel absorption column whereas water is intorduced from the top of the column. The oxidation of NOx is quite exothermic so it is necessary to remove the heat as good as possible to increase the conversion rate and concentration of nitric acid. Since this heat removal is crucial for the conversion rate De Dietrich Process Systems has developped column trays with integrated cooling loops. The generated nitric acid leaving the column at the bottom has a concentration of about 50-65wt%. The vent gas leaving the column at the top meets the specification of TA-Luft or even lower.
Prozessablaufplan der QVF® NOx-Druckabsorption zur Herstellung von Salpetersäure
Da die Wärmeabführung in der Kolonne aufgrund der exothermen Reaktion ein bedeutender Aspekt ist, hat De Dietrich Process Systems seine Kolonnen mit speziell entwickelten gekühlten Böden ausgerüstet.
FALLSTUDIE
Eine der größten bisher von De Dietrich Process Systems gebauten NOx-Druckabsorptionskolonnen wiegt 41 t, hat eine Höhe von 35 m und einen Durchmesser von 1.900 mm.
De Dietrich Process Systems liefert Druckabsorptionsanlagen gemäß geltenden Normen wie z. B.:
- AD2000 / PED
- ASME
- US Stamp
- China Stamp
Referenzanlagen sind weltweit zu finden.
Die Abbildung zeigt eine NOx-Kolonne während des Transports bei Nacht.
