DK146035B - Fremgangsmaade til fremstilling af ammoniumnitrat og anlaeg til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

5,

da) DANMARK \jtéJ

φ (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 146035 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Patentansøgning nr.: 2902/72 (51) Int.CI.3: C 01 C 1/18 (22) Indleveringsdag: 09 jun 1972 (41) Aim. tilgængelig: 12 dec 1972 (44) Fremlagt: 06 jun 1983 (86) International ansøgning nr.: -(30) Prioritet: 11 jun 1971 US152063 (71) Ansøger: ‘MISSISSIPPI CHEMICAL CORPORATION; Yazoo City, US.

(72) Opfinder: Toby M. *Cook; US, Gerald L. Tucker; US, Marion L. ‘Brown Jr.; US.

(74) Fuldmægtig: Firmaet Chas. Hude_ (54) Fremgangsmåde til fremstilling af ammoniumnl-trat og anlæg til udøvelse af fremgangsmåden

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den art, som er angivet i krav l’s indledning, samt et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden.

Opfindelsen angår således en industrielt anvendelig fremgangsmåde og et anlæg til neutralisering af salpetersyre med ammoniak, og hvorved røgdannelsen, der sædvanligvis er forbundet med en sådan neutralisation, effektivt undgås.

q Ammoniumnitrat fremstilles sædvanligvis ved at neutralisere salpe= q tersyre med ammoniak. Ved den sædvanlige kommercielle fremgangs- ^ måde sker dette ved kontinuerligt at lede en vandig opløsning af O salpetersyre og en ammoniakstrøm gennem modstående sprøjteorganer ind — i en neutralisationsbeholder, indeholdende en opløsning af reaktan-έ terne og produkterne. Når neutralisationen skrider frem, vokser pro-duktkoncentrationen ved afkogning af vandet ved hjælp af den exo= therme reaktionsvarme, hvilket derpå ventileres til atmosfæren. En vanskelighed med den kommercielle teknik er, at ikke blot bevirker 2 146038 den exotherme varme afkogning af vand, men den forårsager også dannelsen af en vis mængde af en uudvindelig damplignende mikroparti-kelformet ammoniumnitratrøg. Røgen, med uomsat ammoniak og salpe= tersyre, ventileres til sidst til atmosfæren i form af en uheldig røgtåge. Denne røgtåge kan forårsage miljøbeskadigelser ved at forgifte den omgivende luft og eventuelt ødelægge nærliggende dyre- og planteliv og ved at frembringe en uønsket synlig virkning, hvilket gør det uheldigt at anbringe et neutralisationsanlæg nær beboede områder.

Grunden til røgtågedannelsen synes at være, at den exotherme varme dannet ved salpetersyreneutralisationsreaktionen fordamper en del af syren, som derpå kombineres med ammoniakdampen til dannelse af ammoniumnitratmikropartikler, som almindeligvis ikke kan udvindes. Denne teori synes at blive understøttet af den observation, at am= moniumnitratrøgtågens omfang er omtrent proportionalt med mængden af fordampet salpetersyre.

På baggrund af denne teori blev det først forsøgt at eliminere røgtågedannelsen ved at afkøle neutralisationsreaktorindholdet, for at reducere mængden af fordampet salpetersyre. Selv om denne udvej var god med hensyn til at reducere røgtågedannelsen, viste den sig ikke at være fuldstændig tilfredsstillende udfra et økonomisk standpunkt, da den indebar tabet af den exotherme varme, som var nødvendig til at fordampe vandet, som var indeholdt i den svage reaktant og produkt oplø sning.

Anvendelsen af mere fortyndet salpetersyre reducerede ligeledes røgtågedannelsen, men det betød, at en væsentlig større vandmængde skulle fordampes for effektivt at koncentrere produktet ammonium= nitrat til en anvendelig styrke.

Ude af stand til at løse problemet økonomisk ved at eliminere kilden til det problem anvendte man i praksis talrige renseapparater, filtre og svalere, beregnet til at reducere mængden af ammonium= nitrat og mængden af uomsat ammoniak og salpetersyre, der undslipper til atmosfæren. Omkostningerne i forbindelse med sådant hjælpeudstyr var ikke alene store og udgifterne til vedligeholdelse af udstyret højt, men de hidtil kendte metoder var ude af stand til at eliminere en tilstrækkelig mængde af ammoniumnitratmikropartik- 3 146035 lerne til at reducere røgtågen til acceptabelt lave koncentrationer, medmindre der blev gennemført fuldstændig gaskondensation, som ville resultere i uønskede mængder af spildmateriale, der ledes bort til en spildevandsstrøm.

Der blev gjort talrige forsøg på at omforme det grundliggende sal= petersyreneutraliseringsudstyr, således at fordampning af salpe= tersyre kunne reduceres uden uheldig påvirkning af produktkoncentrat ionen. Ingen af disse hidtiidge metoder var imidlertid fuldt tilfredsstillende med hensyn til at tilvejebringe en kommerciel, acceptabel udformning, som ville reducere røgtågedannelsens omfang tilstrækkeligt.

Forsøg på sådanne ændrede udformninger af udstyret daterer sig så langt tilbage som 1939 med Fauser-neutralisatoren, U.S.A. patentansøgning serie nr. 306,071, offentliggjort under Alien Property Control Act. Ved denne udformning omfattede reaktoren en central reaktionszone anbragt koncentrisk i en beholder og i væskestrømsforbindelse dermed. Salpetersyren blev indført direkte i centralzonen gennem et'sprøjteorgan anbragt omtrent i nabostilling til indgangen til centralzonen. Ammoniak blev indført i beholderen i nogen afstand fra indgangen til centralzonen, og neutralisationen blev gennemført, når ammoniakken kom ind i centralzonen fra den ydre beholder. Selv om denne udformning reducerede omfanget af syrefordampning var det ikke tilstrækkeligt til at tilvejebringe et acceptabelt lavt røgtågeniveau. Yderligere krævede dette system en vertikal akselblander til at cirkulere den vandige opløsning mellem centralzonen og den ydre beholder, hvilket var utilstrækkeligt virksom og forøgede produktprisen.

•Senere har man udviklet systemer, som er beskrevet i japansk patent nr. 15,292/68 og norsk patent nr. 115.998,hvor der også anvendes en centralzone af Fauser-typen, men de tilleder ligeledes salpetersyren i høje koncentrationer direkte til kernen, hvor neutralisationen finder sted. Alle disse hidtil kendte systemer var utilstrækkelige, da en høj koncentration af salpetersyre blev omsat med ammoniak,og reaktionensvarmen derpå var tilstrækkelig høj til at forårsage syrefordampning i stort omfang.

Der har derfor eksisteret et behov for midler til at neutralisere sal= 4 146035 petersyre med ammoniak på en økonomisk forsvarlig måde med en minimal dannelse af den skadelige ammoniumnitratrøgtåge.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det som er angivet i krav l's kendetegnende del. Opfindelsen angår endvidere et anlæg til udøvelse af denne fremgangsmåde, hvilket apparat er ejendommeligt ved det i krav 3's kendetegnende del angivne.

Cirkulationen mellem den første zone og den anden zone gennemføres ved hjælp af varmehævertvirkningen og trykopdrift,forårsaget af den exotherme varme, som frigives under neutralisationen, og ved hjælp af densitetforskellen mellem produktopløsningen og reaktantopløsningen. Ved passende indstilling af ammoniakindløbet i forhold til indløbet til den anden reaktionszone, kan der dannes en indsnævring af ven-turi-typen til at forbedre blandingen og til at forøge recirkulationshastigheden. Ved en udførelsesform anvendes hjælpemidler i den anden reaktionszone og/eller i ammoniaktilledningsdelene, som muliggør udvinding af mindst en størstedel af eventuel ammoniakgas, der er blevet indesluttet i strømmen dannet ved den exotherme neutralisationsvarme.

På den medfølgende tegning viser fig. 1 et skematisk billede af neutralisat øren ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 2 et skematisk billede af neutralisatoren ifølge den foreliggende opfindelse, med dets hjælpetillednings- og fralednings-systerner, fig. 3 et snit i en bundsektion af neutralisationsapparatet ifølge den foreliggende opfindelse, som viser anvendelsen af en tragtindsats, anbragt i den anden reaktionszone til at muliggøre udvinding af ammo= niakgas indesluttet i den dannede damp. Denne figur viser også anvendelsen af et eventuelt propelvingesystem anbragt i den anden reaktionszone til at bevirke omrøring af den opstigende væske, for at muliggøre forøget gas-væskekontakt, og fig. 4 et snit i en bundsektion af neutralisationsapparatet ifølge den foreliggende opfindelse, som viser en konisk manchet anbragt omkring ammoniaktilledningsrøret, for at reducere nvirvelstrømsdannel-sen og udglatte strømmen af væske ind i den anden reaktionszone.

5 146036

Ifølge den foreliggende opfindelse omsættes salpetersyre i en tilstrækkelig lav koncentration med ammoniak, således at fordampning af salpetersyren hæmmes. Da salpetersyren holdes i alt væsentligt i den flydende tilstand vil ammoniumnitratet, der bliver dannet,· ligeledes være i flydende tilstand og ikke i den uønskede dampfor-mige eller mikropartikelformede tilstand.

Jo lavere syrekoncentrationen er, jo ringere vil den fordampede syremængde være. Nogen røgdannelsesreduktion optræder, når salpetersyrekoncentrationen på reaktionstidspunktet er så lavt som 15$, men virkelig væsentlig røggasreduktion begynder at optræde, når salpetersy= rekoncentrationen er mindre end 2$. Særligt fremragende resultater optræder ved syrekoncentrationer i intervallet fra 0,5 til 1,0$ og til opnåelse af de bedste resultater bør syrekoncentrationen fortrinsvis være 0,5% eller mindre.

Da koncentrationen af ammoniumnitratproduktet i de tidligere kendte systemer almindeligvis var afhængig af syrekoncentrationen, er det overraskende,at det foreliggende system kan opnå en acceptabel høj produktkoncentration uden at ofre anlæggets økonomi. Det foreliggende system kan yderligere reducere dannelsen af ammoniumnitrat= røggas ned til niveauer, som nærmer sig kun 0,1 vægt$ eller mindre af den udstrømmende gas eller så lidt som nogle dele per million luft.

Der henvises nu til fig. 1, som er et skematisk billede af reaktorsystemet 1 ifølge den foreliggende opfindelse; salpetersyre kommer via tilledningsrør 5 til en første reaktionszone 5 i en reaktorbeholder 2 via sprøjteorganet 7. En anden reaktionszone 11 er afgrænset af en langstrakt væsketæt cylindrisk del 10, og er forsynet med en tilledning 9 og en fraledning 12. Den cylindriske del 10 er anbragt i reaktionsbeholderen 2, således at når beholderen 2 indeholder et vandigt medium, vil tilledningen 9 af delen 10 være under mediets overflade i den første reaktionszone, og fraledningen 12 i den cylindriske del vil være over mediets overflade.

Salpetersyresprøjteorganet 7, som er vist i fig. 1, består af fire perpendikulært krydsende rør, hver bestående af en række salpetersy= reåbninger med lille diameter. Den nøjagtige konfiguration af salpe= tersyretilledningen er imidlertid ikke kritisk, og den kan antage en 6 146036 række former, som er velegnet til at føde salpetersyre med en regulerbar hastighed, såsom en simpel rørtilledning eller et ringformet sprøjteorgan.

Syren, som kommer ind i den første reaktionszone 5, kan være meget fortyndet eller kan foreligge i meget koncentreret form. For at opnå den bedste effektivitet bør syren være tilnærmelsesvis i kommercielle koncentrationer på mellem 55 til 60$, hvilket tillader produktionen af ammoniumnitrat i koncentrationer fra 77$ til 84$, hvilket er en kommerciel anvendelig form. lavere eller højere syrekoncentrationer kan imidlertid anvendes. Den eneste begrænsning er, at sal= petersyretilledningen skal være anbragt i en tilstrækkelig afstand fra tilledningen 9 til den anden reaktionszone 11, således, at når salpetersyren kommer ind i den anden reaktionszone 11, vil den have den ønskede koncentration som angivet ovenfor.

Koncentrationen af salpetersyren, som kommer ind i den anden zone 11, er en funktion af recirkulationshastigheden mellem den anden zone 11 og den første zone 5, afstanden mellem salpetersyretilledningssprøj-teorgan 7 og den anden reaktionszonetilledning 9 og koncentrationen af det tilledte salpetersyre, som kommer ind i systemet gennem spraj-teorgan 7. En yderligere regulering af den anden zones tilledningskoncentration kan tilvejebringes ved at indføre afbøjningsdele mellem sprøjteorgahet 7 og tilledningen 9, eller ved på anden måde at variere turbulensgraden i den første reaktionszone.

Ammoniak indføres i systemet 1 gennem et ammoniaktilledningssprøjte-organ 15. Der kan enten anvendes ammoniakdamp eller ammoniumhydro= xidvæske eller damp, som ammoniumkilde. Den gas eller damp der kommer ind kan indeholde mængder af carbonat, carbondioxid eller inert gas, afhængig af leveringskilden eller afhængig af den ønskede koncentrationsgrad. En god leveringskilde for ammoniak er spildgas fra urinst ofanlæg.

Ammoniakken kommer ind i nærheden af den anden reaktionszonetilledning 9. Det er fordelagtigt, at føde ammoniakken til den første reaktionszone netop ved siden af tilledningen 9 og i retningen af denne tilledning. Ted passende afstand mellem ammoniaktilledningen 15 og den anden reaktionszonetilledning 9 kan der blive dannet en indsnævring X, som vil tilvejebringe en venturi-lignende virkning for 7 146035 opløsningen, som kommer ind i den anden reaktionszone 11, som tjener til at forøge cirkulationshastigheden og turbulensgraden, og således forøge blandingen af ammoniakken og salpetersyrereaktanterne. Den virkelige afstand X vil afhænge af størrelsen af den bestemte enhed og forholdet mellem diameteren af væggene i den cylindriske del 10 og diameteren af væggene i ammoniaktilledningen 17. Jo større værdi X har, jo mindre vil venturi-virkningen være, og jo mindre vil trykket falde. Hvis diameterforholdet nærmer sig 1:1,og afstanden X er temmelig lille, vil recirkulationshastigheden naturligvis kunne bringes til at nærme sig nul.

De respektive diametre for den indre diameter af reaktionsbeholderen 2, som afgrænser den første reaktionszone 5, og den ydre diameter for væggene i den cylindriske del 10 vil også have en virkning på graden af trykfald i systemet. Forholdet mellem beholder 2 diameter og cylindrisk del 10 diameter bør være lille nok til at danne tilstrækkelig turbulens i den recirkulerende opløsning, men stor nok til at systemets trykfald ikke er for stort. Egnede forhold har vist sig, at ligge i intervallet fra 1,5:1 til 4:1·

Selv om den anden reaktionszone 11 på tegningerne er vist som værende afgrænset af en enkelt cylindrisk del 10, kan et bundt bestående af en række cylindriske dele, d.v.s. 3 eller 4 af sådanne dele, anvendes til at få forskellige trykvirkninger. De forskellige dele 10 kan være adskilt ved hjælp af en begrænset afstand i beholderen 2 eller kan være anbragt i et cirkulært arrangement. Når der anvendes mere end en del 10, kan der anvendes en enkelt ammoniaktilledning 17, eller der kan anvendes flere tilledninger, én for hver del eller én til flere dele.

Åbningen i ammoniaktilledningen 15 kan simpelt hen være et åbent rør, men konstrueres fortrinsvis således, at ammoniakken fordeles ensartet i medierne. Gode resultater er blevet opnået med en nummer 4 mesh si 19 med et 16,6 $ åbent areal.

Det er muligt at indføre ammoniakken direkte i den anden reaktionszone 11, men dette ville formindske omfanget af blanding og turbulens og ville formindske recirkuleringshastigheden og kunne resultere i forøgede lagringstab. Indføringen af ammoniakken direkte.i den anden zone 11 er følgelig acceptabel, men noget mindre effektiv.

8 146035

Da ammoniakken i den foretrukne udførelse indføres netop udenfor den anden reaktionszone 11 vil neutralisationen i virkeligheden begynde i den første zone 5, før tilledningen 9. Neutralisationen vil imidlertid for størstedelen finde sted i den anden reaktionszone 11.

Den exoterme varme som frigives ved neutralisationsreaktionen vil få vandet til at koge, men på grund af den lave syrekoncentration, vil fordampning af salpetersyren blive forhindret.

Recirkuleringen mellem den første reaktionszone 5 og den anden reaktionszone 11 bevirkes af den turbulente stigning af gasser gennem det vandige medium i den anden reaktionszone 11, hvilket virker som en mammutpumpe eller trykpumpe. Recirkuleringen bevirkes også af den reducerede massefylde af opløsningen i den anden reaktionszone 11 i sammenligning med den i den første reaktionszone 5, hvilket bibringer et drivende trykhoved, som vil få opløsningen til at strømme opad gennem fraledningen 12, således at den udspringer over overfladen aL mediet i den første reaktionszone og den anden reaktionszone.

Et buet afbøjningsorgan 21 kan blive anbragt over fraledningen 12 til at afbøje opløsningen nedad tilbage til den første reaktionszone 5. Gasser, eventuelt indeholdende indesluttet luft, vil gå rundt om deflektoren, og vil fortsætte ud af systemet gennem dampfralednin-gen 23. Deflektoren 21 bør være anbragt således, at den ikke påvirker opløsningens cirkulation i uønsket retning. Hvis den er anbragt for højt over den anden reaktionszones fraledning 12, vil den miste sin evne til at omdirigere væsken tilbage til den første reaktions-zone .

Når anbringelsen er korrekt, vil væske løbe af deflektoren i et kontinuert lag eller en kontinuert film, således at gasserne, som går rundt om deflektoren, vil blive tvunget til at passere gennem væsketæppet, som så vil tjene til at fjerne størstedelen af den medførte væse.

Anvendelsen af en defléktor eller ledeplade er imidlertid valgfri, og den saitire virkning kan opnås ved at lade søjlen mellem det flydende medium og damp-fraledningen strække sig højt nok, således at den indesluttede væske 9 146035 vil få mulighed for at slutte sig sammen og falde tilbage til det første reaktionssystem.

Gasserne fra reaktionen kan udluftes direkte til atmosfæren, da den mængde ammoniumnitrat, ammoniak og salpetersyre, der er indesluttet eller fordampet, er temmelig lav og indenfor de økologisk acceptable grænser.

Om ønsket kan gasserne imidlertid ledes gennem en net-tågefjerner, for at udvinde endnu mere af eventuelle stadigt indesluttede flydende partikler. I nettet eventuelt indesluttet væske får lov til at falde tilbage til den første reaktionszone 5.

Det kan være ønskeligt at forøge diameteren for reaktionsbeholderen over deflektoren i sammenligning med diameteren for beholderen under deflektoren for at reducere dampenes rumhastighed tilstrækkeligt til at en stor mængde af væsken, som er indesluttet i dampene, vil blive i stand til at komme ud af dampen og falde tilbage til den første reaktionszone.

Enhver af en række almindeligt anvendte separatorer eller rensningsapparater kan tilsættes til systemet til yderligere at fjerne dampfase eller væskefase salpetersyre eller ammoniak. Det er særdeles uøkonomisk og vanskeligt at fjerne eventuel dampformet eller mikro-partikelformet ammoniumnitrat i den udstrømmende røg, og følgelig skal neutralisationsteknikken i sig selv være i stand til at hindre dannelsen af sådan dampformet eller mikropartikelformet materiale indenfor acceptable grænser.

Når enheden arbejder med rimelig effektivitet, kan ammoniumnitrat-tabene i afgangsgassen være så lave som 0,1$ eller lavere.

Et overløb 27 for ammoniumnitrat er tilvejebragt ved eller nær opløsningens overflade i den første reaktionszone 5 til fjernelse af produktet fra systemet. Den særlige anbringelse af produktfralednin-gen 17 er ikke kritisk, men den bør være over salpetersyretilledningen 3.

Salpetersyren, som kommer ind i sprøjteorganet 7, fortyndes ved blanding med ammoniumnitratopløsningen, som recirkuleres fra den 146035 ίο anden realetionszone 11. Når salpetersyren kommer ind i den anden reaktionszone 11, Oliver den neutraliseret og fjernet af ammoniakken. Syrekoncentrationen i de vandige medier er derfor reduceret betydeligt, når den anden zone forlades, og der returneres til den forste zone. Jo større recirkuleringshastigheden er, jo lavere vil syrekoncentrationen være i den syre, som kommer ind i den anden zone. Recirkuleringshastigheden er naturligvis afhængig af mange forskellige variable, inklusive koncentrationen af den tilledte salpetersyre, afstanden mellem salpetersyre*- og ammoniaksprøjteorganerne, udstyrets størrelse.

Gode resultater er blevet opnået, hvor den første reaktionszone 5 indeholdt 125 pound recirkuleret per pound kommercielt fremstillet tilført salpetersyre, hvilket svarer til 0,05$ salpetersyre i fra-ledningen for den anden zone.

Under automatisk pH-regulering er det ikke muligt at gennemføre neutraliseringen under neutrale betingelser. Der vil altid være noget fri syre eller ammoniak i produktet. Hvis koncentrationen af ammo= niakken eller salpetersyren i produktet får lov til at afvige for meget fra neutral, kan der imidlertid opstå store tab, og dette synes at vokse eksponentialt med syrekoncentration. Det har også vist sig, at der optræder større ammoniumnitrattab, når reaktionen gennemføres svagt surt, end når den gennemføres svagt basisk.

Hvis reaktionen gennemføres på den sure side, vil damptrykket af salpetersyre over den kogende salpetersyre-vand-ammoniumnitratopløs-ning primært være en funktion af forholdet mellem salpetersyre og vand i opløsningen. Når ammoniumnitratkoncentrationen vokser, medens der opretholdes en konstant syrekoncentration og en konstant recirkuleringshastighed, vil salpetersyrefordampningen blive forøget på grund af det forøgede forhold mellem salpetersyre og vand. Det praktiske resultat er, at når koncentrationen af produktet forøges, vil salpetersyre blive fordampet i voksende grad. Til at udligne dette øgede salpetersyretab, skal recirkuleringshastigheden forøges for at reducere i’orholdet mellem salpetersyre og vand, og derved reducere syredamptrykket, men der er en praktisk grænse med hensyn til omfanget af den mulige recirkulering.

Når systemet gennemføres med overskud af ammoniak, vil neutralisationsreaktionen naturligvis begynde, så snart syren kommer ind i 11 146035 den første reaktionszone, men neutralisationsgraden er sædvanligvis betydningsløs i sammenligning med neutralisationsgraden i den anden reaktionszone. Denne forneutralisation er naturligvis gavnlig derved, at den yderligere direkte reducerer syrekoncentrationen og forårsager forøget turbulens og recirkulation, hvilket igen reducerer syrekoncentrationen yderligere.

Ved udformningen af udstyret bør den anden reaktionszone gives en sådan passende størrelse, at opholdstiden i denne zone vil blive tilstrækkelig til at tillade,at reaktionen forløber i alt væsentlig fuldstændig før opløsningen strømmer opad mod deflektoren.

Den omgivende opløsnings overflade bør indstilles til en passende højde til tilvejebringelse af en passende recirkuleringshastighed. Jo lavere væskestanden 'er, jo langsommere vil recirkuleringshastigheden i almindelighed blive, da trykhovedet vil blive mindre. Jo længere den cylindriske del 10,afgrænset i den anden reaktionszone 11, er, jo større vil friktionstabene i zonen blive, og jo lavere vil recirkuleringshastigheden blive.

Selv om neutralis atoren ifølge denne opfindelse er blevet benævnt som et varmehævertneutraliseringsapparat, er pumpningsvirkningen som tilvejebringer recirkuleringen mellem den første reaktionszone og den anden reaktionszone i virkeligheden en kombination af to mekanismer: (l) varmehævertvirkningen og (2) mammutpumpen.

Når ammoniak kommer ind i neutraliseringsapparatet bevirkes væskestrømmen på samme måde som i en mammutpumpe. Reaktionen mellem ammoniakken og syren danner damp i den anden reaktionszone, hvilket opretholder mammutpumpevirkningen. Temperatur- og massefyldeforskelle for materialet i og uden for den anden reaktionszone bevirker strømning på samme måde, som ved en genkoger (reboiler) af var-mehæverttypen.

Det har vist sig, at en del af den tilførte ammoniakgas vil blive indesluttet af den dannede damp, og medmindre den skilles fra på anden måde, vil gassen blive ført med af den udgående gasstrøm. Ammoniakmængden, som kommer ind i den udgående strøm, er sædvanligvis lille og ikke nødvendigvis uheldig. Det har imidlertid vist sig, at en størstedel af ammoniakken i den udgående gas kan elimineres ved fast at anbringe en tragt eller kanal 40 mellem væggene 10 i den anden reaktionszone 11, som vist i fig. 3. Tragten har almin- 12 146035 deligvis en irustokonisk form med en cylindrisk del 44 ved spidsen af en konisk del 42. Hældningsgraden af den koniske del 42 er ikke speciel kritisk, selv om det har vist sig, at en vis hældningsgrad er nødvendig til at reducere tryktab på grund af indgangstab. Den skrånende del vil yderligere forøge cirkuleringshastigheden i den anden reaktionszone 11, således at cirkuleringshastigheden vil ligge mellem den større hastighed, som ville optræde uden nærværelsen af en tragt 40 og den noget reducerede hastighed, som ville eksistere, hvis den indsatte del kun var cylindrisk. Man antager, at tragtens virkning teoretisk er at forøge kontakten mellem ammoniakgassen og det flydende medium, således at mere af ammoniakken vil blive opløst i væsken og derfor blive gjort tilgængelig for reaktion med salpetersyren. Ifølge denne teori vil størstedelen af ammoniakken reagere med salpetersyren ved punktet for den højeste ammoniakkoncentration, d.v.s. i nærheden af indgangen for den anden reaktionszone 11. Den exotherme varme vil danne damp, som vil føre noget af ammoniakken op gennem tragten 40. Den pludselige ekspansion af gasserne ved tragtens udgangsende vil formindske gasstrømmens hastighed og/eller vil forårsage forøget turbulens og derved forøge fordeling og opløsning af ammoniakgassen i væsken.

Når der anvendes en tragttypekonfiguration, er det ønskeligt, at de skrånende dele af den koniske del 42 strækker sig forbi væggene 10 i den anden reaktionszone 11, for at reducere forbipasseringen af gassen rundt om reaktionszonetilledningen 9. Hældningsvinklen af den forlængede del 43 kan være den samme eller forskellig fra hældningsvinklen for de koniske vægge.

Ved én udførelsesform for denne opfindelse har det vist sig, at der kan opnås gode resultater, når den indre diameter i den anden reaktionszone 11 er 24 inch, diameteren af den koniske del 42 af tragten 40 er 18 inch, hældningen af den koniske del er 30° og væggene i den koniske del strækker sig ca. 5 cm forbi væggene 10 i den anden reaktionszone 11. Disse størrelser har imidlertid kun til hensigt at være illustrerende, og må ikke tages som nogen begrænsning for den foreliggende opfindelses omfang. En anden fremgangsmåde til at udvinde indesluttet ammoniak fra den dannede damp er at indsætte passende anbragte ledeplader af spiraltypen (ikke vist) i den anden reaktionszone 11 eller i den cylindriske del 42 af tragten 40, hvilket vil få væske-gasblandingen til at cirkulere. Den heyæcj-el- se, som blandingen bibringes af ledepladerne, vil forøge turbulensen 13 U6035 og således forege kontakten mellem gas og væske. I stedet for ledeplader kan der anbringes blade af propeltypen 50, monteret på støtteorganer 51 i den anden reaktionszone 11, som vist i fig. 3» eller i den cylindriske del 42 af tragten 40 (ikke vist) til at fremkalde en cirkulationsbevægelse af tilsvarende type.

Ved en anden modifikation af denne opfindelse kan der indsættes midler i nærheden af ammoniaktilledningen 17, nvilket vil reducere omfanget af hvirvelstrømsdannelsen ved væggene 17, og derved udjævne strømmen åf cirkulerende væske ind i den anden reaktionszone 11.

Som vist i fig. 4 kan disse midler foreligge i form af en konisk formet manchet 53, som omgiver tilledningsrøret 17.

Efter denne almene beskrivelse af opfindelsen følger i det følgende nogle eksempler til yderligere illustration, men på ingen måde begrænsning af den foreliggende opfindelse.

De følgende eksempler vil blive diskuteret under hensyntagen til den skematiske fig. 2. Salpetersyre med en koncentration på omkring 55$ kommer ind i systemet 1 via ledning 31. luftformig ammoniak kommer ind via ledning 32. En anden fødestrøm 37 føder materiale udvundet fra en separatorskrubber (ikke vist). Denne fødestrøm er naturligvis valgfri for processen.

Ammoniumnitratprodukt udvindes via ledning 35, og dampformige og luftformige biprodukter ledes bort via ledning 36. En vandstrøm 34 kan ledes ind i den udgående strøm, til at nedsætte overopvarmningen af denne strøm, når den valgfri rensning (skrubber) anvendes. Damp 33 ledes bort til atmosfæren.

Resultaterne af adskillige forsøg under sure og basiske betingelser er angivet i de følgende tabeller.

14 148035 0\° +) η μ ο om co

Dl ® IN Η •a· r- co co lo fy t~~ »o -o1 m >· s^f·.

K co I ro * I *1 · · CO I CO Η l Η Γ' I·

Η H (NI N m LO H CO

r—i o O O 'S*

•O' Kl LO Ni CO O H

(U in lo lo to to ό o lo >. co co *· -·*·· co 3 co'a’i · 'ffi'tfooiooiiliico CD "=1* CO I—t

H

•μ

Co d ιμ f> o o o o σι

CD ΙΟ Γ-· H LO LO LO CO VD

LO - m NJ LO H N *· -

s_l CO I IO ' I · I » LO I LO H I LO O I

Q) H CO H IO CO CO Γ" CO o

Η H CO Η H CO

μ

<D

'd

K N N O O

ft ·0< 00 “ ' o

O) CO 1 I I 1 l 1 I i—1 CD I I Η O Η I- I

μ co d <ϋ o IO to o·

ft ίο lo "ϋ* o o H

ft lo rocoto co o to o

co ·. · v E^- LO ^ CO

Ό ro SF I O· O*l · · LO O I I I I l CO

Q) 'φ CO CO iH

e h 0) § O -a< LO o o o •g. OLOLO HiovD lo ft co co h co r~ r-~ -

μ CO · I · 11·· I I I I I I CO

cd co ι-H to o σι

CO H

0) o

O LO

ft O O O O CO CO

ft oo m lo io lo lo co co H lo H H LO *· - *·

.. CO I ««III · · O ( LO ri I I Γ' L

.-I i^-lo •lp co O' lo r-~

H CO H

1“1 ω · Λ ^ c dg o -rj EH «1 —- ^ £ · ft · ^ (O d X d

μ μ μ .d ,d ,d .d ,£ £ 'd Μ -H

w χχχχχχμχ—υ h dg

Cn (ji 0» U tJi tJi 0 d U X >i U U μ X

,μλ;λι^!Α{^:«£ο &ic\omoo η co X ^ d Hg d ω O co ft π d μ d μ μ s μ μ d d d μ d μ Μ ,¾ d λ; d d μ η ft d ΰ co μ d μ d d O O d d Η μ ft g g

ft co aμμμft^·uOHd·θ.·ΘL

g coOO CO^sf^HH g >td d d ftift M

o ids cooκddddMoft£oμμ W igffiMUSftlHHEH^idæcQicicnæ 15 146035 Φ ο ,¾ η ο m ro to '^^Γ'ΓΟ cm # m ,—I ρ- σι ιη · ^ σ> - οο - Η *· id ro ro co I Η I · • roi mHIHr-'l ^4 σ> οι cm σι 04 id •Η ο ^ g in in r~- ο ο Η g ^ m in η ιο ο ιο ο id ιο'ΓΟΓΟ-Γ'ΐη-·- 04 ro in · Η » · in ο » jj -^1¾1 I ^ co 04 1-111-1¾1

(71 H

id 1-1 ot 1/1 ro ο ο o cn M HcrioO'inio o4io q) in · ·> h m h - - - o

ro o i ro i *i · · m I- m h ( m σ I

Vi h in ro 04 0404

φ i—i i—ί (M 1—l 1 I

Ό *

φ 04 Is O

+) «5Ρ co * *· σ χ to 11 t t l l l η Ό I I Η σ σ l I-

jj CM H

T) 0 a 2 in in ο- ο o t-i

Td ^ininroiooioo oi (D.ro-'coro^t'-in*·*· * g co in 1 · hi · · in o 1 1 I I l -s*

Sji «3* -¾1 00 04 ro Ο) Η η u 0 -¾1 m 000 +) 0 m m h in 10 «5 10Ο4Ο4ΗΓ0 0~ O' *- in ro · 1 · II·· 1 1 i i- 1 1 ro Φ 04 H ro σ σι ϋ Η Ο Μ (¼ 00 00 ro ιο ro .. coin ιοιηιοΌθ4 » ηη ιο Η Η ιη · ** ro γη Μ|··ΙΙΙ ··ΟΙΌ'ΙΙΙ^Ι 0-10 "Μ* 04 *3· ιη Η Η Η Η 04 0) — Λ Ο ·

Id ~ ΰ · Η S » *—- 04 Ή Εη ·& Α Λ Α Α Α S · 6 , J3 -Η ο Ο) >6

-Ρ Φϋ'Ο'&'ϋ'Ο'ΟΐβΟν rOOUM\ ΐΛ ΧΧΧΧΧΑ G gO tJMP HO Ο (l)rO

— — χ >1 +> g m ·η \ 0) Η

fi OT 0 OT

μ H Cd -Ρ 0) }-l +) S Λ!

4J G id G -P

C -P M ^ G .m tu id .μ h a s C ro Μ G «Η <D 3 0 O φ <D -H +> a g g a ro g+j+i+ia^ooHcu-e.1» g rO O O 04"5l<l4-IHHg>iC!(I)(UCnMS-l o æ z ojoKdtd(d(i)Moago-p+> « swwoz^HHEHEHZcnwzæcn 16 146035 Mængden af ammoniumnitrat, ammoniak og salpetersyre, som ledes til atmosfæren ved hjælp af apparaturet og fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, blev sammenlignet med den mængde, som blev ledt til atmosfæren ved hjælp af sædvanligt neutralisationsudstyr, under lignende reaktionsbetingelser og følgende data blev opnået.

17 146035 ω β cj ca r- in

-ρ Ο Η Ο CM "si- cr\ CM

® 2 CA CM CM CM Ο Ο tQ -d- ·. ·> ·> ·“ “ βΚΟΟ ο ο ο ο φ a I ^ S) W^. νΟ Ο Ο Η ο ζ-

τΗ 43 CA CM ΙΑ CO CM ιΗ MD

H cq bOK ·> « *· “ “ “

H CO ffl g Ο Ο Ο Ο Ο O

Φ bOF*^

M

cq X

oSo^oo o o o o ftj-PS » ·ν «« * ** *

CoSOO o o o o β -¾¾ o «Η Ί&.

p co βω += 0 8 CO ‘rl ·Η >

'CJ P

CO Ό β ,Ο !h β ® ¢0 P -rl β +3 β Ο

CD β N

ϋ O ® w +5 4s +3 43 ϋβββ Η Η Η Η φ β ο a ο °φ =φ «g °co •piu^jo-H a a a a ra co i ,y +3 „ ,

S 1Λ id CDO) Φ Φ MO H

oS oa® m >j -¾ ^ w

Φ,Μ gO® ^ r-Γ O

x; cq g cq β ·η ·η ·η ·η ο ο

β CQ

ω β ·η CQ Ο ^ μ·η κλ c~- ω +3 κ -ρ ca 2 Η® sS ο ο ο ο ο ο flid ·> ·> *> ·> * ~ ca ·γΗ += 'ct += Ο Ο Ο Ο Ο ο ΜΗ ·Η ο ω ω co β β 8 d β fe, ft !> CQ Ρ β β Ο Φ top „ fe, β ο ,μ οο σο co ap η ·· ο ο ο ο J 0¾¾. ο ο ο ο ο ο Κ +3 β -Ρ

Η Η fthO

Η fcir|> Ι-Ρ IP II III 14s I 43 Φ φφ cO Φ ΦΌ (Ο-ββ-Ρ cO Φ CO Φ ρ β-ρ βρ ββΐ β β φ ω ββ ββ φ +3>! Ρ ,Μ Ρ ·Η Ο Ρ ·Η Ο Φ ΡΦ Ρ φ ΕΗ ββ ββ β β β > βθΡ βθΡ φ Τ3 ΦΤΟ φ Φ Ο, φ Φ Η W Φ ·Η Φ ®Ή ® βΟ βΟ ββ β β ·Η β Ρ Ρ β Ρ Ρ · β UX -Ρ >5 ·> · Ρ i>jp Ρ Pft^ ΡΡ.** ρ ft ρ ftcQ β co βρ β cq φ β Ο β βοβια bO Μ Η Φ ''S β Φ bOP Φ Ό Φ ΌγΙ •Η - Ρ - C0 !> - β β > - β ,Μ > * Ρ > »Ρ Φ Η b0 Η bO*! 8 bOH cd 8 bO Φ β ®Μβ 8 bp β ,¾ β® β 8 Φ Æ8C0 ,β 8 bOO Λ 8 ft β 8 ft Φ COH Φ Η ·Η Φ Η β Ρ Φ Η Ό Ο ΦΗ Φ Η ·Η > λ >ββ i dp bO S β δ β a β * · £ β » β

<d § Ρ ·5 Φ 5 β Φ β C0 β Φ ·Η ft β cfl bOP β CO bOO

8 CQ β 8 CQ a CO CQ Φ t> COCQ Λ CQ β β Φ Μ β g

CO β β CQ β § i> β ϋ CQ t> β β · {» β "rj β ί> β·Η I

Ο CQ OCO Ο Ο 8 β Ο β CQ Ο β CO

• Ρ · Ρ · Ρ ·Η Ρ "ΗβΟ · ·Η g · Ρ Η Η Ρ Ρ CM Ρ Ρ ΙΑ ρ φ Μ-4 β · LAP β Ρ VD Ρ β Ρ

cObO C0b0 COPP cOPHP ccObO cOObO

bOcQcO bOCQcO b£) CQ β ,W hflCQ^cOfe bO««pcO bOCQfpcO

φ·Ηί> CO ·Η > ΦΉ^Ιβ CO Ή ® β β CO-HTJF* cOP-dl»

COHCQ COHCQ COHVnO COHCHPCQ CO Η β CQ , CO Η β CQ