DE1592363A1 - Verbesserung bei der Herstellung von Ammoniumnitrat - Google Patents

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ 1592363 8 München 27, Pienzenauerstraße

DR. DIETER MORF Telefon 483225 und 486415

Telegramme: Chemindus München Patentanwälte

13. April 1967 R. 131

OFFICE NATIONAL INDUSTRIEL DE L¹AZOTE 31 Toulouse 03» Frankreich

Verbesserung bei der Herstellung von Ammoniumnitrat

Granuliertes Ammoniumnitrat wird üblicherweise in grosstechni-BCheη Masstab durch Neutralisation von Salpetersäure mit gasförmigenAmmoniak hergestellt, wobei die erhaltene lösung eingeengt wird, ehe man sie im oberen Teil eines Granulierturme, welcher von einem aufsteigenden Luftstrom durchlaufen wird, *«*- stäubt» Bas am Boden des Turms gewonnene feste Produkt, welches noch einen erheblichen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, wird in notwendiger Weise vor der Lagerung getrocknet»

Es wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen» mit dem Ziel, den Verbrauch an Energie und/oder Dampf, welchen diese Endstufe nach sich zieht, zu vermeiden; bestimmte davon bestehen darin, dass man im Laufe der Neutralisation und der primären Konzentration AMoniumnitrat-Lösungen herstellt, deren Konzentration

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etwa 98 56 beträgt· Das nachfolgende Einblasen von Luft mit etwa 200⁰C ermöglicht die praktisch vollständige Entfernung des zurückgebliebenen Wassers und führt zu einer Endkonzentration des Produkts im Bereich von 99»8 bis 100 ^.

Die Wirtschaftlichkeit des Dampfs, welcher die Ausführung dieser Verfahren ermögiioht, ist dennoch nicht allzu günstig. Darüberhinaus stellt das Halten erheblicher Mengen an Ammoniumnitrat hoher Konzentration in der Apparatur wegen der !Instabilität dieses üalzes oberhalb 170 ⁰O eine utändige Quelle von Explosionsgefahr dar.

Nach anderen verbesserten Verfahren werden diese Nachteile in gewissem Masse behoben durch den Einsatz eines von den Wänden beheizten Dünnschicht-Verdampfer«, der gegebenenfalls ein Bewegungsorgan enthält,, und es erlaubt, die Ausgangslösung, welche von der Neutralisation und der primären Konzentration kommt, durch den kontinuierlichen Kontakt des Films mit einem fliessfähigen Heizmedium einzuengen.·> Die Lenkung eines derartigen Vorgangs erweist sich jedoih als schwierig, insbesondere aus dem Gesichtspunkt der kontinuierlichen Zuführung eines flüssigen Films von konstanter Dicke ο Im übrigen hat die mögliche Anwendung beweglicher mechanischer Vorrichtungen, deren Aufgabe darin besteht, die Flüssigkeit

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in Berührung mit der Austausch-Oberfläche zu erneuern, sehr schwie rige Instandhaltungs-Probleme zur folge ·

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren, das es erlaubt, Ammoniumnitrat-Lösungen mit eines Gehalt von mehr als 90 #, welche nach den herkömmlichen Verfahren der Heutralisation und der primären Konzentration erhalten wurden, auf einen Gehalt von 99s5 bis 99_f8 % zu bringen und dabei jegliche Explosionsgefahr dank der geringen Ansammlung des konzentrierten Produkte zu vermeiden» Dieses Verfahren» welches eine einfache Begelung und Lenkung des Vorgangs ermöglicht und den Einsatz empfindlicher beweglicher Teile im Inneren der Apparatur vermeidet, beruht auf dem Prinzip der "Atomisierung" oder Feinstzerstäubung der heisaen, zur konzentrierenden Ammoniumnitratlösung zu Flüssigteilchen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 0,5 und 2 mm in einer Umgebung grossen Volumens, deren Wände auf eine Temperatur oberhalb dee Kristallisationspunkts des Salzes gebracht werden, wobei die Temperatur der Ausgangslösung oberhalb 170 ⁰C liegt» Das Verfahren wird in Gegenwart eines gasförmigen chemisch gegenüber dem Aamoniumniart trat inerten fliessfähigen Mediums ausgeführt, wie beispielsweise Luft, welches auf eine Temperatur von 200 bis 210° vorerhiSzt ist und von dem ein erheblicher Anteil in das Verfahren zurückgeführt wird ο Biases Medium_s welchee dem unteren Teil des Kontenträtionsraume zugeführt wird, kann in eine turbulente Bewegungafcum mraetzt

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werden, welche den FlUssigkeitsfilm niederschlägt, der sich auf den

Wänden, die die flüssigen, teilweise entwässerten Teilchen aufaehmen, bildet und auf diese Weise den Austausch begünstigt und die Konzentration vollendete Diese Ausführungsform ist jedoch in keiner Weise zwingend, insbesondere kann man im Falle, wenn die Ausgangskonzentration der Lösung gleich oder oberhalb 95 $> liegt ₉ den Gasstrom in einer nichttangentialen Weise den inneren Wänden des Raumes zuführen« Das so erhaltene hochkonzentrierte Nitrat wird direkt den Zerstäubern zum Granulieren mittels Schwerkraft zugeführt«

Die der Beschreibung beiliegenden schematischen Zeichnungen stellen den Aufriss zweier verschiedener Apparaturen dar, womit die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann_o Hierzu ist zu beachten, dass diese Vorrichtungen in gleicher Weise Teil der Erfindung sind, wie jegliche andere Apparatur, welche die innige Berührung von auf über 90 i> vorkonzentrierten Ammoniumnitratlösungen, die einer Feinzerteilung zu FlUssigteiIcheη mit einem mittleren Durchmesser zwischen 0,5 und 2 mm unterworfen wurden, mit einem heissen Gasstrom, der nicht mehr als 10 Volumsprozent Feuchtigkeit enthält» bei Temperaturen im Bereiche von 170 bis 200 ⁰C erlaubt ο

In der Zeichnung gemäss Figo 1 wird die von der Neutralisation und primären Konzentrationsanlage kommende Ammoniumnitratlösung von der Pumpe 1 aufgenommen, ehe sie mittels der Dispersionsvorrich-

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tung 4 im Raum 2 "atomisiert" wird» dessen Wände durch im Mantel 3 umlaufenden Dampf auf einer Temperatur zwischen 170 und gehalten werden. Die Lösung, deren Temperatur im Bereich von bis 190 ⁰C liegt, befindet sich auf diese Weise im Zustand starker Verteilung in Berührung mit der auf etwa 210 ⁰C vorerhitzten Luft, welche in den Konzentrationerautn 2 mittels der Leitungen 5 tangential eingeführt wird, gemäss dem Querschnitt AA¹, der in Fig° 2 dargestellt ist. Die Ammoniumnitrat-Teilchen werden an den erhitzten Wänden des Raums 2 niedergeschlagen und sammeln eich im flüssigen Zustand bei einer Konzentration von 99,5 bis 99»8 56 im Behälter 6, welcher direkt Über die Rohrleitung 7 die Zerstäuber des in der Figur nicht eingezeichneten Granulierturms versorgt« Ein erheblicher Anteil der vom Atomisator 4 versprühten und von der heissen Luft, welche als Trägergas für den während des Vorgangs freigesetzten Dampfs dient, mitgeführteη Teilchen wird durch ein System von Prallflächen zurückgehalten, welche in 8 schematisch dargestellt sind, und fliesst Über die Wände des Raums zurück, während die Luft bei 9 abgezogen wird. Ein Teil dieser. Luft wird, nachdem er einen Zyklon und eine Aufheizvorrichtung herkömmlicher Art (in der Zeichnung der Figo 1 nicht dargestellt) durchlaufen hat und mit in geeigneter Weise vorerhitzter Frischluft versetzt ist, dem Verfahren durch die Leitungen 10 und 5 neuerlich zugeführt, während eine dem zugesetzten Anttil entsprechende Fraktion in die Atmosphäre abgeblasen wird, nachdem

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man ihre fühlbare Wärme zum Vorheizen der Frischluft in einem herkömmlichen, nicht eingezeichneten Wärmeaustauscher verwendet hat ο

Die Fig. 3 stellt sohematisch eine andere AusfUhrungsform der Erfindung dar« Die von der Neutralisation und primären Konzentration kommende Nitratlösung wird von oben nach unten durch die Dispersionevorrichturtg 1 in den Raum 2 eingeführt, dessen Wände durch im Mantel 3 umlaufenden Dampf auf einer Temperatur von 170 bis 210 ⁰C gehalten werden. Die sehr geringe Dimensionen aufweisenden Teilchen treffen, ehe sie die Wände berühren, auf den aufsteigenden heiaeen Luftstrom, welcher in den Raum 2 mittels der Leitungen A eingeführt wird_o Das flüssige Salz, welches nioht mehl als 0,2 bis 0,5 $> Wasser enthält, sammelt sich im Behälter 5, welcher durch die Leitung 6 die in der Zeichnung nicht dargestellten Zerstäuber des Granulißrturms versorgt» Die heisae Luft, welche das während des Vorgangs verdampfte Wasser mit sich führt, wird durch die Schächte 7 abgezogen, wobei ein durch θ schematisch dargestelltes System von Ablenkflächen die mitgerissenen Bläschen zurückhält, ehe der Gasstrom in einen Zyklon eintritt. Ein Anteil der abgezogenen Luft wird in den Raum zurückgeführt, nachdem man seine Temperatur wieder auf die anfängliche Höhe gebracht hat und eine bestiemte Menge trockener, auf 170 bis 210 ⁰C gebrachter Eraatssluft zugeführt hat» Der dem Kreislauf entnommen« Teil der Luft

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wird in die Atmosphäre abgeblasen, nachdem seine fühlbare Wärme zum Vorerhitzen der äquivalenten Menge trockener Zusatzluft verwendet worden ist ο

In bestimmten Fällen, insbesondere wenn es erwünscht ist, das Volumen des Konzentrat!, onsrauras maximal zu beschränken oder wenn die Ammoniumnitratlösung einen Wassergehalt von 5 bis 10 ^ aufweist f ist es vorteilhaft, einen Teil der frischen Zusatzluft, welche auf eine Temperatur von 170 bis 210 ⁰C gebracht wird, mit oem konzentrierten Ammoniumnitrat in Berührung zu bringen, welches sich im Behälter 6 (Figo 1) bzw. 5 (ilg« 3) ansammelt. Geraäsa dieser letzteren Ausführungsfcrm der Erfindung wird dieser Luftstrom inmitten der Flüssigkeit ar einem Punkt zugeführt, der sich oberhalb Jer Abzugsleitung für die auf 99 »5 bis 99,8 i* konzentrierte lösung,, welche die Zerstäuber des Turms beschickt, befindet, wobei die Verteilung eines ßasas im Inneren einer Flüssigkeit ermöglichte

Das nachfolgende Beispiel erläutert die Erfindung weiter, ohne sie zu Ve schränken ·,

Beispiel

Dem "Atomisator" einer der in den beiliegenden Zeichnungen schematiech dargestellten Apparaturen führt man 2 Tonnen/Stunde 95 bis

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96 # Ammoniumnitrat enthaltende Lösung von 180 ⁰C und 4 800 _mV Stunde auf 210 ⁰C erhitzte luft zu. Die Wände des Konzentrations= raums werden durch den Umlauf von Wasserdampf unter einem Druck von 13 ata im Mantel auf 190 ⁰C gehalten» Die 4800 m⁵/Stunde Luft von 170 ⁰C, welche 10 Volumsprozent Dampf enthalten und die Apparatur verlassen, werden von einem Ventilator aufgenommene Nach dem Durchlaufen des Zyklons werden davon 3 600 nr/Stunde in die Apparatur zurückgeführt, nachdem man ihre Temperatur in einem mit Dampf von 21 ata versorgten Wärmeaustauscher wiederum auf 210 °0 gebracht hat und 1 200 m** / Stunde trockener, auf dieselbe Temperatur gebrachte luft zugefügt hat ο Die 1 200 _m3 / Stunde kontinuierlich aus dem Kreislauf abgezogene luft passieren einen Wärmeaustauscher, wo sie vor dem Austreten in die Atmosphäre einen Teil ihrer fühlbaren Wärme auf 1 200 m* /Stunde Frischluft übertragen, die an ihre Stelle treten, und deren Temperatur auf diese Weise auf 70 ⁰O gebracht wird, ehe sie in einem zweiten, mit Dampf von 21 ata versorgten Wärmeaustauscher auf 210 ⁰C gebracht wird,,

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Claims (1)

1. AL 510.24 - 131 ¹^ ^AP^{ril 19βΊ}

   Patentansprüche

   ο Verfahren zur Herstellung von granuliertem Ammoniumnitrat aus in bekannter Weise durch Neutralisation und primäre Konzentration gewonnen über 90 Age η heissen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösungen in feinverteiltem Zustand bei Temperaturen im Bereiche von 170 ⁰C bis 200 ⁰C mit einem gasförmigen Medium in einem Konzentrationsraum von grossem Volumen in Kontakt bringt; dessen Wände auf einer Temperatur oberhalb des Kristallisationspunktes des Salzes gehalten werden ρ und das konzentrierte, nicht mehr als 0_p2 bis 0,5 # Wasser enthaltende Produkt, welches sich im unteren Teil das Raumes sammelt, direkt den Granulier-Zerstäubern zuführt»

   2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Lösungen in einem heissen, gasförmigen Medium in Form flüssiger Teilchen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 0,5 und 2 mm verteilte

   3ο Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet» dass man ein gasförmiges Medium verwendet, welches gegenüber Ammoniumnitrat inert ist, maximal 10 Volumsprozent Feuchtigkeit enthält und auf eine Temperatur im Bereiche von 200 bis 210 ⁰C vorerhitzt iet„

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   4„ Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass man ale gasförmiges Medium Luft verwendet.

   5ο ,Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bio 4» dadurch gekennzeichnet, dass man das gasförmige Medium nach der Berührung mit der zu konzentrierenden zerteilten Lösung teilweise in das Verfahren zurückführt, nachdem sdne Temperatur zuvor wieder auf den Ausgangswert gebracht wurde und ein An»

   teil frleohe», trockenen, in passender Weise vorerhitzten ■ gasförmigen Mediums, dessen Volumen jenem des aus dem Kreislauf entnommenen Mediums entspricht, zugesetzt wurde.

   ο Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das gasförmige Medium im Konzentrationsraum in turbulente Bewegung versetzt»

   7ο Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dasa man das gasförmige Medium gleichsinnig oder im Gegenstrom zur Richtung der zu konzentrierenden Lösung einfuhrt.

   Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass man

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   einen Teil der vorerhitzten trockenen Zusatzluft in feinzerteilter Form im Inneren der sich im unteren Teil des Konzentrationeraume ansammelnden» konzentrierten Lösung an einen Punkt oberhalb des Abzuges Jer Lösung zur Beschickung der

   ■I"¹

   Granulationszerstacker zuführt.

   ο Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrene nach einetq oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8* bestehend aust einer Vorrichtung zur "Atonieierung" oder Feinseretäubung heieser Ammoniumnitratlösungen zu Flussigteilchen mit einem mittleren Durchmesser zwischen 0,5 und 2 mm, einem Konzentrationsraum, dessen Wände auf einer Temperatur oberhalb des Krietallieationspunkts des Ammoniumnitrats gehalten werden, in den die zu konzentrierenden Lösungen in feinzerteiltem Zustand eingeführt werden, mit Vorrichtungen zur Zu- und Abführung eines heissen gasförmigen Mediums» zum Zurückhalten der von dem Medium mitgefUhrten Bläschen und zur direkten Beschickung der Granulierenlage, und gegebenenfalls einer Vorrichtung, welche die Abtrennung der vom gasförmigen Medium mitgeführten Teilchen ausserhalbs des Konzentrationsraums ermöglicht, sowie Mitteln, die den Umlauf und 3ie Beheizung des gasförmigen Mediums, sowie die Verwertung eines Teils der fühlbaren Wärme Jener Fraktion davon, welche kontinuierlich aus dem Kreislauf abgezogen wird, sicherstellen.

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