NO115998B

NO115998B -

Info

Publication number: NO115998B
Application number: NO162885A
Authority: NO
Inventors: R Kaltenbach
Original assignee: R Kaltenbach
Priority date: 1965-05-07
Filing date: 1966-05-05
Publication date: 1969-01-13
Also published as: IL25689A; CH461448A; DK115837B; OA02261A; NL6606176A; BE680578A; FR1492779A; DE1288081B; GB1105466A; SE306078B

Description

Nøytralisasjonen skjer enten under atmosfæretrykk, eller under et trykk på noen kg/cm . Konsentreringen av oppløsningen skjer i en reaktor, ved avkoking, og konsentreringsgraden avhenger av den avgitte reaksjonsvarme som igjen avhenger av konsentrasjonen av den anvendte salpetersyre. Den utviklede damp ved nøytralisa-sjonen kan anvendes til forvarming av reaktantene før disse innføres til reaktoren. The neutralization takes place either under atmospheric pressure, or under a pressure of a few kg/cm. The concentration of the solution takes place in a reactor, by boiling, and the degree of concentration depends on the released heat of reaction, which in turn depends on the concentration of the nitric acid used. The steam developed during the neutralization can be used to preheat the reactants before they are introduced to the reactor.

Når nøytralisasjonen utføres ved et overtrykk påWhen the neutralization is carried out by an overpressure of

noen kg/cm , skjer konsentreringen delvis i reaktoren ved koking,a few kg/cm , the concentration takes place partly in the reactor by boiling,

og delvis utenfor reaktoren i konsentreringsapparater, ved hjelp av avgitt damp fra nøytraliseringen. En nøytralisering som skjer ved 4 kg/cm trykk, gjør det f.eks. mulig å bringe oppløsningens konsentrasjon til 95% uten hjelp av ekstra varme. For å konsentrere nitrat-oppløsningen til °^9%og der omkring, må man anvende damp med et trykk på minst 13 kg/cm med luftinnsprøyting eller under anvendelse av undertrykk i sluttkonsentrasjonstrinnet. Et trykk som førstnevnte i en reaktor tilsvarer en meget høy temperatur, slik at den endelige konsentrering må utføres i et egnet apparat med ytre damp, som altså er frembragt på annen måte enn ved nøytralisasjonen. and partly outside the reactor in concentrators, by means of emitted steam from the neutralization. A neutralization that takes place at 4 kg/cm pressure makes it e.g. possible to bring the concentration of the solution to 95% without the aid of additional heat. To concentrate the nitrate solution to °^9% and thereabouts, one must use steam with a pressure of at least 13 kg/cm with air injection or using negative pressure in the final concentration step. A pressure such as the former in a reactor corresponds to a very high temperature, so that the final concentration must be carried out in a suitable apparatus with external steam, which is therefore produced in a different way than by neutralization.

Når man bruker en salpetersyre med konsentrasjonWhen using a concentrated nitric acid

på under 60%, hvilket vanligvis er tilfelle, er reaksjonsvarmen utilstrekkelig til å fordampe alt det vann som innføres med syren. below 60%, which is usually the case, the heat of reaction is insufficient to evaporate all the water introduced with the acid.

For å oppnå den ønskede konsentrasjon på ammoniumnitratet, er det således nødvendig å anvende damp fra ytre kilder til konsentreringen. In order to achieve the desired concentration of the ammonium nitrate, it is thus necessary to use steam from external sources for the concentration.

Det er enkelt å fremstille salpetersyre med en konsentrasjon på over SO%, nemlig opptil 70% og over det. Den utviklede reaksjonsvarme under nøytraliseringen blir således større når man bruker en syre med høyere konsentrasjon. Utførte forsøk har alltid vist at man ved en syrekonsentrasjon på minst 62,5% får en varmeutvikling ved nøytralisasjonen, når denne utføres ved adiabatiske betingelser, som ikke alltid er tilstrekkelig til å fordampe alt det vann som medbringes med syren. Når man imidlertid anvender, It is easy to prepare nitric acid with a concentration above SO%, namely up to 70% and above. The heat of reaction developed during neutralization is thus greater when an acid with a higher concentration is used. Experiments carried out have always shown that with an acid concentration of at least 62.5%, heat is generated during the neutralization, when this is carried out under adiabatic conditions, which is not always sufficient to evaporate all the water carried with the acid. However, when applying

under adiabatiske betingelser, salpetersyre med konsentrasjon påunder adiabatic conditions, nitric acid with a concentration of

over 62,5%, er reaksjonsvarmen større enn nødvendig for fordampning av alt vannet, slik at man må avkjøle for å unngå en betraktelig temperaturstigning med derav følgende ukontrollerbar reaksjon som kan føre til en varmedekomposisjon av ammoniumnitratet. above 62.5%, the heat of reaction is greater than necessary for evaporation of all the water, so that one must cool down to avoid a considerable rise in temperature with the resulting uncontrollable reaction which can lead to a thermal decomposition of the ammonium nitrate.

De kjente metoder til regulering av temperaturen består i en fordampning i reaktoren av en større eller mindre mengde vann fra salpetersyren, hvilket ikke gjør det mulig å anvende en sterk syre. Når salpetersyrens konsentrasjon øker, minker samtidig den vannmengde som står til disposisjon for regulering av temperaturen. Samtidig øker konsentrasjonen på nitratoppløsningen i nøy-tralisatoren med temperaturen, og man risikerer som ovenfor nevnt å miste kontrollen over reaksjonen og få en varmedekomponering av nitratet. The known methods for regulating the temperature consist of evaporation in the reactor of a larger or smaller amount of water from the nitric acid, which does not make it possible to use a strong acid. When the concentration of nitric acid increases, the amount of water available for regulating the temperature decreases at the same time. At the same time, the concentration of the nitrate solution in the neutralizer increases with the temperature, and as mentioned above, there is a risk of losing control over the reaction and getting a thermal decomposition of the nitrate.

Man har også foreslått andre fremgangsmåter og reaktortyper for å muliggjøre anvendelse av en høykonsentrert salpetersyre, hvor nøytralisasjonen avgir en varmemengde som minst er tilstrekkelig til å fordampe det vann som medføres av syren. Other methods and reactor types have also been proposed to enable the use of a highly concentrated nitric acid, where the neutralization emits an amount of heat that is at least sufficient to evaporate the water carried by the acid.

Ifølge en av disse fremgangsmåter utføres nøytrali-sasjonen i en reaksjonssone som holdes under et trykk varierende mellom 1 og 4 kg/cm og ved en temperatur mellom 145°S l60 C, slik at man unngår en fordampning av reaksjonsblandingen. Ammoniumnitrat-oppløsningen konsentreres i reaktoren til 68 til 74% når man går ut fra en salpetersyre på mellom 63 og 70%. Den overskytende reaksjonsvarme anvendes til fremstilling av vanndamp ved direkte kontakt mellom reaksjonsblandingen og vann, og denne vanndamp brukes deretter i et konsentreringsapparat for å oppkonsentrere nitratoppløs-ningen til omkring 95%*According to one of these methods, the neutralization is carried out in a reaction zone which is kept under a pressure varying between 1 and 4 kg/cm and at a temperature between 145°S and 160°C, so that evaporation of the reaction mixture is avoided. The ammonium nitrate solution is concentrated in the reactor to 68 to 74% when starting from a nitric acid of between 63 and 70%. The excess reaction heat is used to produce water vapor by direct contact between the reaction mixture and water, and this water vapor is then used in a concentrator to concentrate the nitrate solution to around 95%*

Som man forstår, tillater ikke denne fremgangsmåte fremstilling av ammoniumnitratoppløsning med ønsket konsentrasjon i nøytralisatoren selv. Man oppnår derfor ingen forenkling av den nødvendige apparatur til fremstilling av ammoniumnitrat med konsentrasjoner over 95%»dvs. man oppnår ikke å sløyfe fordampere eller ekstra konsentreringsanordninger, hvilket gjør metoden tungvint. As is understood, this method does not allow the production of ammonium nitrate solution of the desired concentration in the neutralizer itself. One therefore achieves no simplification of the necessary equipment for the production of ammonium nitrate with concentrations above 95%" i.e. it is not possible to bypass evaporators or additional concentrating devices, which makes the method cumbersome.

Ifølge én annen fremgangsmåte anvendes høykonsen-trert salpetersyre (65-70$) hvor den utviklede varme benyttes til på den ene side å fordampe flytende ammoniakk, som innføres under trykk (3.0-3,5 atm) i bunnen av reaktoren, og på den annen side til opp-varming av fast ammoniumnitrat oppløst (5-10%) i salpetersyre innført i reaktoren likeledes under trykk (4 atm). Man får en reaktortempera-tur på 200 - 220°C og et trykk på 3,5-4,5 atm., og en glassblanding (flytende dampemulsjon) som deretter utsettes for en dobbelt separa-sjon: først i en sentrifuge-separator under trykk på 3,0-4,0 atm. According to another method, highly concentrated nitric acid (65-70$) is used, where the heat developed is used to evaporate liquid ammonia on the one hand, which is introduced under pressure (3.0-3.5 atm) at the bottom of the reactor, and on the other side for heating solid ammonium nitrate dissolved (5-10%) in nitric acid introduced into the reactor likewise under pressure (4 atm). You get a reactor temperature of 200 - 220°C and a pressure of 3.5-4.5 atm., and a glass mixture (liquid steam emulsion) which is then subjected to a double separation: first in a centrifuge separator under pressure of 3.0-4.0 atm.

og deretter i en lavtrykksfordamper (omkring 600 mmHg). Det er oppgitt at man får et konsentrert ammoniumnitrat på 99,5% styrke, hvilket er vanskelig å verifisere på grunn av utilstrekkelige verdier and then in a low-pressure evaporator (around 600 mmHg). It is stated that a concentrated ammonium nitrate of 99.5% strength is obtained, which is difficult to verify due to insufficient values

vedrørende fremgangsmåtebetingelsene.regarding the procedure conditions.

Videre kan man ifølge denne prosess ikke oppnå direkte ammoniumnitrat med tilstrekkelig konsentrasjon ved utløpet av nøytralisatoren, dvs. uten en eller flere ytterligere konsen-trasjons- eller separasjonstrinn. Furthermore, according to this process, ammonium nitrate cannot be obtained directly with a sufficient concentration at the outlet of the neutralizer, i.e. without one or more further concentration or separation steps.

Det vil av ovenstående fremgå at ingen av de kjente metoder gjør det mulig direkte ved utløpet av reaktoren å få en høykonsentrert ammoniumnitratoppløsning, selv om man anvender en salpetersyre med konsentrasjon på over 60#. It will appear from the above that none of the known methods make it possible to obtain a highly concentrated ammonium nitrate solution directly at the outlet of the reactor, even if nitric acid with a concentration of over 60# is used.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte til fremstilling av konsentrerte oppløsninger av ammoniumnitrat ved omsetning av fortynnet salpetersyre med vannfri ammoniakk ved en temperatur og et trykk som forårsaker kokning av reaksjcnsblandingen samt den resulterende ammoniumnitratoppløsning, og fremgangsmåten erkarakterisert vedat man i reaksjonssonen resirkulerer amraonium-nitratoppløsningen ved hjelp av vanndamp utviklet under reaksjonen ved å holde indirekte kontakt med et sirkulerende medium, hvori temperaturen reguleres til enten over eller under ammoniumnitrat-oppløsningens temperatur alt etter som man ønsker å tilføre eller fjerne varme fra denne slik at man: ved kokning i reaksjonssonen oppnår en konsentrasjon på ammoniumnitratoppløsningen på høyere enn 95%. The invention therefore relates to a method for producing concentrated solutions of ammonium nitrate by reacting dilute nitric acid with anhydrous ammonia at a temperature and pressure which causes boiling of the reaction mixture as well as the resulting ammonium nitrate solution, and the method is characterized by recycling the ammonium nitrate solution in the reaction zone using water vapor developed during the reaction by maintaining indirect contact with a circulating medium, in which the temperature is regulated to either above or below the temperature of the ammonium nitrate solution, depending on whether it is desired to add or remove heat from this so that: when boiling in the reaction zone, a concentration of the ammonium nitrate solution of higher than 95%.

Den ønskede konsentrering av ammoniumnitratoppløs-ningen i reaktoren selv oppnås således ved fordampning av det vann som medføres med salpetersyren, ved at man tilveiebringer en konstant koking av reaksjonsblandingen og ammoniumnitratoppløsningen, som resirkuleres i reaksjonssonen. Reaksjonsblandingen og ammonium-nitratoppløsningen holdes således hele tiden over kokepunktet i reaksjonssonen. Dette er mulig ved hjelp av indirekte kontakt mellom reaksjonsblandingen samt ammoniumnitratoppløsningen og et sirkulerende varmeutvekslende medium som regulerer temperaturen. Alt etter den anvendte syrekonsentrasjon, skjer temperatur-reguleringen enten ved en kontinuerlig fjernelse av reaksjonsvarme og avgivelse av denne eller ved hjelp av en kontinuerlig varmetilførsel. Til-førsel og fjernelse av varme kan skje ved hjelp av hvilket som helst egnet medium, som f.eks. vann eller vanndamp. Hvis man anvender vann, kan den uttrukne varme gjenvinnes i form av damp under trykk. Denne damp kan anvendes til forvarming av reaktantene og til en eventuell konsentrering i konsentrasjonsapparater. Nøytralisa- sjonen kan enten skje under vakuum eller ved atmosfæretrykk eller under overtrykk. Reaksjonstemperaturen velges slik at man får en koking og sirkulering av reaksjonsblandingen og nitratet. The desired concentration of the ammonium nitrate solution in the reactor itself is thus achieved by evaporation of the water carried along with the nitric acid, by providing a constant boiling of the reaction mixture and the ammonium nitrate solution, which is recycled in the reaction zone. The reaction mixture and the ammonium nitrate solution are thus constantly kept above the boiling point in the reaction zone. This is possible by means of indirect contact between the reaction mixture and the ammonium nitrate solution and a circulating heat exchanging medium which regulates the temperature. Depending on the acid concentration used, the temperature regulation takes place either by a continuous removal of heat of reaction and release of this or by means of a continuous heat supply. Supply and removal of heat can take place using any suitable medium, such as e.g. water or steam. If water is used, the extracted heat can be recovered in the form of steam under pressure. This steam can be used for preheating the reactants and for possible concentration in concentration devices. The neutralization can either take place under vacuum or at atmospheric pressure or under overpressure. The reaction temperature is chosen so that boiling and circulation of the reaction mixture and the nitrate is obtained.

Når nøytralisasjonen utføres under trykk og tempera-When the neutralization is carried out under pressure and temperature

turen således kan forårsake nitrogentap som nedsetter utbyttet, kan slike tap reduseres ved i reaktoren å innføre små mengder urea. the trip can thus cause nitrogen losses which reduce the yield, such losses can be reduced by introducing small amounts of urea into the reactor.

Den ovenfor beskrevne fremgangsmåte gjør det muligThe method described above makes it possible

å fremstille høykonsentrert ammoniumnitratoppløsning i reaktoren selv. to produce highly concentrated ammonium nitrate solution in the reactor itself.

For å fjerne de siste spor av vann i den konsentrerte ammoniumnitratoppløsning, kan man i reaksjonsblandingen innføre et stoff som nedsetter dampens partialtrykk, som f.eks. luft og gass- To remove the last traces of water in the concentrated ammonium nitrate solution, a substance can be introduced into the reaction mixture which lowers the partial pressure of the steam, such as air and gas

formet ammoniakk eller blandinger av disse.formed ammonia or mixtures thereof.

Fjernelsen av de siste rester av vann kan likeledesThe removal of the last remnants of water can likewise be done

skje ved å gjennomboble luft gjennom den konsentrerte ammoniumnitrat-oppløsning ved utløpet av reaktoren. happen by bubbling air through the concentrated ammonium nitrate solution at the outlet of the reactor.

Nevnte sekundærdamper kan renses for NH^NO^og NH^Said secondary vapors can be cleaned of NH^NO^and NH^

ved hjelp av kjente metoder som f.eks. vasking, påfølgende nøytrali-sasjon osv. Sekundærdampene kan anvendes på kjent måte, spesielt til gjenoppvarming av reaktantene etter innføring i reaktoren. using known methods such as e.g. washing, subsequent neutralisation, etc. The secondary vapors can be used in a known manner, especially for reheating the reactants after introduction into the reactor.

Oppfinnelsen vedrører også en reaktor til utføringThe invention also relates to a reactor for execution

av den omtalte fremgangsmåte, idet reaktoren består av et vertikalt lukket kar som er oppdelt ved hjelp av to skillevegger i tre over-hverandre liggende kammere, hvorav det nedre og det øverste kammer står i forbindelse over det midtre kammer ved hjelp av minst et reaksjonsrør og minst et tilbakeføringsrør for ammoniumnitratoppløs-ningen, idet i reaksjonsrørets nedre del ender tilførselen for reaksjonsdeltagerne og det midtre kammer er under opptak av sirkulerende væske utformet som varmeutveksler, idet reaktoren erkarakterisertved at det øvre kammer har et under reaktorens øvre ende sideveis anordnet utløp for ammoniumnitratoppløsningen og en ved den øvre ende sentralt anordnet avledning for den ved reaksjonen utviklede damp og at tilførselsstedene for reaksjonsdeltagerne er omgitt av det midtre kammer. of the described method, in that the reactor consists of a vertically closed vessel which is divided by means of two partitions into three chambers lying one above the other, of which the lower and upper chambers are connected above the middle chamber by means of at least one reaction tube and at least one return pipe for the ammonium nitrate solution, since the supply for the reaction participants ends in the lower part of the reaction pipe and the middle chamber is receiving circulating liquid designed as a heat exchanger, since the reactor is characterized by the fact that the upper chamber has an outlet for the ammonium nitrate solution arranged laterally under the upper end of the reactor and a centrally arranged outlet at the upper end for the steam developed during the reaction and that the supply points for the reaction participants are surrounded by the middle chamber.

Vedlagte tegning viser skjematisk og som eksempelThe attached drawing shows schematically and as an example

to utførelsesformer for reaktoren som utgjør en del av oppfinnelsen.two embodiments of the reactor which form part of the invention.

Fig. 1 viser i vertikalt snitt en første utførelseFig. 1 shows a first embodiment in vertical section

av reaktoren; Fig. 2 viser en detalj i perspektiv og større målestokk; of the reactor; Fig. 2 shows a detail in perspective and on a larger scale;

Fig. 3 viser nevnte annen utførelse for reaktorenFig. 3 shows said other embodiment for the reactor

i vertikalt snitt.in vertical section.

Under henvisning til fig. 1, omfatter reaktorenWith reference to fig. 1, comprises the reactor

et vertikalt rom 1 som ved hjelp av to vegger 7 og 8 er oppdelt i tre overliggende kammere, resp. 2, 3°g 4- Det øvre kammer 2 og det nedre kammer 4 står i forbindelse med hverandre gjennom en rekke rør som går gjennom midtre kammer 3»i dette tilfelle et midtre rør 5 omgitt av to rør 6a og 6b. De to rør 6a og 6b er så lange at deres to ender stikker et bestemt stykke ut i de to kammere som de forbinder, resp. 2 og 4- I den lengde som befinner seg i kammeret 4 er rørene 6a og 6b forsynt med hull eller perforeringer 19 for innføring av en del av ammoniakken. (Svre del av røret 5 ligger i høyde med skilleveggen 7 som skiller kammerne 2 og 3 fra hverandre, mens nedre del av røret stikker inn i kammeret 4 minst i en dybde som tilsvarer nedre nivå for rørene 6a og 6b. Nedre kammer 4 omfatter i sin øvre del, i nærheten av skilleveggen 8 som skiller rommet fra midtkammeret 3»en innløpsåpning 9 for ammoniakk. To rør-ledninger 10 og 11 for innførsel av fortynnet salpetersyre går gjennom nedre vegg i kammeret 4 og resp. inn i rørene 6a og 6b slik at en porøs innsprøytningsanordning i enden av hvert rør, resp. 12a og 12b, befinner seg over skilleveggen 8 som skiller kammerne 3°g 4« Midtkammeret 3 er forsynt med to åpninger 13 og 14 som resp. er plasert i nedre del og øvre del og resp. beregnet for innførsel av vann fra en ekspansjonsbeholder 15 og utløp av blandingen vann/damp fra kammeret 3 til beholderen 15. Vann tilføres beholderen 15 gjennom en ledning 15a» og en ledning 15b tjener til å bortføre damp under trykk. Øvre kammer 2 omfatter i nedre del en utløpsåpning 16, plasert over utløpet for rørene 6a og 6b, for ammoniumnitratoppløsning. I øvre del i kammeret 2 befinner det seg noen plater 17 som tjener a vertical room 1 which, by means of two walls 7 and 8, is divided into three overlying chambers, resp. 2, 3°g 4- The upper chamber 2 and the lower chamber 4 are connected to each other through a series of tubes which pass through the middle chamber 3", in this case a middle tube 5 surrounded by two tubes 6a and 6b. The two tubes 6a and 6b are so long that their two ends protrude a certain distance into the two chambers which they connect, resp. 2 and 4- In the length located in the chamber 4, the pipes 6a and 6b are provided with holes or perforations 19 for the introduction of part of the ammonia. (The upper part of the pipe 5 lies at the height of the partition 7 which separates the chambers 2 and 3 from each other, while the lower part of the pipe protrudes into the chamber 4 at least to a depth corresponding to the lower level of the pipes 6a and 6b. Lower chamber 4 includes its upper part, in the vicinity of the partition wall 8 which separates the room from the middle chamber 3, an inlet opening 9 for ammonia. Two pipelines 10 and 11 for the introduction of dilute nitric acid pass through the lower wall of the chamber 4 and respectively into the pipes 6a and 6b so that a porous injection device at the end of each pipe, respectively 12a and 12b, is located above the partition wall 8 which separates the chambers 3°g 4« The middle chamber 3 is provided with two openings 13 and 14 which are respectively placed in the lower part and upper part and respectively calculated for the introduction of water from an expansion tank 15 and the discharge of the water/steam mixture from the chamber 3 to the tank 15. Water is supplied to the tank 15 through a line 15a" and a line 15b serves to remove steam under pressure. Upper chamber 2 includes in lower part an outlet opening 16, placed above the outlet for tubes 6a and 6b, for ammonium nitrate solution. In the upper part of the chamber 2 there are some plates 17 that serve

som avbøyningsplater for medrevet nitratoppløsning i vanndampen utviklet under reaksjonen. Disse avbøyningsplater kan sløyfes når kammeret 2 lages høyt. Endelig er øvre del av kammeret 2 forsynt med en utløpsåpning l8 for utviklet reaksjonsvanndamp. Reaktoren virker på følgende måte: Den kan settes i drift med en oppløsning av ammoniakk eller ved å oppfylle den med destillert vann. Påfyllingen skjer ved at rørene 5°g 6, kammeret 4 og kammeret 2 oppfylles i den høyde som as deflection plates for entrained nitrate solution in the water vapor developed during the reaction. These deflection plates can be looped when the chamber 2 is made high. Finally, the upper part of the chamber 2 is provided with an outlet opening l8 for developed reaction water vapor. The reactor works in the following way: It can be put into operation with a solution of ammonia or by filling it with distilled water. The filling takes place by filling the pipes 5°g 6, the chamber 4 and the chamber 2 to the height that

er vist på tegningen.is shown in the drawing.

I førstnevnte tilfelle forårsaker innføring av syre en forhøyelse av temperaturen på ammoniakken, hvilken medfører en avgassing av ammoniakken. Dette gir opphav til en luftstrømning som bevirker en væskesirkulasjon i rørene 5°66 i reaktoren i pilenes retning. Vannfri ammoniakk innføres gjennom åpningen 9 etterat gass-avgivelsen er opphørt. Nitratkonsentrasjonen øker etterhvert på grunn av koking av reaksjonsblandingen og nitratoppløsningen som sirkulerer i reaksjonsrørene 6a og 6b. Kammeret 3 fylles med egnet medium beregnet for temperaturregulering av reaksjonsblandingen, enten for til-førsel eller fjernelse av varme. Hvis man anvender salpetersyre med konsentrasjon på over 62,5%°S hvis man ønsker å oppnå en ammoniumnitrat med høy konsentrasjon, er det nødvendig å tilføre varme til reaksjonsblandingen, nemlig ved å innføre vanndamp i kammeret 3« In the former case, the introduction of acid causes an increase in the temperature of the ammonia, which results in a degassing of the ammonia. This gives rise to an air flow which causes a liquid circulation in the tubes 5°66 in the reactor in the direction of the arrows. Anhydrous ammonia is introduced through the opening 9 after the gas release has ceased. The nitrate concentration gradually increases due to boiling of the reaction mixture and the nitrate solution circulating in the reaction tubes 6a and 6b. The chamber 3 is filled with a suitable medium intended for temperature regulation of the reaction mixture, either for supplying or removing heat. If you use nitric acid with a concentration of over 62.5%°S if you want to obtain an ammonium nitrate with a high concentration, it is necessary to add heat to the reaction mixture, namely by introducing water vapor into the chamber 3«

Hvis man ønsker en salpetersyre med en konsentrasjon som gir en større varmeutvikling enn nødvendig for fordampning av vannmengde som medføres av syren, innføres vann i kammeret 3 som kan oppta den ekstra utviklede varmemengde. I sistnevnte tilfelle anvendes tilførsels- If you want a nitric acid with a concentration that produces a greater heat development than is necessary for the evaporation of the amount of water carried by the acid, water is introduced into the chamber 3 which can absorb the extra developed amount of heat. In the latter case, the supply

og utløpsanordninger for mediet, vist på fig. 1. På grunn av den in-tense sirkulasjon av nitratoppløsningen i sirkulasjonsrøret 5°g i reaksjonsrørene 6a og 6b på den ene side, og på grunn av at det fore-går en reaksjon i nesten hele lengden for reaksjonsrørene, under koking, er fordampningen av medført syrevann meget effektivt. Konsentrasjonen av det fremstilte nitrat avhenger av det absolutte trykk i reaksjonsblandingen og temperaturen eller partialtrykket for vanndampen i gassfase i likevekt med reaksjonsblandingen. Konsentrasjonen kan økes ved i reaksjonsrørene 6a .og 6b å innføre luft eller overskudd av ammoniakk eller blandinger av disse, f.eks. gjennom tilførsels-åpninger i kammeret 4'and outlet devices for the medium, shown in fig. 1. Due to the intense circulation of the nitrate solution in the circulation tube 5°g in the reaction tubes 6a and 6b on the one hand, and due to the fact that a reaction takes place in almost the entire length of the reaction tubes, during boiling, the evaporation of entrained acid water very effectively. The concentration of the produced nitrate depends on the absolute pressure in the reaction mixture and the temperature or partial pressure of the water vapor in gas phase in equilibrium with the reaction mixture. The concentration can be increased by introducing air or excess ammonia or mixtures of these into the reaction tubes 6a and 6b, e.g. through supply openings in the chamber 4'

Ammoniumnitrat med ønsket konsentrasjon tas ut ved utløpet l6. De avgitte reaksjonsdamper fjernes gjennom utløpet 18 Ammonium nitrate with the desired concentration is taken out at outlet l6. The emitted reaction vapors are removed through outlet 18

og behandles på kjent måte.and treated in a known manner.

Når man vil starte kjøringen med destillert vann, mettes dette ved å innføre ammoniakk med stor hastighet. Reaksjonen er eksotermisk, og man lar temperaturen stige til omkring ^ 0°C, hvor man begynner tilførsel av syre. Man får en sirkulasjon i reaktoren på grunn av avgivelsen av ammoniakkdamper. Når temperaturen på nitratet er høy nok, begynner fordampningen av vann, mens fordampningen av ammoniakk avtar. Reaktoren er således satt igang og funk- When you want to start the run with distilled water, this is saturated by introducing ammonia at high speed. The reaction is exothermic, and the temperature is allowed to rise to around ^ 0°C, where the addition of acid begins. You get a circulation in the reactor due to the release of ammonia vapour. When the temperature of the nitrate is high enough, the evaporation of water begins, while the evaporation of ammonia decreases. The reactor is thus started and functioning

sjonerer videre som ovenfor forklart.sions further as explained above.

Fig. 2 viser i større målestokk nedre del av rørene 6a og 6b. Som man ser er nedre del takket, og takkene samt de mellomliggende åpninger er trekantede. Denne form er egnet for innføring av ammoniakk og man unngår på denne måten uregelmessigheter i gjennom-strømningsåpningen i det tilfelle nitratnivået i kammeret 4 synker til under nedre ende av rørene 6a og 6b. Videre bemerkes at røret 5 stikker lavere enn rørene 6a og-6b, hvilket er en fordel for å unngå innløp av ammoniakk i røret 5»hvilket ville forstyrre sirkulasjonen av nitratoppløsning. Fig. 2 shows on a larger scale the lower part of the pipes 6a and 6b. As you can see, the lower part is notched, and the notches and the intermediate openings are triangular. This form is suitable for the introduction of ammonia and in this way irregularities in the through-flow opening are avoided in the event that the nitrate level in the chamber 4 drops below the lower end of the tubes 6a and 6b. Furthermore, it is noted that the pipe 5 protrudes lower than the pipes 6a and 6b, which is an advantage to avoid the inflow of ammonia into the pipe 5", which would disturb the circulation of nitrate solution.

For å forenkle tegninger og beskrivelse, er den beskrevne reaktor forklart under henvisning til bare 3 rØr>nemlig to reaksjonsrør og et sirkulasjonsrør for nitratoppløsning, men man vil forstå at reaktoren like godt kan omfatte et større antall rør. Således kan reaktoren omfatte et midtrør for sirkulasjon, omgitt av flere reaksjonsrør eller også omfatte flere sirkulasjonsrør som hvert er omgitt av flere reaksjonsrør. Sirkulasjonsrørets tverrsnitt kan åpenbart velges slik at man får samme tverrsnitt som summen av reak-sjonsrørene, slik at man sikrer en intens sirkulasjon av nitratopp-løsningen. To simplify the drawings and description, the described reactor is explained with reference to only 3 tubes, namely two reaction tubes and a circulation tube for nitrate dissolution, but it will be understood that the reactor may just as well comprise a larger number of tubes. Thus, the reactor can comprise a central tube for circulation, surrounded by several reaction tubes or also comprise several circulation tubes, each of which is surrounded by several reaction tubes. The cross-section of the circulation tube can obviously be chosen so that the same cross-section as the sum of the reaction tubes is obtained, so that an intense circulation of the nitrate solution is ensured.

Det er klart at alle andre innretninger som vanligvis brukes sammen med en reaktor, spesielt til fremstilling og innføring av reaktanter, for utvinning og gjenvinning av sekundærdamper for nitratgranulering osv. også kan anvendes sammen med den reaktor som utgjør en del av foreliggende oppfinnelse. It is clear that all other devices which are usually used together with a reactor, especially for the production and introduction of reactants, for the extraction and recovery of secondary vapors for nitrate granulation, etc., can also be used together with the reactor which forms part of the present invention.

Fig. 3 viser en annen utførelsesform. for reaktoren. Den vesentlige forskjell består i dette tilfelle i at det er midt-røret 25 som tjener som reaksjonsrør, idet rørene 26a og 26b som omgir dette tjener som tilbakeførings- eller sirkulasjonsrør for nitratoppløsning. Videre stikker rørene 26a og 26b ikke ned i kammerne 2 og 4 som de forbinder. Derimot stikker røret 25 ned i kammeret 2 i et nivå over utløpet 16. Rørledningene 27 og 28 er resp. beregnet for tilførsel av fortynnet syre og ammoniakk, og går gjennom kammeret 4 og inn i midtrøret 25, hvorved innføringsanordnin-gene 29 og 30 som befinner seg i enden av ledningene er plasert i nedre del av røret, den ene over den andre. Åpningen 14 i kammeret 3 er forbundet med utløpet av en varmeveksler Jl hvor innløpet gjennom en mellomliggende pumpe 32 er forbundet med en kondensatutskiller 33 og innløpet for sistnevnte forbundet med åpningen 13 i kammeret 3« Fig. 3 shows another embodiment. for the reactor. The essential difference in this case is that it is the middle pipe 25 which serves as a reaction pipe, the pipes 26a and 26b which surround this serving as return or circulation pipes for nitrate solution. Furthermore, the tubes 26a and 26b do not protrude into the chambers 2 and 4 which they connect. In contrast, the pipe 25 protrudes into the chamber 2 at a level above the outlet 16. The pipelines 27 and 28 are resp. intended for the supply of diluted acid and ammonia, and passes through the chamber 4 and into the central pipe 25, whereby the introduction devices 29 and 30 which are located at the end of the lines are placed in the lower part of the pipe, one above the other. The opening 14 in the chamber 3 is connected to the outlet of a heat exchanger Jl where the inlet through an intermediate pump 32 is connected to a condensate separator 33 and the inlet for the latter connected to the opening 13 in the chamber 3"

For enklere å forklare reaktorens prinsipp, er det også i dette tilfelle vist et enkelt reaksjonsrør og to sirkulasjonsrør. Man kan naturligvis velge det antall reaksjonsrør og sirkulasjonsrør som tilsvarer den ønskede kapasitet. In order to explain the principle of the reactor more easily, a single reaction tube and two circulation tubes are also shown in this case. You can of course choose the number of reaction tubes and circulation tubes that correspond to the desired capacity.

Ovenstående reaktor virker på samme måte som den først beskrevne. Den eneste forskjell består i at nedre kammer 4 oppfylles fullstendig med ammoniumnitratoppløsning for sirkulasjon. The above reactor works in the same way as the first described. The only difference is that lower chamber 4 is completely filled with ammonium nitrate solution for circulation.

Det følger en rekke konkrete utførelseseksemplerA number of concrete implementation examples follow

på den praktiske anvendelse av oppfinnelsen.on the practical application of the invention.

Eksempel 1.Example 1.

Man anvender en reaktor av den type som er vist på fig. 1, med en slik størrelse at man kan beregne en produksjon på omkring 10.000 kg/time NH^NO^. A reactor of the type shown in fig. is used. 1, with such a size that one can calculate a production of around 10,000 kg/hour NH^NO^.

I reaksjonsrørene innføres det pr. time og vedIn the reaction tubes, it is introduced per hour and by

20°C 10.000 kg vandig salpetersyreoppløsning med 72% styrke, og 1.95° kg vannfri gassformig ammoniakk. 20°C 10,000 kg aqueous nitric acid solution with 72% strength, and 1.95° kg anhydrous gaseous ammonia.

Ved å utføre nøytralisasjonen under atmosfæretrykk og ved 190°C får man fra utløpet 9*400 kg ammoniumnitratoppløsning pr. time, med en styrke på 97>5%- By carrying out the neutralization under atmospheric pressure and at 190°C, 9*400 kg of ammonium nitrate solution is obtained from the outlet per hour, with a strength of 97>5%-

Vannet i midtkammeret 3 fordampes ved hjelp av reaksjonsvarmen og man får ved utløpet 15b i beholderen 15 I.65O kg ren vanndamp med 11 kg/cm pr. time. Denne damp kan anvendes i en sluttkonsentrator for å få en høyere konsentrasjon hvis ønsket. Omkring 30% av denne damp er tilstrekkelig til en slik sluttkonsentra-sjon, idet resten står til disposisjon for andre anvendelser. The water in the middle chamber 3 is evaporated with the help of the heat of reaction and at the outlet 15b in the container 15 I.650 kg of pure water vapor is obtained at 11 kg/cm per hour. This steam can be used in a final concentrator to obtain a higher concentration if desired. Around 30% of this steam is sufficient for such a final concentration, the rest being available for other applications.

Ved utløpet 18 i kammeret 2 får man pr. time omkring 2.600 kg forurenset vanndamp. Denne kan anvendes til forvarming av reaktantene før disse innføres i reaktoren, hvis dette er nødvendig. Eksempel 2. At outlet 18 in chamber 2, you get per around 2,600 kg of contaminated water vapor per hour. This can be used to preheat the reactants before they are introduced into the reactor, if this is necessary. Example 2.

Man går frem på samme måte som i eksempel 1, men man innfører i tillegg til ovennevnte mengder av reaktanter omkring 100 Nnr* luft av 20°C. The procedure is the same as in example 1, but in addition to the above-mentioned amounts of reactants, around 100 Nr* of air at 20°C is introduced.

Ved utløpet 16 får man pr. time 9.250 kg ammonium-nitratoppløsning av 99% styrke. At the end of 16, you get per hour 9,250 kg ammonium nitrate solution of 99% strength.

Sluttkonsentreringen, dvs. en oppkonsentrering til 99,8% og høyere, kan skje ved å benytte seg av varmeinnholdet i ammoniumnitratoppløsningen, dvs. ved å senke temperaturen til omkring l8l°C i en sluttkonsentrator. The final concentration, i.e. a concentration up to 99.8% and higher, can take place by making use of the heat content of the ammonium nitrate solution, i.e. by lowering the temperature to around 181°C in a final concentrator.

Den rene og den forurensede vanndamp ved de resp.The clean and the contaminated water vapor at the resp.

utløp 15b i beholderen 15 og l8 i reaktoren står til disposisjon for andre anvendelser. outlet 15b in the container 15 and l8 in the reactor are available for other applications.

Eksempel 3.Example 3.

Man bruker en reaktor av den type som er vist påA reactor of the type shown is used

fig. 3»med en slik størrelse at man får en produksjon på omkring 10.000 kg/time NH^NO^. fig. 3" with such a size that you get a production of around 10,000 kg/hour NH^NO^.

I reaksjonsrøret innføres det pr. time og ved 20°CIn the reaction tube, it is introduced per hour and at 20°C

10.000 kg vandig salpetersyreoppløsning med 55% styrke og 1.490 kg vannfri gassformig ammoniakk. 10,000 kg aqueous nitric acid solution with 55% strength and 1,490 kg anhydrous gaseous ammonia.

Under atmosfæretrykk og ig0°C får man pr. timeUnder atmospheric pressure and ig0°C, you get per hour

7.I6O kg ammoniumnitrat ved 95»5%styrke ved utløpet 16. Reaksjons-7.160 kg of ammonium nitrate at 95»5% strength at the outlet 16. Reaction

temperaturen på 190°C holdes ved i midtkammeret 3 |jennom åpningenthe temperature of 190°C is maintained in the middle chamber 3 through the opening

14 å innføre omkring 1300 kg vanndamp med 16 kg/cm trykk fra gene-14 to introduce about 1300 kg of water vapor with 16 kg/cm pressure from gene-

ratoren eller varmeveksleren Jl. Kondensatet som kommer ut ved 13the rator or heat exchanger Jl. The condensate that comes out at 13

fraskilles i separatoren 33»°g vannet føres deretter inn igjen i generatoren ved hjelp av en pumpe 32. separated in the separator 33°g and the water is then fed back into the generator by means of a pump 32.

Man får pr. time 4330 kg forurenset damp gjennomYou get per hour 4330 kg of contaminated steam through

utløpet l8 i kammeret 2.outlet l8 in chamber 2.

Det vil fremgå at begge de to utførelsesformerIt will be seen that both the two embodiments

for reaktorene, vist på fig. 1 og 3»kan anvendes til nøytralisering av salpetersyre méd konsentrasjoner både over og under 62,5%. For dette formål er det tilstrekkelig å sirkulere enten vanndamp eller vann i kammeret 3»dvs. forbinde dette kammer enten med en generator eller varmeveksler som vist på fig. 3»eller med en ekspansjons- for the reactors, shown in fig. 1 and 3" can be used to neutralize nitric acid with concentrations both above and below 62.5%. For this purpose, it is sufficient to circulate either water vapor or water in the chamber 3»ie. connect this chamber either with a generator or heat exchanger as shown in fig. 3" or with an expansion

beholder som vist på fig. 1. container as shown in fig. 1.

Claims

1. Procedure for the production of concentrated up-

solutions of ammonium nitrate by reaction with dilute nitric acid with anhydrous ammonia at a temperature and pressure which causes boiling the reaction mixture as well as the resulting ammonium nitrate solution, characterized in that one in the reaction zone recycles the ammonium nitrate solution using steam wound during the reaction by keeping indirect contact with a circuit clay medium in which the temperature is regulated to either above or below the temperature of the ammonium nitrate solution, depending on what is desired add or remove heat from this so that, by boiling in the reaction zone, a concentration of the ammonium nitrate solution of higher <y> ere than 95 <%> is achieved

2. Method as stated in claim 1, where a nitric acid with a strength of over 62.5% is used, characterized in that said circulating medium is water.

3- Method as stated in claim 1, where a nitric acid of no more than 62.5% is used, characterized in that said circulating medium is water vapour.

4. Method as stated in claim 1, characterized in that a gaseous substance is introduced into the reaction zone which is able to reduce the partial vapor pressure of the water vapor which is developed during the reaction.

5- Method as stated in claim 4, characterized in that this substance is air.

6. Method as stated in claim 4, characterized in that this substance is gaseous ammonia.

7. Method as stated in claim 4, characterized in that the substance is a mixture of air and gaseous ammonia.

8. Reactor for carrying out the method according to claim 1, and which consists of a vertically closed vessel which is divided by means of two dividers into three overlapping chambers, of which the lower and upper chambers are connected above the middle chamber by using at least one reaction tube and at least one return tube for ammonium nitrate solution, the supply for the reaction participants ends in the lower part of the reaction tube and the middle chamber during absorption of circulating liquid is designed as a heat exchanger, characterized in that the upper chamber (2) has a below the reactor's upper end laterally arranged outlet (16) for ammonium nitrate solution and a centrally arranged diversion (18) at the upper end for the steam developed during the reaction and that the supply points for the reaction participants (12a, 12b, 29, 3°) are surrounded by the middle chamber (3h

9. Reactor according to claim 8, characterized in that the upper chamber (2) is equipped with a stop plate system (17) which is arranged between the upper end of the reaction tube (6a, 6b, 25) and the outlet (18).

10. Reactor according to claim 8, with at least one unit formed by several reaction tubes surrounding a central return tube, characterized in that each of the reaction tubes (6a, 6b) protrudes into the upper and lower chambers (2,4) so that its upper end is above the outlet (16) and its lower end is below a supply (9) for ammonia ( NH^ ) which is arranged in the side wall of the lower chamber (4) and its lower end projecting into the lower chamber (4) is equipped with holes (19)", while the lower end of the return pipe (5) protrudes at least this far in as the lower end of the reaction tube (6a, 6b) in the lower chamber (4) and its upper end ends flush with the surface of the middle chamber (3).

11. Reactor according to claim 10, characterized in that the lower end of the reaction tube (6a, 6b) is serrated.

12. Reactor according to claim 8, with at least one unit which is formed by a central reaction tube which projects into the upper chamber and several return tubes arranged around this, characterized in that the reaction tube (25) projects only slightly into the upper chamber (2) that its upper end is located above the outlet (16), while its lower end and, in a known manner, the lower end of the return pipe (26a, 26b) ends flush with the underside of the chamber (4) and the upper end of the return pipe (26a, 26b) ends flush with the upper side of the middle chamber (3) in a known manner.