154881. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés ammóniumnitrát gyártására
154881 az adiabatikus feltételek mellett lefolytatott semlegesítési reakció által fejlesztett hő nem mindig elegendő a savval bevitt víz teljes mennyiségének elpárologtatásához. Ezzel szemben amikor adiabatikus körülmények között 5 62,i5l %-nál nagyobb töménységű salétromsavat használnak, a reakcióhő nagyobb annál a mennyiségnél, amely a teljes vízmennyiség élpárologtatásához szükséges, úgyhogy vákuumot kell alkalmazni, ha a jelentős mértékű hő- 10 mérsékletemelkedést és ennek következtében az ammóniumnitrát termikus bomlásához vezető ellenőrizhetetlen reakciót el akarják kerülni. A 'klasszikus eljárások tehát, amelyek szerint a hőmérsékletet úgy szabályozzák, hogy a sa- 15 létromsav víztartalmának kisebb vagy nagyobb részét a reaktorban elpárologtatják, nem teszik lehetővé nagy koncentrációjú sav felhasználását. A valóságban csökken a hőmérséklet szabályozásához rendelkezésre álló víz mennyi- 20 sége, amikor növekszik a felhasznált salétromsav koncentrációja. Másrészről a nitrát-oldat koncentrációja a semlegesítőiben a hőmérséklettel együtt növekszik, és ez azzal a veszéllyel jár, hogy többé nem lelhet ellenőrizni a reak- 2 5 ciót, és a nitrát termikus bomlása következik be. Egyéb eljárásokat és reaktorokat is javasoltak annak érdekében, hogy lehetővé tegyék 3(j nagy koncentrációjú olyan salétromsav felhasználását, amelynek semlegesítése legalább annyi hő felszabadítását teszi lehetővé, amennyi elegendő a savval bevitt víz elpárologtatásához. Az egyik ilyen eljárás szerint a semlegesí- .,; test olyan reakciózónában végzik, amelyet 1 kg/cm2 és 4 kg/cm 2 közötti nyomáson és 105 0| C és 160o, C közötti hőmérsékleten tartanak olyan módon, hogy elkerülik a reakcióelegy elpárolgását. Az ammóniumnitrát-oldatot 68—74%-ra töményítik be, amikor 68—70%-os salétromsavból indulnak ki. A fölös íreakcióhőt arra használják fel, hogy vízgőzt fejlesztenek a reakcióelegynek vízzel való közvetett érintkezésével, és ezt a vízgőzt azután töményítöben haszno- 4 sítják a reaktorból távozó, kb. 05%rOs nitrátoldat koncentrálására. Látható, hogy ez az eljárás elegendő íreakcióhő miatt nem teszi lehetővé kívánt koncentrációjú ammóniumnitrát-oldat nyerését maga- 5 Q ban a semlegesítőben. Ennek következtében a 95%^nál nagyobb töménységű ammóniumnitrát nyeréséhez ténylegesen szükséges készülék egyszerűsítését, vagyis olyan kiegészítő bepárlók vagy töményítők elhagyását sem teszi le- 55 hetővé, amelyek ezt a berendezést rendkívül költségessé teszik. Egy másik eljárás szerint, amely nagy (66— 70%) töménységű salétromsav felhasználását teszi lehetővé, a fölös reafccióhőt egyrészt an- „. nak az ammóniumhidroxid-oldatnak a lepárlására használják, amelyet nyomás (3,0—3,5 atm) alatt vezetnek be a reaktor alján, másrészt a reaktorba, szintén nyomás (4 atm) alatt bevezetett salétromsavban oldott (5—di0%) szilárd ,g ammóniumnitrát újbóli felmelegítésére használják. A reaktorban 2O0-H22O C°-on és 3,5— 4,5 atm nyomáson olyan folyékony gőzemulziót kapnak, amelyet azután kettős elválasztásnak vetnek alá: először centrifugában 3,0— 4,0 atm nyomáson, majd vákuumos (kb. 600 Hg mm) bepárlóval. Állítólag 99,5% töménységű ammóniumnitrátot nyernek, ami nehezen igazolható, minthogy nem szolgáltatnak elég adatot az eljárás gyakorlati kivitelével kapcsolatban. Bármi legyen is a tényleges helyzet, ez az eljárás nem teszi lehetővé, hogy a semlegesítő elhagyásakor közvetlenül nyerjenek megfelelő koncentrációjú ammóniumnitrátot, vagyis olyan módon, hogy ne legyen szükség egy vagy több további töményítő vagy elválasztó lépésre. A fentiekből következik, hogy az ismert eljárások egyike sem teszi lehetővé, hogy közvetlenül a reaktor elhagyása után magas koncentrációjú ammóniumnitrát-oldatot kapjanak, és ez a helyzet akkor is, amikor ,60%-nál kisebb vagy nagyobb töménységű salétromsavat használnak. A találmány célja olyan eljárás és berendezés biztosítása, amely lehetővé teszi, hogy magában a reaktorban kapjunk kívánt töménységű ammóniumnitrát-oldatot. A találmány szerint ezt a célt úgy érjük el, hogy a reakciót olyan hőmérsékleten és nyomáson folytatjuk le, amely a reakcióelegy és az ammóniumnitrát-oldat forrását idézi elő, aminek eredményeként a reakciótérben a reakció folyamán fejlődött gőz segítségével recirkuláltatjuk az ammóniumnitrát-oldatot, és azt közvetett érintkezésben tartjuk egy olyan cirkuláló közeggel, amelynek hőmérsékletét az ammóniumnitrát-oldat hőmérsékleténél -magasabb vagy alacsonyabb értéken tartjuk attól függően, hogy az utóbbi oldattal hőt akarunk-e közölni, vagy attól hőt akarunk-e elvonni, és mindezt olyan módon végezzük, hogy a reakciótérben végbemenő forralás révén az ammóniumnitrát-oldat nagy koncentrációját biztosítjuk. Az ammóniumnitrát-oldat kívánt koncentrációját tehát magában a •reaktorban megkapjuk a salétromsavval bevitt víz elpárologtatása révén, minthogy a reakcióelegyet és az ammóniumnitrát-oldatot állandóan forrásban tartjuk, és az ammóniumnitrát-oldatot a reafcciótérben recirkuláltatjuk. A reakcióelegyet és az ammóniumnitrát-oldatot tehát a reakciótérben állandóan forráspontjuk fölötti hőmérsékleten tartjuk. Ez annak következtében lehetséges, hogy a reakcióelegyet és az ammóniumnitrát-oldatot közvetve érintkeztetjük egy olyan keringő közeggel, amelynek hőmérsékletét szabályozzuk. A felhasznált salétromsav koncentrációjától függően a közeg hőmérsékletének szabályozását vagy úgy végezzük, hogy a fölös reakcióhőt folytonosan elvezetjük és rekuperáljuk, vagy pedig külső hő folytonos hozzávezetésével. A hőelvezetést vagy hőhozzávezetést bármilyen 2
