CS257373B1 - Sposob výroby taveniny kondenzovaných fosforečnanov amonných - Google Patents

Description

Vynález sa týká sposobu výroby taveniny kondenzovaných fosforečnanov amonných simultánně prebiehajúcou vysokoteplotnou neutralizáciou a dehydratáciou fosforečné] kyseliny, alebo roztokov kyslých fosforečnanov amonných vo fosforečnej kyselině, s plynným amoniakom.

Tavenina polykondenzovaných fosforečnanov amónnych sumárneho vzorca (NH4}_mH_(n+2) -πιΡηθ3η + 1 ]e jednou zo' základných východiskových látok pre přípravu koncentrovaných viaczložkových čirých a suspenzných kvapalných hnojív, detergentov, zahusťovadiel, retardérov horenia, inhibitorov korózie a tiež niektorých aditívov používaných v súvislosti so zušlachťovaním textilií.

V súčasnosti sú známe viaceré spósoby přípravy taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amónnych. Najprepracovanejšie a najrozšírenejšie sú spósoby, základom ktorých je atmosférická tlaková, alebo vákuová neutralizácia polyfosforečných tzv. superfosforečných kyselin amoniakom, alebo spósoby základom ktorých je reakcia trihydrogénfosforečných kyselin roznej koncentrácie a čistoty koncentrovaným amoniakom.

Klasické postupy výroby sa zakladajú na neutralizácii polyfosforečnej, tzv. superfosforečnej kyseliny (H_n+2P_nO_3n+i) amoniakem. Z množstva rožne modifikovaných spósobov výroby tohoto druhu možno uviesť například postupy chráněné patentovými spismi: USA pat. č. 3 484 192, 3 537 814, 3 572 990, 3 645 674, 3 687 618, 3 544 298, 3 676 101,

734 708, 3 775 534, 3 939 255, 3 947 261,

950 495 a 4 011 300.

Hoci taveninu kondenzovaných fosforečnanov amónnych (KFAj po prvý raz pokusné v priemyselnom meradle připravili v súvislosti s přípravou kvapalného hnojivá typu 11—33—0 už v roku 1957 vo WEST KENTACKY LIQUID FERTILIZER COMPANY v Hopkinsville (USA), převážná vačšina výrobcov, tzv. základných dusíkato-fosforečných kvapalných hnojív polyfosforečnanového typu ešte i v súčasnosti používá pri ich príprave procesy, ktorých základom je neutralizácia polyfosforečnej, tzv. superfosforečnej kyseliny čpavkovou vodou alebo plynným amoniakom. Proces výroby KFA neutralizáciou polyfosforečnej kyseliny amoniakom možno zjednodušené znázornit takto:

1. stupeň — příprava polyfosforečnej, tzv. suiperfosforečnej kyseliny termickou dehydratáciou trihydrogénfosforečnej kyseliny t

η H3PO4----►

H_n+2P_nO3n+i + (n — ljHžO

2. stupeň — neutralizácia polyfosforečnej kyseliny

H_n+2P„O_3n+1 + m NH3---->

* (NH4)mH(n+2)-ηιΡηθ3η + 1 alebo

H„₊₂P_nO_3n+1 + m(NH3.H₂0j---* (NH4)mH(n + 2)-ιηΡηθ3η+ 1 “t IUHžO.

V súčasnosti asi 70 výrobní v USA, 7 vel'kokapacitných jednotiek v ZSSR a minimálně 4 závody vo Francúzsku vyrábajú kvapalné hnojivo typu 10—34—0 zo superfosforečnej kyseliny, pripravenej povačšine koncentrováním prečistenej H3PO4 vyrobenej tzv. mokrým spósobom — extrakčnej H3PO4.

Základom modernějších a hlavně v poslednom období rozširujúcich sa výrobných postupov taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amónnych je vysokoteplotná neutralizácia a simultánně prebiehajúca dehydratácia trihydrogénfosforečných kyselin (H3PO1) koncentrovaným amoniakom.

Simultánně prebiehajúcu neutralizáciu a molekulárnu dehydratáciu reakčnej zmesi možno znázornit reakčnou schémou:

η H3PO4 + m NH3---->

—► (NH4j_mH_(n+2)__mP_nO_3n+1 -j- (n -j- ljfUO.

Z velkého počtu vynálezov týkajúcich sa uvedenej problematiky možno uviesť například tieto: USA pat. č. 3 382 059, 3 375 063, 3 420 624, 3 464 808, 3 723 086, 3 503 706,

649 175, 3 650 727, 3 788 817, 3 554 728,

562 778, 3 677 734, 3 733 191, 3 949 058,

041 133, 3 540 874, 3 446 581, 3 492 087,

539 327, 3 502 441, 3 917 475, 3 988 140 a

104 362, francúzske pat. č. 1 493 803 a 2 009 787, čs. autorské osvedčenia č. 180 802, 199 819, 205 849, 210 335 a 216 856.

Áj keď obidva typy technologických postupov umožňujú přípravu taveniny polykondenzovariých fosforečianov amónnych ich priemyselné využitie je obvykle komplikované hlavně v dosledku niektorej z týchto nevýhod:

— procesy prvého typu sú náročné na spotřebu energie a ich využitie vyžaduje používanie špeciálnych konštrukčných materiálov, ako aj špeciálnych a investičně nákladných strojno-technologických zariadení;

— technologie základom ktorých je spracovávanie trihydrogénfosforečnej kyseliny obvykle neposkytujú produkty takej kvality ako procesy zakladajúce sa na spracovaní polyfosforečnej, tzv. superfosforečnej kyseliny a často tiež nezaručujú rovnakú úroveň prevádzkovej istoty.

V uplynulom období bola viacerými autormi študovaná molekulárna dehydratácia monofosforečnanov v přítomnosti močoviny, alebo tiomočoviny, ktorá plnia funkciu kondenzačného činidla. Procesy tohoto typu sú obsahom například týchto vynálezov:

Autorské osvedčenie ZSSR č. 420 602 (1974), patenty NSR č. 2 308 408 (1974),

925 068, (1969), 1 228 593, (1963), DAS č.

198 335; japonské patenty č. 47 — 30 033 (1972), 39 960 (1969), 46 — 37 664 (1974); francouzské patenty č. 1 533 272 (1968),

461 027 (1966), 1 471 510 (1967), 1 437 486 (1966), patenty USA č. 3 397 035 (1968),

586 495 (1971), 3 495 937 (1970), 3 419 349 (1968); belgické patenty č. 674 161 (1966), 677 866 (1966) a britský patent č. 1 182 395 (1970).

Procesy, základom ktorým je dehydratačná schopnost oxidov síry, alebo produktov icli polymerizačných, alebo hydratačných reakcií, resp. kombinácie ich využitia spolu s močovinou alebo tiomočovinou sú predmetom čs. autorského osvedčenia č. 237 462 a 249 214.

Teraz sa zistilo, že taveninu kondenzovaných fosforečnanov amonných je možné vyrobit sposobom podl'a navrhovaného riešenia. Predmetom vynálezu je spůsob výroby taveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnych vznikajúcich vysokoteplotnou neutralizáciou extrakčnej fosforečnej kyseliny, alebo jej zmesi s termickou fosforečnou kyselinou amoniakem. Spósob sa vyznačuje tým, že kontinuálnej vysokoteplotnej neutralizácii amoniakom, za simultánně prebiehajúcej dehydratácie reakčnej zmesi, , sa podrobí horáci reakčný produkt fosforečnej kyseliny s oxidmi fosforu, ktoré vznikajú pri hoření elementárneho fosforu. Přitom na každý hmotnostný diel oxidu fosforečného dávkovaného vo formě extrakčnej fosforečnej kyseliny, alebo jej zmesi s termickou fosforečnou kyselinou sa do reakcie dávkuje 0,02 až 0,80 hmotnostných dielov elementárneho fosforu a 0,24 až 0,44 hmotnostných dielov amoniaku. Výhodou navrhovaného spósobu výroby taveniny kondenzovaných fosforečnanov amonných v porovnaní s doteraz známými spósobmi výroby je predovšetkým skutečnost, že sa ekonomicky využije reakčné teplo uvolněné pri hoření fosforu (Qij a hydratácii reakciou vznikajúceho oxidu fosforečného (Q2). Podlá údajov v B. P. Mělník, Inžinernyj spravočnik po technologii neorganičeskych veščestv, Izd. Chimija, Moskva 1975 je Qi = 24 310 kj/kg fosforu a Q2 = 3 274 kj/ /kg fosforu. Uvedená výhoda sa prejaví v znížení surovinovej náročnosti výroby, resp. v zlepšení kvality produktov vyrábaných na báze kondenzovaných fosforečnanov amonných.

Spósob výroby taveniny kondenzovaných fosforečnanov amonných ozrejmujú, ale nijako neobmedzujú predmet vynálezu, nasle dujúce příklady.

Příklad 1

Do modelového laboratórneho rúrového reaktora sa dávkovalo priemerne 60 g/min extrakčnej trihydrogénfosforečnej kyseliny obsahujúcej 52,04 % P2O3 o teplote cca 20 ^ÚC priemerne 2,16 g/min roztaveného bieleho fosforu o teplote 75 až 80 °C, cca 1,2 násobný prebytok vzduchu v porovnaní so stechiometriou rovnice Pí + 5 O2 -> 2 P2O3, V reaktore vznikajúca parokvapalinová zmes o teplote 142 až 167 °C sa neutralizovala plynným amoniakom, ktorý sa do reaktora dávkoval v množstve priemerne 123,5 g/min. Pri teplote 228 až 242,5 °C vznikla tavenina nasledovného zloženia:

celkový obsah P2O5 — 62,32 % celkový obsah N — 11,92 %

Obsah P2O5 v kondenzovanej formě —

59,8 % z celkového P2O5.

Příklad 2

Do modelového zariadenia zhodného s príkladom 1 sa dávkovalo pri laboratórnej teplote (cca 20 °Cj priemerne 36 g/min extrakčnej H3PO4 obsahujúcej 52,04 % P2O3, priemerne 22 g/min termickéj H5PO1 obsahujúcej 56,88 % P2O5, priemerne 138 g/min H2O, priemerne 24,5 g roztaveného bieleho fosforu o teplote 75 až 80 °C a priemerne 0,16 m³/min vzduchu. Uvelneným reakčným teplom vznikajúca parokvapalinová zmes o teplote 158 až 173 °C sa neutralizovala plynným amoniakom, dávkovaným do zariadenia v množstve 14,8 g/min. Pri teplote 259 až 288 °C vznikajúca tavenina mala následovně zloženie:

celkový obsah P2O5 — 64,08 % celkový obsah N — 11,88 % obsah P2O5 v kondenzovanej formě — 68,1 %

Uvedeným postupoin připravená tavenina sa použila (rozpúšfením v H2O za přípravku NH3) na přípravu kvapalného hnojivá typu 10—34—0 nasledovného zloženia:

celkový obsah N — 10,18 % celkový obsahu P2O5 — 34,35 % podiel P2O5 v kondenzovanej formě — 62,0 % pH (1 %-ný vodný roztok) — 6,42 měrná hmotnost — 1,41 g/cm³

Příklad 3

Do modelového zariadenia zhodného s príkladmi 1 a 2 sa dávkovalo priemerne 180 g/min extrakčnej I-DPOt obsahujúcej 55,88 °/o P2O5 o teplote cca 20 °C, priemerne

2,5 g/min roztaveného bieleho fosforu pri teplote 75 až 70 °C a 0,013 m³/min vzduchu. Vznikajúca parokvapalinová zmes o teplote 138 až 146 °C sa neutralizovala amoniakom dávkavným v množstve priemerne 39,5 g/min. Pri teplote 198 až 215 °C sa připravila tavenia nasledovného zloženia:

celkový obsah P2O5 — 58,2 % celkový obsah N — 10,6 % obsah P2O5 v kondenzovanej formě — 41,3 %

Claims (1)

1. Spósob výroby taveniny kondenzovaných fosforečnanov amonných vznikajúcej vysokoteplotnou neutralizáciou extrakčnej fosforečnej kyseliny, alebo jej zmesi s termickou fosforečnou kyselinou amoniakom, vyznačujúci sa tým, že kontinuálnej vysokoteplotnej neutrallzácii amoniakom, za simultánně prebiehajúcej dehydratácie reakčnej zmesi, sa podrobí horúci reakčný produkt fosforečnej kyseliny s oxidom fosVYNÁLEZU fóru, ktoré vznikajú pri hoření elementárneho fosforu, pričom na každý hmotnostný diel oxidu fosforečného dávkovaného do procesu vo formě extrakčnej fosforečnej kyseliny, alebo jej zmesi s termickou fosforečnou kyselinou sa do reakcie dávkuje 0,02 až 0,80 hmotnostných dielov elementárneho fosforu a 0,24 až 0,44 hmotnostných dielov amoniaku.