Penemuan ini berkaitan dengan proses dan peralatan untuk pembuatan amonium nitrat dari asam nitrat dan amonia, dimana panas netralisasi digunakan untuk memekatkan larutan amonium nitrat yang terbentuk. Lebih khusus, penemuan ini berkaitan dengan proses dan peralatan yang asam nitrat yang digunakan memiliki konsentrasi sedikitnya 60% berat.Hal ini diketahui bahwa pembentukan amonium nitrat dari asam nitrat dan amonia disertai dengan generasi yang cukup panas yang secara teoritis dari urutan 34,8 kcal per mol. Hal ini untuk alasan bahwa banyak proses telah diusulkan untuk recovery pada bagian utama dari kalori yang dibebaskan selama netralisasi; kalori ini digunakan untuk tujuan pemekatan larutan amonium nitrat hingga 90% dan lebih tinggi.Dari proses yang dikenal, dua kategori, antara lain, dapat dibedakan.Pada bagian pertama, asam nitrat dan amonia yang dimasukkan ke dalam saturator mengandung larutan amonium nitrat sehingga kedua mulai mendidih dan, akibatnya, pemekatan larutan amonium nitrat secara bersamaan dapat dilakukan. Tekanan yang berlaku pada saturator mendekati tekanan atmosfer dan maksimumnya dapat mencapai tekanan 2 sampai 3 atmosfer gauge. Uap yang dilepaskan dari saturator yang digunakan dalam berbagai cara untuk memulihkan panas sensibelnya. Ketika saturator bekerja pada tekanan 2 sampai 3 kg. per sq. cm. gauge, larutan tersebut mungkin mengalami pengurangan tekanan dalam dua tahap; selama penurunan tekanan ini, larutan tersebut memekat dan uap yang keluar dari saturator digunakan untuk pemekatan akhir dalam konsentrator.Dalam proses lain, head hidrostatik larutan amonium nitrat di saturator memadai untuk menghasilkan tekanan 0,55 atmosfer gauge di dasar saturator (suhu 157 C.), Sementara tekanan di permukaan adalah tekanan atmosfer (suhu 148 C.). Dengan proses ini, titik didih dipengaruhi sepenuhnya dekat permukaan cairan dalam saturator dan sirkulasi efek perangkat mekanik dari bawah ke atas di pusat dan dari atas ke bawah di pinggiran saturator tersebut. Larutan amonium nitrat meninggalkan saturator mencapai konsentrasi sekitar 90%.Dalam proses jenis ini uap yang keluar saturator yang digunakan untuk memanaskan reaktan sebelum masuk mereka ke saturator atau untuk memanaskan larutan amonium nitrat di konsentrator atau memekatkan asam nitrat sebelum dimasukkan ke saturator tersebut. Uap meninggalkan saturator mengandung jumlah amonium nitrat yang signifikan, juga asam nitrat atau amonia atau keduanya. Hal ini disebabkan oleh disosiasi awal amonium nitrat atau fakta bahwa salah satu dari reaktan mungkin berlebihan sehubungan dengan yang lain atau karena reaktan mungkin tidak memiliki waktu untuk bereaksi sepenuhnya dengan satu sama lain. Uap ini, oleh karena itu, merupakan masalah korosi dan juga penyebab hilangnya reaktan. Untuk alasan ini telah diusulkan untuk melewati kabut yang merupakan masalah dari saturator ke dalam saturator kedua dengan massa cairan amonium nitrat.Dalam kategori kedua proses yang dikenal, tekanan dalam saturator yang cukup tinggi untuk mencegah mendidih yang substansial larutan amonium nitrat. Tekanan ini lebih tinggi dari 3 atmosfer gauge dan dapat mencapai 6 atmosfer gauge dan banyak lagi sementara suhu lebih tinggi dari 160 C dan dapat mencapai 200 C. Dalam salah satu proses ini, amonia dan asam nitrat dimasukkan terus menerus pada dasar saturator di bawah tekanan dari beberapa atmosfer. Larutan amonium nitrat kemudian mengalami penurunan tekanan dalam konsentrator dijaga pada tekanan atmosfer, penurunan tekanan ini mempengaruhi konsentrasi larutan amonium nitrat.Uap yang dilepaskan dari konsentrator digunakan untuk pemanasan awal reaktan. Dalam proses lainnya, netralisasi tersebut dilakukan tanpa ditandai titik didih. pada tekanan 3 sampai 6 atmosfer gauge, dengan injeksi ke dalam saturator uap air di atmosfer 8 Pressure Gauge, asam nitrat dan amonia. Tekanan super atmosfer yang diperlukan di zona netralisasi dapat diperoleh dengan pengusahaan resistensi fisik, mekanis atau dinamis antara zona netralisasi dan zona pemekatan. Pemekatan kemudian dipengaruhi oleh penurunan tekanan.Dalam semua proses yang dijelaskan di atas, asam nitrat yang digunakan untuk pembuatan amonium nitrat memiliki konsentrasi maksimum 60% berat.Kerugian utama dari proses ini adalah bahwa uap air dibebaskan dalam pabrik amonium nitrat tercemar dengan amonium nitrat, dan juga dengan asam nitrat atau amonia atau keduanya. Masalah korosi, oleh karena itu, mau tidak mau ditemui: di samping itu, ketika uap ini, yang mungkin ada kelebihan, digunakan untuk keperluan industri lainnya, kehadiran pengotor di dalamnya dapat menyebabkan gangguan yang cukup besar. Ini adalah kasus jika uap ini digunakan untuk reaksi kimia lainnya dalam perjalanan yang menyangkut langsung ke dalam kontak dengan reaktan.Proses pada penemuan ini meniadakan kelemahan yang disebutkan di atas. Mulai dari asam nitrat dipanaskan dengan konsentrasi setidaknya 60%. Proses terdiri dari mengefektifkan netralisasi dan ammonia dipanaskan dalam zona reaksi diadakan pada suhu antara 145 C dan 160 C dan pada tekanan antara 1 dan 4 kg. per sq. cm. gauge (dari urutan tekanan yang disebutkan di atas untuk proses yang beroperasi di bawah tekanan rendah), sementara menghindari penguapan yang besar campuran reaksi (seperti dalam proses yang beroperasi di bawah tekanan tinggi). Panas netralisasi digunakan untuk menghasilkan uap air murni melalui kontak langsung dari campuran reaksi dengan air murni dalam cairan dan atau keadaan uap. Campuran reaksi terkonsentrasi di zona di mana bagian dari uap air murni digunakan untuk menguapkan air yang terkandung dalam campuran reaksi, melalui kontak langsung dengan yang terakhir, sehingga mendapatkan amonium nitrat dengan konsentrasi sekitar 95% berat atau lebih . Uap air murni yang tidak digunakan untuk konsentrasi larutan amonium nitrat yang tersedia untuk keperluan industri lainnya. Suhu yang asam nitrat dan amonia yang dipanaskan sebelum masuk ke zona reaksi secara menguntungkan sekitar 90 C.Tekanan atas dinyatakan reagen, antara 1 dan 4 kg. per sq. cm. adalah nilai yang diukur pada atau dekat permukaan cairan dalam zona reaksi.Proses pada penemuan ini, karena itu memungkinkan untuk pemekatan hingga 95% berat dan lebih tinggi larutan amonium nitrat sepenuhnya dengan menggunakan panas reaksi, sementara membuat ketersedia untuk produksi terkait proses jumlah yang cukup uap air murni pada tekanan lebih tinggi daripada yang berlaku di saturator tersebut. Sebagai gambaran, adalah mungkin untuk menghasilkan uap air murni pada tekanan 3 kg. per sq. cm. gauge dengan cara mempertahankan, di bagian atas satunator, tekanan sekitar 1,75 kg. per sq. cm. gauge. Fakta bahwa konsentrasi nitrat amonium dalam campuran reaksi dipertahankan mendekati 70%., Dimulai dengan asam nitrat yang dimiliki, misalnya, konsentrasi 63-70%. memungkinkan operasi dapat diandalkan. sambil menghindari dekomposisi yang signifikan dari asam nitrat atau amonium nitrat. Tingkat energi uap air murni yang dihasilkan lebih tinggi dari yang akan diperoleh dengan penguapan langsung dari media reaksi pada tekanan tersebut.Keuntungan tambahan dari tekanan moderat yang berlaku di saturator adalah bahwa amonia bisa diinjeksikan ke dalam saturator pada tekanan rendah tanpa memerlukan rekompresi ammonia yang mahal saat akhir diperoleh dalam rangkaian sintesis dengan penguapan amonia cair yang dihasilkan. Karena itu merupakan suatu keuntungan penting dibandingkan dengan proses yang beroperasi pada tekanan tinggi.Ini akan dicatat bahwa, sesuai dengan proses pada penemuan ini, adalah mungkin untuk menghasilkan uap air murni pada tekanan yang lebih tinggi dari 3 kg. per sq. cm. gauge. Namun, untuk tujuan ini, tekanan dan suhu pada saturator akan lebih tinggi dan risiko dekomposisi dari asam nitrat dan amonium nitrat akan jauh meningkat sehingga: di samping itu, reaktan harus dimasukkan ke saturator tersebut pada tekanan yang lebih tinggi. Untuk alasan ini nilai yang menjadi pilihan dari tekanan uap air murni adalah sekitar 3 kg. per sq. cm. gauge. Penemuan ini sekarang akan dijelaskan dengan mengacu pada gambar terlampir yang menggambarkan diagram instalasi untuk melaksanakan proses pada penemuan ini.Dalam gambar, 1 menunjukan saturator tersebut. Yang terakhir ini dirancang sedemikian rupa untuk mempengaruhi pencampuran yang merata dalam medium reaksi dengan menghasilkan sirkulasi yang intens larutan amonium nitrat. The saturator 1 terdiri dari ruangan utama 2 dan tepi ruang 3 koaksial dengannya. Sebuah masukan pipa asam nitrat 5 dan pipa masukan amonia 4 memungkinkan masuk terpisah dari reaktan di bagian bawah ruang tengah 2 sampai disejajarkan distributor yang perforasi 7 dan 8. The saturator 1 memiliki ketinggian yang cukup untuk mempertahankan kolom hidrostatik yang cukup tinggi untuk penyerapan reaktan akan selesai dan memastikan uap tersebut tidak akan dihasilkan di bagian atas ruang tengah.Perifer ruang 3 berisi sekitar di bagian atasnya ruang sekunder 9 untuk produksi uap air murni yang dilalui oleh bundel pipa vertikal yang menghubungkan bagian-bagian dari ruang tepi 3 di atas (bagian 10) dan di bawah (bagian 11) dikatakan bundel pipa vertikal masing-masing. Ruang sekunder 9 dilengkapi dengan pasokan air murni pipa 12 dan keluarnya uap air murni pipa 13.Selama operasi saturator tersebut, asam nitrat dengan konsentrasi minimal 60% berat dan amonia anhidrat dimasukkan dari bagian bawah ruang tengah 6 melalui pipa masing-masing masuk 4 dan 5. reaktan dipanaskan sampai suhu sekitar 90 C. dalam dua penukar panas 18 dan 19 bereaksi dalam saturator untuk membentuk amonium nitrat dan membebaskan panas netralisasi selama naik adanya dalam tabung pusat 2. Karena kolom hidrostatik dan tekanan superatmosfir (sekitar 1,75 kg. per sq. cm. gauge) yang berlaku di saturator, dan juga karena pertukaran panas yang cepat yang berlangsung di dalamnya, penyerapan asam nitrat dan amonia dalam larutan amonium nitrat praktis secara lengkap dan efektif tanpa mendidih di bagian atas ruang tengah . Larutan amonium nitrat yang mengalir ke bawah melalui bundel tabung ruang sekunder 9, mengalami pendinginan dengan hilangnya seluruh panas reaksi. yang ditransmisikan ke air murni sehingga menguap. Larutan amonium nitrat yang mendingin turun ke bagian bawah ruang perifer 11 dan dengan demikian akan kembali ke dasar ruang tengah 6 dan siklus kembali dimulai. Karena posisi sumber panas amonium nitrat pada titik di mana injeksi reaktan dibuat dari bagian bawah ruang tengah 6 dan itu yang sumber dingin di tingkat atas, sirkulasi intens larutan amonium nitrat dari bawah ke atas diproduksi di ruang tengah dan dari atas ke bawah di ruang perifer. Tidak seperti beberapa pengaturan diketahui sebelumnya sirkulasi ini dipengaruhi tanpa cara mekanis dan tanpa penurunan tekanan disertai dengan penguapan pada tingkat luapan ruang tengah ke ruang perifer. Dalam kasus ini, sirkulasi dipengaruhi hanya oleh prinsip termosipon.Intensitas sirkulasi dapat diatur dengan memilih sesuai dimensi saturator dan bundel tube. Sirkulasi dibentuk sedemikian rupa sehingga gradien suhu antara bagian atas dan bagian bawah alat ini hanya sekitar 2 sampai 3 C. Keseragaman yang sesuai dari larutan di seluruh reaktor dan juga sirkulasi yang intens meningkatkan pertukaran panas, dengan demikian dapat dipastikan. Suhu pada saturator tersebut sebaiknya mendekati 150 C., Tekanan superatmosfir sebaiknya sekitar 1,75 kg. per sq. cm. gauge di ruang perifer 11 dan konsentrasi larutan amonium nitrat dalam kondisi steady state sebaiknya 68-74% berat, dimulai dengan asam nitrat dari 63-70% berat.Kondisi dari suhu, tekanan dan amonium nitrat konsentrasi menjamin ketergantungan yang sangat baik operasi, karena hal ini jauh dari kondisi di mana amonium nitrat akan terurai dalam larutan air.Uap air murni yang dihasilkan dalam ruang sekunder 9 adalah dengan tekanan sekitar 3 kg. per sq. cm. gauge. Air murni dimasukkan secara terus menerus ke ruang sekunder 9 dan alirannya dapat diatur melalui sistem yang dikenal dengan sistem regulasi. Sistem regulasi ini mungkin, misalnya, didasarkan pada perbedaan suhu larutan amonium nitrat, yang tergantung pada sirkulasi; karena itu sangat mungkin untuk mendapatkan operasi yang stabil dari seluruh peralatan.Larutan amonium nitrat meninggalkan saturator melalui suatu overflow 14, melewati exchanger 18, dan mengalir ke konsentrator 15. Yang terakhir ini, misalnya, dari jenis dropping film yang terdiri dari bundel tube 16 dilalui oleh uap air murni yang dihasilkan pada 9 pada tekanan mendekati 3 kg. per sq. cm. gauge. Konsentrator 15 beroperasi sebaiknya di bawah vakum sesuai dengan tekanan absolut mendekati 0,25 atmosfer. Vakum ini diproduksi dengan menggunakan ejector uap 17 yang menggunakan sebagian kecil dari uap air murni dengan tekanan 3 kg. per sq. cm. gauge. saat mencapai konsentrator 15, larutan amonium nitrat yang encer mengalami penurunan tekanan yang membawa uap air dengan mengorbankan panas sensibel larutan tersebut. Selain itu, konsentrasi larutan amonium nitrat selesai berkontak dengan bundel tube 16 dilalui oleh uap air murni pada Tekanan 3 kg. per sq. cm. Gauge. Sebagian dari uap ini air murni yang terkondensasi, memekatkan larutan amonium nitrat. Uap air murni, bagaimanapun, adalah lebih besar dalam hubungannya dengan kebutuhan kalori pemekatan dan sisa uap bertekanan dapat digunakan untuk keperluan industri lainnya ke pabrik amonium nitrat. Ini akan dicatat bahwa kelebihan ini uap air murni dan uap air tidak terkontaminasi, seperti yang terjadi dalam proses yang diketahui, yang merupakan keuntungan penting dari penemuan ini.Dalam konsentrator 15 didapatkan, di satu sisi, larutan amonium nitrat pada konsentrasi paling sedikit 95% dan, di sisi lain, uap air yang terkontaminasi yang dapat digunakan untuk pemanasan awal reagen pada 19 sebelum mereka masuk ke saturator 1. Selain itu, bagian dari uap air yang tercemar ini dapat terkondensasi di kondensor permukaan 19 dan digunakan untuk memasok air yang diperlukan untuk pabrik produksi asam nitrat yang terkait.Proses ini dengan demikian memungkinkan untuk memekatkan, dalam dua atau lebih tahap tekanan, larutan amonium nitrat dihasilkan oleh reaksi dilakukan di bawah kondisi yang menguntungkan, sekaligus membuat pemanfaatan terbaik dari kalori yang dibebaskan oleh reaksi dan memungkinkan tersedianya kuantitas uap air murni yang besar dengan tekanan sekitar 3 kg. per sq. cm. gauge.Contoh berikut ini diberikan untuk tujuan menggambarkan penemuan ini: -CONTOH9700 kg. asam nitrat 65% by concentration dan 1.700 kg. gas amonia anhidrat dimasukkan, per jam, ke saturator 1 dan 11400 kg. dari 70% berat larutan amonium nitrat pada suhu 152 C. dan tekanan 1,6 kg. per sq. cm. gauge ditarik kembali, per jam dari saturator 1.Sekitar 4500 kg. uap air murni pada 3 kg. per sq. cm. Gauge Tekanan dibuang, per jam, dari produksi uap air murni ruang 9, uap air ini melewati konsentrator 15 dan yang sebagian terkondensasi di dalamnya, Dengan demikian memekatkan larutan amonium nitrat.Kelebihan uap jenuh dengan tekanan 3 kg. per sq. cm. gauge, yaitu sekitar 1600 kg. per jam, tersedia, dengan pengecualian dari sejumlah kecil uap yang digunakan dalam ejector 17 untuk menghasilkan vakum yang diperlukan dalam konsentrator.Dengan demikian, sekitar 8400 kg. Larutan amonium nitrat dengan konsentrasi 95% berat diproduksi per jam, dengan tekanan 0,25 atmosfer absolut dan pada suhu 130 C.APA YANG KAMI KLAIM ADALAH: ~1. Proses pembuatan amonium nitrat dengan reaksi di bawah tekanan dari asam nitrat dengan konsentrasi minimal 60% dengan amonia anhidrat - baik reagen yang dipanaskan dengan pemulihan panas reaksi untuk mendapatkan larutan amonium nitrat dengan konsentrasi setidaknya sekitar 95%, yang dicirikan bahwa netralisasi tersebut dilakukan dalam zona reaksi diadakan pada tekanan antara 1 dan 4 kg. per sq. cm. gauge dan pada suhu antara 145 dan 160 C., panas reaksi yang digunakan untuk menghasilkan uap air murni melalui kontak langsung dari campuran reaksi dengan air murni dalam cairan dan / atau keadaan uap dan campuran reaksi yang terkonsentrasi di zona konsentrasi di mana bagian dari uap air murni digunakan untuk menguapkan air yang terkandung dalam campuran reaksi melalui kontak langsung dengan yang terakhir, sehingga mendapatkan amonium nitrat dengan konsentrasi sekitar 95% atau lebih, kelebihan uap air murni yang tersedia untuk keperluan industri lainnya.2. Proses menurut klaim 1, dimana zona reaksi pada suhu sekitar 150 C. dan pada tekanan sekitar 1,75 kg. per sq. cm. gauge.3. Proses menurut klaim 1 atau klaim 2, dimana uap air murni yang dihasilkan melalui kontak langsung dengan campuran reaksi pada tekanan sekitar 3 kg. per sq. cm. gauge.4. Proses menurut salah satu klaim sebelumnya, dimana zona konsentrasi dipertahankan pada tekanan rendah dari tekanan yang berlaku di daerah reaksi.5. Proses menurut klaim 4, dimana zona konsentrasi dipertahankan pada tekanan absolut sekitar 0,25 kg. per sq. cm.6. Proses menurut salah satu klaim sebelumnya, dimana penurunan tekanan campuran reaksi di zona konsentrasi dilakukan dalam satu atau lebih tahap.7. Proses menurut salah satu klaim sebelumnya, dimana uap yang dirilis oleh media reaksi dengan penguapan di zona konsentrasi digunakan untuk memanaskan asam nitrat dan amonia sebelum masuk mereka ke dalam zona reaksi.8. Proses menurut klaim 1 untuk pembuatan amonium nitrat, secara substansial seperti dijelaskan dan dicontohkan.9. Peralatan ketika digunakan untuk melaksanakan proses sesuai dengan salah satu klaim 1 sampai 8, secara substansial seperti dijelaskan dan dengan mengacu pada gambar yang terlampir.10. Amonium nitrat, setiap kali diproduksi oleh proses menurut salah satu klaim 1 sampai 8 atau dengan menggunakan peralatan menurut klaim 9.