DE2235672A1 - Verfahren zur herstellung von ammoniumnitrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat. Sie schafft eine einfache und vorteilhafte Arbeitsweise, nach der Ammoniumnitrat gewünschtenfalls direkt in festem Zustand erzeugt werden kann.

Ammoniumnitrat wird in umfangreichem Maße auf den Gebieten der Düngemittel, und der Explosivstoffe verwendet. Bei technischen Anwendungen dieser Art wird das Ammoniumnitrat vorzugsweise in festem Zustand eingesetzt. Technische Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat werden im allgemeinen durch Neutralisation von Salpetersäure mit Ammoniak in flüssigem oder gasförmigem Zustand durchgeführt. Ein derartiges Verfahren ist · beispielsweise in der USA-Patentschrift 3 147 466 beschrieben. Die -Anwendung einer solchen Arbeitsweise z\ir Erzeugung von trockenem, teilchen- oder pulverförmigem Ammoniumnitrat erfordert natur-

.'jfi.i.'iß die Verdampfung oiner brttr'ichtlichen Menge an Wasser unl η ichfolgende Teilchenbildung (prilling) nach herkömmlichen Methoden.

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Es ist auch angegeben worden, Ammoniumnitrat in trockener oder fester Form durch Umsetzung von verschiedenen Stickstoffoxyden, Ammoniak, Sauerstoff und Wasser zu bilden. Eine solche Arbeitsweise ist in der USA-Patentschrift 1 330 und in der USA-Patentschrift 2 011 704 beschrieben. Nach der USA-Patentschrift 1 330 136 wird Ammoniak zur Bildung eines Gemischs von Stickstoffoxyden oxydiert und diese werden dann mit zusätzlichem Sauerstoff oder Luft weiterbehandelt, um das anwesende Stickstoffmonoxyd zu Stickstoffdioxyd zu oxydieren. Das Stickstoffdioxyd enthaltende Reaktionsprodukt kann dann mit gasförmigem Ammoniak in einer großen Reaktionskammer umgesetzt werden, wobei staubförmiges Ammoniumnitrat gebildet wird. Die Menge an Ammoniak, die mit dem stickstoffdioxydhaitigen Reaktionsprodukt umgesetzt wird, darf nur etwa ein Drittel der Menge betragen, die theoretisch zur Umsetzung mit der Gesamtmenge der in dem Reaktionsprodukt anwesenden Stickstoffoxyde erforderlich ist. Die nicht umgesetzten Stickstoffoxyde werden dann in eine zweite Reaktionskammer geleitet und mit einer weiteren Ammoniakmenge behandelt, um weiteres Ammoniumnitrat zu bilden. Dies wird in aufeinanderfolgenden Kammern wiederholt, bis die verbliebene Menge an Stickstoffoxyd gering ist.

Die zweitgenannte USA-Patentschrift 2 011 704 schlägt eine Bildung von Ammoniumnitrat in der Dampfphase durch Umsetzung von Ammoniak mit Stickstofftetroxyd, Wasserdampf und Sauerstoff vor. Nach dieser Patentschrift soll eine solche Ammoniakmenge eingeführt werden, daß die anwesende Menge weniger als etwa das 0,3-fache und vorzugsweise etwa das 0,1- bis 0,25-fache der Menge beträgt, die zur neutralisation des gesamten Stickstofftetroxyds erforderlich ist. Eine Anwendung von Ammoniak in größeren Mengen soll nach den dortigen Gesichtspunkten die Leistungsfähigkeit des Verfahrens verringern, liegen des Überschusses an nicht umgesetztem StickstofftGtroxyd kann die Umsetzung in einer Serie von Reaktionszonen durchgeführt werden oder das nicht umgesetzte

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Stickstofftetroxydgas kann zurückgeführt-werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde„ ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat su schaffen, das einfach, betriebssicher und wirtschaftlich durchzuführen ist, eine Erzeugung des Ammoniumnitrats direkt in festem Zustand ermöglicht, wirtschaftliche Ausbeuten in einer einzigen Reaktion liefert, nur eine Geringstzahl an Seaktionsteilnehmern, d.h. nur Ammoniak und Sauerstoff.als Ausgangsmaterialien, erfordert und trotzdem betriebssicher durchzuführen ist.

Gegenstand der Erfindung ist danach ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat„ welches dadurch gekennzeich- · net ist, daß man Ammoniak in der Gasphase mit einem Überschuß eines unter den Reaktionsbedingungen molekularen Sauerstoff liefernden Oxydationsmittels bei einer zur Bildung von Stickstoffoxydreaktionsprodukten hinreichenden Temperatur umsetzt und die erhaltenen Stickstoffoxydreaktionsprodukte mit einer etwa stöchiometrischen Menge an gasförmigem Ammoniak bei einer Temperatur im Bereich von etwa 15 bis etwa 2I8°C (60 - 425°F) zur Bildung von Ammoniumnitrat umsetzt.

Durch die vorgenannte Arbeitsweise ergibt sich ein einfaches, wirksames und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat, gewünschtenfalls direkt im festen Zustand, in hohen Ausbeuten und in einer einzigen Reaktionszone zur Umsetzung der Stickstoffoxydreaktionsprodukte mit dem Ammoniak. Es ist keine Folge mehrerer Reaktionszonen zur Bildung des Ammoniumnitrats in wirtschaftlicher Ausbeute erforderlich. Vielmehr wird das gasförmige Reaktionsprodukt aus der Ammoniakoxydation direkt mit einer etwa stöchiometrisehen Menge an Ammoniak in der Gasphase bei einer Temperatur im Bereich von etwa 15 bis etwa 218°C (60 - 425°F) umgesetzt, .

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Weiter« bevorzugte Merkmal· und technische Vorzüge de· Verfahren· gehen aus der nachstehenden näheren trläuterung in Verbindung mit der anliegenden Selchnung hervor. Die Eeichnung veranechauilcht anhand eines *ehe»atleohen FilefiblUe· eine bevor tug te Ausführungsform tür Durchführung de· Verfahren·. Gegenüber der dargestellten bevorzugten DjurchfOhrungsform tcOnnen, wie fUr einen Fachmann ohne Weitere· ereichtllch let, zahlreiche Abwandlungen und Alternativen Innerhalb de· Rahmen· der Erfindung vorgenommen werden* die Erfindung let daher nicht auf diese Durch* führungsform beschränkt» eondern schließt derartige Abwandlungen,

Alternativen und Äquivalente nit ein»

Gemäß der Zeichnung erfolgt bei dem Verfahren in erster Stufe eine Oxydation von Ammoniak, d.h. dem ersten Reaktionsteilnehmer zur Bildung des Ammoniumnitrate. Hierzu wird Ammoniak aus einem Behälter 1 mit Sauerstoff aus einem Behälter 2 in einer Leitung 3 vereinigt, anschließend wird eine gründliche Vermischung» beispieleweise in einer herkömmlichen Gasmischeinrichtung 4, vorgenommen.

Das Saüerstoff-Aiamoniak-Mlschgas wird denn zur Bildung eines Gemische von Stickstoffoxyden umgesetzt. Die Umsetzung kann nach irgendeiner der bekannten Arbeitsweisen durchgeführt werden, z.B. unter Verwendung eines der verschiedenen bekannten Metalloxydkatalysatoren, vorzugsweise erfolgt jedoch die Bildung des gewünschten Stickstoffoxyde enthaltenden Reaktionsproduktes, indem man das Ammoniak-Sauerstoff-Gemisch durch ein erhitztes Platindrahtnetz, als Katalysator leitet. Das Platin kann, wie bekannt, eine gewisse Menge an Rhodium enthalten, z.B. typischerweise etwa IO Gewichtsprozent, um die Haltbarkeit des Gazenetzes zu verbessern. Das Ammoniak-Sauerstoff-Gemisch wird somit gemäß der Zeichnung in einen Reaktor 5 geleitet, der mit einem Platindrahtnetzkatalysator 6 ausgestattet ist. Normalerweise wird der Katalysator zunächst erhitzt und dann bei einer Temperatur von etwa 900°C + etwa 56°C (1600 + 100⁰F) gehalten. Zweckmäßig wird ein Reaktor ver-

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wendet, der so ausgebildet ist, daß sich eine innere Kühlung. · des Gazenetzes ergibt. Beim Durchgang des Gemischs durch das Gazenetz reagieren das Ammoniak und der. Sauerstoff unter Bildung verschiedener Stickstoffoxyde.

Vorstehend ist molekularer Sauerstoff als Mischungskomponente für das Ammoniak angegeben worden, es kann jedoch auch Luft oder irgendein anderes Gas, das molekularen Sauerstoff unter den Reaktionsbedingungen liefert, verwendet werden. Vorzugsweise wird aber im Hinblick auf Verarbeitungsvorteile reiner molekularer Sauerstoff verwendet, da die Anwendung von molekularem Sauerstoff, der mit mehr als einer geringen Menge an Verdünnungsgas vereinigt ist, die Wirksamkeit oder Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens merklich verringert.

Um den notwendigen Sauerätoff für die Oxydation des Ammoniaks und für die nachfolgende Umwandlung der Reaktionsprodukte der Ammoniakoxydation in Ammoniumnitrat vorzusehen, sollten zweckmäßig mindestens etwa 3,6 Gewichtsteile Sauerstoff je Gewichtsteil Ammoniak in der Ammoniakoxydationsstufe anwesend sein. Zweckmäßig wird die gesamte benötigte Sauerstoffmenge auf einmal zugegeben, um die Verfahrensdurchführung zu vereinfachen. Sofern das in Sonderfällen erwünscht ist, kann jedoch auch eine geringere Sauerstoffmenge bei der Ammoniakoxydation zugegeben und weiterer Sauerstoff bei der Stufe der Umwandlung in Ammoniumnitrat zugesetzt werden.

Nach einem weiter bevorzugten Merkmal ist der molekulare Sauerstoff in einer Menge von mindestens etwa 5 Gewichtsteilen Sauerstoff je Gewichtsteil Ammoniak anwesend. Die Einhaltung dieses Gewichtsverhältnisses gewährleistet eine genügende Sauerstoffmenge zur Erfüllung der weiteren Funktion, den Platinnetzkatalysator hinreichend kühl zu halten und hierdurch ein vor-

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zeitiges Ausbrennen des Platins zu vermeiden.

Es ist anzunehmen, daß die nachstehenden Gleichungen (1) und (2) die in der Ammoniakoxydationsstufe des Verfahrens ablaufenden Hauptreaktionen wiedergeben:

(1) 4NH₃ + 5O₂ ■ 4NO + 6H₂O

(2) 2NO + O₂ ■ 2NO₂

Theoretisch wird also das Ammoniak zunächst zu Stickstoffmonoxyd umgewandelt, das dann wiederum gemäfl Gleichung (2) zu Stickstoffdioxyd oxydiert wird. Die Reaktion der Gleichung (2) läuft nicht vollständig ab, so daß davon auszugehen ist, daß das Stickstoffoxydreaktionsprodukt aus der Ammoniakoxydation sowohl Stickstoffmonoxyd als auch Stickstoffdioxyd umfaßt.

Die Reaktionsprodukte der Ammoniakoxydation können dann direkt mit weiterem Ammoniak in einer einstufigen Behandlung zu Ammoniumnitrat umgesetzt werden. Nach einem wesentlichen Gesichtspunkt des Verfahrens wird das gasförmige Ammoniak in mindestens etwa stöchiometrischer Menge, bezogen auf das in dem Reaktionsproduktgas der Ammoniakoxydation anwesende Stickstoffmonoxyd und Stickstoffdioxyd, zugegeben. Eine praktische Methode zur Feststelung, ob die zugegebene Ammoniakmenge in richtigem Gleichgewicht mit den im Reaktionsproduktgas der Ammoniakoxydation anwesenden verschiedenen Stickstoffoxyden steht, besteht in einer Bestimmung des pH-Werts des Gases nach der Umsetzung des Ammoniaks mit dem Reaktionsproduktgas zur Bildung des Ammoniumnitrats. Eine richtige stöchiometrische Beziehung liegt vor, wenn die pH-Bestimmung ergibt, daß das Produkt etwa neutral ist. Ein saurer pH-Wert erfordert eine Zugabe von mehr Ammoniak, während ein basischer pH-Wert eine Verringerung der zugesetzten Ammoniakmenge zweckmäßig macht. Es kann grundsätzlich auch mit überschüssigem Ammoniak gearbeitet werden, jedoch werden hierdurch keine Vorteile erzielt. Wenn anderer-

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■•Its die «ugesetite AirmonUköenge unter das vorliegende stö- ' chioraetrische Verhältnis «gesenkt wird, beginnen konkurrierende ; Reaktionen in einem größeren Ausmaß einzutreten,beispielsweise . die Bildung von Ammoniumnitrit. Wenngleich eine Anwendung von weniger eis der •tÖchiortettiechenJtottOniakmenge in den meisten FMi" len unzweckmäßig ist und denn nicht sämtliche Vorzüge des Verfahrens erreicht werden, kenn in Sonderfällen aber euch des Ammoniak in Mengen fugeführt werden* die unterhalb der stöchiometrischen Menge liefen aber größer sind als die Menge, bei der Seitenreaktionen in su starkem NaAe einsutreten beginnen*

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Die Umsetzung des Afamoniaks mit dem Stickstoffoxyde enthaltenden Reaktionsproduktgas erfolgt bei einer Temperatur im von etwa 15 bis etwa 218°C (60 - 425°P). Wenn die Temperatur unter etwa 15⁰C (60⁰P) zu fallen beginnt, wird die Kondensation von Feuchtigkeit und die nachfolgende Reaktion mit Ammoniak unter Bildung von Salpetersäure &u stark. Wenn andererseits die Reaktionstemperatur über etwa 26O⁰C (SQO⁰F) liegt_? beginnen konkurrierende Reaktionen in zu starkem Ausmaß einzutreten, z.B. die Oxydation von Ammoniak su Stickstoff,

Bei den meisten Anwendungen liegt die Temperatur des aus der Reaktionszone 5 abfließenden, Stickstoffoxyde enthaltenden Reaktionsproduktgases allgemein im Bereich von 93 bis 218 C (2OQ bis 425°F); demgemäß kann dann das Reaktionsproduktgas direkt mit, Ammoniak, aus einem Vorratsbehälter 7 vereinigt werden, etwa an der Einführungsstelle 8, und das Gemisch in einen Mischreaktor 9, in dem die Umwandlung zu Ammoniumnitrat stattfindet, eingeführt werden. Die Art des im Einzelfall verwendeten Mischreaktors 1st nicht von entscheidender Bedeutung, wesentlich ist nur das Vorliegen einer Zone, in der eine einwandfreie Umwandlung in Ammoniumnitrat stattfinden kann. Zur bestmöglichen Gewährleistung der durch das Verfahrens, erzielbaren Vorteile wird es jedoch bevorzugt, einen Misch- reaktor zu verwenden, in dem eine gute Vermischung des Ammoniaks ,

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mit dem Stickstoffoxyde enthaltenden Reaktionsproduktgas erfolgt. Der Ausdruck Mischreaktor kennzeichnet, daß sowohl eine innige Vermischung als auch eine Umsetzung der Komponenten herbeigeführt wird. Die beiden Reaktionsgase können, wie in dem anliegenden Fließbild dargestellt, vor dem Eintritt in den Mischreaktor vereinigt werden oder sie können direkt in dem Mischreaktor selbst zusammengeführt werden.

Durch Steuerung der Temperatur in dem Mischreaktor kann der physikalische Zustand des als Produkt erzeugten Ammoniumnitrats geregelt werden. Wenn die Temperatur des Mischreaktors oberhalb etwa des Siedepunkts von Wasser gehalten wird, z.B. zwischen etwa 104 und etwa 218°C (220 - 425°F), fällt das Ammoniumnitrat als festes Material an. Wenn die Temperatur in dem Mischreaktor verringert wird, z.B. in den Bereich zwischen etwa 88 und etwa 99°C (190 - 210°F), ergibt sich in mehr oder weniger großer, gewöhnlich in geringer Menge eine schmelzartige Form von Ammoniumnitrat. Eine noch weitere Verringerung der Temperatur führt schließlich zur Bildung einer wäßrigen Lösung von Ammoniumnitrat.

Es ist anzunehmen, daß die Umwandlung des Stickstoffoxyde enthaltenden Reaktionsproduktgases in Ammoniumnitrat nach den folgenden Gleichungen (3) und (4) verläuft:

(3) 4NH₃ + 4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4NH₄NO₃

(4) 4NH₃ + 4NO + 2H₂O + 3O₂ = 4NH₄NO₃

Danach reagieren Stickstoffdioxyd bzw. Stickstoffmonoxyd mit dem zugeführten Ammoniak, Wasser und Sauerstoff unter Bildung des Ammoniumnitrats. Das Stickstoffoxyde enthaltende Reaktionsgas liefert nicht nur die Stickstoffoxyd-Rcaktionsteilnehmer, sondern auch die notwendigen Reaktionskomponenten Wasser und Sauerstoff.

Die Gesamtreaktion für die Umsetzung der beiden ein-

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gesetzten Ausgangsmaterialien, d.h. Ammoniak und Sauerstoff, zu Ammoniumnitrat ist in der nachstehenden Gleichung (5) aufgeführt:

(5) 2NH₃ + 2O₂ = NH₄NO₃ + H₂O

Bezogen auf die vorstehend angegebene Gleichung und unter Berücksichtigung der in jeder der beiden Stufen des Verfahrens zugegebenen Ammoniakmenge liegen die Umwandlungen zu Ammoniumnitrat gewöhnlich bei über 50 % des theoretischen Wertes. Es können, wie aus den nachstehenden Beispielen ersichtlich ist, Ausbeuten von über 75 % erzielt werden. · '

Zur Erzielung derartig höherer Ausbeuten wird es bei dem Verfahren bevorzugt, die Temperatur des Stickstoffoxyde enthaltenden Reaktionsproduktgases zum Zeitpunkt der Vereinigung des Gases mit dem Ammoniak inrtBereich von etwa 32 bis 93°C (90 bis 200 F) zu halten; das Ammoniak kann bei Umgebungstemperaturen, z.3. 21°C (70°F), vorliegen.

Die Temperatur kann innerhalb dieses Bereiches gehalten werden, indem man das von dem-Reaktor 5 abströmende Reaktionsproduktgas durch einen herkömmlichen Wärmeaustauscher 10 leitet.

Das Verfahren wird nachstehend anhand von Beispielen weiter veranschaulicht, es ist aber nicht auf diese besonderen Durchführungsformen beschränkt. Die in den Beispielen angegebenen Ausbeuten an Ammoniumnitrat wurden in Übereinstimmung mit der Gesamtreaktionsgleichung (5) bestimmt durch Bildung der Summe der in die beiden Umsetzungsstufen eingeführten Ammoniakmengen, Berechnung der Ammoniumnitratmenge, die theoretisch gebildet werden könnte, und Vergleich dieses Wertes mit der tatsächlich gebildeten Menge an Ammoniumnitrat zur Ermittlung der prozentualen Ausbeute.

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Beispiel 1

Ammoniak in einer Menge von 218 g/h (0,48 pounds per hour) und Sauerstoff in einer Menge von 1090 g/h (2,40 lb/h) wurden in einen herkömmlichen Gasmischer eingespeist und dann in einen katalytischen Reaktor geleitet, der mit einem Platingazenetzkatalysator ausgestattet war. Der Platingazenetzkatalysator hatte die Gestalt einer kreisförmigen Scheibe von 60,3 mm (2 3/8 inches) Durchmesser und war hergestellt aus Draht, bestehend aus 90 Gewichtsprozent Platin und 10 Gewichtsprozent Rhodium, mit einem Durchmesser von 0,076 mm (0,003 inches); die Maschengröße entsprach der amerikanischen Bezeichnung 80 χ 80. Der Platxndrahtnetzkatalysator wurde bei einer Temperatur von 888 C (1630 F) gehalten. Die Umsetzung des Ammoniaks mit dem Sauerstoff wurde eingeleitet, indem eine kleine Stelle des Platindrahtnetzkatalysators mit einem kleinen elektrischen Lichtbogen erhitzt wurde. Nach dieser Einleitung dehnte sich die Umsetzung langsam über den Rest des Drahtnetzes aus, in einem Zeitraum zwischen einer und zwei Minuten.

Das Reaktionsproduktgas aus dem katalytischen

Reaktor wurde auf 32°C (90°F) abgekühlt und dann wurde weite- ,

res Ammoniak in einer Menge von 204 g/h (0,45 lb/h) zugemischt, '

worauf das Gemisch zur Umsetzung in einen herkömmlichen Misch- j

reaktor geführt wurde. Die Reaktion war exotherm und die |

Temperatur der den Reaktor verlassenden Gase betrug 90 C ' (194°F).

Ammoniumnitrat wurde aus den Mischreaktor in einer j

Menge von 776 g/h (1,71 lb/h) gewonnen, dies ist eine Ausbeute '

von 78,4 %. Dieser Prozentwert wurde durch herkömmliche gas- j

chromatographische Analysen bestätigt. Die Temperatur der Gas- \

mischkammer und der Rohrverbindungen wurde nicht konstant ge- ' halten; demgemäß fiel das gebildete Ammoniumnitrat, je nach der örtlichen Temperatur, als trockener Feststoff, als feuch-

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ter kristalliner Feststoff und als konzentrierte Lösung an. Einige Feststoffteilchen waren sehr klein und demgemäß im Gasstrom suspendiert. Sie wurden entfernt, indem die Gase zusammen mit NH NO -Lösung durch eine Düse geleitet wurden; sie ließen sich hierdurch sehr leicht gewinnen.

Beispiel 2

Die Verfahrensdurchführung des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das.in zweiter Stufe zugesetzte weitere Ammoniak in einer Menge von 191 g/h (0,42 lb/h) zugespeist wurde und das Reaktionsprodukt der Ammoniakoxydation auf 18°C (65°F) gekühlt wurde. Die Temperatur der den Mischreaktor verlassenden Gase betrug wiederum 90⁰C (194°F). Das Ammoniumnitrat wurde in einer Menge von 754 g/h (1,66 lb/h) gewonnen^ entsprechend einer Ausbeute von 77,9%. Der physikalische Zustand des als Produkt gewonnenen Ammoniumnitrats war wie im Beispiel 1.

Beispiel 3

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das in zweiter Stufe zugesetzte weitere Ammoniak in einer Menge von 177 g/h (0,39 lb/h) zugespeist und das Reaktionsprodukt der Ammoniakoxydation auf 52°C (125°F) gekühlt wurde. Die Temperatur der den Mischreaktor verlassenden Gase betrug wiederum 90°C (194°F). Ammoniumnitrat wurde in einer Menge von 685 g/h (1,51 lb/h) gewonnen, dies ist eine Ausbeute von 74,3 %.

Beispiel 4

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt? mit der Ausnahme, daß das weitere Ammoniak in einer Menge von 186 g/h (0,41 lb/h) zugesetzt und das Reaktionsprodukt der

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Ammoniakoxydation auf 51°C (124°F) gekühlt wurde. Die Temperatur der den Mischreaktor verlassenden Gase betrug 99°C (211°F). Ammoniumnitrat wurde aus diesem Reaktor in einer Menge von 595 g/h (1,31 lb/h) gewonnen, dies ist eine Ausbeute von 62,9'%.

Beispiel 5

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Sauerstoff in einer,Menge von 1135 g/h (2,50 lb/h) zugeführt und das in zweiter Stufe eingebrachte weitere Ammoniak in einer Menge von 191 g/h (0,42 lb/h) zugegeben und das Reaktionsproduktgas der Ammoniakoxydation auf 115 C (238 F) gekühlt wurde. Die Temperatur der den Mischreaktor verlassenden Gase betrug 130⁰C (266°F). Ammoniumnitrat wurde in einer Menge von 550 g/h (1,21 lb/h) aus dem Reaktor gewonnen, dies ist eine Ausbeute von 57,3 %.

Beispiel 6

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Ammoniak in einer Menge von 222 g/h (0,49 lb/h) zugeführt, der Sauerstoff in einer Menge von 1090 g/h (2,40 lb/h) zugeführt und Stickstoff in einer Menge von 109 g/h (0,24 lb/h) zugeführt wurde. Die Menge des in zweiter Stufe zugegebenen weiteren Ammoniaks betrug 195 g/h (0,4 3 lb/h) und das Reaktionsprodukt der Anunoniakoxydation wurde auf 47°C (116°F) gekühlt. Die Temperatur der den Misch- · reaktor verlassenden Gase betrug 113°C (235°F). Es wurde Ammoniumnitrat aus diesem Reaktor in einer Menge von 635 g/h (1,40 lb/h) gewonnen, dies ist eine'Ausbeute von 64,8 %.

Beispiel 7

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß Stickstoff in einer Menge von 975 g/h (2,15 lb/h) zuge-

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führt wurde, in der zweiten Stufe das weitere Ammoniak in einer Menge von 164 g/h (0,36 lb/h) zugegeben wurde und das Reak-' tionsproduktgas der Ammoniakoxydation auf 48°C (120°F) abgekühlt wurde. Die Temperatur der den Mischreaktor verlassenden Gase betrug 82°C (18O°F). Es wurde Ammoniumnitrat in einer Menge von 440 g/h. (0,97 lb/h) aus dem Reaktor gewonnen, dies ist eine Ausbeute von 49,5 %..

Beispiel 8

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Ammoniak in einer Menge von 222 g/h (0,49 lb/h) zugeführt und Stickstoff in einer Menge von 955 g/h (2,1 lb/h) zugespeist wurde. Das in zweiter Stufe eingeführte weitere Ammoniak wurde in einer Menge von 177 g/h (0,39 lb/h) zugegeben und das Reaktionsprodukt der Ammoniakoxydation wurde auf 82°C (180°F) gekühlt. Die Temperatur der den Mischreaktor verlassenden Gase betrug 83°C (182°F). Ammoniumnitrat wurde aus diesem Reaktor in einer Menge von 404 g/h (0,89 lb/h) gewonnen, dies entspricht einer Ausbeute von 43,ο %.

Beispiel 9

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Anlage bei 0,53 at (7 1/2 Psi) betrieben und das Ammoniak in einer Menge von 173 g/h (0,38 lb/h) zugeführt und der. Sauerstoff in einer Menge von 695 g/h (1,53 lb/h) eingespeist wurde; die Zuführung des weiteren Ammoniaks in zweiter Stufe betrug 73 g/h (0,16 lb/h) und das Reaktionsproduktgas der Ammoniakoxydation wurde auf 104°C (22O°F) gekühlt. Die Temperatur der den Mischreaktor verlassenden Gase betrug 82°C (180 F). Es wurde Ammoniumnitrat in einer Menge von 508 g/h ^l (1,12 lb/h) aus dem Reaktor gewonnen, dies ist eine Ausbeute von 85,0 %.

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Beispiel 10

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Zugabe des weiteren Ammoniaks in zweiter Stufe in einer Menge von 204 g/h (0,45 lb/h) erfolgte und das Reaktionsprodukt der Ammoniakoxydation bei einer Temperatur von 218°C (425 F) vorlag. Die Temperatur der den Mischreaktor verlassenden Gase betrug 110 C (230 F). Das Ammoniumnitrat wurde aus diesem Reaktor in einer Menge von 558 g/h (1,23 lb/h) gewonnen, dies ist eine Ausbeute von 56,1 %.

Wie durch die vorstehenden Angabenbelegt ist, gestattet das Verfahren eine Erzeugung von Ammoniumnitrat in guten und wirtschaftlichen Ausbeuten bereits bei einer Betriebsweise mit einmaligem Durchgang. Es werden ohne weiteres Ausbeuten von über 50 % erzielt, und als Reaktionsmaterialien sind nur Ammoniak und Sauerstoff oder ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Material erforderlich.

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Claims (10)

20. Juli 1972 A 770/72 - 15 -. Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat, dadurch gekennzeichnet, daß man Ammoniak in der Gasphase mit einem Überschuß eines unter den Reaktionsbedingungen molekularen Sauerstoff liefernden Oxydationsmittels bei einer zur Bildung von Stickstoffoxydreaktionsprodukten hinreichenden Temperatur umsetzt und die anfallenden Stickstoffoxydreaktionsprodukte mit einer etwa stöchiometrischen Menge an gasförmigem Ammoniak bei einer Temperatur im Bereich von etwa 15 bis etwa 218°C (60 - 425°F) zur Bildung von Ammoniumnitrat umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oxydationsmittel molekularen Sauerstoff verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den molekularen Sauerstoff in einer Menge von mindestens etwa 3,6 Gewichtsteilen je Gewichtsteil Ammoniak verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den molekularen Sauerstoff in einer Menge von mindestens etwa 5,0 Gewichtsteilen je Gewichtsteil Ammoniak verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung von Ammoniak und dem Oxydationsmittel in Anwesenheit eines Katalysators durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch S_B dadurch gekennzeichnet,

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daß man die Umsetzung von Ammoniak und dem Oxydationsmittel durch Bildung eines Gemischs und Hindurchleiten des Gemische durch einen Platindrahtnetzkatalysator vornimmt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Umsetzung zwischen dem Reaktionsproduktgas und dem Ammoniak im Bereich von etwa

32 bis etwa 93°C (90 - 200°F) hält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur bei der Umsetzung von q Ammoniak und dem Reaktionsproduktgas in einer solchen Höhe, daß das gebildete Ammoniumnitrat in festem Zustand anfällt, hält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur bei der Umsetzung von Ammoniak und dem Reaktionsproduktgas in einer solchen Höhe, daß das gebildete Ammoniumnitrat in geschmolzenem Zustand anfällt, hält.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur bei der Umsetzung von Ammoniak und dem Reaktionsproduktgas in einer solchen Höhe, daß das gebildete Ammoniumnitrat als wäßrige Lösung anfällt,

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