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Verfahren zur Herstellung von Ammonsulfat-Ammonnitrat-Mischdünger.
Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischdünger wurden bisher nur durch Zusammengeben bzw. durch andersarlige Bildung aus den fertig vorgebildeten Mischungskomponenten Ammonnitrat und Ammonsulfat hergestellt. Die Unzuträglichkeiten bei der Herstellung, sowie die Nachteile
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fester Stoffe technisch fast undurchführbar ist, bilden sich bei der Mischung von Ammonnitrat und Ammonsultat Nester mit höherem Ammonnitratgehalt und damit verstärkter Wasseranziehung, die geeignet sind, die Qualität des Salzes herabzusetzen.
Die Herstellung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischdünger aus den fertig vorgebildeten Komponenten Ammonnitrat und Ammonsulfat hat aber einen weiteren grossen Nachteil. Sie setzt die vorherige Fabrikation der beiden Komponenten voraus. Während die Darstellung des Ammonsulfates verhältnismässig einfach in einem Sättiger vorgenommen zu werden vermag, lässt sich die Darstellung von Ammonnitrat nur auf recht komplizierte Weise durchführen, die ein verwickeltes System von Apparaturen und die Bedienung durch verhältnismässig viel Hilfs- kräfte erfordert.
Die Darstellung des Ammonnitrates erfolgt gewöhnlich in der Weise, dass zu einer verdünnten Ammoniaklösung unter fortdauernder gleichzeitiger Einleitung von Ammoniak Salpetersäure bestimmter Konzentration hinzugegeben wird. In dieser Verfahrensstufe wird gewöhnlich auf eine zirka 75%ige Ammonnitratlösung gearbeitet, da die Neutralisationswärme nicht ausreicht, bei Verwendung der betriebsmässig anfallenden etwa 50%igen Salpetersäure alles Wasser zu verdampfen. Es folgt eine Eindampfung auf ein Produkt mit wenigen Prozent Wasser in Vakuum-Eindampf-Apparaten. Die notwendige Wärme wird hiebei durch Heissdampf
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Eindampfern. Es wird bis zu einer Salzschmelze gearbeitet, die chargenweise abgelassen und gekühlt wird, wobei das Ammonnitrat in fester Form auskristallisiert.
Das restliche, in dem stark hygroskopischen Salz befindliche Wasser wird dann noch durch besondere Trockenvor- richtungen, z. B. durch Trockentrommeln, aus dem Salze entfernt.
Die bisherige Fabrikation von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischdünger ist aus dem Grunde so umständlich und kostspielig gewesen, weil sie die getrennte Herstellung der beiden Komponenten in fester Form als notwendig betrachtete, deren eine. das Ammonnitrat. wegen seiner grossen Affinität zum Wasser bei der Grossfabrikation einen umständlichen Apparat und teuere Bedienung erfordert. Ein wesentlicher Fortschritt lässt sich in der Erzeugung der genannten Mischdünger nur dadurch erreichen. dass vornehmlich die gesonderte Fabrikation des hygroskopischen Anteiles, des Ammonnitrates, in Fortfall kommt.
Die technische Aufgabe besteht also darin, das Mischsalz in einer Weise zu fabrizieren, dass dadurch die besonderen Massnahmen, die durch die hohe Löslichkeit und Wasserverbindung des Ammonnitrates bedingt sind, verschwinden, weil dadurch der die Fabrikation unverhältnismässig stark belastende Antej] ausfallen würde.
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Herstellung der beiden Komponenten Ammonnitrat und Ammonsulfat wegfallen würde. Des weiteren würde dadurch gleichzeitig die Schwierigkeit ausgeschaltet sein. die das Mischen der. in jedem Falle ausserordentlich grossen Menge zwangsläufig mit sich bringt.
Das nachfolgende Verfahren zeigt nun den Weg zur direkten Gewinnung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischdüngern aus den das Salz aufbauenden Komponenten : Schwefelsäure. Salpetersäure und Ammoniak. Es besteht darin. dass diese Komponenten in einem Sättigerverfahren derart zusammengebracht werden. dass die bei dem Zusammenleiten entstehende Wärmetönung ausreicht, um das gleichzeitig eingebrachte Wasser praktisch zu verdampfen. Auf diese Weise ist es möglich, in einem einfachen Arbeitsgang ein Salzgemisch zu bekommen. das die aus dem Verhältnis der zugegebenen Säuren sich ergebende gewünschte Zusammensetzung hat.
Ein Sättigerverfahren zur Herstellung von Amrnonsalz ist dadurch gekennzeichnet. dass Ammoniak einerseits und Säure andererseits in einen grossen Überschuss der Reaktionsmasse eingebracht wird. so dass in dem ganzen Lauf des Verfahrens eine in der Nähe des Neutralpunktes liegende Reaktion vorhanden ist. Gleichzeitig wird das mit den Ausgangskomponenten in den Sättiger eingebrachte Wasser in einer solchen Menge gehalten, dass es durch die
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Je nach der Löslichkeit des herzustellenden Ammonsalzes findet bei einem Sättigerverfahren die Bildung des Salzes in fester Form statt. oder es wird eine hoehkonzeutriote Lauge bzw. Schmelze erhalten. Bei der Herstellung von Ammonsulfat nach einem Sättigerverfahren scheiden sich die neugebildeten Anteile von Ammonsulfat aus der siedenden ges, ittiglon Lösung unmittelbar in fester Form ab. Die Entnahme erfolgt meistens durch Ejektoren.
Bei der Herstellung von Ammonnitrat wird dagegen infolge der ausserordentlich grossen Löslich- keit dieser Verbindung in der Hitze eine konzentrierte Lösung bzw. Schmelze erhalten.
Bei der Herstellung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischdüngern nach einem Sättiger-
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tönung. Eine Veränderung der Wärmeabfuhr wird andererseits durch verschiedene Konzentrationen der Säuren bewirkt. Infolgedessen kann man beispielsweise durch einfache Einstellung der Säuremengen bzw. der Konzentration derselben, gegebenenfalls noch unter entsprechender
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gewünschten Weise ändern. Es entsteht zwangsläufig nach Einstellung des Temperatur-und Konzentrationsgleichgewichtes im Sättiger immer ein Salz. das etwa dasselbe molekulare
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eingebrachten Schwefelsäure zur eingebrachten Salpetersäure zeigt.
Beim Arbeiten unter Atmosphärendruck wird auf Grund der ausserordentlich hohen Löslichkeit des Ammonnitrats bei Temperaturen über 1000 eine Ammonnitratschmelze erhalten. die das gleichzeitig gebildete Ammonsulfat in fester Form suspendiert enthält. Es wird iu solchen Konzentrationen gearbeitet, dass die aus dem Sättiger entnommene Reaktionsmasse unmittelbar beim Abkühlen erstarrt und direkt in lager-und strcufahiger Form erhalten wird.
Man verfährt so, dass man dem Sättigergefäss kontinuierlich oder auch diskontinuierlich einen beliebig grossen Teil der Lauge zusammen mit den fest ausgeschiedenen Salzen entnimmt.
Die Einleitung von Ammoniak und Säuregemisch wird während des. Abziehens kontinuierlich weitergeführt. Als besonders zweckmässig hat es sich erwiesen. in dem Sättiger durch ein mechanisches Rührwerk oder auf beliebig andere Weise einen kräftigen Umlauf zu erzeugen. Zur Entnahme des Salzes hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. das entstehende Salzgemisch kontinuierlich durch einen freien oder gedrosselten Überlauf, eventuell auch unter Verwendung eintauchender Rohre oder auf beliebig andere Weise zu entnehmen. wobei beispielsweise bei Verwendung eines Überlaufes so viel Salz abfliesst, wie in der gleichen Zeiteinheit durch das Einbringen von Ammoniak und Säuregemisch im Sättiger entsteht.
Es kann auch so verfahren werden. dass man das Salz nicht kontinuierlich entnimmt. sondern diskontinuierlich in Chargen. In gewissen Fällen hat es sieh auch als zweckmässig erwiesen. das Salz durch Ansaugen aus dem Sättiger zu entnehmen.
Weiter stellte es sich als zweckmässig heraus, den gewünschten Grad der Eindamptnng nicht im Hauptgefäss vorzunehmen. sondern in einem besonderen Hilfsgefäss, aus dem alsdann der kontinuierliche bzw. diskontinuierliche Übertritt des genügend weit eingedampften Gemisches auf eine Trocknungsvorrichtung beliebiger Art. beispielsweise eine Troekentrommel stattfindet.
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das zweckmässig In kleineren Abmessungen als das Hauptgefäss gehalten wird, geht das Gemisch alsdann auf die gewählte Trockenvorrichtung. Bei dieser Durchführung des Verfahrens. verdampft man das Wasser im Hauptgefäss beispielsweise nur bis auf einen Gehalt von 4-5%.
Beim Eintritt von Störungen, beispielsweise beim Versagen des Ammoniakstromes. der Rührung oder anderen Störungen in der Zuleitung wird nur auf diese Weise ein schnelles.
Zusetzen des Sättigers und dadurch unliebsame Unterbrechungen des Betriebes vermieden.
Da beim Verfahren mit sehr hoher Konzentration, besonders an Ammonnitrat. gearbeitet wird. so besteht bei Störungen in der Zuleitung die Gefahr, dass ein Kristallisieren der Schmelze an unerwünschten Stellen stattfindet. wodurch eine Störung in der Ableitung der Reaktionsmasse bzw. sogar eine Verstopfung der Rohre eintritt. Diese Gefahr wird dadurch, dass man
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vermindert.
Bei der Herstellung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischdünger nach einem Sättiger- verfahren kann aber auch eine unmittelbare Abscheidung sowohl des Ammonsulfates wie des
Ammonnitrates in fester Form erfolgen. Dies geschieht, wenn durch geeignete Massnahmen dip
Temperatur, bei der das mit den Reaktionskomponenten eingeführte Wasser praktisch voll- ständig verdampft, weitgehend herabgesetzt wird. Bei tieferen Temperaturen scheidet sieh das
Ammonnitrat alsdann gleichzeitig mit dem Arnmonsulfat in fester Form aus. Die Verdampfung des Wassers bei einer gegenüber dem Kochpunkt der gesättigten Lösung erniedrigten Tempe- ratur kann auf folgende Weise bewirkt werden.
Man arbeitet entweder bei einem gegenüber dem Atmosphärendruck verminderten Druck. oder man verdünnt im Falle der Verwendung von gasförmigem Ammoniak dieses mit an der
Umsetzung nicht beteiligten Gasen, beispielsweise Luft, oder es wird ein Strom inerter Gase. z. B. Luft. in gewünschter Geschwindigkeit In das Bad ein-oder über die Oberfläche des Bades hinweggeblasen. Man kann im übrigen auch für eine sonstige Oberflächenkühlung des Bades, beispielsweise durch eine Ansaugung von kalter Luft mittels der aufsteigenden heissen Brüden. sorgen. Das in fester Form bei dieser Ausführungsweise abgeschiedene Ammonnitr : u- Ammonsulfatgemisch kann in beliebiger Weise von der gesättigten Lösung des Salzes abgezogen werden. Dies kann durch Benützung eines Ejektors od. dgl. erfolgen.
Das Salzgemisch wird alsdann zentrifugiert und in der üblichen Weise getrocknet, wofür sämtliche bekannten Mass- nahmen Verwendung finden können.
Bei der Durchführung des Verfahrens kann die Einleitung der Säuren getrennt voneinander an verschiedenen Stellen erfolgen. Es kann aber auch eine Mischung der Säuren vor der Einleitung hergestellt und diese an einer oder mehreren Stellen dem Sättiger zugeleitet werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Schwefelsäure-SalpetersäureMischungen erwiesen. die durch gemeinschaftliche Oxydation von schwefliger Säure und Ammoniak gewonnen sind.
Man kann bei diesem Vorgang verschiedene Verfahrensweisen anwenden. Es hat sich als wünschenswert erwiesen, je nach der Konzentration des zur Neutralisierung zur Verfügung stehenden Ammoniaks die Konzentration der Mischsäure verschieden zu wählen, so dass man z. B. für das flüssige Ammoniak die schwächste Säure, für das verdünnteste Ammoniak die konzentrierteste Säure zur Neutralisation verwendet, um genügend Wasser zur Verfügung zu haben, das durch die freiwerdende Neutralisationswärme verdampft werden kann. Die ver- schieden konzentrierten Säuren künnen durch Mischung oder auch so hergestellt werden. dass man z. B. Ammoniak mit Luft am Platinkontakt verbrennt und dem noch heissen Verbrennungsgas unmittelbar nach dem Kontakt ein SO2-haltiges. z.
B. aus Pyritabrüstung stammendes Gas zusetzt. Mit Hilfe von eingeblasener oder von vornherein vorhandener Überschllssluft und eventuellem Dampfzusatz gelingt es. über Stickoxyde als Sauerstoffüberträger das vorhandene S02 glatt zu SO3 zu oxydieren. Durch Berieselung bzw. Kühlung mit Wasser kann aus dem vorhandenen Gasgemisch das gewünschte Salpetersäure-Schwefelsäuregemisch gewonnen werden.
Man kann in veränderter Arbeitsweise auch so verfahren, dass man die schweflige Säure von vornherein dem Ammoniak-Luftgemisch zufügt und dieses Dampfgemisch eventuell unter Dampfzusatz über die kontakte zur Verbrennung leitet, woraufhin durch Kühlung und Berieselung die gewünschten Säuren gewonnen werden. Bei diesem Verfahren erhält man verhältnis-
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mässig verdünnte Säuren und ist gezwungen, mit grossen Absorptionsräumen zu arbeiten. da bei Verbrennung mit Luft die Reaktionsgase auf eine grosse Gasmenge verteilt werden.
Durch den Zusatz von schwefliger Säure vor der Verbrennung ist es aber auch möglich, die Ver- fahrensweise dahin zu verändern, dass man anstatt mit Luft mit sauerstoffangereicherter Luft bzw. auch mit reinem Sauerstoff arbeitet. Die anwesende schweflige Säure übt dabei eine- kühlende Wirkung auf den Kontakt aus, so dass Überhitzung des Kontaktes unfi Explo.-ioncn. die sonst beim Arbeiten mit Sauerstoff leicht auftreten, vermieden werden, und es möglich
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Salpetersäuregemisches zu gewinnen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Darstellung von Ammonsulfat-Ammonnitrat-Mischdüngern, dadurch gekennzeichnet, dass man die das Salz aufbauenden Komponenten, Schwefelsäure. Salpetersäure und Ammoniak, nach Art eines Sättigerverfahrens in einem hinreichend grossen Gefäss unter Aufrechterhaltung einer schwach alkalischen, neutralen oder schwachsauren Reaktion des gesamten Reaktionsgemisches, im letzteren Falle vorzugsweise unterhalb 3% Gesamtsäure, derart zusammenbringt, dass die bei dem Zusammenleiten entstehende Wärmetönung ausreicht, um das gleichzeitig eingebrachte Wasser praktisch zu verdampfen, so dass in einem einfachen Arbeitsgang ein Salzgemisch erhalten wird.
das die aus dem Verhältnis der zu- gegebenen Säuren sich ergebende gewünschte Zusammensetzung hat.