JPS62503168A - 硝酸アンモニウム濃縮溶液の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 硝酸アンモニウム濃縮溶液の製造方法 本発明は、硝酸をアンモニアで中和することにより硝酸アンモニウム濃縮水溶液 を製造する方法に関する。

さらに詳しく説明すると、本発明は、上記中和反応をパイプ状反応容器内におい て行わせることを特徴とする硝酸アンモニウム濃縮溶液製造方法に関する。この パイプ状反応容器は、比較的小さな一定の直径を有し、内部に何も詰めていない 一本のパイプからなる。このようなパイプ状反応容器は、リン酸をアンモニアで 中和してリン酸アンモニウムを製造するのに用いられてきた。

この反応は、リン酸に含まれた水が蒸発するとほとんど直ちに起こる。リン酸ア ンモニウムの製造に際してのパイプ状反応容器の使用については、以下に挙げる 様々な特許に記述されている。すなわち、フランス国特許第１４２６７４６号、 アメリカ合衆国特許第２６１８５４７号、同第２７５５１７６号、同第２９０２ ３４２号、同第２９７７２０１号、同第３２３８０２１号、同第３３１０３７１ 号、同第３３６２８０９号、同第３３９９０３１号、同第３４１９３７８号、同 第３４６４８０８号、同第３４８２９４５号、同第３５０３７０６号である。用 いられるパイプ状反応容器は水平に、または水平線に対して若干勾配をもって設 置される。最も一般的に用いられているパイプ状反応容器の直径は１０〜２００ ｍｍの範囲にあり、この直径に対応する長さは１．５〜１０ｍの間である。直径 に対する長さの比率は通常５０以上である。

本発明によれば、反応体の全流量に応じて硝酸アンモニウム濃縮溶液の再循環を 行わせながら、あるいは行わせずに、アンモニアによる硝酸の中和反応を実施さ せる・例えば、反応体の全流量が１５０Ｋｇ／　ｈ　／　ｃＪよりも少ない硝酸 アンモニウム溶液生成量に対応する場合、この反応により、液滴または固体微粒 子のエアゾルが発生し、煙状の大量の雲が形成される。この煙から所望の生成物 を分離するのは、不可能でないにしろ非常に困難である。本出願出願人は、この ような場合に濃縮硝酸をアンモニアと共に硝酸アンモニア溶液の再循環流に注入 すると、パイプ状反応容器の出口から、互いに容易に分離が可能な硝酸アンモニ ウムの液滴と水蒸気との混合物を得ることができることを発見した。なお、濃縮 硝酸は、生成する硝酸アンモニウム溶液の１〜５倍の体積の硝酸アンモニウム溶 液の存在下で注入する。反応体の全流量が少なければ少ない程、再循環速度は速 くなる。

多量の硝酸アンモニウム水溶液中で濃縮硝酸とアンモニアを反応させることは公 知である。複数の鉛直管により連通ずる２つの別々のチェンバを備える装置にこ れら反応体を注入する。反応体は下方のチェンバの底部に導く。反応熱により、 濃縮硝酸に含まれる水分が蒸発する。前記の第１のチェンバの上方に位置し、か つ第１のチェンバと複数の鉛直管によって連通ずる第２のチェンバでは反応熱に よる沸騰が起こる。

熱サイフオン現象により生成物が上昇していくつかの鉛直管内に入り、また下降 してその他の鉛直管内に入るこのタイプの装置では、再循環の比率（生成硝酸ア ンモニウム溶液に対する再循環硝酸アンモニウム溶液の重量比で定義する）は、 約１００／　１である。このタイプの反応容器を用いた装置は取り扱いが面倒で 、しかも高温（１４０〜１６０℃）になるとかなり危険な物質を多量に含んでい る。

反応体の全流量が１５０Ｋｇ／　ｈ　／　ｃ／より多い硝酸アンモニウム溶液生 成量に対応する値となった場合には、もはや硝酸アンモニウム溶液を再循環させ る必要はない。このときは反応中に煙は発生しない。しかし、反応を開始させる 際に所定量の硝酸アンモニウム溶液を装置内に導入するのが望ましい。

この場合、装置の始動の際にはバルブは瞬間的ではなり１０秒位経ってから開放 されるということがあるため、この間に多、量の煙が発生する。さらに、必要に 応じて反応体の全流量を変更するために、硝酸アンモニウムの再循環装置を備え ることが望ましい。

本発明の方法は次のような装置で実施することができる。

この装置は、反応体（ＨＮＯ，−ＮＨ３）を導入するための供給手段を有する少 なくきも１つのパイプ状反応容器と、反応生成物（硝酸アンモニウムの濃縮水溶 液）から水蒸気を分離するための少なくとも１つの分離器と、さらに場合により 、反応生成物の一部をパイプ状反応容器内に再循環させる手段を備えることを主 たる特徴とする。再循環手段を備える場合には、パイプ状反応容器は再循環させ る溶液の供給手段を有する。

本発明のその他の特徴ならびに利点を添付の図面を参照して以下にさらに詳しく 説明する。

図面かられかるように、パイプ状反応容器（Ｒ）は、一端に再循環させるＮＨ， 、ＨＮＯ，、ＮＨ，ＮＯ，のそれぞれの溶液を供給する３つの手段を備える。こ れらの供給手段は乱流を惹起するように構成されていることが望ましい。パイプ 状反応容器の他端から水蒸気と混合した硝酸アンモニウムの濃縮溶液を取出し、 分離器（Ｓ）内に導入する。分離器（Ｓ）の底部で硝酸アンモニウムの濃縮溶液 が分離され、蓄えられる。この溶液の一部分は、必要に応じて導管（Ｃ）を通し て供給されたＮＨ，で中和した後、場合ｉこ応じて再循環させる。

装置が停止した場合に前記の溶液を液体状態に維持しておくために、貯蔵タンク （Ｇ）は内部加熱手段（Ｖ）により加熱することができる。得られる硝酸アンモ ニウム溶液は１２０〜１６０℃の範囲の温度で取り出すのが望ましい。

分離器（Ｓ）の上部で、水蒸気は矢印（Ｆ）の方向に導かれる。冷却されて凝縮 した水は図中の位置Ｈにて取り出される。

ＮＨ３とＨＮＯ３は、反応容器（Ｒ）に導入される前に熱変換器（ＥＣＨ，、Ｅ ＣＨ２）によって予め加熱される。

貯蔵タンク（Ｇ）に添加される中和のためのＮＨ３の量は、生成する溶液の酸性 度に応じて変える。この酸性度はＨＮＯ。

の初期導入量に依り変化する。ＨＮＯ３を過剰にして反応容器から出る生成物を 酸性に維持するのは、反応容器（、Ｒ）内に導入されたＮＨ，の過度の損失を避 けるためである。

本発明の方法の利点の主なものは下記の通りである。すなわち、 −　パイプ状反応容器が非常に簡単な構造でしかも小径であるため、かかるコス トが小さくてすみ、−硝酸アンモニウム溶液の循環量が小さいので、装置の慣性 が非常に小さく、 −溶液の循環量が小さいため、硝酸の分解に起因する危険性が減少する。

以下に実施例をあげて、本発明を説明する。ただしこれら実施例により本発明が 限定されることはない。

実施例１（比較例） １５ｍｍの直径を有するパイプ状反応容器に、毎時、−２０℃の５７．５％の硝 酸１５７リツトルと、−２５℃の気体アンモニア３３．５Ｋｇを供給した。

その結果、濃い煙が発生したため数分後に実験を停止せねばならなくなった。煙 となって消えた硝酸アンモニウムの推定損失量は約４０％である。

実施例２ 実施例１と同一のパイプ状反応容器を用いた添付の図面に示す装置に、毎時、 −２０℃の５７．５％硝酸２１８．４リツトルと、−６０℃の気体アンモニア４ ６Ｋｇと、−温度が１５０℃であり、濃度９２％の再循環用硝酸アンモニウム溶 液１０００Ｋｇを供給した。

その結果、はんのわずかにアルカリ性の、温度１４０℃、濃度９１．２％の硝酸 アンモニウム溶液が１２３０Ｋｇ　／時間得られた。

窒素の全損失量は、硝酸♂アンモニアきして供給された窒素の全量の５．８％で あった。

実施例３ 実施例２と同一の装置に、毎時 一２０℃の５７．５％硝酸３７３リツトル、−８０℃の気体アンモニア７６．８ Ｋｇ。

−１５０℃の９２％再循環用硝酸アンモニウム溶液７００Ｋｇ。

（これに１．２ＫｇのＮ　Ｈａを導管（Ｃ）を通して導入した）を供給した。

その結果、温度１５５℃、濃度９２．４％の弱酸性硝酸アンモニウム溶液（溶液 １リットル当りＨＮＯ，の遊離酸６ｇ）が１１２０Ｋｇ／時間得られた。

窒素の全損失量は、硝酸とアンモニアとして供給された窒素の全量の０．１５％ であった。

実施例４ 実施例２き同一の装置に毎時、 一４５℃に予め加熱された５７．５％硝酸４８０リツトル、−５８℃の気体アン モニア９７．５Ｋｇを供給した。

その結果、温度１４８℃、濃度が８８．３％の弱酸性硝酸アンモニウム溶液（溶 液１リットル当たりＨＮＯ，の遊離酸５ｇ）が５１８Ｋｇ／　ｈ得られた。

窒素の全損失量は、硝酸とアンモニアとして供給された窒素の全量の０．６％で あった。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　！ＮＴＥＲ，ＮＡτ工０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ ？ＯＲＴ　０ＮＦｏｒ　ｍｏｒｅ　ｄｅｔａｉｌｓ　ａｂｏｕｔ　：ｈｉｓ　ａ ｒ＋ｎｅｘ　：

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．アンモニアで硝酸を中和することにより硝酸アンモニウムの濃縮水溶液を製 造する方法であって、中和反応をパイプ状反応容器内で行わせることを特徴とす る方法。
2. ２．上記反応体の全流量は１５０Ｋｇ／ｈ／ｃｍ２より少ない硝酸アンモニウム 濃縮溶液生成量に対応する値であり、上記中和反応は上記硝酸アンモニウム濃縮 溶液の再循環流を含む媒質中で行わせることを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の方法。
3. ３．上記再循環の比率は１〜５の間であることを特徴とする請求の範囲第２項に 記載の方法。
4. ４．上記反応体の全流量は、１５０Ｋｇ／ｈ／ｃｍ２より多い硝酸アンモニウム 濃縮溶液生成量に対応する値であり、上記硝酸アンモニウム濃縮溶液の再循環な しに上記中和反応を行わせることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．上記反応容器から取り出される硝酸アンモニウムと水蒸気の混合物は、注入 する硝酸の流量と濃度を調節してわずかに酸性に維持することを特徴とする請求 の範囲第１〜３項のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．反応体（ＨＮＯ３およびＮＨ３）の供給手段を有する少なくとも１つのパイ プ状反応容器（Ｒ）と、上記中和反応で生成する硝酸アンモニウム濃縮溶液と水 蒸気を分離するための少なくとも１つの分離器（Ｓ）と、生成した硝酸アンモニ ウム溶液をパイプ状反応容器内に再循環させるための少なくとも１つの再循環手 段を主構成要素として備え、該パイプ状反応容器は再循環させる硝酸アンモニウ ム溶液の供給装置を有する、装置を使用することを特徴とする請求の範囲第２項 および第３項に記載の方法。