Sowohl Ammoniumsulfat – Was ist koksierte Ammoniumsulfat-Grade und Caprolactam-Ammoniumsulfat-Grade?

Ammoniumsulfat ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel (NH₄)₂SO₄. Es entsteht durch die Reaktion von Schwefelsäure und Ammoniak und enthält 20–21 % Stickstoff sowie 24 % Schwefel. Die reine Form erscheint als farblose, transparente Kristalle im rhombischen System.

• Seine wässrige Lösung ist sauer, und es ist unlöslich in Alkohol, Aceton und Ammoniakwasser.

• Es weist hygroskopische Eigenschaften auf, durch die es bei Feuchtigkeitsaufnahme zu Klumpen verfestigt.

• Es wird hauptsächlich als Dünger verwendet und eignet sich für verschiedene Böden und Kulturen. Als Stickstoffdünger ist es kostengünstig und fungiert als schnellwirksame Stickstoffquelle.

• Es eignet sich im Allgemeinen für Kulturen wie Weizen, Mais, Reis, Baumwolle, Süßkartoffeln, Hanf, Obstbäume und Gemüse.

• Für Böden ist es am besten geeignet für neutrale und alkalische Böden, nicht jedoch für saure Böden.

• Es findet zudem Anwendung in der Textil-, Leder- und Pharmaindustrie.

Herstellung von Ammoniumsulfat

Bei der Herstellung von Ammoniumsulfat werden hauptsächlich synthetisches Ammoniak oder Nebenprodukte aus industriellen Prozessen wie Kokserzeugung, Ölverarbeitung und organischer Synthese (z. B. Eisen- und Stahlindustrie, Chemieindustrie) verwendet. Diese Rohstoffe werden anschließend mit Schwefelsäure neutralisiert.

Die chemische Reaktionsgleichung lautet: 2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

Hauptquellen von Ammoniumsulfat

Ammoniumsulfat stammt hauptsächlich aus drei Quellen:

1. Koksierte Ammoniumsulfat-Grade: Gewonnen bei der Kokserzeugung.

2. Caprolactam-Ammoniumsulfat-Grade: Gewonnen bei der Synthese von Caprolactam.

3. Ammoniumsulfat aus anderen Industrien: Dazu gehören Nebenprodukte aus der Acrylnitrilherstellung,

   
   

   Methylmethacrylat-Herstellung und Rauchgasentschwefelung in Kraftwerken.

Aufgrund von Unterschieden in den Herstellungsprozessen weist Ammoniumsulfat erhebliche Unterschiede in Zusammensetzung und Qualität auf.

1. Koksierte Ammoniumsulfat-Grade

Ammoniumsulfat ist eines der wichtigsten chemischen Produkte, das in Kokereien in Massenproduktion hergestellt wird. Es gibt zwei Hauptherstellungsmethoden: die Sättiger-Methode und die Nicht-Sättiger-Methode. Die meisten großen Kokereien verwenden die Sättiger-Methode zur Herstellung von Ammoniumsulfat und zur Rückgewinnung von Ammoniak aus KoksOfenGas.

• Ammoniak im KoksOfenGas reagiert leicht mit Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat. Die Absorption von Ammoniak durch Schwefelsäure ist ein schneller, irreversibler chemischer Reaktionsprozess.

• In Kokereien kann diese Absorptionsreaktion entweder in einem Sättiger oder in einem Absorptions Turm stattfinden.

Die Sättiger-Methode zur Ammoniumsulfat-Herstellung wird weiter in drei Untertypen gegliedert:

1. Direkte Methode: Heißes KoksOfenGas wird durch einen Gaskühler abgekühlt, mittels eines elektrischen Teerabscheiders gereinigt und tritt anschließend in den Sättiger ein. Im Sättiger verbindet sich der Ammoniak im Gas mit Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat.

   
   

2. Indirekte Methode: Ammoniak im Gas wird in einem Ammoniakwaschturm mit kaltem Wasser absorbiert. Das entstehende Ammoniakwasser wird von einer Destillationssäule in den Sättiger geleitet, wo es mit konzentrierter Schwefelsäure reagiert, um Ammoniumsulfat herzustellen.

   
   

3. Halbdirekte Methode: Nach der Abkühlung des KoksOfenGases wird das kondensierte Ammoniakwasser in einer Ammoniakdestillationssäule destilliert, um Ammoniak freizusetzen. Dieser Ammoniak tritt gemeinsam mit dem Ammoniak im Rohgas in den Sättiger ein, durchquert die Mutterlauge-Schicht und reagiert mit der Schwefelsäurelösung zu saurem Ammoniumsulfat.

Produkteigenschaften

• Die meisten koksierte Ammoniumsulfat-Grade liegen als kleine pulverförmige Kristalle vor. Einige Produkte mit geringem Verunreinigungsgehalt können rhombische Säulen kristalle bis zu 3 mm Größe bilden.

• Selbst Kristalle mit einer Größe von mehr als 2 mm weisen Strukturdefekte auf, die sie brüchig machen und zu Rissen oder Pulverisierung neigen lassen.

• Sein Aussehen reicht von weiß bis hellgrau, abhängig von der Menge des in das Ammoniumsulfat gemischten Teers.

• Sein Stickstoffgehalt beträgt etwa 20–20,8 %.

2. Caprolactam-Ammoniumsulfat-Grade

Diese Art von Ammoniumsulfat ist ein Nebenprodukt der Caprolactam-Herstellung.

Herstellungsprozess

Bei dem Caprolactam-Herstellungsprozess wird bei der Stufe der Nebenprodukt-Ammoniumsulfat-Herstellung flüssiges Ammoniak mit Schwefelsäure neutralisiert, um Ammoniumsulfat-Mutterlauge zu erhalten. Eine Trennvorrichtung entfernt die für die Caprolactam-Herstellung erforderlichen Substanzen, und das verbleibende Material wird in einen Kristallisationsturm geleitet, um kristallines Ammoniumsulfat zu bilden. Schließlich wird das Produkt getrocknet, um das endgültige Ammoniumsulfat zu erhalten.

• Pro Tonne Caprolactam fallen etwa 1,4 Tonnen Ammoniumsulfat als Nebenprodukt an.

• Hauptkennwerte: Stickstoffgehalt ≥21 %, Feuchtigkeitsgehalt ≤0,2 %, freier Säuregehalt ≤0,03 %.

Produkteigenschaften

• Es erscheint als weiße oder blassgelbe, transparente quadratische oder rhombische Kristalle mit einer Partikelgröße von 0,5–5,0 mm.

• Sein Stickstoffgehalt beträgt über 21 %.

• Ammoniumsulfat, das durch diesen Prozess hergestellt wird, weist eine bessere Qualität auf und hat entsprechend einen höheren Preis.

3. Ammoniumsulfat aus anderen industriellen Nebenprodukten

• Acrylamid-Ammoniumsulfat-Grade: Es bildet transparente weiße oder durchscheinende bräunliche rhombische Kristalle mit einer Partikelgröße von 0,5–1,5 mm. Es gibt kaum Kristalle mit einer Größe von mehr als 2 mm, und sein Stickstoffgehalt beträgt 20,8–21 %.

  
  

• Rauchgasentschwefelungs-Ammoniumsulfat-Grade: Gewonnen aus der Rauchgasentschwefelung in thermischen Kraftwerken, enthält es einen hohen Staubgehalt. Es erscheint als graues Pulver ohne große Partikel, und sein Stickstoffgehalt beträgt 17–20 %.

Anwendungen von Ammoniumsulfat

Die Anwendung von Ammoniumsulfat wird hauptsächlich durch seine Partikelgröße bestimmt:

• Große Partikel (2–4 mm): Verwendet in Bulk-Blending-(BB)-Düngern und Einkomponenten-Düngern.

• Mittlere Partikel (1–2 mm): Verwendet in Einkomponenten-Düngern.

• Pulverförmige Produkte (Partikelgröße <1 mm): Meistens als Rohstoff für Compound-Dünger oder extrudierte körnige Dünger verwendet, können aber auch direkt als Einkomponenten-Dünger angewendet werden.

• Es weist eine breite Anwendbarkeit auf und eignet sich für Reis und verschiedene Trockenlandkulturen. Es kann sowohl als Grunddünger als auch als Nachdünger verwendet werden.

• Einschränkung: Sein niedriger Stickstoffgehalt macht es ungeeignet für die Formulierung von hochstickstoffhaltigen Compound-Düngern oder Bulk-Blending-Düngern, was seinen Anwendungsbereich einschränkt.

• In der Bodenchemie ist es ein saurer Dünger. Es kann zur Verbesserung von salzhaltigen Alkali-Böden und schwach alkalischen Böden verwendet werden, indem es den Boden-pH-Wert allmählich senkt.

Anwendungshinweise

1. Lagern oder anwenden Sie es nicht zusammen mit anderen alkalischen Düngern oder alkalischen Substanzen, da dies seine Düngerwirkung verringert.

   
   

2. Vermeiden Sie die langfristige Anwendung von Ammoniumsulfat auf demselben Ackerboden, da dies den Boden ansäuert und Verdichtung verursacht.

   
   

3. Es eignet sich nicht für die Anwendung auf sauren Böden.