DE641076C - Verfahren zur Gewinnung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischduengern - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischduengern

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DE641076C
DE641076C DER77322D DER0077322D DE641076C DE 641076 C DE641076 C DE 641076C DE R77322 D DER77322 D DE R77322D DE R0077322 D DER0077322 D DE R0077322D DE 641076 C DE641076 C DE 641076C
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Germany
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ammonium
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ammonia
nitrate
ammonium nitrate
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DER77322D
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Inventor
Dr Georg Fischer
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Ruhrchemie AG
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Ruhrchemie AG
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05CNITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C1/00Ammonium nitrate fertilisers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischdüngern Es sind verschiedene Wege zur Herstellung von Ammonsulfat-Ammonnitrat-Mischdüngern bekanntgeworden. Bei der Durchführung derselben wird fast ausschließlich von den fertig vorgebildeten Komponenten. dem Ammonsulfat und dem Ammonnitrat, ausgegangen. Die Mischungen wurden vornehmlich entweder durchMischung der festen Salze oder durch Zumischung einer festen Komponente zu einer gelösten Komponente hergestellt.
  • Nun bietet die Darstellung der ungemischten Ammonsalze an sich schon große Schwierigkeiten, wenn, wie in den meisten Fällen, das Salz durch Einleiten von Ammoniak in die betreffende Säure hergestellt wird, da hierbei große Wärmemengen abgegeben werden. Zur Behebung der Schwierigkeiten, die die direkte Neutralisation der Säuren bei der Herstellung der Einzelsalze mit sich bringt, sind eine' Reihe von Vorschlägen gemacht worden. Bei der Neutralisation von Salpetersäure mit Ammoniak ergeben sich besondere Nachteile aus der Wärmeempfindlichkeit der Salpetersäure, so daß im allgemeinen die Vernichtung eines Teiles dieser Wärme als notwendig angesehen wurde. Demgemäß wird nach einem Vorschlage die Verdünnung der Salpetersäure, in die das Ammoniakgas eingeleitet wird, mit kalt gesättigter Ammonnitratlösung vorgenommen, wobei während der Neutrallsation der freien Säure durch Ammoniak die entstehende Wärme durch ständiges kreisläufiges Führen eines Teiles der Ammonnitratlösung durch einen Kühler dem Reaktionsgemisch entzogen wird. Nach einem anderen Verfahren wird die Bindung von gasförmigem Ammoniak an Salpetersäure durch Einleiten von Salpetersäuredampf oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen, die Salpetersäure zu liefern vermögen, und gasförmigem Ammoniak in eine gesättigte Ammonnitratlösung bewirkt, wobei durch Abkühlung der bei der Aufnahme der gasförmigen Verbindungen, erhitzten Lösung der Überschuß des Ammonnitrats aus der Lösung abgeschieden wird.
  • Es wurde auch versucht, die bei der Neutralisation von Salpetersäure mit Ammoniak frei werdende Wärme möglichst weitgehend zur Verdampfung des mit den Reaktionskomponenten eingeführten Wassers zu verwerten. Aber auch nach diesem Vorschlage gelingt die unmittelbare Erzeugung von festem Ammonnitrat nicht. -Das bekannte Verfahren, bei dem das Salz durch Reaktion von Salpetersäure mit gasförmigem Ammoniak, das mit Luft oder nicht kondensierenden Gasen o, dgl. gemischt ist, erzeugt wird, kennzeichnet sich als typisches Niederdruckverdampfungsverfahren, bei dem der Teildruck des Dampfes in dem hindurchgeleiteten Gas eine wesentliche Rolle spielt. Nach dem Verfahren kann einzig Ammonnitrat in einer Konzentration von 8o1/0 erhalten werden, da die.-Temperaturen zur Vermeidung von Salpeter=' stickstoffverlusten nicht wesentlich ül,#et^ roo° gesteigert zu werden vermögen.
  • Auch für die Herstellung von Ammonsulfat sind besondere Verfahren bekanntgeworden. Nach einem derselben fährt man Ammonsulfit durch Oxydation mit atmosphärischer Luft bzw. Sauerstoff bei höheren Drucken und Temperaturen in Sulfat über. Nach einem anderen Wege wird pulveriges schwefelsaures Ammonsulfat .durch Zerstäuben; von Lösungen von Schwefelsäure odersaurem Ammonsulfat mittels unter Druck gesetzten Ammoniakgas oder -gasgemisches hergestellt.
  • Der Weg zur Erzeugung von Gemischen von Ammoniumsalzen unter Ausgang von den die einzelnen Salze aufbauenden Komponenten, nämlich dem Ammoniak und den entsprechenden Säurekomponenten, unter Zusammenführung derselben in den üblichen Reaktionsgefäßen, ist bisher nicht beschritten worden. Es steht anzunehmen, daß man befürchtete, daß die technischen Schwierigkeiten, die sich der Großdurchführung der Bindung von gasförmigem Ammoniak an die Säurekomponente schon bei Herstellung der einfachen Verbindungen entgegenstellen, bei Bindung des Ammoniaks an Säuregemische in erhöhtem Maße auftreten würden.
  • Es wurde nun erkannt, daß unmittelbar feste Mischungen von Ammonnitrat und Ammonsulfat in technisch völlig befriedigender Weise erhalten werden, wenn in einem Sättigergefäß in einer Lösung unter fortlaufender Zugabe Ammoniak und eine Mischung von Schwefelsäure und Salpetersäure, die durch gemeinschaftliche Oxydation von Ammoniak und schwefliger Säure gewonnen werden kann, in dem durch die gewünschte Zusammensetzung bedingten Mengenverhältnis zusammengebracht werden. Ein derartiges Sättigerverfahren besteht bekanntermaßen darin, daß die Einleitung von Ammoniak und Säure entweder in eine gesättigte oder hochkonzentrierte Lösung des oder der betreffenden Salze erfolgt, wobei entweder die neu gebildeten Anteile sich direkt in der gesättigten Lösung in fester Form ausscheiden oder die hochkonzentrierte Lösung nach dem Abkühlen erstarrt und das gesamte mit den Ausgangskomponenten eingeführte Wasser durch die entbundene Wärme verdampft wird. Die Absättigung von Ammoniak und Säure wird hierbei in einem sogenannten Sättiger, d. i. ein Behälter von großem Fassungsvermögen, vorgenommen.
  • Die Säuremischungen, deren Anwendung erfindungsgemäß j e nach der Stärke des zur Neutralisation verwandten Ammoniaks in verschiedener Konzentration erfolgen kann; r.können so hergestellt werden; daß man Ammoniak mit Luft am Platinkontakt ver-;Jbr@nnt und dem noch heißen Verbrennungs--:-gäs unmittelbar nach dem Kontakt ein S 0z haltiges, z. B. aus Pyritabröstung stammendes Gas zusetzt. Mit Hilfe von eingeblasener Überschußluft und eventuellem Dampfzusatz gelingt es, über Stickoxyde als Sauerstoffüberträger das vorhandene S02 zu oxydieren. Durch Berieselung bzw. Kühlung mit Wasser kann aus dem vorhandenen Gasgemisch das gewünschte Salpetersäure-Schwefelsäüre-Gemisch gewonnen werden. Man kann in veränderter Arbeitsweise auch so verfahren, daß man die schweflige Säure von vornherein dem Atnmoniak-Luft-Gemisch zufügt und dieses Gasgemisch evtl. unter Dampfzusatz über die Kontakte zur Verbrennung leitet, woraufhin durch Kühlung und Berieselung die gewünschten Säuren gewonnen werden. Bei diesem Verfahren erhält man verhältnismäßig 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 Verfahrensweise dahin abzuändern, daß man statt mit Luft mit sauerstoffangereicherter Luft bzw. auch mit reinem Sauerstoff fährt. Die anwesende schweflige Säure übt dabei eine kühlende Wirkung auf: den Kontakt aus, so (laß Überhitzungen des Kontaktes und Explosionen, die sonst beim Arbeiten mit Sauerstoff leicht auftreten, vermieden werden. Es wird auf dieseWeise möglich, infolge derVerarbeitung konzentrierter Reaktionsgase in verhältnismäßig kleinen Apparaten die Schwefel- bzw. Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen in Form eines konzentrierten Schwefel#;äure-Salpetersäure-Gemisches zu gewinnen. Dieses nach den angegebenen Verfahrensweisen gewonnene Schwefelsäure - Salpetersäure - Gemisch von beliebig regelbarer Konzentration, (las je nach dem Verhältnis des angewendeten Ammoniaks bzw. Schwefeldioxyds variable Verhältnisse von Schwefelsänre zur Salpetersäure aufweist, ist hervorragend geeignet zur Darstellung von Mischdüngern durch Neutralisation mit Ammoniak in der angegebenen Weise. Das Ammoniak kann hierbei in flüssiger, dampfförmiger oder gelöster Form in Anwendung gebracht werden.
  • Der wesentliche technische Fortschritt, der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, besteht darin, daß kontinuierlich ein festes Gemisch von Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat in einem beliebig regelbaren Verhältnis erzeugt wird. Infolge der gemeinsamen Abscheidung der beiden Salze zeigt das Mischsalz eine gute Lagerfähigkeit und Streubarkeit. Die Ausführung geschieht beispielsweise in der Weise, daß unter Vorlage eines heißen, wasserarmen Gemisches aus Ammonnitrat und Ammonsulfat der erstrebten Zusammensetzung kontinuierlich bei Temperaturen von etwa i5o° und darüber in einem Sättiger Säuregemisch und Ammoniak zusammengebracht werden. Durch die bedeutende Reaktionswärme verdampft das mit den Säuren eingebrachte Wasser, wobei das Ammonsulfat unmittelbar in fester Form anfällt, während das Ammonnitr at in Form einer Schmelze erhalten wird, in der das gleichzeitig gebildete Ammoniumsulfat sowie evtl. ein Teil Ammoniumnitrat suspendiert ist. Die Erzeugung des' Gemisches erfolgt zweckmäßig kontinuierlich, wobei eine fortlaufende Entnahme der Produktion durch Überlauf aus dem Sättiger erfolgen kann.
  • Es ist bereits vorgeschlagen, feste Mischungen von Ammonsulfat und Ammonnitrat dadurch zu erzeugen, daß Mischungen von Schwefelsäure und Salpetersäure durch Ammoniak, oder ammoniakhaltige Gase und Dämpfe versprüht werden. Während nun bei der Durchführung der Reaktion in einem Sät tigergefäß die Einleitung der Komponenten in eine große Masse vorgelegter Lösung stattfindet, die im vorliegenden Falle festes Ammoniumsulfat und gegebenenfalls festes Ammoniumnitrat suspendiert enthält, erfolgt die Vereinigung von Säuregemisch und Ammoniak bei dem bekannten Verfahren in unverdünntem Zustande an der Mündung der Düse bzw. auf dem kurzen Wege zwischen der Zuführungsstelle nach der Düse und der Mündung derselben. Infolgedessen sind bei der Durchführung des entgegengehaltenen Verfahrens in keiner Weise die günstigen Bedingungen zur Vermeidung von Salpetexstickstoffverlusten gegeben, wie dies in überraschender Weise bei der Vereinigung von Salpeter, 'Schwefelsäure und Ammoniak in einem Sättigergefäß der Fall ist. Es finden im Gegenteil bei dem bekannten Verfahren in Auswirkung der auftretenden hohen Temperaturen großeVerluste an Salpetersäure durch Verdampfung statt.
  • Die Möglichkeit, feste Mischungen von Ammonsulfät und Ammonnitrat durch Zusammengabe der Mischungen von Schwefelsäure und Salpetersäure einerseits und Ammoniak andererseits in einem Sättigergefäß im Großbetriebe zu erzeugen, muß außerordentlich überraschen. Wie die nachstehenden Vergleichsversuche zeigen, die gleichzeitig eine Erläuterung der Durchführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens geben, werden nämlich bei der alleinigen Neutralisation von Salpetersäure dergleichen Konzentration unter den gleichen Arbeitsbedingungen Salpeterstickstoffverluste in einer Höhe von rund 7 0/0 erhalten, während die Verluste an Salpeterstickstoff bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur o,2 bis 0,4 °% betragen.
  • Vergleichsversuche Als Apparatur diente der auf der beiliegenden Zeichnung dargestellte Rührsättiger von 32 cm Höhe und i8 cm Durchmesser mit einem Nutzraum von 5,61. Auf einem mit V,A-Stahl hergestellten Gefäß i ist. durch Verschraubungen ein Deckel befestigt, durch welchen mittels Stopfbüchse 3 die Rührwelle i2 mit dem Propeller 13 durchgeführt ist. Durch den Deckel gehen außerdem noch die Ammoniakeinleitungsrohre 5 und 6 sowie das Rohr 7, durch welches aus dem Meßgefäß g mittels Regulierhahns 8 die erforderliche Säuremenge eingebracht wird. Das gleichfalls durch den Deckel geführte Rohr i i dient als Abzug für die entwickelten Gase und Dämpfe. An das Rohr i i schließt sich unmittelbar ein Kühler und ein Absorptionsgefäß zur quantitativen Gewinnung der aus dem Sättiger aufsteigenden Gase und Dämpfe an. Außerdem enthält der Deckel eine öffnung für das Thermometer io. An dem Sättiger befindet sich seitlich ein schräger Stutzen 4 zur Probeentnahme, der durch das Flüssigkeitsniveau gegen die bei der Reaktion entwickelten Brüden angeschlossen ist. Das Sättigergefäß ist in einem mit der Isolierung 14 gefüllten Isoliergefäß 15 eingesetzt, das außerdem mit Asbestschnur 16 umwickelt ist.
  • Für die Dauer des Versuches wird die Apparatur von der Absorptionsseite aus mittels Wasserstrahlpumpe o. dgl. unter schwachen Unterdruck gesetzt, damit keinesfalls nitratstickstoffhaltige Bestandteile am Auslauf des Sättigers für die Verlustmessung verlorengehen können.
  • i. Darstellung von Ammonnitrat Das Sättigergefäß wird vorher mit einer etwa i5o° heißen, wasserarmen, 2 bis 3o/0 freie Salpetersäure enthaltenden Amrnonnitratschmelze bis zum Überlauf gefüllt. Alsdann werden stündlich 348 ccm 75gewichtsprozentige Salpetersäure entsprechend 378 g H N 03 bzw. 84 g Nitratstickstoff und gleichzeitig etwa 1,7 g Ammoniakgas -je Minute. dem Sättiger zugeführt. Die Ammoniakzufuhr wird mittels geeichten Strömungsmessers so geregelt, daß der freie Säure-Behalt einer aus dem Auslauf entnommenen Probe möglichst konstant 2,5 0% beträgt. Nach etwa 2 Stunden blieb die Temperatur konstant auf 155°C; die Neutralisierung wurde unter konstantem Ausfließen der Nitratschmelze aus dem Überlauf eine dritte Stunde weitergeführt, dann wurden die übergehenden Brüden 1 Stunde lang in dem Absorptionsgefäß unter Kühlung kondensiert und die Nitratstickstoffmengen analysiert. Diese betrugen 5,88 g Nitratstickstoff gleich 7% des eingesetzten Salpeterstickstoffs.
  • 2. Darstellung von Ammonsulfatsalpeter Dieser Versuch wurde in derselben Apparatur bei gleicher Anordnung, Zeitdauer und gleichem Nitratstickstoffeinsatz durchgeführt. Je Stunde liefen in den Sättiger 756 g 5ogewichtsprozentige Salpetersäure gleich 84. g Nitratstickstoff, vermischt mit 7oo g 76gewichtsprozentiger Schwefelsäure, ein. Vorgelegt war ein etwa 15o° heißes, wasserarmes Gemisch aus 4o Teilen Ammonnitrat mit 6o Teilen Ammonsulfat. Die freie Säure wurde während der 4stündigen Neutralisierung konstant auf 2.5 %, gerechnet als H N 03, einreguliert. Hier betrug der Verlust, gemessen an Nitratstickstoff, 0,2 bis 0,4 '/, des Einsatzes.
  • Die Darstellung von Ammonsulfatsalpeter wurde im Großbetriebe über mehrere Jahre in einem Sättiger von 30 ms Fassung bei 145 bis 155° und :2,501" freier Säure unter Anwendung der genannten Säurekonzentration unter den gleichen Nitratstickstoffverlusten von o,2 bis 0,501, im Dauerbetriebe durchgeführt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH:. Verfahren zur Gewinnung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischdüngern durch Neutralisation eines Gemisches von Salpetersäure und Schwefelsäure, das durch gemeinsame Oxydation eines Gemisches von schwefliger Säure und Ammoniak gewonnen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischsalze in einem Sättigergefäß aus einer Lösung durch fortlaufende Zugabe von Ammoniak und Mischsäure in dem durch die gewünschte Zusammensetzung bedingten Mengenverhältnis gewonnen werden.
DER77322D 1929-02-24 1929-02-24 Verfahren zur Gewinnung von Ammonnitrat-Ammonsulfat-Mischduengern Expired DE641076C (de)

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