CS205849B1 - Spósob kontinuálně] pripravy taveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnych a zariadenie na prevádzanie tohoto spósobu - Google Patents

Description

Československa socialistická R E P U B L 1 K A 5 (19)· ' i POPIS K AUTORSKI VYNALEZU ÉMU OSVEDČENIU (11 205849 . . - ........... 0 (Bl) PríVilflCpnA OQ Π 3 79 (51) Int. Cl.3 C 05 B 7/00 (21) (PV 2068-79) ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (40) Zverejnené 29 (45) Vydané 02 05 84 08 80 • · —r .. . ! (75)

Autor vynálezu TEREN JÁN ing., HUTÁR EDUARD ing.,NÁDVORNÍK ROBERT ing. Csc. aJUHÁS MILAN ing., Bratislava (54) Spósob kontinuálně] přípravy taveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnycha zariadenie na prevádzanie tohoto spósobu

Predmetom vynálezu je spósob kontinuálně] přípravy taveniny kondenzovaných fosfo-rečnanov a zariadenie na prevádzanie tohoto spósobu. Ťavenina kondenzovaných fosforečnanov amonných, obsahujúca zmes NH4H2PO4 a(NH4)mH(„+2)_OTP„O3„+i, kde zzž2 a zwin+2, je základnou východiskovou látkou pre pří-pravu čirých alebo suspenzných kvapalných hnojív. V súčasností sú známe viaceré sposoby jej přípravy. Najprepracovanejšie a najrozšírenejšiesú spósoby, ktorých základom je atmosférická, alebo tlaková neutralizácia fosforečnýchkyselin róznej koncentrácie a čistoty amoniakom.

Pre výrobu taveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnych sa používajú najróznejšietypy reaktorov, hlavně reaktorov trubkovej konštrukcie, z ktorých najrožšírenejšie sú tzv.T-reaktory. Tieto reaktory sú chráněné celým radom patentov, například USA pat. č. 2985 513,3382059, 3 464808, 3 502441, Franc, pat, č. 1493 803, Juhoafrický pat. č. 67/5806, DAS1909438, ĎAS 2114055, DAS 2308716, Švédský pat, č. 366012, Čs. a. o. 180802. ZT-reaktorovuvádzaných v odbornej literatúre je najznámejší Swiftov reaktor. Rózne modifikované trubkové reaktory uvádzajú tiež tieto publikácie: Chem. Eng. 21 (8),60 (1972), Agric. Chem. 28 (2), 12 (1973), Fert. Solns. 17 (2), 44 (1973), ISMA, Praha (1974);Meline R.S.: „Production of High Polyphosphate Liquid Fertilizer by the Pipe-Reactor Process“,Phosphor and Potass 90, 25 (1977), Chem. prům. 28/53, (5) 229 (1978). I keď uvedené typy trubkových reaktorov znamenajú podstatný pokrok vo vývoji zariadeniaha výrobu taveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnych, majú určité nevýhody, z kto-rých možno uviesť predovšetkým tieto: i- neumožňujú spracovanie značné znečistěných extrakčných fosforečných kyselin, kedže ichj spracovávanie je nevyhnutné spojené s pěněním reakčnej zmesi v dósledku obsahu orga-i nických látok a tiežs tvorbou nápekov, zužujúčich světlost’ reaktorov a ovplyvňujúcichj tak negativné hydrodynamiku procesu, 205849 2..... _________________________________________________________________________' ” ' __________7 205 849 — vyžadujú dávkovanie kyseliny fosforečnej pod tlakom a tým kladů zvýšené nároky nakoróznu odolnost zariadení používaných na dávkovanie horúcej kyseliny fosforečnej; — neumožňujú racionálně využitie neutralizačného tepla z hfadiska priebehu molekulárnejdehydratácie, — obvykle kladů zvýšené nároky na obsluhu a nie sú zárukou dosahovania potrebnej pre? vádzkovej istoty zariadenia, __ ............. ; — obyčajne neumožňujú kompaktně a ucelené konštrukčné riešenie výrobnej jednotky a nie- ktoré z nich kladů značné nároky na priestor potřebný pre situovanie jednotlivých strojno-technologických častí zariadenia. Všetky uvedené nevýhody sú v podstatnej miere odstránené spósobom výroby a zariadenímí podfa vynálezu.

Spósob kontinuálnej přípravy taveniny kondenzovaných fosfarečnánov amónnych podfavynálezu reakciou kyseliny fosforečnej alebo roztoku dihydrogénfosforečnanu amónnehov kyselině fosforečnej s plynným amoniakom spočívá v tom, že reakčná zmes obsahujúcafosforečnany a kondenzované fosforečnany sa mimo prostredia, v ktorom prebieha heutra-lizácia, ďalej podrobí následnéj prehlbenej kontinuálnej termickéj molekulárnej dehydratáciiv tenkej vrstvě, ktorá prebieha za využitia uvolněného neutralizačného tepla. j Ukázalo sa, že je obzvlášť výhodné, ak reákcia medzi kvapalnou kyslo reagujúcou zložkou; obsahujúcou fosfor a plynným amoniakom sa uskutočňuje spósobom, ktorý je predmetom čsl. přihlášky vynálezu č. 8809—78.

Uvedený spósob kontinuálnej přípravy taveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnychreakciou fosforečnej kyseliny, neobsahujúcej alebo obsahujúcej NHj-soli, s plynným amo-niakom, možno s výhodou prevádzať na zariadení podfa vynálezu.

Kontunuálna příprava taveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnych podfa vynálezusa robí na zariadení, ktoré pozostáva z vertikálneho prietokového reaktora opatřeného prí-vodmi ústiacimi v jeho spodnej časti a jedným alebo viacerými vývodmi v jeho hornej. časti, pričom sa vyznačuje tým, že teleso reaktora 1 je na vonkajšej stene po jej obvode opatřenépřerušovanými alebo súvislými vodorovnými žliabkami 2 a/alébo je opatřené zosťupňýmsúvisiým žliabkom v tvare závitnice 3.

Jedno z možných riešení zariadenia v zmysle vynálezu je schématicky znázorněné na obr. 1.

Do vertikálně situovaného prietokového reaktora kontinuálně natéká ces bočný přívodumiestnený v jeho spodnej časti horúca kyselina fosforečná lebo horúci roztok hydrogén-fosforečnanov amónnych v tejto kyselině 10. V priestore nad ústím — vtokom kvapalnej; reakčnej zložky obsahujúcej kyselinu fosforečný dochádza k jej styku s plynným amoniakom;{ 11, ktorý sa do tejto časti reaktora závádza zostupne (smerom zhora nadol) súosové umiestne- nou prívodnou trubicou.

Reakciou plynného amoniaku s kvapalnou reakčnou zložkou obsahujúcou kyselinu fosfo- rečnú dochádza k uvofneniu neutralizačného tepla, ktorým sa reakčná zmes a tedy i celételeso reaktora 1 opatřené po obvode na vonkajšej straně přerušovanými alebo súvislýmivodorovnými žliabkami 2 a/alebo zhora nadol klesajúcim súvisiým žliabkom v tvare zostupnejzávitnice 3, zohreje na teplotu vyššiu než 200 °C. Kedže reakčná zmes vo vnútri telesareaktora pozostáva z kvapalnej fázy — taveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnych ! a plynnej fázy tvorenej prehriatou zmesou amoniaku a uvofnenej vodnéj páry, ktorý kvapalnúfázu nadfiahčuje, je jej měrná hmotnósť podstatné nižšia než měrná hmotnósť privádzanejkvapalnej zložky obsahujúcej kyselinu fosforečnú. Tento rozdiel. v měrných hmotnostiachumožňuje vol’ný nátok kvapalnej reakčnej zložky obsahujúcej kyselinu fosforečnú do reakč-ného priestoru telesa reaktora a tiež vofný vzostupný tok (zdola nahor) reakčnej zmesireakčným príestorom.

Reakčná zmes 12 tvořená taveninou kondenzovaných fosforečnanov amónnych, vodnouparou a přebytečným amoniakom kontinuálně vytéká vývodmi umiestnenýmí po obvode; v hornej časti telesa reaktoru 1 a stéká po vonkajšej horúcej stene reaktora vo formě tenkejvrstvy resp. filmu taveniny přerušovanými alebo súvislými vodorovnými žliabkami 2 a/alebo; zhora nadol mierne klesajúcim žliabkom v tvare zostupnej závitnice 3 pričom dochádza ........................ ________________ ___________ _ _ 205 849 k ďaíšiemu prehlbeniu termickej molekulárně] dehydratácie taveniny za využitia uvolněnéhoneutralizačného tepla.

Spósob výroby taveniny polykondenzovaných fosforečnanov a zariadenie na prevádzanietohoto spósobu výroby podl’a vynálezu možno s výhodou využit’ pre kontinuálnu výrobukoncentrovaných kvapalných NP-hnojív, pričom možno dosahovat relativné vysokých stupňovpremien PO^na (P„O3„+1)(n+2)“. V případe využitia spósobom podlá vynálezu pripravenejtaveniny kondenzovaných fosforečnanov amónnych 12 pre kontinuálnu výrobu NP-roztokov13 je možné využit například zostavu zariadení schématicky znázorněná na obr. 2, pozostá-Vajácu z vertikálneho reaktora podlá vynálezu 1, zásobníka na rozpúšťanie taveniny 4,z chladiča výparňíka na splyňovanie kvapalného amoniaku 5, kondenzátora — absorbéra 6,chladiča 7 a z cirkulačných čerpadiel 8 a 9.

Spósob přípravy kondenzovaných fosforečnanov amónnych a zariadenie na prevádzanie to-hoto spósobu výroby podlá vynálezu má rad předností: — spósob výroby a zariadenie umožňuje přípravu taveniny kondenzovaných fosforečnanovamónnych vyznačujácich sa vysokým obsahom fosforu viazaného v kondenzovanej formě,vhodnéj pre výrobu koncentrovaných kvapalných hnojív, — umožňuje velmi racionálně využitie tepla uvolňujúceho sa pri reakcii kyseliny fosforečnejs amoniakom, — spósob výroby a zariadenie sa vyznačuje velkou prevádzkovou istotou a kladie minimálněnároky na obsluhu, — zaradenie umožňuje spracovanie fosfor obsahujúcich kvapalných surovin róznej čistotya koncentrácie pohybujúcej sa v širokom rozmedzí obsahu P2O5, — zariadenie pracuje s minimálnymi požiadavkami na spotřebu energie pri dávkovaní kvapal-nej reakčnej zložky, — zariadenie je jednoduché a nemá točivé súčasti, — zariadenie umožňuje kompaktně konstrukčně riešenie reakčného uzla pri minimálnychpožiadavkach na priestor potřebný na situovanie jednotlivých častí zariadenia. Ďalej uvedený příklad objasňuje, ale v žiadnom případe neobmedzuje predmet vynálezu.

PŘÍKLAD

Počas viachodinového poloprevádzkového pokusu výroby taveniny kondenzovaných fosfo-rečnanov amónnych s jej následným spracovaním na NP-roztok sa použil vertikálny válcovýreaktor, zhotovený z materiálu inertného voči horúcej kyselině fosforečnej a horúcej taveninekondenzovaných fosforečnanov amónnych, charakterizovaný nasledovnými parametrami: — dlzka (výška) telesa reaktora 500 mm — vnútorný priemer telesa reaktora 90 mm

Po obvode vonkajšej steny telesa reaktora bol vyfrézovaný žliabok v tvare nerovnora-menného trojuholníka, ktorého dlhšiu odvěsnu tvoří vonkajšia stená telesa reaktora. Žliabokvytváral nepřerušovaná závitnicu vinácu sa pod miernym sklonom zhora nadol, praktickykryjác celý povrch vonkajšej steny telesa reaktora o približnej dížke 3,5 m. V hornej časti po obvode bolo teleso reaktora opatřené štyrmi symetricky rozmiestnenýmiotvormi pre vývod reakčnej zmesi, pričom prvý závit už v spomínanej žliabkovej závitnicebol situovaný pod týmito vývodmi. Celé teleso reaktora bolo uložené v plynotesnom a doko-nale tepelne izolovanom válci (obr. 1.), ktorý svojou spodnou častou bol spojený so zásobníkomna rozpášťanie taveniny (obr. 1 a 2), takže reaktor 1 a zásobník 4 tvořili kompaktný celok.

Ako fosforečná surovina bola používaná komerčná extrakčná kyselina fosforečná Specifi- kovaná týmto zložením: — celkový obsah fosforu /stanovený spektrofotometricky): 59,4 % P2O5 ' — acidita kyseliny vyjádřená ako obsah fosforečnej zložky: 54,5 % P2O5 i — celkový obsah železa: 0,27 % Fe

— celkový obsah hliníka: 0,25 °/o AI — celkový obsah horčíka: 0,58 % Mg

— celkový obsah fluóru: 0,34 % F

Claims (2)

205 849; Kyselina bola dávkovaná dávkovacím čerpadlom v množstve cca 80 kg H3PO4h_1 do atmosfé-rické] odparky, odkial’ voTne natékala zavzdušnenou potrubnou trasou do spodnej častii reaktora cez kvapalinový uzávěr. í Plynný amoniak bol dávkovaný z výparníka, vyhrievaného čirkulujúcim NP-roztokom, cezsústavu prietokomerov v priemernom množstve 17,8 kg NH3h_1 prívodnou trubicoupre-chádzajúcou stredom reaktorového telesa zhora nadol a ústiacou na dno reaktora. Reakciouzahustenej kyseliny fosforečnej o koncentrácii 61—62 % P2O5 a teplote 135 až 145 °Cs plynným amoniakom predohriatým uvolněným reakčným teplom sa reakčná zmes tedai teleso reaktora vyhriali na teplotu 250 až 270 °C. Reakčná zmes v dósledku rozdielu medzi jej měrnou hmotnosťou a měrnou hmotnosťouspracovávanej kyseliny kinetickou energiou plynnej fážy, pozostávajúcej z prehriatej zmesivodnej páry a amoniaku, vofne vzostupne přetékala telesom reaktora a za súčasného odlu-čovania plynnej fázy vytékala cez štyri vývodové otvory do žliabku závitnice, ktorou bolav tenkej vrstvě zostupne vedená po obvode horúcej vonkajšej steny telesa reaktora. V dósledku těsného kontaktu taveniný v tenkej vrstvě s horúcou stěnou reaktora dochádzalok zintenzívneniu priebehu molekulárně) dehydratácie, pričom toto usporiadanie vytváraloobzvlášť vhodné podmienky pre desorbciu dehydratáciou uvofnenej molekulárně viazanejvody z taveniný (velký povrch, priaznivý vplyv mierneho podtlaku vytváraného koncovýmventilátorom za absorbčnou kolonou). Z konca závitnice stékala tavenina kondenzovaných fosforečnanov na vonkajší povrchmierne zaobleného dna reaktora a odtial’ do kotlá, v ktorom sa kontinuálně rozpúšťalaza vzniku kvapalného dusíkato-fosforečného hnojivá. O priaznivom vplyve zariadenia podfa vynálezu svedčia výsledky analýz odobratých vzoriekz miesta výtoku taveniný na začiatok žliabkovej závitnice (vzorka 1) a z konca žliabkovejzávitnice (vzorka 2): vzorka č. 210,8 65.2 P2O5 celk. 25.3 P2O5 39,9 P2O5 61,2 4 vzorka č. 111,4 64,1 P2O5 celk.28, 9 P2O5 35,2 P2O5 54,9 3(4) Celkový obsah N (hmot. %) Celkový obsah P (hmot. %) Obsah P viazaného vo formě PO4“(hmot. %) Obsah P viazaného vo formě(P,O3nl)(n+2)- (hmot. °/o) : Konverzia — % P2O5 vo forměi (P„O3„+i)("+2)_ z celk. P2O5 (hmot. %) ; Maximálny kondenzačný stupeň n Priechodom taveniný cez žliabkovú závitnicu sa dosiahlo absolútneho zvýšenia konverzieo 6,3 °/o. PREDMET VYNÁLEZU

1. Spósob kontinuálnej přípravy taveniný kondenzovaných fosforečnanov amónnych reakcioukyseliny fosforečnej alebo roztoku dihydrogénfosforečnanov amónnych v kyselině fosfo-rečnej s plynným amoniakom, vyznačujúci sa tým, že reakčná zmes obsahujúca kondenzo7váné fosforečnany sa mimo prostredia, v ktorom prebieha neutralizačná reakcia, ďalejpodrobí následnej kontinuálnej termickej dehydratácii v tenkej vrstvě pósobením teplauvolněného reakciou kyseliny fosforečnej albo roztoku dihydrogénfosforečnanov amón-nych V kyselině fosforečnej s plynným amoniakom.

2! Zariadenie na kontinuálnu přípravu- taveniný kondenzovaných fosforečnanov amónnychspósobom podfa bodu 1, pozostávajúce z vertikálneho prietočného reaktora opatřenéhoprívodmi ústiacimi v jeho spodnej časti a jedným alebo viacerými vývodmi v hornej častitelesa reaktora, vyznačujúce sa tým, že teleso reaktora (1) je na vonkajšej straně po obvodeopatřené přerušovanými alebo súvislými vodorovnými žliabkami (2) a/alebo je opatřenézhora nadol klesajúcim žliabkom v tvare závitnice (3). 2 výkresy