Bloqueo del compresor de NO y del expansor de gas residual en una instalación para la preparación de ácido nítrico.

Procedimiento para el bloqueo del compresor de NO y del expansor de gas residual en una instalación para lapreparación de ácido nítrico según el procedimiento de dos presiones,

que contiene

- una parte de presión baja

- un compresor de NO, siendo bloqueados los árboles del compresor de NO mediante por lo menos 2cámaras de bloqueo con respecto a las partes cargadas con gas,

- una parte de presión alta con oxidación y absorción,

- por lo menos un intercambiador de calor,

- un expansor de gas residual, siendo bloqueados los árboles del expansor de gas residual mediante por lomenos 2 cámaras de bloqueo con respecto a las partes cargadas con gas,

- todas las cámaras de bloqueo tienen unas juntas de estanqueidad laberínticas,en el que

(a) se conducen amoníaco y aire comprimido a la parte de presión baja de la instalación para la preparaciónde ácido nítrico y allí se oxida el amoníaco mediante un catalizador para dar NO y agua,

(b) el NO resultante se oxida parcialmente para dar NO2,

(c) el gas resultante, saturado con NO y NO2, se conduce al compresor de NO,

(d) el gas con NO y NO2 comprimido se conduce a la parte de presión alta de la instalación para lapreparación de ácido nítrico, donde se efectúa una oxidación del NO restante para dar NO2, seguida de unaabsorción de dióxido de nitrógeno para dar ácido nítrico,

(e) el gas residual se conduce por lo menos a través de un intercambiador de calor hacia el expansor degas residual,

caracterizado por que

- la primera cámara de bloqueo se encuentra situada en cada caso junto al rotor cargado con gas delcompresor/expansor,

- se retira una parte del gas residual detrás del intercambiador de calor y se subdivide en 2 corrientesparciales,

- de las cuales la primera corriente parcial se conduce a la primera cámara de bloqueo del compresor deNO, y

- de las cuales la segunda corriente parcial se conduce a la primera cámara de bloqueo del expansor degas residual, y

- la mayor parte del gas residual de las dos corrientes parciales, debido al más alto nivel de presión, llega alrotor cargado con gas a través de la junta de estanqueidad laberíntica, que separa al rotor cargado con gascon respecto de la primera cámara de bloqueo,

- el gas residual, que llega por medio de faltas de estanqueidad de los laberintos desde la respectivaprimera cámara de bloqueo a la respectiva segunda cámara de bloqueo, se conduce a la corriente de gasde escape del expansor de gas residual.

Bloqueo del compresor de NO y del expansor de gas residual en una instalación para la preparación de ácido nítrico El invento se refiere a un procedimiento así como a un correspondiente dispositivo para el bloqueo del compresor de NO y del expansor de gas residual mediante un gas residual en una instalación para la preparación de ácido nítrico según el procedimiento de dos presiones. En este caso, la primera cámara de bloqueo se encuentra en cada caso junto al rotor, cargado con gas, del compresor y del expansor. En este caso, una parte del gas residual se retira detrás del intercambiador de calor y se subdivide en 2 corrientes parciales, de las cuales se conducen la primera corriente parcial a la primera cámara de bloqueo del compresor de NO y la segunda corriente parcial a la primera cámara de bloqueo del expansor de gas residual. Allí, la mayor parte del gas residual de las dos corrientes parciales llegará al rotor cargado con gas, debido al más alto nivel de presión, a través de la junta de estanqueidad laberíntica que separa al rotor cargado con gas con respecto de la primera cámara de bloqueo. Debido a faltas de estanqueidad de los laberintos, un gas residual puede llegar desde la primera cámara de bloqueo a la segunda cámara de bloqueo. Este gas residual es conducido en cada caso a la corriente de gas de escape del expansor de gas residual.

El ácido nítrico es una importante sustancia de base de la industria química y sirve, por ejemplo, como fundamento para la producción de fertilizantes, sustancias explosivas, así como para la nitración de sustancias orgánicas en el caso de la producción de colorantes y agentes desinfectantes.

Desde principios del siglo 20, el ácido nítrico se prepara según el denominado procedimiento de Ostwald, en el que se basa hasta hoy en día la producción industrial a gran escala. En el caso de esta reacción se trata de una oxidación catalítica de amoníaco. El monóxido de nitrógeno resultante reacciona para dar dióxido de nitrógeno, a partir del cual, mediante reacción con agua, se forma ácido nítrico, que se puede separar en torres de cascada. Este proceso se describe en la publicación "Anorganische Stickstoffverbindungen" (Compuestos nitrogenados inorgánicos) de Mundo/Weber, Carl Hanser Verlag, Munich Viena 1982, así como en el documento de solicitud de patente internacional WO 01/68520 A1.

En este caso, la preparación de ácido nítrico se puede realizar según el procedimiento de una sola presión o el de dos presiones. En el caso del procedimiento de una sola presión, tanto la combustión como también la absorción se llevan a cabo a una presión mediana (de 5 bares) o a una presión alta (de > 8 bares) . El procedimiento de dos presiones, que constituye el fundamento del invento aquí descrito, se diferencia del procedimiento de una sola presión por el hecho de que se llevan a cabo la combustión bajo una presión mediana y la absorción bajo una presión alta.

La ventaja del procedimiento de dos presiones reside en el hecho de que las etapas de presión son adaptadas a las respectivas reacciones y por consiguiente se garantizan tanto un rendimiento óptimo de combustión como también una absorción compacta.

El gas residual no absorbido, después de haber pasado por unas etapas de calentamiento previo, se conduce en este caso a un expansor de gas residual, con el fin de descomprimirlo hasta la presión del medio ambiente para la obtención de trabajo para el compresor. El documento de solicitud de patente alemana DE 102 07 627 A1 describe un procedimiento, en el que, por ejemplo, se obtiene trabajo a partir de la expansión del gas residual, pasando a emplearse por lo menos dos etapas de expansión, estando dispuesto entre las etapas de expansión por lo menos una disposición para el calentamiento del gas residual, que se había descomprimido previamente. El trabajo obtenido a partir de esto se utiliza entonces con el fin de hacer funcionar uno o varios turbocompresores.

De acuerdo con el estado de la técnica, en el caso de este procedimiento para el bloqueo del compresor de NO y del expansor de gas residual en una instalación para la preparación de ácido nítrico según el procedimiento de dos presiones, se utiliza un aire secundario. En el caso del aire secundario se trata de un aire comprimido, que es sacado del aire de proceso y es enfriado con un intercambiador de calor hasta la temperatura requerida para el bloqueo de la máquina.

En este caso, el aire secundario se conduce por unas juntas de estanqueidad de árbol exentas de desgaste, que requieren poco entretenimiento. Unas bombas mecánicas de anillo deslizante o sin prensaestopas requieren por el contrario una filtración más costosa.

Frecuentemente, la presión diferencial del aire secundario utilizado para el bloqueo de los aparatos es demasiado pequeña en comparación con la presión de entrada del gas con NO, con lo que no se garantiza un bloqueo seguro de los aparatos. Por este motivo, debido a la presión más alta, se utiliza frecuentemente también un aire de instrumentos o un aire de la instalación, que corresponde al aire de instrumentos no secado.

Además de ello, se conoce un compresor para gases nitrosos, que tiene unas juntas de estanqueidad laberínticas, así como unas conducciones de entrada y de salida, y que sirve predominantemente para la finalidad de encontrar la eliminación y la evitación de deposiciones de sales cristalinas en unos compresores para gases nitrosos, consiguiéndose, por medio de una inyección especial de vapor de agua externo, un aumento apropiado de la presión de vapor de agua. El procedimiento y el dispositivo correspondiente se describen en el documento de patente alemana DE 3014673 C2.

En el documento de solicitud de patente alemana DE 3835341 A1 se describe un compresor centrífugo con un plano de división horizontal para gases nitrosos con juntas de estanqueidad laberínticas. El objetivo es garantizar unas presiones iguales en los recintos anulares entre las etapas de compresión y evitar desbordamientos del medio de trabajo, y aumentar de este modo la seguridad de funcionamiento.

Una forma de realización adicional de una junta de estanqueidad de árbol destinada a la disminución de fugas y a la disminución de la corrosión para un expansor de transmisión o un compresor de transmisión se divulga en el documento DE 102005041003 A1. En particular, esta junta de estanqueidad de árbol está caracterizada porque las puntas de estanqueización están dispuestas en tres segmentos de estanqueización que están situados unos tras de otros, porque entre en cada caso dos segmentos de estanqueización está dispuesta una cámara anular, porque la cámara anular que está orientada hacia el recinto interno del expansor o compresor de transmisión está equipada con una conducción de aportación de un gas de bloqueo, cuya presión es más alta que la presión que reina en el recinto interno del expansor o compresor de transmisión, y porque la cámara anular que está apartada del expansor

o compresor de transmisión está provista de un sistema de retirada por aspiración del gas de bloqueo.

Otros ejemplos de juntas de estanqueidad de árboles en compresores y expansores se muestran en el documento de solicitud de patente británica GB 1582209 A y en el documento de solicitud de patente de los EE.UU US 20050058533 A1. El citado en último lugar se refiere a un sistema de junta de estanqueidad laberíntica doble, que posee dos cámaras dispuestas una dentro de otra, consiguiéndose el efecto de estanqueización mediante un medio de estanqueización a presión alta, que fluye en dirección opuesta a unas eventuales corrientes de fugas. En el documento GB 1582209 se utiliza aire comprimido como medio de estanqueización en un compresor, con el fin de evitar corrientes de fugas de la corriente gaseosa principal dentro del compresor entre el rodete del compresor y las partes estacionarias del compresor.

No obstante, tampoco en el caso de las mencionadas formas de realización se presentan unas condiciones óptimas para garantizar de una manera segura el bloqueo requerido de los aparatos.

La misión del presente invento consiste, por lo tanto, en ejecutar el bloqueo del compresor de NO y del expansor de gas residual en una instalación para la preparación de ácido nítrico de tal manera que se garantice un bloqueo seguro de los aparatos.

Esto se consigue mediante un procedimiento y una instalación para el bloqueo del compresor de NO y del expansor de gas residual en una instalación para la preparación de ácido nítrico según el procedimiento de dos presiones, que contiene una parte de presión baja, un compresor de NO, siendo bloqueados los árboles del compresor de NO por medio... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el bloqueo del compresor de NO y del expansor de gas residual en una instalación para la preparación de ácido nítrico según el procedimiento de dos presiones, que contiene

• una parte de presión baja

• un compresor de NO, siendo bloqueados los árboles del compresor de NO mediante por lo menos 2 cámaras de bloqueo con respecto a las partes cargadas con gas,

• una parte de presión alta con oxidación y absorción,

• por lo menos un intercambiador de calor,

• un expansor de gas residual, siendo bloqueados los árboles del expansor de gas residual mediante por lo menos 2 cámaras de bloqueo con respecto a las partes cargadas con gas,

• todas las cámaras de bloqueo tienen unas juntas de estanqueidad laberínticas,

en el que

(a) se conducen amoníaco y aire comprimido a la parte de presión baja de la instalación para la preparación de ácido nítrico y allí se oxida el amoníaco mediante un catalizador para dar NO y agua,

(b) el NO resultante se oxida parcialmente para dar NO2,

(c) el gas resultante, saturado con NO y NO2, se conduce al compresor de NO,

(d) el gas con NO y NO2 comprimido se conduce a la parte de presión alta de la instalación para la preparación de ácido nítrico, donde se efectúa una oxidación del NO restante para dar NO2, seguida de una absorción de dióxido de nitrógeno para dar ácido nítrico,

(e) el gas residual se conduce por lo menos a través de un intercambiador de calor hacia el expansor de gas residual,

caracterizado por que

• la primera cámara de bloqueo se encuentra situada en cada caso junto al rotor cargado con gas del compresor/expansor,

• se retira una parte del gas residual detrás del intercambiador de calor y se subdivide en 2 corrientes parciales,

• de las cuales la primera corriente parcial se conduce a la primera cámara de bloqueo del compresor de NO, y

• de las cuales la segunda corriente parcial se conduce a la primera cámara de bloqueo del expansor de gas residual, y

• la mayor parte del gas residual de las dos corrientes parciales, debido al más alto nivel de presión, llega al rotor cargado con gas a través de la junta de estanqueidad laberíntica, que separa al rotor cargado con gas con respecto de la primera cámara de bloqueo,

• el gas residual, que llega por medio de faltas de estanqueidad de los laberintos desde la respectiva primera cámara de bloqueo a la respectiva segunda cámara de bloqueo, se conduce a la corriente de gas de escape del expansor de gas residual.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el gas residual requerido para las cámaras de bloqueo se saca a partir del tramo de gas residual situado detrás del intercambiador de calor con la temperatura requerida y con la sobrepresión requerida.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el gas residual requerido para las cámaras de bloqueo se saca a partir de una etapa intermedia del expansor de gas residual con la temperatura requerida y con la sobrepresión requerida.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado por que para la estanqueización del compresor de NO y/o del expansor de gas residual se prevé una tercera cámara de bloqueo, que se hace funcionar con aire como gas de bloqueo.

5. Instalación para la preparación de ácido nítrico según el procedimiento de dos presiones, que abarca

• una parte de presión baja,

• un compresor de NO, siendo bloqueados los árboles del compresor de NO mediante por lo menos dos cámaras de bloqueo con respecto de las partes cargadas con gas, y teniendo todas las cámaras de bloqueo unas juntas de estanqueidad laberínticas,

• una parte de presión alta ,

• por lo menos un intercambiador de calor,

• un expansor de gas residual, siendo bloqueados los árboles del expansor de gas residual mediante por lo menos dos cámaras de bloqueo con respecto de las partes cargadas con gas, y teniendo todas las cámaras de bloqueo unas juntas de estanqueidad laberínticas,

• un dispositivo para la introducción del gas con NO resultante en el compresor de NO,

• un dispositivo para la introducción, con el que el gas con NO llega a la parte de presión alta de la instalación para la preparación de ácido nítrico,

• un dispositivo, con el que el gas residual es conducido al expansor de gas residual a través de un 5 intercambiador de calor,

• un dispositivo para la retirada y la subdivisión de una parte del gas residual en 2 corrientes parciales,

• unas conducciones de entrada de las dos corrientes parciales a las respectivas primeras cámaras de bloqueo del expansor de gas residual y del compresor de NO, encontrándose la respectiva primera cámara de bloqueo, en la que se conduce el gas residual, en cada caso junto al rotor, que es estanqueizado por

laberintos, y

• unas conducciones de salida desde las segundas cámaras de bloqueo a la corriente de gas de escape del expansor de gas residual.

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que para la estanqueización del compresor de 15 NO se prevé una tercera cámara de bloqueo.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que para la estanqueización del expansor de gas residual se prevé una tercera cámara de bloqueo.