NO148485B - Plastbeholder, spesielt til lagring av fyringsolje og lignende. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av ammoniumnitrat.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for fremstilling av ammoniumnitrat fra salpetersyre og ammoniakk, hvor nøytralisasjonsvar-men benyttes til å konsentrere den således formede, vandige oppløsning av ammoniumnitrat. Nærmere bestemt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og et apparat hvor den anvendte salpetersyre har en konsentrasjon på minst 60 vektpst.

Det er kjent at dannelsen av ammoniumnitrat fra salpetersyre og ammoniakk ledsages av en betydelig varmeutvikling som teoretisk er i størrelsesordenen 34,8 kcal/mol. Av denne grunn har det vært foreslått tallrike fremgangsmåter for. gjenvinning av størstedelen av de under nøytraliseringen frigjorte kalorier; disse f kalorier benyttes for det formål å konsen-; trere ammoniumnitratoppløsningen opp til 90 pst. og høyere.

Av de kjente fremgangsmåter kan<1>

blant andre to kategorier skilles ut.

I den første ledes salpetersyre og ammoniakk inn i et metningsapparat som inneholder en vandig oppløsning av ammoniumnitrat, slik at den siste begynner å koke og følgelig oppstår der en konsentrasjon av ammoniumnitratoppløsningen

samtidig. Det herskende trykk i metningsapparatet kan være nær atmosfærens trykk

og som et maksimum når den en verdi på 2 til 3 atmosfærer. De damper som frigjø-res fra metningsapparatet benyttes på for-skjellige måter til gjenvinning av deres

merkbare varme. Når metningsapparatet arbeider ved et trykk på 2 til 3 kg/cms, kan oppløsningen utsettes for trykkreduksjon i to trinn; under disse trykkreduksjo-ner konsentreres oppløsningen og de i metningsapparatet frigjorte damper benyttes til den avsluttende konsentrering i konsentrasj onsap<p>aratet.

Ved en annen fremgangsmåte er den hydrostatiske høyde av ammoniumnitrat-oppløsningen i metningsapparatet tilstrekkelig til å gi et trykk på 0,55 at. ved bunnen av metningsapparatet (temperatur 157°C) mens trykket ved overflaten er atmosfærens trykk (temperatur 148°C). Ved denne fremgangsmåte opptrer koking bare nær væskens overflate i metningsapparatet og en mekanisk innretning sikrer sirkulasjon fra bunnen mot toppen i midten og fra toppen mot bunnen rundt metnings-apparatets omkrets. Den ammoniumnitrat-oppløsning som forlater metningsapparatet når en konsentrasjon på omkring 90 pst. Ved fremgangsmåter av denne art benyttes de i metningsapparatet frigjorte damper til forvarming av reaksjonsstoffene før deres innføring i metningsapparatet eller til oppvarming av ammoniumnitratopp-løsningen i konsentrasj onsapparatet eller til konsentrasjon av salpetersyren før denne føres inn i metningsapparatet. De damper som forlater metningsapparatet inneholder vesentlige mengder av ammoniumnitrat såvel som salpetersyre og/eller ammoniakk. Dette skyldes en innledende dis-sosiering av ammoniumnitrat eller det skyldes det faktum at en av reaksj onsstof-fene kan være i overskudd i forhold til det annet eller fordi de reagerende stoffer ikke har hatt tid til å reagere helt med hver-andre. Disse damper danner derfor korro-sjonsproblemer og er også årsaken til tap av reagerende stoffer. Av denne grunn har det allerede vært foreslått å føre den damp som strømmer ut av metningsapparatet inn i et annet metningsapparat som mates med en smeltet masse av ammoniumnitrat.

Ved den annen kategori av kjente fremgangsmåter er trykket i metningsapparatet tilstrekkelig høyt til å hindre noen vesentlig koking av ammoniumnit-ratoppløsningen. Dette trykk er høyere enn 3 at. og kan nå 6 at. og mer, mens tempe-raturene er over 160°C og endog kan nå opp til 200°C. Ved en av disse fremgangsmåter føres ammoniakken og salpetersyren kontinuerlig inn ved bunnen av metningsapparatet under et trykk på noen atmosfærer. Oppløsningen av ammoniumnitrat utsettes deretter for trykkreduksjon i et konsentrasjonsapparat som holdes på at-mosfæretrykk, idet denne trykkreduksjon sikrer konsentrasjonen av ammoniumnit-ratoppløsningen. De damper som strøm-mer ut fra konsentrasj onsapparatet benyttes til forvarming av de reagerende stoffer. Ved andre fremgangsmåter bevirkes nøy-traliseringen uten markert koking ved et trykk på 3 til 6 at., ved injeksjon i metningsapparatet av vanndamp med 8 at. trykk, salpetersyre og ammoniakk. Det superatmosfæriske trykk som er nødven-dig i nøytraliseringssonen kan frembringes ved å anordne en fysikalsk, mekanisk eller dynamisk motstand mellom nøytrali-seringssonen og konsentrasj onssonen. Konsentrasjon bevirkes deretter ved reduk-sjon av trykket.

I alle de ovenfor beskrevne fremgangsmåter har den for fremstillingen av ammoniumnitrat anvendte salpetersyre en maksimal konsentrasjon på 60 vektpst.

Den vesentligste ulempe ved . disse fremgangsmåter er at den frigjorte vanndamp i fremstillingsanlegget for ammoniumnitrat er forurenset med ammoniumnitrat, salpetersyre og/eller ammoniakk. Av denne grunn opptrer korrosjonsproble-mer uunngåelig; når dessuten denne damp, hvorav der kan være et overskudd, benyttes til andre industrielle formål, kan til-stedeværelsen av forurensningene i dam-pen bevirke betydelige forstyrrelser. Dette er tilfelle når denne damp benyttes til andre kjemiske reaksjoner, hvorunder den kommer i direkte kontakt med de reagerende stoffer.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse eliminerer de ovenfor nevnte ulemper og utmerker seg ved at det anvendes en salpetersyre med en konsentrasjon ipå minst 60 pst. som utgangsmateriale, at den øvre del av reaksj onssonen holdes på et overtrykk i området 1—4 kg/cm2 og på en temperatur på mellom 145 og 160°C at den rene vanndamp genereres på i og for seg kjent måte ved indirekte kontakt mellom reaksj onsblandingen og rent vann i væske- og/eller dampfase i reaksjonssonen, og at en del av den således genererte rene vanndamp bringes i indirekte termisk kontakt med nevnte oppløsning i konsentra-sjonssonen, slik at det oppnås et ammoniumnitrat av en konsentrasjon på 95 pro-sent eller mer, idet den resterende del av den rene vanndamp er til disposisjon for andre industrielle formål.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse tillater således en konsentrasjon opp til 95 vektprosent og høyere av ammoniumnitratoppløsning bare ved å be-nytte reaksj onsvarmen, mens en betydelig mengde ren vanndamp ved et trykk høyere enn det som hersker i metningsapparatet, blir disponibelt for andre fremstillings-prosesser. Som et eksempel kan nevnes at det er mulig å fremstille ren vanndamp ved et overtrykk 3 kg/cm2 ved å vedlike-holde et overtrykk på omkring 1,75 kg/ cm2 i den øvre del av metningsapparatet. Det faktum at konsentrasjonen av ammoniumnitrat i reaksj onsblandingen holdes nær opp til 70 pst. når man går ut fra en salpetersyre med f. eks. en konsentrasjon på 63 til 70 pst., tillater en pålitelig operasjon hvorved der unngås noen vesentlig spaltning av salpetersyren eller ammoniumnitrat. Det virksomme nivå av den rene vanndamp som således fremstilles, er høye-re enn det som kunne oppnås ved direkte fordampning av reaksj onsmediet ved an-gjeldende trykk.

En ytterligere fordel ved det moderate trykk, som hersker i metningsapparatet, er at ammoniakken kan sprøytes inn i metningsapparatet ved et lavt trykk uten be-hov for kostbar ny komprimering av ammoniakken, når denne fås i en syntesekrets med fordampning av den fremstilte, fly-tende ammoniakk. Dette utgjør derfor en viktig fordel sammenlignet med fremgangsmåter som arbeider ved høyt trykk.

Det vil bemerkes at ifølge fremgangsmåten etter foreliggende oppfinnelse, ei-det mulig å generere ren vanndamp ved et overtrykk høyere enn 3 kg/cm2. Imidlertid må for dette formål trykket og temperatu-ren i metningsapparatet være høyere og risikoen for spaltning av salpetersyren og ammoniumnitratet vil derved være betydelig øket; dessuten vil de reagerende stoffer måtte føres inn i metningsapparatet ved et høyere trykk. Det er av denne grunn at den foretrukne verdi for overtrykket av den rene vanndamp er omkring 3 kg/cm2.

Foreliggende oppfinnelse vil nu bli be-skrevet under henvisning til tegningen som skjematisk viser en installasjon for utfø-relse av fremgangsmåten ifølge oppfinnel-sen.

På tegningen er vist et metningsapparat 1 som er slik utført at det sikrer jevn blanding av reaksj onsmediet ved å frembringe en intens sirkulasjon av ammonium-nitratoppløsningen. Metningsapparatet 1 består av et sentralt kammer 2 og et peri-ferikammer 3 koaksialt rundt dette. Et innløpsrør 5 for salpetersyre og et innløps-rør 4 for ammoniakk tillater adskilt inn-føring av de reagerende stoffer ved bunnen av det sentrale kammer 2 gjennom tett inntil hinannen anbragte, perforerte fordelere 7 og 8. Metningsapparatet 1 har en tilpasset høyde for å opprettholde en hydrostatisk søyle som er høy nok til at de reagerende stoffers absorpsjon blir fullstendig og for å sikre at der ikke vil bli generert damp ved toppen av det midtre kammer.

Det perifere kammer 3 inneholder til-nærmet ved sin øvre del et sekundært kammer 9 for fremstilling av ren vanndamp, hvori der på tvers går en bunt verti-kale rør som forbinder den øvre del av metningsapparatet 10 med bunndelen av periferikammeret 11. Det sekundære kammer 9 er forsynt med tilførselsledninger 12 for rent vann og en avløpsrørledning 13 for ren vanndamp.

Når metningsapparatet er i drift inn-føres salpetersyre med en konsentrasjon på minst 60 vektpst. og vannfri ammoniakk ved bunnen av det sentrale kammer 6 gjennom deres respektive innløp 4 og 5. De reagerende stoffer reagerer og danner ammoniumnitrat og frigjør nøytralisasjons-varme under deres oppstigning gjennom det sentrale rør 2. På grunn av den hydrostatiske søyle og det trykk (omkring 1,75 kg/cm2 overtrykk) som hersker i metningsapparatet og også på grunn av den hurtige varmeutveksling som foregår der, er absorpsjonen av salpetersyre og ammoniakk i ammoniumnitratoppløsningen praktisk talt fullstendig og bevirkes uten koking i den øvre del av det sentrale kammer. Ammoniumnitratoppløsningen som synker ned gjennom rørbunten i det sekundære kammer 9 gjennomgår avkjøling med fullstendig tap av reaksj onsvarmen som overføres til det rene vann og således fordamper dette. Oppløsningen av avkjølt ammoniumnitrat beveges nedover til bunndelen av periferikammeret 11 og vender således tilbake til bunnen av det sentrale kammer 6 og cyclusen starter pånytt.

På grunn av anbringelsen av varme-kilden på det punkt hvor injeksjonen av de reagerende stoffer foretas ved bunnen av det sentrale kammer 6 og av den kalde kilde ved det øvre nivå, frembringes en intens sirkulasjon av ammoniumnitrat-oppløsningen fra bunnen til toppen i det sentrale kammer og fra toppen til bunnen i periferikammeret. I motsetning til visse tidligere kjente anordninger bevirkes denne sirkulasjon uten mekaniske hjelpemidler og uten trykkreduksjon ledsaget av fordampning ved flomnivået fra det sentrale kammer til periferikammeret. Ved foreliggende oppfinnelse bevirkes sirkulasjonen utelukkende ved termosiffong-prinsippet.

Sirkulasjonens intensitet kan reguleres ved passende valg av dimensjonene på metningsapparatet og rørledningsbunten. Den således frembragte sirkulasjon er av en slik art at temperaturgradienten mellom toppen og bunnen av apparatet bare er i størrelsesordenen 2 til 3° C. Det sikres således en passende enhetlighet av oppløsnin-gen gjennom reaktoren og likeledes en intens sirkulasjon som understøtter var-meutvekslingen. Den temperatur som holdes i metningsapparatet skal fortrinnsvis være nær 150°C, overtrykket er fortrinnsvis omkring 1,75 kg/cm2 i periferikammeret 11 og konsentrasjonen av ammonium-nitratoppløsningen er fortrinnsvis fra 68 til 74 vektpst. når man går ut fra en salpetersyre med 63 til 70 vektpst.

Disse betingelser for temperatur og trykk samt for ammoniumnitratkonsentra-sjonen sikrer utmerket pålitelighet i operasjon fordi de ligger fjernt fra de betingelser under hvilke ammoniumnitratet vil spaltes i vandig oppløsning.

Den fremstilte rene vanndamp i sekundærkammeret 9 har et overtrykk på omkring 3 kg/cm2. Det rene vann føres kontinuerlig inn i sekundærkammeret 9 og denne strøm kan reguleres ved hjelp av et hvilket som helst kjent reguleringssystem. Dette reguleringssystem kan f. eks. være basert på en temperaturdifferanse for ammoniumnitratoppløsningen som er avhengig av sirkulasjonen; det er således mulig å frembringe en stabil operasjon av hele utstyret.

Ammoniumnitratoppløsningen forlater metningsapparatet gjennom en flomløps-

ledning 14, passerer gjennom en utveksler 18 og strømmer til et konsentrasj onsappa-

rat 15. Dette siste kan f. eks. være av «drop-

ping film»-typen bestående av en bunt rør-

ledninger 16 som i tverr-retningen passeres av den rene vanndamp generert ved 9 un-

der et overtrykk nær 3 kg/cm2. Konsentra-

sj onsapparatet 15 arbeider fortrinnsvis un-

der et vakuum som tilsvarer et absolutt trykk i nærheten av 0,25 atmosfærer. Dette vakuum fremstilles ved hjelp av en damp-

ejektor 17 som benytter en liten fraksjon av den rene vanndamp ved 3 kg/cm2 over-

trykk. Under gjennomtrengningen av konsentrasj onsapparatet 15 utsettes den for-

tynnede ammoniumnitratoppløsning for en trykkreduksjon som frembringer en for-

dampning av vann på bekostning av den merkbare varme i oppløsningen. Dessuten fullføres konsentrasjonen av ammonium-nitratoppløsningen ved kontakt med rør-

ledningbunten 16 som i tverr-retningen pas-

seres av den rene vanndamp ved 3 kg/cm2

overtrykk. En del av denne rene vanndamp kondenseres, idet den konsentrerer ammo-niumnitratoppløsningen. Imidlertid er den-

ne rene vanndamp i betydelig overskudd med hensyn til konsentrasjonens kalori-

behov og dette overskudd av damp under trykk kan anvendes for andre industrielle formål som er uvedkommende for fremstil^

lingsanlegget for ammoniumnitrat. Det vil bemerkes at dette overskudd av damp er ren vanndamp og ikke forurenset vann-

damp som tilfellet er ved de kjente frem-

gangsmåter, hvilket utgjør en viktig fordel ved foreliggende oppfinnelse.

I konsentrasj onsapparatet 15 fås på

den ene side en oppløsning av ammonium-

nitrat med en konsentrasjon på minst 95

pst. og på den annen side forurenset vann-

damp som kan benyttes til forvarming av de reagerende stoffer ved 19 før deres inn-

føring i metningsapparatet 1. Dessuten kan en del av denne forurensede vanndamp kondenseres i en overflatekondensator 19

og brukes som tilførsel av nødvendig vann for et tilknyttet fremstillingsanlegg for salpetersyre.

Foreliggende fremgangsmåte tillater

således konsentrasjon i to eller flere trykk-

trinn av en oppløsning av ammoniumnitrat fremstilt ved en reaksjon utført under gunstige betingelser, hvorved der gjøres best mulig bruk av de ved reaksjonen fri-

gjorte kalorier og hvor der blir disponibelt en stor mengde ren vanndamp ved et over-

trykk på omkring 3 kg/cm2.

Følgende eksempel vil ytterligere for-

klare foreliggende oppfinnelse.

Eksempel.

9,700 kg salpetersyre med 65 vektpst.

konsentrasjon og 1,700 kg gassformet vann-

fri ammoniakk føres inn pr. time i met-

ningsapparatet 1 og 11,400 kg av en 70

vektpst. vandig oppløsning av ammonium-

nitrat med en temperatur på 152°C og et overtrykk på 1,6 kg/cm2 tas ut pr. time fra metningsapparatet 1.

Omkring 4,500 kg ren vanndamp ved

3 kg/cm2 overtrykk tømmes pr. time fra

produksjonskammeret 9 for den rene vann-

damp, idet denne vanndamp går gjennom konsentrasj onsapparatet 15 og delvis blir kondensert i dette, hvorved det konsent-

rerer ammoniumnitratoppløsningen.

Overskuddet av mettet damp ved et

overtrykk på 3 kg/cm2, dvs. omkring 1,600

kg pr. time, er disponibelt med unntagelse av en liten mengde damp som benyttes i ejektoren 17 for fremstilling av det til konsentrasj onsapparatet nødvendige vakuum.

Således fremstilles pr. time omkring

8,400 kg ammoniumnitratoppløsning med en konsentrasjon på 95 vektpst. ved et trykk på 0,25 ata. og ved en temperatur på

130°C.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av ammoniumnitrat ved omsetning av salpe-

tersyre med vannfri ammoniakk i en reaksj onssone, i hvilken trykket er høyere enn damptrykket av den dannede ammoniumnitrat-oppløsning ved dennes kokepunkt, samt ved konsentrering av nevnte oppløs-ning i en konsentrasj onssone som holdes på et underatmosfærisk trykk, under samtidig fremstilling av ren vanndamp ved indirekte varmeveksling, karakterisert ved at det anvendes en salpetersyre med en konsentrasjon på minst 60 pst., at den øvre del av reaksj onssonen holdes på et overtrykk i området 1—4 kg/cm2 og på en temperatur i området 145—160°C, at den rene vanndamp genereres på i og for seg kjent måte ved indirekte kontakt meJlom reaksj onsblandingen og rent vann i væske-og/eller dampfase i reaksj onssonen, og at en del av den således genererte rene vanndamp bringes i indirekte termisk kontakt med nevnte oppløsning i konsentrasjons-sonen, slik at det oppnåes et ammoniumnitrat av en konsentrasjon på 95 pst. eller mer, idet den resterende del av den rene vanndamp er disponibel for andre industrielle formål.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at reaksjors-sonen har en temperatur på 150°C og et overtrykk på 1,75 kg/cm2.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at den ved in direkte kontakt med reaksj onsblandingen fremstilte rene vanndamp har et overtrykk på 3 kg/cm2.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilken som helst av påstandene 1—3, karakterisert ved at konsentrasj onssonen holdes et absolutt trykk på 0,25 kg/cm?.