Procédé de fabrication de phosphate diammonique. La présente invention se rapporte à un procédé -de fabrication de phosphate diammo- nique employant de l'acide phosphorique et de l'ammoniaque comme matières premières.
Le but de cette invention -est de rempla cer les anciens procédés par un autre qui offre les avantages suivants: <B>10</B> Réduction -de la perte de l'ammonia que à un minimum.
20 Elimination -de chaleur additionnelle pour évaporer l'eau des solutions.
<B>30</B> Fabrication de cristaux de grosseur uniforme-et prédéterminée, libres de phos phates mono-ammonique et triammonique.
40 Emploi le plus avantageux de l'acide phosporique et du gaz ammoniaque.
50 Dépense minimale,de temps, de travail et d'appareils pour la mise en ceuvre -du pro cédé.
Dans le procédé selon l'invention, on ajoute à une solution formée avec de la li- queur-mère saturée de phosphate diammoni- que et de l'acide phosphorique de 60 à 80 H3P04, en proportion :
d'une partie -de (NH4)2 HP04 pour 4 à 6 parties H3P04, la quantité d'ammoniaque gazeux nécessaire pour trans former l'acide phosphorique employé en phosphate mono-ammonique en employant la chaleurdéveloppée par la réaction pour éva porer une quantité d'eau peu inférieure à celle introduite avec l'acide phosphorique, la solution ainsi formée étant mélangée avec en viron la moitié -de son poids :
d'une solution saturée de phosphate diammonique, et d'une température normale de chambre et le mé lange étant traité, dans une seconde phase, avec de l'ammoniaque, en maintenant la tem pérature au-dessous :de<B>100</B> C pour former le phosphate .diammonique.
Le fait qu'on peut faire des cristaux uni formes et .d'une grosseur voulue est très in téressant au point ide vue du transport par chemin de fer, quand on .emploie le produit comme engrais ou pour mélanger avec d'au tres substances pour des buts divers. Ci-dessous un exemple en détail @du pro cédé sera décrit en utilisant de l'acide phos phorique -de<B>80%</B> 113P04 et du ,gaz -d'ammo niaque comme matières premières pour la préparation .d'environ 1000 kilos .de cristaux secs de phosphate tliammonique.
On emploie préférablement un appareil semblable à celui représenté à titre .d'exemple au dessin annexé. La première phase du procédé se fait dans le saturateur-évaporateur stationnaire A. C'est un réservoir vertical ayant un revêtement 1 isolant et résistant aux acides, un couvercle 2 et un agitateur 3 dont l'arbre traverse le couvercle et qui est actionné par des moyens convenables. Ce ré servoir possède également un tuyau distri buteur 4 pour conduire le gaz .ammoniaque provenant sous pression d'une source conve nable. Il a aussi une ouverture de remplis sage 5 pour la solution, une voie .de détente 6 pour la vapeur et un robinet de vidange 7.
La seconde phase @du procédé s'accomplit dans le sa.turateur-cristallisateur B. C'est un tambour 8 monté sur des tourillons 9 et qui possède deux ouvertures centrales 10 et 11 chacune munie d'une boîte à étoupe 12 et 13. Un tuyau d'alimentation 14 pour l'ammonia que avec un robinet 15 est accouplé à l'ou verture 10. L'ouverture 11 est en communi cation avec un aspirateur .dans un but qui sera expliqué plus loin. Au-dessus du tam bour 8 se trouve un tuyau d'arrosage 17 qui sert au refroidissement de la solution.
Une vanne 1.8 de charge et de décharge est pré vue à une extrémité .du tambour. Pour ob tenir les 1000 kg de phosphate diammonique en cristaux secs le procédé est comme suit: La quantité -de liqueur-mère maintenue dans le circuit d'opération pour 1000 kg est de 955 kg et contient environ 404 kg de phosphate diaminonique en solution dans 551 kg d'eau.
Premièrement 353 kg -de la liqueur-mère (le phosphate diammonique sont introduits clans le réservoir primaire A par l'ouverture 5 et 926 kg d'acide phosphorique contenant <B>80%</B> 113P04 y sont ajoutés. En -actionnant l'agitateur 3. on introduit graduellement du gaz ammoniaque par le tuyau distributeur 4. De cette manière, l'ammoniaque est facile ment absorbé par l'acide et la chaleur de la réaction fait monter rapidement la tempéra ture.
L'addition .de la liqueur-mère @de phos phate diammonique a le :double but: premiè rement, pour obtenir une solution d'une vis cosité telle que par une agitation suffisante l',a:bsorption rapide et complète de l'ammo niaque en résulte et ensuite pour limiter la quantité de solution qui peut absorber la cha leur développée parla réaction en conservant donc toute la chaleur utilisable.
En procé dant ainsi la température de cette solution sera assez élevée et maintenue encore par l'agitation pour vaporiser en grande partie l'eau introduite avec l'acide phosphorique, qui alors s'échappera par le tuyau -de dé tente 6.
Après avoir fait absorber 129 kg,de N113 par la solution, ce qu'on peut .constater par des compteurs au par titration d'une prise d'essai, on coupe le courant de N113 et on continue l'agitation jusqu'à ce que la quan tité nécessaire d'eau soit vaporisée, ce qu'on constate, par exemple, en examinant le poids spécifique .de la solution. lia quantité d'eau qu'on veut évaporer est -d'environ. 134 kg. Tandis que l'eau introduite avec les 926 kg de 113P04 à<B>80%</B> s'élève à 185 kg seulement 134 kg sont à évaporer en ce moment.
Les 51 kg restants seront vaporisés plus tard pen dant le séchage final des. cristaux qui ont encore 5% d'humidité sur leur surface en sortant du tambour 8 à la fin de la fabri cation.
Après la vaporisation, la solution con tient:
EMI0002.0051
870 <SEP> kg <SEP> de <SEP> phosphate <SEP> mono@
<tb> a.mmonique <SEP> = <SEP> 68
<tb> 148 <SEP> kg <SEP> de <SEP> phosphate <SEP> diam monique <SEP> <I>= <SEP> 12 <SEP> ;ô</I>
<tb> 256 <SEP> kg <SEP> d'eau <SEP> = <SEP> 20
<tb> 1274 <SEP> kg <SEP> 100 A cette solution,
on ajoute de nouveau 602 kg de liqueur-mère de phosphate diam- monique. Le but de cette addition de liqueur-mère pour la seconde fois -est d'agir sur la con centration et par .elle sur la viscosité et la température. On peut faire cette addition de liqueur-mère dans un récipient intermédiaire ou plus tard dans le tambour 8, ce qui est moins avantageux cependant, parce que la so lution de phosphate mono-ammonique est plus corrosive que la solution résultant de la seconde addition de liqueur-mère.
C'est donc mieux de faire cette addition .dans le réser voir A pour retenir le plus @de chaleur pos- sibledans ce réservoir pour des vaporisations ultérieures élans le cycle des opérations. La solution contient maintenant:
EMI0003.0011
870 <SEP> kg <SEP> de <SEP> phosphate <SEP> mono.
<tb> amm-onique <SEP> = <SEP> 46,3 <SEP> 401 <SEP> kg <SEP> de <SEP> phosphate <SEP> diammo nique <SEP> = <SEP> 21,5
<tb> 605 <SEP> kg <SEP> d'eau <SEP> = <SEP> <U>3</U>2,2
<tb> 1876 <SEP> kg <SEP> 100 Pour la. seconde phase de l'opération, la.
solution est transférée dans le tambour 8 par 1c, robinet de vidange 7 et le tuyau attenant. Ce tambour 8 ayant reçu la solution chaude est soigneusement clos à l'ouverture -8 et par le robinet 15. On retire ensuite l'air .du tam bour ou au moyen -d'un aspirateur à travers le robinet 16 au en remplissant le tambour avec de la. vapeur. Cet air peut .aussi être re tiré en le délayant avec de l'ammoniaque qu'on fait entrer par le robinet 1.5 et en lais sant échapper une partie de l'ammoniaque à travers le robinet 16 dans un .dispositif d'ab- sorption.
1'n établissant une atmosphère d'ammo niaque au-dessus de la solution, le NH3 est plus vite et facilement absorbé et l'absorp tion peut aussi être exécutée .dans de bonnes conditions à .des températures au-dessus de 80 C jusqu'à la phase du (N'H4)2 HP04. Dans le cas d'une atmosphère d'air au-dessus (le la solution un volume considérable d'am- rnoniaque traversera le saturateur sans se combiner.
Le niveau -de la solution .dans le tambour doit toujours rester au-dessous de l'axe de rotation de ce tambour parce que si l'am moniaque était introduit dans la solution quand celle-ci est près de se transformer en phosphate diammonique, les tuyaux condui sant le ;
gaz se rempliraient de cristaux de phosphate diammonique, ce qui amènerait une interruption .des opérations à un moment critique de la réaction. Durant cette phase l'ammoniaque est introduit .au-dessus de la solution et en tournant le tambour toujours de nouvelles surfaces de la solution sont exposées à l'ammoniaque capable de réagir.
La solution se ehauffe.durant cette réac tion jusqu'à environ 100 C et il est néces saire de la refroidir jusqu'à 80 C parce qu'on approche de la formation du phosphate dia.mmonique. Quand environ 95 % de l'am- m-oniaque nécessaire est introduit dans le tambour, ce qui peut être contrôlé par des compteurs à pas ou par titration d'une prise d'essai tirée par le robinet 19, on coupe le courant de NH3 et la révolution du tambour est maintenue. On laisse entrer de l'air dans le tambour par le robinet 16 pour remplacer l'ammoniaque absorbé.
Le contrôle de l'addition -d'ammoniaque est très important parce ce qu'il faut éviter à tout prix qu'il se forme du phosphate tri- ammonique, car un petit peu de cette subs tance peut causer que les cristaux de phos phate diammonique -deviennent irréguliers et fragiles. La température doit être maintenue à environ<B>80'</B> C après l'introduction d'am moniaque parce qu'il ne doit pas se former de phosphate triamm.onique. Chaque cristal qui se forme, avant que le refroidissement graduel soit commencé, peut influencer beau coup l'état physique des cristaux qui se for ment après.
On continue la rotation .du tambour en l'aérant et en le refroidissant graduellement d'environ 10 C par heure jusqu'à ce que la solution soit à la température normale de l'atmosphère.
Ce refroidissement graduel en tournant le tambour a pour but que chaque cristal ait le même temps de contact avec la solution dans laquelle il croît. Si on décharge tout ,de suite et refroidit la masse @demi-liquide, plus tard, à l'état de repos, la croissance se condaire devient irrégulière et il ne résulte pas des cristaux uniformes.
Après le refroidissement, on décharge le contenu -du tambour par la porte 18 dans un réservoir.
Après que les 129 kg de NHs ont été ajoutés dans le second stage, la solution con tient environ:
EMI0004.0004
1.400 <SEP> kg <SEP> .de <SEP> phosphate <SEP> diammo nique <SEP> = <SEP> 70
<tb> 600 <SEP> kg <SEP> d'eau <SEP> = <SEP> <U>3</U>0
<tb> 2000 <SEP> kg <SEP> <B>100%</B>
<tb> Après <SEP> le <SEP> refroidissement <SEP> à <SEP> 30 <SEP> <SEP> C, <SEP> la <SEP> re distribution <SEP> sera <SEP> environ:
<tb> 965 <SEP> kg <SEP> .de <SEP> cristaux <SEP> de <SEP> phosphate
<tb> diammonique <SEP> = <SEP> 48
<tb> 435 <SEP> kg <SEP> de <SEP> phos@phate <SEP> di:
ammo niquedissous <SEP> = <SEP> 22
<tb> <U>600</U> <SEP> kg <SEP> d'eau <SEP> = <SEP> <B>30%</B>
<tb> 2000 <SEP> kg <SEP> <B>100%</B> L'humidité restant sur les cristaux après les avoir fait égoutter est encore de 5 %. Cette eau est une solution saturée de phos phate diammonique qui comporte 37 kg de (N114)2 11P'04 et 51 kg 1120. Le liquide- mère qui reste,est d e 955 kg et a une teneur de 42% (NH4)2HP04 et est employé pour la circulation susmentionnée.
On maintient la masse @demi-liquide de cristaux et de liquide-mère agitée jusqu'au moment où on la transmet -dans un filtre ou dans une centrifuge pour le premier séchage et pour empêcher que les cristaux ne se @dé- posent et ne s'agglomèrent.
Après avoir dé posé environ 5 % .d'eau, les cristaux sont.im- médiatement transportés dans un séchoir, pré- férablement ,d'un type rotatif où l'humidité superficielle s'évapore en maintenant les cris taux à une température au-dessous -de 65 C. Les cristaux auront -alors une grosseur vou lue et uniforme et une forme régulière. En cet état ils seront bien appropriés pour être mélangés et distribués.
La solution finale dans le tambour 8 avant le refroidissement -contient environ <B>70%</B> -de phosphate diammonique et 30 d'eau. On a trouvé que cette concentration offre les meilleures conditions pour la cris tallisation en employant un minimum de liqueur-mère provenant du cycle des -opéra- tions.
Dans l'exemple @décrit, on .a employé de l'acide phosphorique de<B>80%</B> 113P'04 et de l'ammoniaque anhydre. En employant de l%ci-de phosphorique d'une autre concentra tion, on a trouvé qu'on peut influencer la. grosseur des cristaux qui se forment. C'est- à-dire plus l'acide phosphorique est faible dans les limites données (60 à 80% HSP04), plus les cristaux produits sont petits.
En procédant d'après la méthode décrite, il faut toujours considérer que le phosphate mono-ammonique se décompose à environ 150 C et le phosphate diammonique à envi ron 75 C à des conditions normales de la pression atmosphérique.