De absorptie van stikstofoxyden bij de bereiding van salpeterzuur uit ammoniak

J

_r

' " , G • S • VAN D1!R VLIES

'\

.

.

De absorptie van stikstofoxyden bij de bereiding van salpeterzuur uit ammoniak.

Het behoeft geen nader betoog~ dat de fabricage van salpe-" .t terzuur door katalytische axydatie van ammoniak van int.grer~nd belang is voor onze samenleving. Immers sinds de stikstofbin-dingsbedrijven goedkoop ammoniak kunnen leveren wordt veruit het grootste deel van de wereldproductie aan salpeterzuur

vol-I /

gens dit procede bereid.

Bezien we de ontwikkeling van deze industrie, dan valt het op, dat men, terwijl men zeer snel de katalytische oxyd3tie ~ aft leren beheersen, vele moeilijkheden heeft ondervonden voor dat men de verbrandingsproducten op elegante wijze in salpeterzuur kon omzetten. Tot welke oplossingen men gekomen is, zal in het onder.taande kort behandeld worden.

Enige theoretische beschouwingen over de salpeterzuurbereiding. De bereiding van salpeterzuur verloopt in drie stadia:

I.

Een mengsel van ammoniakgas met lucht wordt bij een

tempe-ratuur van 800-9000 C over een katalysator (~.) geleid, waardoor de ammoniak voor 95-98~ geoxydeerd wordt tot stikstofoxyde;

11. De verbrandingsgassen worden afgekoeld, waarbij de in het gas aanwezige overmaat zuurstof het stikstofoxyde oxydeert tot stikstofdioxyde;

111. De gassen worden successievelijk in contact gebracht met steeds meer verdund salpeterzuur, waarbij het stikstofdioxy-de in salpeterzuur wordt omgezet.

Elk dezer drie stadia zullen we wat nader beschouwen.

I

.

De katalytische Oxydatie van ammoniak.

We hebben hier te maken met twee concurrerende reacties, nl

en 4 NH3

+

5 O₂ ~ 4 NO -+- 6 H20 + 215,6 kg cal 4 NH3 -+- :3 02 ---+ 2 N2 + _{6 H20} + 302 kg cal a

-b

-I ...

.~.

•

Zoals we uit de reactiewarmten zien, is reactie ~ thermo-dynamisch in het voordeel. Bij elke niet gekatalyseerde verbr~­ ding van ammoniak ontstaan dan ook vrijwel uitsluitend stikstof en w~ter als eindproducten. Dat het. toch mogelijk is o~an een geschikte katalysator en onder juist gekozen omstandigheden voor-namelijk stikstofoxyde als reactieproduct te krijgen, komt door-dat aan het katalysatoroppervlak de vormingssnelheid van het stik-stofoxyde zeer groot is, terwijl het slechts relatief traag ont-leed wordt.

Om een zo hoog mogelijke opbrengst aan stikstofoxyde te be-reiken moeten we zorgen voor:

le _{De meest geschikte katalysator;} 2e Optimale temperatuur en druk;

3e Optimale contacttijd met de katalysator;

4e De meest gunstige mengverhouding tussen lucht en 8.D8.oniak; Se _{Een goed geconstrueerde apparatuur.}

ad le Platina en platina-rhodiumlegeringen in de vorm van gaas en folie, zijn de katalysatoren, die tot nu toe veruit de beste resultaten geleverd hebben.

Platina in fijn verdeelde toestand, bijv. op asbest, heeft nooit voldaan.

Tegenwoordig gebruikt men vooral enige lagen fijn gaas van platina of van platina met 10% rhodium op elkaar.

De platina-rhodium alliage heeft het voordeel, dat vooral bij hoge temperaturen de verliezen aan katalysator geringer

zijn dan bij niet gelegeerd platina. De bedrijfstemperatuur ligt voor Pt-Rh gazen echter hoger dan voor platinagazen, nl. bij 900-10000

c.

Bij lage temper~tuur treedt in hoofdzaak reactie b op, hoge temperatuur is gunstig voor de vorming van stikstof-oxyde. De contacttijd wordt bepaald door de reactiesnelheid en dus door de temperatuur. Enerzijds mag geen niet omgezet ammoniak de katalys~tor passeren, daar het dan tot stikstof zou verbranden, anderzijds mag gevormd stikstofoxyde geen

I

!

-I •

I

I

-gelegenheid krijgen aan het katalys~toroppervlak te ontleden. Bij elke Qontacttijd behoort dus een optimum temperatuur en bij elke temperatuur een optimum contacttijd. Meestal werkt men bij temper~turen tussen 800 en 9000 C en met

contacttij--4

den van de grootte-orde 10 sec.

Hoewel de reactie exotherm is, komt er niet voldoende warmte vrij om de katalysator op temperatuur te houden. Men

ge-bruikt dus de verbrandingsgassen om de verae gassen enigszins voor te warmen.

Druk heeft op de omzetting weinig invloed, de optimum condi-ties zullen echter enigszins anders liggen dan bij 1 atm.

Om de reactie gunstig te doen verlopen is een overmaat zuurstof noodzakelijk. Het is echter ook van belang om de

~oniak concentraties zo hoog mogelijk te houden. Optimum condities zijn 9 a 10 vol

%

ammoniak. Er is dan voldoende

zuurstof aanwezig om later het stikstofoxyde in dioxyde om te zetten. Zouden we e~tra z~~~f toevoegen, d~n zouden we

-

-de ammoniak concentratie kunnen verhogen. De extra kosten die dit met zich meebrengt schijnen tot nu toe niet op te wegen tegen de voordelen die er uit voortvloeien.

Dat de apparatuur doelmatig geconstrueerd moet zijn is duidelijk. De voornaamste eisen die er aan gesteld worden zijn, dat de contacttijd en de reactietemperatuur over het gehele gaasoppervlak dezelfde zijn en dat er noch verbranding voor, noch na de katalysator plaats vindt, daar deze verbran-ding tot stikstof leidt.

Worden al deze omstandigheden in acht genomen, dan is het mogelijk rendementen van 97-98% stikstofoxyde te bereiken. 11. De oxyda.tie van stikstof oxyde tot stikstofdioxyde.

Koelen we de uit de convertor komende gassen af, dan begint het stikstofoxyde met de in overmaat aanwezige zuurstof te

reage-ren volgens:

~ Het is een vrij trage reactie, die naarmate de temper~tuur

(

y

\

l~ger wordt sn~r verloopt (negatieve temperatuurcoëfficient). Bij kamertemperatuur loopt de reactie volledig af. De reactie snelheid is op de wijze van een termoleculaire reactie afhankelijk van de concentratie ••

dx • k (c-x) (a_x)2

at

c

als x • de verbruikte hoeveelheid zuurstof. c • de beginconcentratie van de zuurstof.

2a

=

de beginconeentratie van het atikstofoxyde.

2)

kc

=

de op concentraties betrokken snelheidsconatante. Integreert men verg. 2) dan krijgt men:

1

kc

=

t(c-a)1

+

In ~a-x) c-x)

~J

3)

Met partiële drukken voor stikstofoxyde van 7-15 mm kwik en voor zuurstof van 3,5-13 mm kwik vond Bodenstein:

Temp. 00 k . c 10-6 2.09 Hieruit volgt 300 1.70 k~+lO

kt'

600 906 mOl/l/min. 1.33 1.08

=

0.93.

Het behoeft verder geen betoog, dat verhoging van de druk de reactiesnelheid zeer sterk zal vergroten.

Bij lage temper~tuur polymeriseert het gevormde stikatofdio-xyde gedeeltelijk tot atikstoftetrostikatofdio-xyde

2 N02 ( tN204

Volgens Bodenstein geldt

log 2866

•

,

Bij 250 C levert dit

-log T - 6.251

Het evenwicht stelt zich zeer snel in.

4)

L

5

111. De absorptie van stikstofdioxyde in water.

De vorming van het salpeterzuur verloopt volgens de verge-lijkingen:

3 NO 2 + _{H20 (} • 2 HNO 3 ... NO en NO + i<>2 ~ _{N0 2}

1)

2)

De eerste reactie leidt tot een evenwicht. Dit evenwicht is onderzocht o.a. door Burdick en Freed J.Am.Chem.Soc. 43 524

(1921). Zij bepaalden de evenwichtsconstante voor zuursterkten

.

• n liggend tussen 10 en 55% en bij een totale druk van 1 atm.

Als gemiddelde w~arde bij 250 C vonden zij voor

P NO PHN02 log 3 • - 2.34 PN0

3

PH 0 2 2 ---_._~

de p~rtie6le drukken D.jn uitgedrukt in atmospheren.

Het is duidelijk, dat de sterkte van het zuur, dat in con-tact is met het gas van grote invloed is op de absorptie. Bij zuursterkten boven 55% is een geringe hoeveelheid NO in het gas reeds voldoende om de ~bsorptie te verhinderen.

Lage temper~tuur en verhoging v~n druk beinvloeden het even-wicht in gunstige zin.

Reactie 2 is de reeds besproken oxydatiereactie. De ~bsorptie apparatuur.

Uit voorgaande eenvoudige theoretische besohouwing kunnen we reeds verschillende eisen afleiden waaraan een geschikte absorptie apparatuur moet voldoen.

le De absorptie moet onder druk uitgevoerd worden. 2e Er moet voor het verlopen van de reactie

goed contact bestaan tussen vloeistof en gasphase.

3e De NO concentratie moet, vooral in contact met geconoentreerd zuur zo laag mogelijk blijven. De oxydatiereaotie moet dus zodanig kunnen verlopen, dat aan deze voorwa~de voldaan is. 4e De temper~tuur moet zo laag mogelijk zijn. De reacties zijn

beide exotherm, dus is een snelle warmteafvoer noodzakelijk. 5e Een eis, die de techniek stelt is, dat investeringskosten,

onderhouds- en bedieningskosten van de installatie zo laag moge-lijk zijn.

Hoewel men reeds betrekkelijk vroeg deze eisen kende, heeft het vrij lang geduurd voordat men erin slaagde technisch aan deze eisen tegemoet te komen. Dit kwam voornamelijk doordat men moest wachten tot men zuurbestendige staalsoorten had leren maken en be-werken.

Omstreeks 1930 lanceerde men twee verschillende methoden om de absorptie onder druk uit te voeren.

Het ene systeem maakte gebruik van een reeks horizont~le cylinders; de andere methode gebruikte een platen-kolom.

Beide systemen zijn verder ontwikkeld en in het kort zu11en we deze ontwikkeling nader beschouwen.

le Liggende cylindrische absorptielichamen.

a G.Fauser is de ontwerper van dit systeem. (Ch±m. et Ind. 25 88 T 556 (1931).

Het bestaat uit een reeks cylindrisChe lichamen van zuurbe-stendig staal, die ingericht zijn volgens fig.l en opgesteld volgens fig.2. Met behulp van een geperforeerde buis wordt het N0 2 houdende gas onder het oppervlak van het zich in het onderste segment van de cylinder bevindende verdunde zuur in-gevoerd. Het gas borrelt dus door de vloeistof, N0 2 wordt uit het gas opgenomen, terwijl de vloeistof NO aan het gas af-staat. In de open ruimte boven het vloeistofoppervlak is tijd beschikbaar voor de oxydatiereactie; het NO w~dt grotendeels omgezet in N0 2 en hierna wordt het gas afgevoerd naar de vol-gende cylinder, waar het proces zich herhaalt. In de onderste cylinder wordt dus het verse gas geleid, uit de bovenste cy-linder komen de afgewerkte gassen. In de bovenste cycy-linder wordt water gesuppleerd, uit de onderste wordt het geprodu-ceerde zuur afgetapt.

Daar het Fauser niet gelukt is om de katalytische oxydatie van NH3 bij verhoogde druk met een behoorlijk rendement uit te voeren, converteerde hij bij atmospherische druk en

com-L

7

primeerde hij na ~koeling van de verbrandingsgassen met be-hulp van een turbo-oompressor.

De sterkte van het geproduoeerde zuur is 40-420 Be (6l-67~),

terwijl absorptie rendementen van 99% te bereiken zijn. Fauser berekent, dat met een reeks van 12 oylinders 95~ ren-dement te bereiken is, terwijl 19 oylinders een renren-dement van

99% leveren.

De reaotiewarmte wordt afgevoerd door water op de oylinders te sproeien.

b. M.J.Kalous (Brit. 505.620) houdt in grote trekken het systeem van Fauser aan. De diameter van zijn oylinders is eohter aan-zienlijk kleiner genomen dan die van Fauser, om een betere

warmteafvoer mogelijk te maken. Hij geeft aan, dat de verhou-ding tussen het gekoelde wandoppervlak en het kamervolume ten-minste 5 m2/m3 moet zijn en

d~t

een verhouding van 12-14

m2/m3 bijzonder voordelig is.

Kalous bereikt op deze wijze een aanzienlijke vermindering van het voor de absorptie noodzakelijke volume.

o. M.J.Kalous U.S. 2.189.363.

Door di t prinoipe verder doo r te voeren komt Kalous op het idee de absorptie uit te voeren in een buis, waarin vloeistof

en gas in tegengestelde riohting stromen (fig.3). Ge1eidpla-ten, die even in de vloeistoflaag reiken en boven een gedeel-te voor de gasstroom vrij1agedeel-ten)zorgen voor contact met de vloeistof, daar deze min of meer verstoven wordt.

Door aan de buitenkant water op de buizen te sproeien bereikt

hij ee~zeer goede warmte-afvoer. Als verder voo~ee1 noemt

Ka1ous, dat bij dit systeem, in tegenstelling tot de methoden met trapsgewijze absorptie, zuur en gas in ononderbroken te-genstroom met elkaar zijn.

Uit een buis van 300 mm diameter en een totale lengte van 670 m (inhoud 47 m3 ; koe1end oppervlak 632 m2 ) werd bij een druk van 6 atm. een d~gelijkse productie bereikt van 24 ton

salpeterzuur (berekend als 100%) per 24 ,~ ·

ge-noemde

Een rendement van 99% is bereikbaar.

2e Platenkolommen.

a Taylor, Ohilton en Handforth Ind.Eng.Ohem. ~ 860 (1931) hebben met suooes geexperimenteerd met platenkolommen als absorptie apparatuur. Ook zijn zij er in gesla~d om de con-versie onder druk met een goed rendement uit te voeren.

Vloeibare &mmoniak wordt vergast en gemengd met gefiltreerde geoomprimeerde luoht (100 lb gage). Hierna wordt het gasmeng-sel voorgewarmd en in de oonvertor gevoerd. De oonversie is bij hoge temperatuur met rendementen tot 98~ uit te voeren. De platina verliezen bij deze temperaturen zijn eohter zeer hoog (tot 10% per maand). Met Platina-Rhodium ~lliage zijn deze verliezen tot de helft te drukken, maar tooh beperkt men

zich tot een rendement van 96%.

De verbrandingsgassen uit de oonvertor worden gekoeld, waarbij 35-55% salpeterzuur oondenseert. Dit condensaat wordt op een geschikte plaats in de absorptiekolom gebracht.

Het NO krijgt verder gelegenheid om te oxyderen en vervolgens wordt het gas onder in de absorptiekolom geleid.

Deze kolom bevat 20 op gelijke afstand van elkaar aangebrachte platen, voorzien van borrelklokjes.

Aanvankelijk had men moeilijkheden met de warmteafvoer. Tussen de 5e en 6e en tussen de 10e en lle plaat waren koel-secties ingebouwd, doch voldoende was dit niet. Later voerde men het val elke plaat afvloeiende zuur door buiten de kolom aangebraohte koelers, dooh ook dit systeem voldeed niet. Koeling v~n de vloeistof op elke plaat gaf een aanzienlijke vergroting van de oapaoiteit van de kolom.

De installatie waartoe men op deze wijze kwam had een conver-tor van 2 ft diameter en een absorptiekolom van 5~ ft diame-ter en 40 ft hoog. Per 24 h leverde deze installatie 25 ton zuur. Het totale rendement was 93%, de zuursterkte 61%, ter-wijl de verliezen in de afgewerkte gassen kleiner dan 2~ bleven.

I ~

.9

b. Beardsley, Plainfield en Park U.S. 2.206.495.

~

De absorptiekolom)die deze onderz>ekers voorstellen} is even-als die van Taylor c.s. een kolom met klokken platen en koe-ling op elke plaat. De ~standen tussen de verschillende

platen zijn echter niet constant, doch aangepast aan de tijd, die nodig is om het NO, dat zich bij het verlaten van de be ••

schouwde plaat in het gas bevindt te oxyderen, tot een be-paalde oxydatiegraad bereikt is.

Deze oxydatiegraad is boven elke plaat constant en ligt tus-sen 50 en 7~. Bij een geringere oxydatiegraad zou het gehal-te aan NO in het gas gehal-te hoog blijven, bij een grogehal-tere oxyda-tiegraad zou de reactietijd te lang worden.

Volgens dit principe bevinden zich in het midden van de kolom, waar de oxydatiereactie snel verloopt, de platen dicht opeen, terwijl aan de beide uiteinden, waar de oxydatie traag ver-loopt, de tussenruimte groter is.

In het voorbeeld, dat Beardsley en medewerkers geven, wordt een ammoniak-Iuchtmengsel, dat

9%

ammoniak bevat, bij normale druk geconverteerd. De verbrandingsgassen worden afgekoeld, waarbij 7-8% -ig salpeterzuur condenseert en extra lucht wordt gesuppleerd. Vervolgens wordt gecomprimeerd tot 5 atm. en ge-koeld tot 250 C. Hierbij condenseert 62-64% -ig salpeterzuur.

~

~

~

een oxydatiegraad van 99.5% worden de gassen onder in d. I i absorptiekolom geleid. Gegeven is verder, dat de partieele

'f

druk van de zuurstof dan 0.27 atm. is. Van de absorptiekolom is gegeven:

Ie De sterkte van het zuur op elke plaat;

2e Het NO gehalte van de gassen bij het verlaten van elke plaat en bij het binnentreden van de volgende plaat; 3e De verhoudingen van de plaat afstanden.

De genoemde kolom levert dan 65% -ig salpeterzuur, terwijl minder dan ~ van de stikstofoxyden in de afgewerkte g$ssen verloren gaat.

\

~\

;\

Bespreking en vergelijking van de verschillende systemen.

1e We hebben gezien, d~t het mogelijk is de gassen voor of na de

~~

conversie te comprimeren. Con~QP&ie voor de verbranding heeft het voordeel, dat een eenvoudige compressor gebruikt kan worden en verder, dat per gewichtseenheid katalysator per tijdseenheid een aanzienlijk grotere hoeveelheid aamoniak omgezet k~n worden. Een belangrijk nadeel tegenover de conversie bij normale druk ge-volgd door compressie is echter, dat een aanzienlijk armer gas ontstaat. Immers bij afkoeling van de verbrandingsgassen conden-seert volgens Taylor 35-55% -ig salpeterzuur als onder druk gecon-verteerd wordt, terwijl in het laatste geval veruit he·t grootste deel van het water als 7-8% -ig salpeterzuur condenseert.

Willen we dus zo geconcentreerd mogelijk salpeterzuur winnen, dan verkiest de methode, waarbij de gassen na de conversie worden ge-comprimeerd de voorkeur.

2e De absorptiesystemen met cylindrische lichamen zijn eenvoudi-ger van bouw dan de platen kolommen, doch zij vereisen een groter.:

grondoppervlak.

Een mijns inziens principieel nadèel van de syst~en met cylindri. sche lichamen is, dat geen homogene gas stroom mogelijk is, daar de lengte van de weg, die een gasdeeltje aflegt, afhankelijk is van de plaats waar het ingevoerd wordt. Ook zullen op deze wijze ge-makkelijk dode hoeken dntstaan.

We kunmn dus verwachten, dat in het algemeen het NO gehalte van het gas hoger zal zijn, dan uit de berekening volgt.

Hoe kleiner de diameter van de cylindrische lichamen is, bij ge-lijk blijvende of grotere lengte, des te sterker zal dit bezwaar zich doen gelden.

Kalous noemt als voordeel van zijn "slang" systeem, dat vloeistof en gas zich in een continue tegenstroom bevinden.

Echter wordt, tengevolge van het feit, dat de absorptiereactie continu plaats vindt, steeds vers NO aan de gasphase toegevoerd. Het lijkt mij dus niet waarschijnlijk, dat het op deze wijze moge-lijk is hoog geconcentreerd salpeterzuur te bereiden.

---

---I

11

De platenkolommen.

Bij de platen kolommen zijn we zeker van een goed contact tussen vloeistof en gasphase, terwijl de gasstroom regelmatiger zal zijn dan bij de cylindrische absorptielichamen.

Om een zo regelmatig mogelijke gasstroom te verkrijgen, zou m.i. het gebruik van zeefbodems in plaats van klokken~bodems aan te be-velen zijn. In de literatuur ben ik echter geen aanwijzing tegenge-komen of zeefbodems bij de salpeterzuurfabricage gebruikt worden. Of deze kwestie nog niet onderzocht is, of dat er overwegende

be-zw~ren tegen bestaan, is mi j niet bekend.

Het lijkt mij juist om volgens Beardsley, Plainfield en Park het volume tussen de platen aan te passen aan de oxydatiesnelheid. Of het echter practisch is om over de gehele kolom te werken met een oxydatiegraad·van 50-70% is m.i. sterk te betwijfelen.

Beardsley en medewerkers berekenen, dat een oxydatiegraad van 6~ bereikt wordt in een tijd v~rieerend van enkele tienden van secon-den tot enkele seconsecon-den.

Ket deze uitkomst kan ik het echter niet eens zijn, daar volgens mijn berekening deze tijd moet varieren van enkele seconden tot

enkele tientallen seconden.

Daar Beardsley en medewerkers echter niet de gehele samenstelling van hun uitgangsgas opgeven)is het niet mogelijk om exact na te gaan waarin het verschil zit. Voor de oxydatiereactie boven de eerste plaat zijn mijn uitkomsten een factor 45 groter, zodat ik vermoed, dat z1 j hun waarden berekend hebben met be'hulp van een

snelheidsconstante van de dimensie mOl/I/min en die behandeld heb-ben als een snelheidsconstante van de dimensie mOl/I/sec.

Een absorptiekolom volgens Beardsley, werkend met over de gehele kolom een oxydatiegraad van 60% zou dus of zeer hoog worden, of een dergelijke diameter krijgen, dat gemakkelijk onregelmatigheden in de gas stroom optreden.

Op grond van bovenstaande overwegingen heb ik als meest ge-schikte methode om hoog geconcentreerd salpeterzuur te bereiden gekozen:

l

b Afkoeling der verbrandingsgassen en afsoheiding van 7-8~ -1g salpeterzuur.

o Suppletie van extra luoht en oompressie tot 5 atm.

d Afkoeling van het geoomprimeerde gas en afsoheiding van 65~ -ig salpeterzuur.

e Oxydatie van het stikstofoxyde tot een oxydatiegraad van 99.5% bereikt is.

t Absorptie in een platenkolom, waarin de platen zioh op onrege~­

matige afstanden van elkaar bevinden. Het eerste oondensaat wordt gebruikt tesam-en met extra water voor de vloeistofvoe-ding van de kolom.

De Berekening.

Ie Samenstelling van de gassen, die ontstaan uit een

9%

-ig ammoniak-Iuohtmengsel.

Aannamen.

~ De temperatuur van de luoht is 200 C en de relatieve voohtig-heid 70df0.

b Het rendement van de oonversie is 95~.

o Het rendement van de absorptie 1s 98%.

d Bij afkoe1ing van de gassen na de oonverlie oondenseert 7.60% -ig salpeterzuur.

e Luoht wordt gesuppleerd tot 5.4% zuurstof aanwezig is. f Geoomprimeerd wordt tot een druk van 5 atm.

S

Bij afkoeling van het geoomprimeerde gas tot 25° C oondenseert water als 65% -ig salpeterzuur, tot de dampspanning gelijk is aan die boven 65% -ig salpeterzuur.

h Het gas krijgt gelegenheid te oxyderen tot een oxydatiegraad van 99.5% bereikt is, voordat het de absorptiekolom binnen-treedt.

Produotie 1000 kg 100% -ig salpeterzuur per uur als 1538 kg 65% -ig salpeterzuur.

Bij totaalrendement 93~ vereist dit 290 kg ammoniak per uur. Diohtheid NH3 bij 20° Clatm.

=

0.718 gil dus

°

I

-I

.

13

Per uur dus nodig 4.487.700 1 9% -ig NH3-1uchtmengse1. ~ -De hoeveelheid lucht, die nodig is

=

4.083.800 1.

Aan water verz~digde lucht van 200 C en 1 atm. bevat 17.5 mm water. Bij een relatieve vochtigheid van 70% dus 12.4 mmo Dit ls 1.63%.

4.083.800 1 lucht bevat dus _{66.600 1 H20} 843.600 1 02

3.173.600 1 N₂ enz. ~ . "/

De samenste111ng van het gas ls dus bij 20° '0 en 1 atm. NH3 403.900 1 O2 843.600 1 H20 66.600 1 N₂ enz. 3173.600 1 totaal 4487.700 1. De Conversie.

Voor 95% verloopt de reactie

Voor ~ 5% de reactie

Beschouwen we de reactieproducten als gassen bij 200 0, dan is ontstaan terwijl 383.700 1 N0 2 605.850 1 H 20 10.100 1 N2 686.600 1 02 verbruikt wordt.

Onder genoemde aanname zou de gassamenste111ng worden N0 2 383.700 1

°2 157.000 1 H20 672.450 1 N₂ 3.183.700 1

We koelen echter af tot 250 0 in plaats van tot 20 0 0, dus o ~" N0 2 390.250 1

1,-)~ Î.J~

Y

)q D I b;"-°2 159.680 1 I (Cl _{11/ 1} 0 \ (j 'J H₂0 683.930 1 ~" 0\

)~

" N2 3.238.030 1

Een gedeelte van het water condenseert echter. Het gasv01ume zonder w~ter is 3.787.960 }. en de maximum spanning van water bij

/ l

25° C is 23.75 mm Eg.

De totale druk van het gas is 760 mm, dus de druk zonder wa-ter is 736.25 mm Hg.

Het volume van het gas verzadigd aan waterdamp ls dus 760

736.25 X 3.787,960

=

3.910.152

Hieruit volgt, dat het volume van de w!terdamp is 122.190 1. Er condenseert dus 561.740 1. waterdamp.

Nu is bij 25°0 het volume van 1 kg waterdamp

=

1.167 m3• Het con::lensaat bevat dus 481.4 kg water.

Het condensaat bevat echter tevens 7.6~ salpeterzuur. Om 1 Kg 7.60% salpeterzuur te bereiden is 0.935 kg water nodig, nl. 0.924 kg ter verdunning en 0.011 kg om met N0 2 sa1pe-terzuur te vormen.

Er ontstaat dus 481.4 _ 0.935 - 514.9 kg 7.60% -ig salpeterzuur. Dit bevat 39.13 kg salpeterzuur, dat ontstaan is uit 28.57 kg N0 2 en 4.97 kg 02.

28.57 kg N0 2

=

15060 1 N0 2 gas bij 250 0 en 1 atm. 4.97 kg O

2

=

3760 1 O2 gas bij 250 C en 1 atm. De g~ssamenste1ling wordt dus: N0₂ 375.190 1 °2 155.920 1 H₂0 122.190 1 N₂ 3.238.030 1 totaal 3.891.330 1.

I/. 'l. . I, \~

Lucht wordt gesuppleerd tot een zuurstorgeha~t1er-ta~ "5'.4~.

Zonder water is het volume 3.769.140 1. Stellen we de hoeveelheid zuurstof, die gesuppleerd moet worden gelijk x, dan is

155.920 + x 1:1 0.054 (3.769.140 + 5 x)

x

=

65.220 1. 5 x 1:1 326. 100 1.

De waterdamp spanning in de lucht is 12.6 mm, dus is het volume van de vochtige lucht 760 X 326.100 • 331.644 1.

Het volume van de waterdamp is dus 5.544 1. De s4IDenste11ing van het gas wordt dus: _{N0 2}

O2 H20 375.190 1 221.140 1 127.734 1 N2 3.498.910 1 15 De Compressie.

t.rL

1.117

t.(

1 )

_{Daar nu het evenwicht 2 N0 2 • 'N204 sterk zijn invloed doet}

gel-den, zullen we in het vervolg het volume als constant beschouwen. Compressie tot 5 atm. geeft: 75.038 1

44.228 1 699.782 1 totaal 819.048 1. De spanning van w~terdamp boven 65~ -ig salpeterzuur is 0.0087

atm. Zonder waterdamp is de spanning dus 5.0000 - 0.0087 •

4.9913 atm. Het totale volume gas - waterdamp is dus 5

4.9913 X 819.048

=

820.476 1. Het volume waterdamp is dus 1428 1.

2..-v,

Ir'"

De gass~nste11ing;,s dus: · N0 2 75.038 O₂ 44.228 H20 1.428

N

₂ 699.782 totaal 820.476 1. PN02 P02 PH20 PN2 totaal

=

0.4573 atm. 11 0.2695 atm.

-

0.0087 atm.

--

4.2645 atm.

-5.0000 atm.

Er condenseert dus 126.306 1 waterdamp en vormt 65~ -ig sa1peter-zuur. 126.306 1 waterdamp

=

108.2 kg.

1 kg 65% -ig salpeterzuur bevat 0.35 kg water, terwijl voor de vorming van het salpeterzuur zelf nog 0.0929 kg water nodig is geweest.

Voor 1 kg 65% -ig salpeterzuur is dus 0.4429 kg water nodig. Uit 108.2 kg water ontstaat

o~~:~~

=

244.3 kg 65% -ig

salpeter-zuur. Dit bevat 158.8 kg salpeterzuur 100% en is ontstaan uit 115.9 kg

115.9 kg N0

2

=

12.223 1 bij 25° C en 5 atm.

I

-20.2 kg O2

₌

3.062 1 bij 250 C en 5 atm.

I

.

_De s~enste11ing van het gas wordt dus: _{N0 2} 62.815 1 °2 41.166 1 H20 1.428 1 N2 699.782 1 totaal 805.191 1.

Nu is slechts 99.5~ van het NO geoxydeerd, we hebben dus 324 1 NO en 162 1 02 meer. _{N0 2} 62.491 1 NO 324 1 02 41.328 1 H20 1.428 1 N2 699.782 1 totaal 805.353 1. De druk is gedaald van 5 atm. tot 805.353 )<. 5

-

_{4.9078 atm.}

820.476

-Dus _PN02 I: 0.3808 atm. P_NO

_•

0.0020 atm. P 02

•

0.2519 atm • PH20

-

-

0.0087 atm. PN2 I: 4.2644 atm. totaal 4.9078 atm.

Nu is het N0₂ gedeelte lijk geassocieerd.

stellen we Px _

(0.3809-2Px )2 - 7.81 Px I: 0.1266

Uiteindelijk wordt de"gassamenstelling dus:

PN02

•

0.1276 atm. PN204

-

-

0.1266 atm. PNO

-

-

0.0020 atm. P H20

=

0.0087 atm.

Po

_•

0.2519 atm. 2

P

_N

_•

4.2644 atm. 2 totaal 4.7812 atm.

17

Berekening van de absorptiekolom.

A~nn~en.

a De kolom produceert 1293.7 kg 65% -ig salpeterzuur per uur. Ingevoerd wordt 820.476 I gas per uur met een druk van

4.7812 atm., en 514.9 kg 7.60% -ig salpe»erzuur + de vereis-te hoeveelheid wavereis-ter.

Het verlies aan stikstofoxyden in de afgewerkte gassen is ongeveer

2$.

De temper~tuur is in de gehele kolom 250

c.

Het plaatrendement is voor elke plaat

40%.

De gasstroom is laminair en volkomen gelijkmatig.

Geen rekening wordt gehouden met veranderingen in het water-gehalte van de gassen.

Als voorbeeld zul~n we de berekening van de eerste plaat uitgebreid weergeven. De berekende gegevens over de andere

pla-ten zullen in een tabel ondergebracht worden. De absorptiereactie op de eerste plaat.

De samenstelling van het inkomende gas is

Bij 250 C geldt voor het 2 P NO • (PEN03)

•

evenwicht: P_N02

=

0.1276 atm. PN204

*

0.1266 atm. PNO • 0.0020

aam.

0.2519 atm.

----

0.0087 atm.

•

4.2644 atm • -3 4.6 X 10

Boven 65% -ig salpeterzuur is volgens grafiek I. de spanning van de salpeterzuurdamp

=

2.32 mm kwik en die van water 6.6 mm kwik. Omgerekend in ~tm. dus

10-3 atm. 3.05

y

l

I )

Bij evenwicht is dus

---~~----.=~--

=

(1.276 10-1 )3 8.68 10-3

-3

4.6 X 10 _PNO

=

0.0089 atm.

Nu was de NO druk reeds 0.0020 atm., zodat theoretisch 0.006,9 atm.

/

1

NO vrij kan komen. Het plaatrendement

i

_

s

_

ech

_

t~!

slechts 40%, zodat inderdaad 0.0028 atm. NO vrij komt. De totale NO druk wordt dus 0.0048 atm.

Opgenome~ wordt 3 X 0.0028

=

0.0084 atm. N02. Uit elke liter gas wordt dus opgenomen:

273 -2

23 X 0.09 X 0.0084 x 298

=

1.593 10 g N02.

Per uur 820.476 X 1.593 10-2

=

13070 g

=

_{284.1 gmol N0 2}

Hieruit wordt gevormd: ~ X 284.1

=

189.4 gmol HN0 3

=

11.93 kg.

Voor de vorming van dit salpeterzuur is nodig geweest 1.70 kg

water.

De eerste plaat levert per uur 1293.7 kg 65~ -ig salpeterzuur. Van de tweede plaat komt op de eerste:

1293.7 - 11.93

+

1.70

=

1283.5 kg 7$ -ig salpeterzuur. _, 1293.7 kg 65% -ig salpeterzuur bevat 840.9 kg 100% _{HN0 3 •}

1283.5 kg

_xfo

-ig

salpeterzuur bevat 840.9 - 11.9 : 829.0 kg HN0₃•

Hieruit volgt _x

=

64.6%. ~" e

De oxydatiereactie boven de I plaat.

Boven de eerste plaat laten we 30% van het aanwezige NO heroxyde-ren. De tijd, die hiervoor nodig is, berekenen we uit:

hierin is: ~a 11 de c

=

de x

=

de K

₌

de

r<

c-a)x

-+

In

L(

a-x) a c (a-x)l a(c-x)

J

beginconcentratie van het NO

beginconcentratie van de O2 verandering der 02 conc in snelheidsconstante, bij 250 in gmol/l in gmol/l de tijd

r

C • 28250 gmol/l/sec.

I

-PNO

=

0.0048 atm.

Po

=

0.2519 atm. 2 Oxydatlegraad 30% 19

~a

a 0.5 X 0.09

X

0.0048

X

~

•

1.9788 10-4 298 a :I 9.894 10-5 273 2 c

=

0.5

x

0.09 X 0.2519 X 298

=

1.0385 10-x • 2.968 10 -5

t:..

=

14.79 sec.

Er blijft 0.0034 atm. NO over, terwijl 0.0014 atm. N0 2 terugge-vormd en 0.0007 §tm. 02 verbruikt wordt.

De N02 druk zou zijn in~n er geen associatie optrad: 0.3808 - 0.0084~ 0.0014 ~ 0.3738 ~tm.

Echter

7.81 Px - 0.12385 De s~enstel1ing van het gas wordt dus:

PN0 2

=

0.1261 atm.

P

N204

=

0.1239 atm. PNO

-

-

0.0034 atm.

Po

-

-

0.2512 atm. 2

Plaat no 1 2 3 4 inkomend - 0.1276 0.1261 0.1248 0.1237 gas PN0₂ PNO 0.0020 0.0034 0.0042 0.0041 Zuur-sterkte 65.0

10

64.6

%

64.2

10

63.8

%

PHN0 3 3.05 10-3 2.88 10 -3 2.74 10-3 2.61 10-3 PH 0 8.68 10-3 _{8.81 10-}3 8.95 10-3 9.01 10-3 2 Uitkomend gas PNO 0.0048 0.0060 0.0068 0.0071

Po

0.2519 0.2512 0.2503 0.2489 2 Opgenomen atm.N0 2 0.0084 0.0078 0.0078 0.0090 kg BN0 3 _{11.93 11.08 11.08 12.78} gevormd/h kg water no-dig voor HN0 3 _{1.70 1.58} vorming 1.58 1.83 kg inkomend zuur 1283.5 1274.0 1264.5 1253.5 kg inkomend 10010 BN0 3 829.0 817.9 806.8 794.0 Sterkte in-komend zuur 64.6 ~ 64.2 ~ 63.8

%

63.3

%

Oxydatiegraad 30

10

30

10

40

%

40

10

Oxyda.tietijd

-in sec. 14.79 11.87 ' 16.37 15.77 PN~? hype 0.3738 0.3678 0.3627 0.3565

P

_{N0 2} 0.1261 0.1248 0.1237 0.1224 PN204 0.1239 0.1215 0.1195 0.11'70 .P_NO 0.0034 0.0042 0.0041 0.0043 P0 2 0.2512 0.2503 0.2489 0.24'75

21 Plaat no 5 6 7 8 inkomend g~s fN0 2 0.1224 0.1206 0.1192 0.11'10 ~NO 0.0043 0.0047 0.0052 0.0059 Zuur-sterkte 63.3

%

62.8

%

62.2

%

61.4

%

~HN03 2.43 10-3 S·29 10-3 2.11 10-3 1.89 10-3 ~H20 9.14 10-3 9.34 10-3 9.47 10-3 9.74 10-3 Uitkomend

gas

PNO

0.0078 0.0086 0.0098 0.0116 Pd 0.2475 0.2459 0.2442 0.2423 2 Opgenomen atm. N02 0.0105 0.0117 0.0138 0.0171 ~g BN03 14.92 16.62 19.61 24.29 gevormd/h

kg

water no-dig voor _{HN0 3} vorming 2.13 2.37 2.80 3.47 kg inkomend zuur 1240.7 1226.4 1209.6 1188.8 kg inkomend 100~ _{HN0 3} 779.1 762.5 742.9 718.6 Sterkte in- , komend zuur 62.8 ~ 62.2

fo

61.4

fo

60.4

fo

Oxydatiegraad 40

fo

40

fo

40

fo

40

'f,

Oxydatietijd in sec. 14.44 13.19 11.66 9.93 P N02 hYPe 0.3491 0.3408 0.3309 0.3184 PN02 0.1206 0.1192 0.1170 0.1143 . P N2G4 0.1143 0.1108 0.1069 0.1021

PNO

0.0047 0.0052 0.0059 0.0070 . _{P 02} 0.2459 0.2442 0.2423 0.2400

I

.

-lDkol'rlend PN02

---

---

---

---gas hype PN0 2 0.1143 0.1109 0.1061 0.0986 I • fNO 0.0070 0.0084 0.0107 0.0146 ~uur-sterkte 60.4

%

59.2

%

57.5

%

54.7

%

P _{. HNO 3} 1.67 10-3 1.43 10-:3 1.16 10-3 8.49 10-4 fH20 1.00 10-2 1.04 10-2 _{1.~0 10-2} 1.20 10-2 Uitkomend gas .PNO 0.0140 0.0178 0.0244 0.0411 P0 2 0.2400 0.2372 0.2336 0.2287 Opgenomen atm. N02 0.0210 0.0282 0.0411 0.0795 l!g _{HN0 3} gevormd/h 29.83 40.06 58.38 112.9 ~g water no-dig voor HN03 vorming 4.26 5.72 8.34 16.1 ltg inkomend zuur 1163.2 1128.9 1078.9 982.1 kg inkomend 100% HN0 3 688.8 648.7 590.3 477.4 , Sterkte in-komend zuur 59.2% 57.5

%

54.7

%

48.6

%

Oxydatiegraad 40

%

40

%

40

%

60

fo

'I Oxydatietijd in seo. 8.32 6.64 4.93 6.89 :PN0 2 hYPe 0.3030 0.2819 0.2506 0.1958 .PN0 2 0.1109 0.1061 0.0986 0.0844 P . _N204 0.0960 0.0879 0.0760 0.0557 .P_NO 0.0084 0.0107 0.0146 0.0164 P02 0.2372 0.2336 0.2287 0.2163

23 Plaat no 13 14 15 16 :1;.nkomend gas fN02 hyp 0.1958 0.1430 0.1075 0.0817 ~NO 0.0164 0.0170 0.0144 0.0115 Zuur-sterkte 48.6

%

41.3

%

34.9

%

29.3

%

~HN03 4.47 10-4

_----

----

----fU20 1.48 10-2

----

----

----Ul~ltomend. saa , ,

:r

_NO 0.0425 0.0361 0.0287 0.0224 P -°2 0.2163 · 0.2035 0.1927 0.1841 Qpgenomen _A atm.N0 2 0.0783 0.0572 0.0430 0.0327 ~g _{HN0 3} gevormd/h 111.2 81.26 61.11 46.45 ~g water no-dig voor HN0 3 vorming 15.9 11.6 8.73 6.64 ~g inkomend zuur 886.8 817.1 764.7 724.9 1i:g inkomend 100% HN03 366.2 284.9 223.8 177.3 1 Sterkte in-komend zuur 41.3

%

34.9

%

29.3

%

24.5

%

I Qxydatiegraad 60

%

60

%

60

%

60

%

Oxydatietijd in sec. 7.07 8.81 11.64 15.52 PN0 2 hype 0.1430 0.1075 0.0817 0.0624 ·1 PN02

----

..

_--

----

----FN20 4

----

----

----

----PNO 0.0170 0.0144 0.0115 0.0090 f0 2 0.2035 0.1927 0.1841 0.1774

inkomend ga. ~N02 hyp 0.0624 0.0478 0.0354 0.0257 fNO 0.0090 0.0069 0.0066 0.0068 Zuur-sterkte 24.5

%

20.4

%

16.6

%

14.5

%

PHN03

----

----

----

----PH20

----

----

----

----Uitkomend gas :PNO 0.0173 0.0133 0.0113 0.0102 P02 0.1774 0.1717 0.1684 0.1661 Opgenomen atm. N02 0.0250 0.0191 0.0142 0.0103 -kg HN03 gevormd/h 35.51 27.13 20.17 14.63 kg water no-dig voor HN03 vorming 5.07 3.88 2.88 2.09 kg inkomend I zuur 694.5 671.2 653.9 641.4 kg inkomend 100% HN03 141.8 114.7 94.5 79.9 sterkte in-komend zuur 20.4

%

16.6

%

14.5

%

12.5

%

Qxydatiegraad 60

%

50

%

40

%

40

%

Oxydatietijd in sec. 21.46 18.46 14.71 16.52 P N02 hyp. 0.0478 0.0354 0.0257 0.0195 PN02

----

----

----

----P N20 4

----

----

----

----PND 0.0069 0.0066 0.0068 0.0061 P02 0.1717 0.1684 0.1661 0.1640

25 Plaat no 21 22 23 24 '-nkomend I • gas fN02 hype 0.0195 0.0152 0.0134 0.0080 ~NO 0.0061 0.0052 0.0029 0.0037 ~uur-12.5

%

11.1

fo

9.85

fo

8.72

fo

sterkte

I?

HNO 3

----

----

----

----fH20

----

----

----

----Uitkomend

.

gas ~NO 0.0087 0.0072 0.0037 0.0048 ~02 0.1640 0.1622 0.1600 0.1600 Qpgenomen atm. N02 0.0078 0.0061 0.0054 0.0032 ~g HN03 9.50 8.67 7.67 4.54 gevormd/h lJ:g water no-dig voor HN03 vorming 1.58 1.27 1.10 0.65 ~g inkomend zuur 633.5 626.1 619.5 615.6 ~g inkomend 100% HN03 70.4 61.7 54.0 49.5 Sterkte in-komend zuur 11.1

%

9.85

%

8.72

%

8.04

fo

Qxydatiegraad 40

%

60

%

----

----Qxydatietijd in sec. 19.63 53.96

----

----P.

N02 h:yp. 0.0152 0.0134 0.0080 0.0048 P'_{N0 2}

----

----

----

----J:

N204 ----

----

----

----fNO 0.0052 0.0029 0.0037 0.0048 ~02 0.1622 0.1600 0.1600 0.1600

..Plaat no 25 26 ~nltomend gas

[

PNO ₂ hyp. 0.0048 0.0029 ._PNO 0.0048 0.0054 Zuur sterkte 8.04

10

7.54 tf, P HN03

----

----PH 0 ₂ ----

----Uitkomend gas PNO 0.0054 0.0060 P02 0.1600 0.1600 Opgenomen ~tm. _{N0 2} 0.0019 0.0012 ~g _{HN0 3} 3.30 1.70 gevormd./h kg wEt,ter no-dig voor HN03 vorming 0.47 0.24 kg inkomend zuur 612.8 611.3 .kg inkomend 10010 _{BN0 3} 46.2 44.5 .Sterkte in-komend zuur 7.54

%

7.28

10

Oxydatlegraad

----

----Oxydatietijd in sec. ---- ----~N02

hYPe

0.0029 0.0017 PN02 ----

---PN20 4

----

----PNO 0.0054 0.0060 P0 2 0.1600 0.1600

.,

27

De afmetingen van de kolom •

Nemen we als diameter van de kolom 2 m aan, dan is de

opper-vlakte van een dwarsdoorsnede 3.14 m2 • Per uur passeert 820.476 m3

gas, dus is de gassnelheid 261.3 _/h of 7.26 cm/sec.

We kunnen dus op eenvoudige wijze berekenen welke de afstand tussen het vloeistof oppervlak van de ene en de onderkant van de volgende plaat moet zijn, daar we de oxydatietijd kennen.

De afstand van de platen onderling moet dus zijn: deze af-stand

+

de hoogte van de vloeistof op de plaat.

/ ""

Uit fig.

J

volgt" dat ongeveer 25~ van het vloeistofvolume op een plaat ingenomen wordt door de appendages. We beschouwen dus

a~oppervlak van een plaat 0.75

x

314 • 236 dm2 •

Werken we nu zo, dat de dikte van de vloeistoflaag op plaat

no 26 gelijk 5 cm is, dan bevindt zich op deze plaat 236

x

0.5

=

118 1 vloeistof.

Per uur wordt 589.6 1 vloeistof aangevoerd, zod~t de verblijf' tijd 118 X 3600

=

720.5 sec. is.

589.6

Nu is de verblijf tijd voor elke plaat gelijk, zodat we het vloeistofvolume op elke plaat kunnen berekenen uit 720.5 X x als

3600 '

x

=

het volume vloeistof, dat per uur op de beschouwde plaat aan-komt.

720.5 x

De dikte van de vloeistoflaag volgt dus uit 3600 X 236 •

In de volgende tabel zijn de op deze wijze berekende waarden verzameld.

No tiet:ljd Vloeistof per uur zuur zuur zuur/h vJLoei- platen

opp. tot in 1. stof in in c .m.

voibgende c.m. plaat 1 14.79 107.4 1293.7 65 _% 1.3841 934.7 7.9 115 2 11.87 86.2 1283.5 64.6% 1.3823 928.5 7.8 94 3 16.37 118.8 1274.0 64.2% 1.3804 922.9 7.8 127 4 15.77 114.5 1264.5 63.8% 1.3786 917.2 7.7 122 5 14.44 104.8 1253.5 63.3% 1.3762 910.8 7.7 113 6 13.19 95.8 1240.7 62.8% 1.3738 903.1 7.6 103 7 11.66 84.7 1226.4 62.2% 1. 3710 894.5 7.5 92 8 9.93 72.1 1209.6 61.4% 1.3671 884.8 7.4 80 9 8.32 60.4 1188.8 60.4% 1.3620 872.8 7.3 68 10 6.64 48.2 1163.2 59.2% 1.3558 857.9 7.1 55 11 4.93 35.8 1128.9 57.5% 1.3468 838.2 6.9 43 12 6>.89 50.0 1078.9 54.7% 1.3314 810.4 6.4 56 13 7.07 51.3 982.1 48.6% 1.2959 757.9 6.0 57 14 8.81 64.0 886.8 41.3% 1.2499 709.5 5.7 70 15 11.64 84.5 817.1 34.9% 1.2091 675.8 5 .• 5 90 16 15.52 112.7 764.7 29.3% 1.1717 652.6 5.4 118 17 21.46 155.8 724.9 24.5% 1.1406 635.4 5.3 161 18 18.46 134.0 694.5 20.4% 1.1148 623.0 5.2 139 19 14.71 106.8 671.2 16.6% 1.0916 614.9 5.1 112 20 16.52 119.9 653.9 14.5% 1.0788 606.1 5.1 125 21 19.63 142.5 641.4 12.5% 1.0670 601.1 5.1 148 22 53.96 391.7 633.5 11.1% 1.0587 598.4 5.1 397 23

---

---

626.1 9.85% 1.0514 595.5 5.0 30 24

---

---

619.5 8.7'1$ 1.0450 592.8 5.0 30 25

---

---

615.6 8.04% 1.0411 591.3 5.0 30 26

---

---

612.8 7.54% 1.0383 590.2 5.0

--- voe-ding 611.3 7.28% 1.0368 589.6

i

In figuur 5 is een schets gegeven van de berekende kolom. de ~ota1e hoogte is 27,.75 m, bij een diameter van 2 m.

Figuur 6 is een voorbeeld van de inrichting der borrelplaten.

JW

;~~

~ ~,7'

,,---

~

/

I

•

29

Conclusies:

We hebben gezien, dat het mogelijk is om met behulp van een kolom van redelijke afmetingen 65% -ig salpeterzuur te be-reiden.

2e Verhoging van de sterkte van het geproduceerde zuur gaat echter gepaard met een sterke toename van het aantal pla-ten dat nodig is en van de vereiste oxydatieruimte. Het lijkt m~~an ook niet practisch hoger te gaan dan een sterk-te van 65

%.

3e Het aantal platen kan verminderd worden:

a Door een hogere oxydatiegraad toe te passen. Dit gaat echter gepaard met een zeer grote toename van het volume.

b Door platen met een groter rendement te ontwerpen.

(de door ons bij de berekening gebruikte waarde van

40%

is laag).

c Door de druk te verhogen.

4e Het oxydatievolume ts te verkleinen:

~ Waarschijnlijk is het mogelijk om door andere oxydatiegraden te kiezen (bijv.~n het midden van de kolom lager dan wij ge-nomen hebben) de kolom enigszins te verkleinen.

b Drukverhoging leidt zeker tot verkleining van het oxydatie-volume.

5e Verdere drukverhoging maakt dus, dat we met een kleinere ko-lom kunnen volstaan. Tengevolge van de grotere mechanische belasting, moet een dergelijke kolom echter zwa~der uitge-voerd worden.

Uiteindelijk zal die druk gekozen moeten worden, waarbij een kolom van minimale bouwkosten gebruikt kan worden.

1. 2. 3. 4. 30

*

L I TER A T U U ROP G A V E.

*

---~---Gmelina Handbuch H.A.Curtia M.Bodenstein Lijat no 4 Fixed Nitrogen Z.E1ektroohem. 24 183 (1918) Z.E1ektrochem. 22 327 (1916) Z.Physik.Chem. 100 68 (1922) 4. C.L.Burdiok en E.S.Freed J.Am.Chem.Soo. 43 518 (1921)

5. G.Fauaer Chim.lnd. 20 (76 T) 416 (1928) Chim.lnd. 25 (88 T) 556 (1931) Chlm.lnd. gQ (77 T) 417 (1928) 6. M.J.Kaloua Brit. 505.620 (1937) 7. M.J.Ka1ous

U.S.

2.189.363 (1938) 8. G.B.Taylor~ T.H.Chilton ~ en S.L.Handforth Ind.Eng.Chem. 23 860 (1931) 9. A.P.Beards1ey, P1ainf1e1d en R.H.Park

U.S.

2.206.495 (1940).