DE752640C

DE752640C - Verfahren zur Herstellung konzentrierter Loesungen von Ammonnitrat aus verduennter Salpetersaeure und Ammoniak

Info

Publication number: DE752640C
Application number: DEM146471D
Authority: DE
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1938-12-09
Filing date: 1939-11-15
Publication date: 1953-04-09
Also published as: BE437208A; GB625004A; CH214602A; FR862186A

Description

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Es ist bekannt, daß die Ausnutzung der Reaktionswärme bei der Herstellung von Ammoniumnitrat bedeutenden Schwierigkeiten begegnet, da die Salpetersäure leicht flüchtig ist, so daß, wenn das Ammoniak ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen der Salpetersäure beigegeben wird, bedeutende Stickstoffverluste entstehen, sobald die Lösung den Siedepunkt erreicht.

L'm diesen Verlusten vorzubeugen, wurde bereits vorgeschlagen, die Reaktion zwischen

Salpetersäure und Ammoniak unter größerem Druck als demjenigen, der dem Siedepunkt des gewonnenen Ammoniumnitrats entspricht, erfolgen zu lassen. Die Lösung wird alsdann in einen anderen, äußeren Behälter entleert, welcher sich unter Atmosphärendruck befindet, und verdunstet mittels der· von der Reaktion selbst erzeugten Wärme. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß Salpetersäure und Ammoniak komprimiert werden müssen. Alan hat ferner auch vorgeschlagen, Salpetersäure

und Ammoniak unter Atmosphärendruck zu neutralisieren und dabei die Reaktionswärme aim Konzentrieren der erhaltenen Lösung in einem unter Vakuum arbeitenden Verdampfer zu benutzen; dieses Verfahren ist jedoch besonders umständlich, da ein leerer Raum erzeugt und der gesamte aus der Lösung sich entwickelnde Dampf unter erheblichem Aufwand von Kühlwasser kondensiert werden muß. ίο Bei einer weiteren bekannten Anlage wird der Druckunterschied zwischen der Xeutralisationszone und der Sättigungszone mit Hilfe einer Vakuumpumpe und eines Regulierventils erzeugt. Dabei wird im Gegenstrom gearbeitet. Das Ammoniakgas-'wird im untersten Teil des Sättigungsraumes, der verhältnismäßig große Höhe besitzt, die frische Säure in seinem obersteh Teil zugeführt. Beide Komponenten kommen in einem mit Raschigringen versehenen Sättigungsraum von verhältnismäßig großer Höhe allmählich aufeinander zur Einwirkung, indem sie im Gegenstrom sich bewegen. Dabei ist eine verhältnismäßig starke Variation des durch die Vakuumpumpe erzeugten Druckes im Sättigungsraum unvermeidlich. Dabei sind noch Anlagekosten und Kraftbedarf der Pumpe für die im Umlauf zu haltenden bedeutenden Flüssigkeitsmengen zu berücksichtigen.

Bei einer außerdem noch bekannten Anlage werden zwar auch Säure und Ammoniak im unteren Teil des Sättigungsapparates eingeführt und dort sofort zur Reaktion gebracht. Dabei wird indes der zur Vermeidung von Stickstoftverlusten und zur Unterdrückung des Siedens der Lösung erforderliche Druck durch Komprimieren der Reagenzien auf 4 bis 0 atü erzielt.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird derselbe Zweck in viel einfacherer Weise dadurch erreicht, daß der erforderliche höhere Druck durch die in dem Sättigungsapparat auf seinem Bodenteil lastende Flüssigkeitssäule in der Weise erzeugt wird, daß H XO₃ und X H₃ in den unteren Teil des Sättigungsapparates in bekannter Weise eingeführt und dort sofort zur Reaktion gebracht werden, worauf die vollständig neutralisierte Lösung mittels einer Zirkulationsvorrichtuug in den oberen Teil des Apparates geführt und hier in bekannter Weise der Verdampfung unterworfen wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben , .--ich aus der Zeichnung, die eine beispielsweise und schematische Darstellung einer zur Aus- 1 führung des Verfahrens der Erfindung dienenden Vorrichtung zeigt. Salpetersäure und Ammoniak werden in den zur Reaktion erforderlichen Mengen durch die Schlaugeurohre 1 und j in die W ärmeaustauseher 3 und 4 gelohet, wo sie durch den von der Kondonsicrung der gewonnenen XitratKisung herrührenden Dampf vorgewärmt werden. Das Ammoniak wird danach durch den Verteiler 5 in den l unteren Teil des Sättigungsapparats einge- ; lassen, während die Salpetersäure in das mittlere Rohr 6 gepumpt wird. Die durch die Reaktion entwickelte Wärme läßt die Temperatur ! der Lösung bis zum Siedepunkt ansteigen. I Wenn z. B. ein Konzentrationsgrad von 90% l verlangt wird, siedet die Lösung an der Ober-

däche des Bades bei 148⁰. Wenn die Flüssig- ^! keit im Sättigungsapparat die Höhe von 4 m erreicht, ergibt sich am Boden des Behälters . ein Druck von ungefähr 0.55 atü, dem eine 1 Siedetemperatur von ungefähr 157⁰ entspricht. ^; L"m Verluste an Ammoniak und Salpetersäure ' zu vermeiden, trägt man zweckmäßig dafür . Sorge, daß die Lösung erst zu sieden beginnt, wenn die Xeutralisierung vollständig beendet : ist. Dieses kann man dadurch erreichen, daß

die Temperatur im unteren Teil des Sätti-' gungsapparats, in welchen Salpetersäure und ' Ammoniak eingeführt werden, unter 157° gehalten wird. Dieses wiederum wird durch einen l intensiven Durchlauf und Umlauf der Flüssig-

keit in der durch die Pfeile bezeichneten Rich-I tung erzielt, so daß die Lösung vom oberen ! Teil des Sättigungsapparats, wo die Tempe-1 ratur durch die Verdampfung des Wassers sich ¹ auf etwa 148⁰ hält, durch den Ringraum 7 in

den unteren Teil fließt, so daß der Wärmegrad i auf der gewünschten Höhe gehalten werden I kann.

; Der Durchlauf der Flüssigkeit wird durch ι eine Schraube mit senkrechter Achse S be-I tätigt, welche nach Art einer Zirkulationspumpe arbeitet. Wenn die Lösung in den oberen Teil I des Sättigungsapparats gelangt und infolge des verminderten Druckes zu sieden beginnt, ist sie bereits vollständig neutralisiert, so daß keine Verluste an Stickstoff eintreten. Die kon-I zentrierte Lösung wird durch das Rohr 9 aus dem Sättigungsapparat abgeführt.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat vorgeschlagen worden, das so geleitet wird, daß die bei der Vereinigung der Reagenzien entwickelten Reaktionswirbel ciiie örtliche Steigerung der Temperatur der umlaufenden Lösung bewirken, so daß diese zum Sieden kommt. Der dabei entwikkelte Dampf erzeugt in dem nach oben steigenden Rohr eine Mammutpumpenwirkung, und in diesem Teil des Rohres ergibt sich der Vortrieb der Lösung, wodurch deren Umlauf bewerkstelligt wird. _t

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung weist demgegenüber die folgenden Unterschiede und Vorteile auf:

Bei dem bekannten Verfahren bewirkt die Reaktionswärme der Reagenzien das Sieden ;in derjenigen Stelle, wo sich Salpetersäure und Ammoniak vereinigen, während gemäß

Claims

der Erfindung das Sieden an jener Stelle durch den Druck der darüber stehenden Flüssigkeitssäule zielbewußt vermieden wird. Nach dem bekannten Verfahren wird ferner die Reaktionswärme dazu ausgenutzt, um mit dem sich aus der siedenden Flüssigkeit entwickelndenDampf eine aufsteigende Bewegung der Flüssigkeit zu bewirken, was offensichtlich einen Kraft- oder Wärmeverlust bedingt. Nach der Erfindung wird eine ähnliche aufsteigende Bewegung erreicht: da aber hier das Sieden der Lösung in der unteren Zone verhindert wird, so bleibt in der Flüssigkeit die gesamte aus der Reaktion sich entwickelnde Wärme erhalten, die deshalb fast restlos zur Verdampfung der Lösung in dem oberen Teil des Behälters nutzbar gemacht werden kann.

Gemäß der Erfindung wird ferner der Umlauf der Flüssigkeit im äußeren Raum des Reaktionsgefäßes durch einen Flügel erleichtert und beschleunigt. Indes wird auch ohne Benutzung eines solchen Flügels der Umlauf einfach infolge des thermischen Ausgleichs eintreten. Der durch die Anwendung des Flügels verursachte Kraftverbrauch fällt andererseits praktisch überhaupt nicht ins Gewicht gegenüber dem Vorteil, der bei dem Verfahren der Erfindung in der Rückgewinnung der Reaktionswärme zu erblicken ist. Während ferner bei dem bekannten Verfahren die Anwendung eines Vakuums notwendig erscheint, arbeitet das Verfahren der Erfindung ohne Anwendung eines Vakuums bei Atmosphärendruck.

Ausführungsbeispiel

212 kg auf 85⁰ vorgewärmtes Ammoniakgas werden unter einem Druck zwischen 0.3 und o.S atü in den unteren Teil des Sättigers eingeführt und dort mit 7S9 kg ebenfalls auf S5- vorgewärmter Salpetersäure von 37,5 Be (56,J⁰Zo) zur Reaktion gebracht. Es wird eine (u^uZoige Ammoniumnitratlösung erhalten, die nach Umlauf im Apparat und unter teilweiser Ausnutzung der Reaktionswärme mit einer Konzentration von 90¹Vo aus dem Sättiger austritt.

P Λ T E N T Λ N S P U O C H E:

r. Verfahren zur Herstellung konzentrierter Lösungen von Ammoniumnitrat aus verdünnter Salpetersäure und Ammoniak, bei welchem die Reaktion unter höherem Druck als demjenigen der Dampfspannung der gewonnenen Lösung erfolgt, während die Verdunstung unter Atmosphärendruck stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß dieser höhere Druck durch die in dem Sättigungsapparat auf seinem Bodenteil lastende Flüssigkeitssäule in der Weise bewirkt wird, daß HXO₃ und NH₃ kontinuierlich in den unteren Teil des Sättigungsapparates in bekannter Weise eingeführt und dort sofort zur Reaktion gebracht werden, worauf die vollständig neutralisierte Lösung mittels einer Zirkulationsvorrichtung in den oberen Teil des Apparates geführt und hier in bekannter Weise der Verdampfung unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil der im Verdunstungsraum kondensierten Lösung in den Sättigungsraum zurückführt, so daß die Temperatur im Sättigmigsraum unter dem aus der Höhe der Flüssigkeitssäule sich ergebenden Druck bleibt und die Reaktionswärme zur Konzentration verwendet werden kann.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschriften Xr. 590 469,
658478;

französische Patentschrift Xr. 813 196.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen