147149. lajstromszámú szabadalom • Eljárás dinitrogénoxid előállítására ammoniumnitrát termikus bontásával
Megjelent: 1960. július 1. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 147.149. SZÁM 12. i. 26-32. OSZTÁLY — NA—574. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Eljárás dinitrogénoxid előállítására ammóniumnitrát termikus bontásával Nagynyomású Kísérleti Intézet, Budapest Feltalálók: Haidegger Ernő vegyészmérnök, budapesti, Károlyi József vegyészmérnök, budapesti, Siposs Géza vegyészmérnök, budapesti, Szentmik lóssy Imre gépészmérnök, kazincbarcikai lakosok A bejelentés napja: 1959. június 19. Dinitrogénoxidot iparilag leginkább ammómumnitrátnaík 200—300 C° közötti hőmérsékleten történő hevítésével állítanak elő. a reakció lefolyását úgy lehet irányítani, hogy a termékgáz, aimely-A fenti reakción kívül azonban egyéb reakciók is végbemennek, úgyhogy N2 , 0 2 , NO, NO2, NH3 és HNO3 is keletkezhet. E melléktermékek képződését nagyban befolyásolja a hőmérséklet, a nyomás, továbbá bizonyos szennyezések. Magasabb hőmérsékleten a termékgáz szennyezésszámba menő komponenseinek mennyisége jelentősen nagyobb lesz. Néhány foknyi gyors hőmérsékletemelkedés a képződött gáz úgynevezett szennyezés komponenseinek nagymérvű feldúsulását eredményezheti, és ha a hőmérsékletingadozás jelentős, helyi túlmelegedés léphet fel, ami a teljes anyagmennyiség robbanását eredményezheti. Amimóniumnitrát ipari méretű termikus bontásánál számos pusztító robbanásról tudunk. A szilárd vagy olvadékállapotú ammóniumnitrát robbanásszerű bomlásának kinetikája még korántseim tisztázott teljes mértékben. Az erre vonatkozó irodalmi adatok között sok az ellentmondás, sokszor alapvető megállapítások tekintetében is, de kétségtelen, hogy az egymást kölcsönösen befolyásoló, illetve adott külső körülmények között meghatározó hőmérséklet, nyomás és szennyezéskomponensek hatására az explózió bekövetkezésének feltételei előállhatnak. A dinitrogénoxid gyártására szolgáló ammóniumnitrát-olvadék meghatározott bomlási hőmérsékleten való tartását — a fentieknek megfelelően — az ammóniumnitrát szennyezései nagymértékben megnehezítik. Bizonyos típusú szennyezések ugyanis az ammóniumnitrát bruttó bomlási sebeseégét erősen megnövelik, helyi hőmérséklet-, ill. nyomásugrásokkal kölcsönhatásban, ami robbanásra vezethet. így — irodalmi adatok szerint — bői a vízgőzt már eltávolították, 90 fcf%-nál több dinitrogénoxidot tartalmazzon. A dinitrogénoxid képződésére vezető reakció: króm (kromát alakban) mintegy százszorosára, vas(III)-sók legalább 60%-kal, kloridszennyezés pedig legalább 50%-kal növeli a bomlási sebességet, Ha a bomlás közben szabad salétromsav is keletkezik, a klorid-szennyezés százszoroseara növelheti a bomlási sebességet. Krotnát-szennyezés ammóniumnitrátban általában nem fordul elő. A vas(III)-sók katalitikus hatásának kiküszöbölésére — ismert módon — a,mmóniumfoszfát adagolását javasolják, mely inaktív vas(III)foszfát képződésére vezet. Az ammóniumklorid-szennyezés katalitikus hatását azonban eddig megbízható módon nem. tudták kiküszöbölni. Úgy találtuk, hogy az ammóniumnitrátnalk a dinitrogénoxid előállítása során szükséges hevítésénél a reakcióhőmérsékletet és ezzel a bomlássebességet jól kézben tarthatjuk, ammóniumklorídszennyezés jelenlétében is, ha a termikus kezelésnek alávetett aimmöniumnitráthoz előzetesen a klorid-szennyezéssel legalább egyenértékű mennyiségben (célszerűen minden 1 s% ammóniumkloridba 0,6 s%-nyi) finomeloszlású kalciumoxidot keverünk hozzá. A klorid-szennyezés a kalciumoxiddal a reakcióhőmérsékleten valószínűleg kalciumkloriddá alakul, mely ezen a hőmérsékleten az amimóniumnitrát bomlását nem katalizálja; ugyanakkor a képződött kalciumkloriddal egyenértékű mennyiségben ammónia szabadul fel, amely bomlástermék a robbanási veszély szempontjából káros szabad salétroimsav keletkezését is meggátolja. Példa: 0,51 s% ammóniumklorid-tartalmú arnmóniumnitrátot 285—290 C°-ra hevítve, az alábbi, tf%-okkal jellemzett összetételű, gáz. alakú reak-NH4 N0 3ís) •> N 2 0( g) + 2 H 2 0 (g) ; /JH = —8,84 Kkal.
