CS246865B1 - Podvojné a/alebn zmesné vodorozpustné zlúčeniny obsahujíce fosforečnany a sírany amónne - Google Patents

Description

Vynález sa týká podvojných a/alebo zmesných vodorozpustných zlúčenín obsahujúcich fosforečnany a sírany amónne.

Kondenzovanými fosforečaanmi označujeme vo všeobecnosti fosforečnany, ktorých kyseliny majú v molekule menej vody ako kyselina trihydrogénfosforečná H3PO4.

Při systematickom rozdělení a nomenklatúre kondenzovaných fosforečnanov sa vychádza zo všeobecne uznávané) skutočnosti, že páťmocný fosfor má v stálých kysiíkatých zlúčeninách koordinačně číslo 4 a že základnou stavebnou jednotkou kondenzovaných fosforečnanov je tetraeder P04. Jeden až tri kyslíkové atomy tetraedru POi můžu byť spoločné s dalšími tetraedrami, pričom tvoria tzv. kyslíkové móstiky. Z uvedeného vyplývá, že stavebnými jednotkami kondenzovaných fosforečnanov móžu byť tieto tri základné skupiny:

O

II

MeO—P—O— koncová skupina

OMe

O

II —O—P—O— středová skupina

OMe

O

II —O—P—O— skupina rozvetvenia

O

Z týchto skupin je možno hypoteticky zostaviť všetky typy kondenzovaných fosforečnanov.

Cyklofosforečnany (metafosforečnany) sú zložené len zo středových skupin, móžeme ich charakterizovat stechiometrickým vzorcom Me_n ¹⁺P_nO_3n, pričom poměr MežO/PžOs sa u týchto kondenzovaných fosforečnanov rovná jednej.

Reťazovité fosforečnany (katena-fosforečnany alebo polyfosforečnany, resp. polyfosfáty) sú z praktického htadiska najvýznamnejšie. Sú tvořené vždy z dvoch koncových a rozneho počtu středových skupin, pričom je možné ich charakterizovat stechiometric1 + kým vzorcem Me_n+2P_nO₃₊i.

Prvým členom homologického radu reťazovitých fosforečnanov (n = lj sú soli trihydrogénfosforečnej kyseliny (monofosforečnany tzv. ortofosforečnany).

Spojením dvoch koncových skupin sa získá dvojfosforečnan (tzv. pyrofosforečnan):

O O

MeO—Ρ—O—P—OMe

I I

OMe OMe

Struktúrny vzorec vyšších homológov je potom takýto:

O

II

MeO-P o

tl

P-O~

O

II p - OMe

OMe

OMe

U čistých reťazovitých kondenzovaných '.fosforečnanov musí poměr Me2O/PžO5 byť váčši ako 1 a maximálně rovný 2.

Sletované fosforečnany, obvykle označované ako ultrafosforečnany, resp. ultrafosfáty, tvoria tretiu — najmenej preskúmanú skupinu kondenzovaných fosforečnanov. Tieto fosforečnany obsahujú v molekule aspoň jednu skupinu rozvetvenia, v dósledku čoho dochádza k vytvoreniu priestorovej štruktúry. U sletovaných fosforečnanov je hodnota poměru MeaO/PzOs vždy menšia ako 1.

Prvá zmienka o reakcii vedúcej k vzniku kondenzovaných fosforečnanov sa uvádza v literatúre z roku 1816, keď BERZELIUS zahrievaním kyseliny 'fosforečnej připravil látku, ktorá mala značné odlišné vlastnosti s póvodnou kyselinou fosforečnou. Za začiatok systematického štúdia chémie kondenzovaných fosforečnanov sa obvykle pokládá rok 1833. V tomto roku totiž GRAHAM objavil, že termickou dehydratáciou NaHzPOl vzniká rad nových, dovtedy nepopísaných zlúčenín. PASCAL bol prvý, ktorému sa až deváťdesiat rokov po Grahamovom objave podařilo vytvořit systematický prehfad týchto zlúčenín. V roku 1935 BOULLE pomocou rontgenovej a termickej analýzy dospěl k jednoznačnej definícii roznych typov fosforečnanov. Začiatkom páťdesiatych rokov EBEL, THILO a GRUNZE publikovali základné práce o chromatografickej separácii kondenzovaných fosforečnanov, čím sa vytvořili předpoklady pre hlbšie teoretické i technologické studium tejto skupiny látok.

Teoretické zovšeobecnenie výsledkov Stádií Van WAZERA (Phosphorus and its Compounds, New York, Interscience Publishers

1958, Vol. 1, s. 601 — 793), CHODÁKOVÁ (Trud. nauč. Instit. Udobrenij, 1929, 59), THILA (Ž. prikl. Chim. 1956, 26, s. 1620), BRICKEHO (Trud. nauč. Instit. Udobřeni], 1929, 59) a GRUNZEHO (Die Papierchromatograpbie der kondenzierten Phosphaten, Berlin, Akad. Verlag 1955; Ztschr. anorg. allg. Chem., 1955, s. 284) umožnilo urobit závěry o existencii homologických radov fosforečnanov, začínajúceho monofosforečnanom až po vyššie členy radu, tvořených prostredníctvom spoločných atómov kyslíka nachádzajúcich sa medzi štruktúrnymi jednotkami, z ktorých každá pozostáva zo štyroch atómov kyslíka tetraedricky zoskupených okolo centrálneho atomu ‘fosforu. Vznik kondenzovaných fosforečnanov róznej štruktúry je daný usporiadaním a vazbou jednotlivých PO4 — tetraedrov v molekule.

V případe, že pri syntéze kondenzovaných fosforečnanov sú v reakčnom prostředí přítomné tiež niektoré ďalšie kationické alebo anionické prímesy, definícia reakčných produktov sa ďalej komplikuje a obvykle nie je možné polymérne zlúčeniny tohoto typu charakterizovat štruktúrnym chemickým vzorcom ich molekuly. Preto je nevyhnutné často využit na ich špecifikáciu ich vlastnosti a popis sposobov ich přípravy.

Teraz sa zistilo, že podvojné a/alebo zmesné vodorozpustné zlúčeniny obsahujúce fosforečnany a sírany amónne, charakterizované stechiometrickým vzorcom:

X[ (NH JmH(_n+2)__mPnO3n+l ] · .y [(NH₄)_kH₂__kSO₄], v ktorom:

x > 0, y > 0, pričom pre poměr platí, že 5.10 “³ >—— > 2.10¹ x n = 1 až 6, m = 1 až 8 a 0 < k s 2, obsahujúce 7,6 až 17,8 °/o hmotnostných celkového dusíka, 6,6 až 28,6 % hmotnostných celkového fosforu a 0,2 až 16,5 % hmotnostných síry sú pripravitefné simultánně vedenou vysokoteplotnou neutralizáclou a dehydratáciou sústavy P2O5—SO3—HžO v dósledku jej reakcie s plynným a/alebo kvapalným amoniakom, pričom reakčná zmes obsahuje:

4,6 až 26,9 percent hmotnostných fosforu, 0,15 až 13,2 percent hmotnostných síry, 7,0 až 37,2 percent hmotnostných amoniaku a

0,1 až 81,2 percent hmotnostných volnej a chemicky viazanej vody,

248865 pričom neutralizačno-dehydratačná reakcia prebieha formou spojitého kontaktu reagujúcich zložiek vo filmovej vrstvě, ktorá sa v reakčnom prostředí vytvára postupným roztěkáním kvapalnej lůzy účinkom gravitačnej sily a tiež jej rozptylom plynnou fázou tvořenou prevážne zmesou postupné prehrievanej vodnej páry a postupné prehrievaného plynného amoniaku po povrchu výplně reakčného prostredia a pričom plynná zmes prúdi súprudne s tokom kvapalnej fázy, alebo neutralizačno-dehydratačná reakcia prebieha za intenzívneho miešania heterogénnej reakčnej zmesi charakterizovaného hodnotou Reynoldsovho kritéria, Re > > 1,2,10³, pri teplote vyššej než 190 ^CC.

Podvojné a/alebo zmesné vodorozpustné zlúčeniny obsahujúce fosforečnany a sírany amonné -v zmysle vynálezu biižšie osvětluji!, avšak v žiadnom případe nijako neobmedzujú nasledujúce příklady.

Příklad 1

Počas tohoto kontinuálně vedeného štvrťprevádzkového pokusu sa pri přípravě podvojných a/alebo zmesných vodorozpustných zlúčenín obsahujúcich fosforečnany a sírany amónne v zmysle vynalezu používal vertikálně situovaný výplňový neutralizačno-dehydratačný reaktor s přívodem reagujúcich zložiek nad .vrstvou výplně a odvodem heterogénnej reakčnej zmesi -cez dierované dno. Teleso reaktora, ako aj uložená — organizovaná výplň tvořená Raschigovými krúžkami, boli zhotovené z impregnovaného grafitu.

Výška válcového telesa neutralizačno-dehydraíačného reaktora bola 1000 mm a jeho vnútorný priemer 120 mm. Celkový povrch častíc použitéj výplně (As) bol rovný 1,26 m² pri objeme vrstvy (V) 10,23.10~³ m³. Medzerovltosť vrstvy používané} výplně (ε) bola 65 %.

Nad vrstvu výplně sa do neutralizačno-dehydratačného reaktora společným prívodom dávkovala zmes extrakčnej kyseliny fosforečnej s kontaktnou kyselinou sírovou, v úhrnnom množstve 35,83 g.s^-1, a zvláštnym prívodom ústiacim rovnako do volného priestoru nad vrstvou výplně :9,35 g..s^_1 plynného amoniaku. Použitá kyselina fosforečná obsahovala 52,97 hmot. % -celkového PrOs, 0,42 hmot. % Mg, 0,01 hmot. % Ca, 0,47 hmot. % Fe, 0,16 hmot. % Al, .0,24 hmot. % F a 1,56 hmot. % SOr^2-. Opracovávaná kyselina sírová obsahovala 97,68 hmot. % MH-PLSCh. Za uvedených podrnienok reakčná zmes obsahovala 15,67 hmotnostných % fosforu, 4,03 hmotnostný % síry, 20,70 hmotnostných % amoniaku a 34,21 hmotnostných % vody. Z uvedeného celkového obsahu vody tvořila volná voda vnášaná spracovávanými kyselinami 54 % a voda, ktorá je v kyselině fosforečnej a .sirovej viazaná chemicky na příslušný oxid 46 %. Obsah příměsí vnášaných fosforečnou kyselinou nehol pri určovaní zloženia reakčnsj zmesi uvažovaný.

Priemerná teplota zmesi kyselin dávkované} do neutralizačno-dehydratačného reaktoru bola 77,3 °C, pričom priemerná teplota reakčnej zmesi, pozostávajúcej z kvapalnej fázy tvorenej silno speneneu taveninou sivohnedej farby a z plynné} fázy tvorenej prevážne prehrlatou zmesou vodnej páry a plynného amoniaku, na výstupe z výplňového reaktora bola 240,8 °C. Chemickou analýzou vzoriek odplynenej taveniny, pozostávajúcej z vodorozpustných zlúčenín podlá vynálezu, sa stanovil v nej tento priemerný obsah sledovaných prvkov: 13,98 hmot. % dusíka, 21,79 hmot. % fosforu a 5,95 hmot. proč. síry. Bolo tiež stanovené, že 47,2 % fosforu v pripravenom reakčnom produkte bolo přítomného vo formě monofosforečnanov (n = 1) a zostávajúchi 52,8 % fosforu v tavenine bolo obsiahnutého vo formě lineárně kondenzovaných fosforečnanov, obsahujúcich '2 — 4 atomy fosforu v molekule (n = 2 — 4j.

Příklad 2

V rámci tohoto kontinuálně vedeného štvrťprevádzkového pokusu sa na přípravu chemických zlúčenín v zmysle vynálezu používal prietočný dispergačný neutralizačno-dehydratačný reaktor pracujůci s vrstvou kvapalnej fázy prebublávanej plynom. Všetky časti reaktora prichádzajúce do styku s reakčnou zmesop boli zhotovené z impregnovaného grafitu. Reaktor pozostával z válcového telesa dížky 1000 mm, pričom jeho vnútorný priemet bol 125 mm. Teleso reaktora bolo vertikálně uložené. Vo vzdialenosti 60 mm od jeho dna bolo opatřené bočnou přívodovou rúrou kvapalnýcb reakčných zložiek a přibližné v rovnakej vzdialenosti od horného okraja bolo reaktorové teleso opatřené bočným prepadom reakčnej zmesi. Stredom reaktorového telesa bola vedená přívodová rúra plynného amoniaku, ktorá ústila vo Vzdialenosti 50 mm od dna a od ústia kvapalných reakčných zložiek bola oddělená dieliacou přepážkou v tvare prstena. Bočnou přívodovou rúrou se do neutralizačno-dehydratačného reaktora sekundové dávkovalo priemerne 8,89 g technickej tzv. extrakčnej trihydrogénfosforečnej kyseliny, obsahujúcej 53,62 hmot. % celkového PžOs, 0,23 hmot. % Fe, 0,16 hmot. % Al, 0,16 hmot. % Mg a ,0,19 hmot. % F a 7,46 g technickéj kyseliny sirovej, obsahujúcej 94,3 % MH-HzSOi. Cez prívodovú rúru sa ku dnu dispergačného reaktora privádzal plynný amoňiak priemernou hmotnostnou rýchlosťou 4!,66 g NH₃ .s“¹.

Za uvedených i podmienok reakčná zmes dávkovaná do prietočného dispergačného reaktora pracujúceho s vrstvou kvapalnej fázy prebublávanej plynom obsahovala: 9,905 °/o fosforu, 10,95 % síry, 22,16 % amo246865 niaku a 27,80 % celkovej vody (13,01 % volnej vody vnášanej do systému spracovávanýml kyselinami a 14,79 % vody viazanej v kyselinách na příslušné oxidy). Teplota dávkovanej kyseliny foslorečnej kolísala okolo 43 °C, priemerná teplota dávkovanej kyseliny sírovej bola 105 °C, pričom teplota zmesi kyselin sa pohybovala okolo priemernej teploty 117,7 °C. Za týchto podmienok sa teplota silno napenenej reakčnej zmesi odtekajúcej cez přepad pohybovala okolo 320 ° Celsia.

Priemerné chemické zloženie produktu vysokoteplotnej neutralizačno-dehydratačnej reakcie — taveniny podvojných a zmesných vodorozpustných zlúčenín obsahujúcich fosforečnany a sírany amonné bolo takéto: 12,95 % celkového dusíka, 30,28 % celkového P2O5, t. j. 13,21 % celkového fosforu a 16,46 % síry, pričom reakčný produkt obsahoval v priemere 79,5 % fosforu viazaného v kondenzovanéj formě (n > 1). Aciditu 1 %-ných vodných roztokov tavenín bolo možno charakterizovat hodnotou pH 2,0 ± ± 0,1.

Paroplynná zmes na výstupe z reaktora reprezentovala priemerne 32,2 % hmotnostných z celkového hmotnostného množstva zmesi opúšťajúcej přepadovým otvorom neutralizačno-dehydratačný reaktor. Ak uvažujeme, že středná hodnota mernej hmotnosti odlúčenej taveninovej kvapalnej fázy za reakčných podmienok je 1 800 kg . m~³ možno předpokládat, že na výstupe z reaktoru bol poměr prehriatej paroplynnej zmesi k objemu taveniny rovný V(g)/V(e) = 2,35 . . 10³, resp. tavenina reprezentovala len 0,042 obj. % z celkového objemu horúcej reakčnej zmesi. Za uvedených podmienok mal tok reakčnej zmesi dispergačným neutralizačno-dehydratačným reaktorom výrazné turbulentný charakter, ktorý bolo možno charakterizovat výpočtom určenou hodnotou Reynoldsovho kritéria Re = 4,2 . 10⁵. Příklad 3 až 9

V tejto sérii kontinuálně vedených pokusov na modelovom zariadení s vertikálně situovaným filmovým výplňovým reaktorom so súprudným tokom reagujúcich fáz smerom zhora nadol. Používaný výplňový filmový reaktor bol špecifikovaný takto:

— celková výška reaktorového telesa: 1 000 mm — priemer válcového reaktorového telesa: 155/120 mm — teleso reaktora bolo zo spodnej strany ukončené perforovaným nosným dnom s 30 otvormi kruhového prierezu priemeru a = 12 mm — na nosnom dne bolo uložených 9 vrstiev (po 4 krúžky vo vrstvě) velkých gralodurových prstencových krúžkov priemeru cca 50 mm — spolu 36 ks krúžkov — v strednej časti výplňového reaktora pozostávala organizovaná výplň z 12 vrstiev uložených grafodurových prstencových krúžkov rozměru d = 38,4 x 6,95/ /h = 30 mm, po 7 ks v každej vrstvě (spolu 84 ks krúžkov] — výplň uzatvárali dve tzv. rozdelovacie vrstvy tvořené z 10 ks grafodurových sediel, získaných prepílením prstencov o rozmeroch 38,4 x 6,95/30 mm vo smere ich pozdlžnej váhovej osi a ďalej z hornej rozdelovacej vrstvy pozostávajúcej z 8 ks grafodurových prstencov o priemerných rozmeroch 30 x 9,93/8,8 mm — asi 80 mm výšky grafodurového reaktora bolo bez výplně.

V přibližné 1/4 a 3/4 výšky telesa reaktorom holi do vyfrézovaných drážok osadené dve odporové teploměrové čidlá. Přívod zmesi kyselin (extr. H3PO4 + H2SO4) bol realizovaný centrálně umiestnenou rúrkou opatřenou teflonovým puzdrom vo veku reaktorového telesa. Přívod plynného amoniaku bol riešený rovnako vo veku reaktora excentricky situovanou nerezovou rúrkou.

Predohrev spracovávaných kyselin nízkotlakovou parou zabezpečovali dva rúrkové výměníky tepla, grafodurový na ohřev dávkovanej extrakčnej H3PO4 a nerezový na kontinuálny ohřev kontaktnej H2SO4. K zmieŠavaniu dávkovaných predohrievaných kyselin dochádzalo v sklenenom T-kuse tesne před nátokom zmesnej kyseliny do výplňového neutralizačno-dehydratačného reaktora.

Komerčná extrakčná trihydrogénfosforečná kyselina (H3PO4) používaná počas modelových pokusov patřila medzi tzv. kyseliny čierneho typu a obsahovala:

53,62	%	celk. P2O5
54,62	%	celk. P2O5 z přepočtu acidity
0,23	%	Fe
0,16	%	Al
0,16	%	Mg
stopy		Ca
0,19	%	F.

Dávkovaná technická kontaktná kyselina sírová H2SO4 obsahovala 94,3 % MH-H2SO4.

Koncentrovaný kvapalný amoniak, ktorý sa do výplňového filmového reaktora dávkoval z tlakového zásobníka umiestneného na váhe cez výparník, obsahoval minimálně 99 % NH3.

Počas všetkých pokusov tejto experimentálnej série bola dodržiavaná prakticky konštantná celková hmotnost (tq) dávkovanej zmesi spracovávaných kyselin za časovú jednotku — 60 kg tq . h, t. j. 1,0 kg tq zmesi. min.^-1.

V rámci jednotlivých pokusov sa měnil vzájomný poměr medzi používanou extrakčnou H3PO4 a kontaktnou H2SO4, a to takto:

Γ. 4 8 8 β 5

Číslo pokusu

Požadovaný hmot. poměr v dávkovanej zmesi kyselin

P2.O5/S S/P2O5

Predpísané dávkovanie zákl. surovin (kg.h-¹)

H.3PO4 H2SO4 NH3

175/1	2	0,5
175/2	4	0,25
175/3	6	0,166
175/4	8	0,125
175/5	10	0,1
175/6	kontrola bez

dávkovania H2SO1

32,0	28,0	15,45
41,7	18,3	14,2
46,4	13,6	13,6
49,4	10,6	13,2
51,2	8,8	13,0
60,0	0	11,8

V priebehu pokusu sa cez vzorkovací οίνοι' umiestnený pod výplňovým neutralizačno-dehydratačným reaktorom odobrali vzorky taveniny vytekajucej cez otvory v perforovanom nosnom dne výplně. Teflonové vzorkovnice s taveninou sa nechali pozvolné vychladnúť a stuhnúť v exikátore a potom sa podrobili chemickému rozboru za účelom stanovenia obsahu celkového obsahu dusíka, fosforu a síry, ďalej obsahu Tosforu v monofosforečnanovej formě a distribúcie foriem fosforu metódou zostupnej chromatografie na papieri.

Spriemernené výsledky urobených modelových pokusov, zameraných na kontinuálnu přípravu vodorozpustných zlúčenín obsahujúcich zlúčeniny podía vynálezu za využiíia prietočného výplňového filmového reaktora, pri roznom pomere medzi dávkovanou extrakčnou H3PO1 (obsahujúcou 53,62 pere. celk. PzOsj a technickou kontaktnou H2SO3 (obsahujúcou 94,3 hmot. % MH) sú zhrnuté v nasledujúcej tabuíke:

co LD 00

LD td bs , rH CM

CO LO CD Jd td td CO Mi co cm co CO rH CM

00 o cm 03 CD ce ce

CM, cd

		CO	03	O 00
	OJ ·<Φ	CD	rH	CO CO	co~
σΓ	rH D3	co	o	UĎ CD	00	I
co	CO	rH	LO	CM	xh	1 co
rH	CM CM

o

Λ w

ti >Φ

O

Ld

CH >t<l

O

CH

Φ

Ld 'ti d->

Ld ti

Λ <x(

CO ^+d co -51 «O Kh cd {£) 2 co co LO Cx rH CO co

CD CO CO CO cd od ed 2 O M< O CO rH CM 03 co ID CD CD

ID

O

O O CD ID ri td O LD LD CM CM CM

CD cd

CD

M<

ID 00 CO, CO rd CD CM

CD

ID

				CO	CO
co	O ID	CO	o in cs	1>γ	CO
I< co co Í2	o o	LO	co co cm	cm	rd
O H rH	O ID	O	cn τρ o.	rH	’φ
tx CM CM CD	rH	rH	rH CM CM

CM rH CD Mi cd cd

O. rH CM LO CO, OD r-Γ ld Mi Γ? CD rH CD O CM - LD rH O CM CM CD rH

CD

CO cm cd CD O rH CM

CM

CD

ID

I

í>.	CO	rH CO
ao		CM, ID,	LD	Mi
cm	ld	ld co	Mi	j
rH	Mi	CM	Mi	CO

Φ

O ;ti

F?

o <e

Ld

Od

0) o

r—I 'ce o

o •Rd +-» β

o •ř“—I

CD >

O

Φ

TJ o

S ce o

ti o

'í>~« φ

ti

O

Ld ti >

o ω

O

O

Od >

O ti

TJ

CD r—d ω

'ř^ >

ti

O '>>

O ω

O

Ld o

a

CD •rW t-j

Od

Tj ti ti

CD

Ld

0-i o

ti 'Φ >

o s

Od >

co \r-d >Φ

Tj ce i^-H

Ld

Od co CM CO io cd t>- .

rH co

CM co rH co ind rH cm CM

CO CD 00

LO ld Cx rH CO o

O ti

O

Od ti

CD >Φ ce ti

N

O

CM

CO O s !>. rH CM

						O	00	LD ID
CD	CO l>	LD	CO~	CO	CD	co	CO	*φ C0~	CM
CD	’φ cm	rH	cd	cd	ld	cm	cd	id cm	D3
E>-^	CD r-l	O	CD	Mi	oo	rH	co	rH rH	LD
co	rH	rH	rH	CM	CM

CD, CD, M^ Mi co cd cd Íí CO Mi C> ~ ID Mi CM CM

O rH CO rH 03 CM >

O

Ld ti ti ce > o ti >

'ti TJ 'Φ ti Ld Φ a

φ •i~d

Ld

Od *dd «* 'Φ ? £) to ±! CU CO HM R Oi 4d >g £ K s

M ti ti ‘ ‘ co . . .

rH CM CO cd cd cd cd co i i β β7 a a .a • · a bo bo . 60

0,0 cold Mi O cd

	ID	00	rH CO
O	03^	CM^	’Φ	ID
o	cm	o	cd cd	03
CM	rH	co	rH
CO

				00	ÍS	LD
03	LD,		<O	t>
Ml I	cd	cm	cm	co	cm	rH
03 1	03	CM	ID	o	rH	CD
		rH	rH	CM

O O « g,

Ε E 3 i i S

A o

0) tn

S 2&

Β o ΰ n ¹⁰ βρ & >

Φ O

O -rt 44 £, ti f-d o 'Ξ

CD mí

CD, cm

LD

CD ld

CM 'ce > ti 'Φ

Ld

Φ £ w 'ti Φ e£ ιη ιό 'ce ti

Ld

O rti

Ld

O

4-J ti ce φ

td >

o a

Φ £ £, o

K*’ JJ ti ti ti Φ Ld λ 244 44 β ca Ό +ť ω o w íh >2 _N ^a '2 &a

H

Acidita 1%-ného vodného roztoku reakč.

produktu — taveniny, pH (25 ^CC) 5,44±0,12 2,0 + 0,1 2,2±0,02 2,65±0,04 2,63 2,88±0,24 3,26±0,15

Trvanie kontinuálneho pokusu (min) 195 170 180 165 75 120 285 >

O r—s ti sO ti θ'— ti CO >Φ φ .—>

O '—' q-M +-J o z?

° ή a

O f-d β

(-Η

Ο 03 fl ρ-Ρ o i.

'β ^>

Ν pu >

Ό Ο β S ο ,§

2 ® β >β Ζρ 03 03 &>ο ·—· β Ο £ ο, ο ,Ρ-, « ><Λ Ο >ω >73 SH >73 >> .

>* > TJ •Ε ® 2 ti d Ο ti ti ti >Φ

Φ — Jí? o O «W <N W CL, O <d-l ^r-ϊ ti'

Q

O a

Λ ti £!

'a o

TJ o

rti 'Φ >

O

Φ

Φ ti

O •ti

O q-i

O rti ' 'Φ , > o I 'Φ — ti

X 2? ^>Q Od'>> 2^ V> > ti i /n ¹ ti

-CD .2 >> φ d ti ti φ Φ ti >ÍM ca β ^N

SS'2 rz¹ ni ti

TJ

O ' a i -ti >

O >ti ř-H

Od 73 'íx ti > >Q β ρβ

CM	rH	CM
r-i CM	CO	cd
LD LD	LD	ID

Η, β 5 α> 2 2 a

I Φ ¹ Ή .· PU

Φ οΦ

-ti 'S ° ti fl co ti

O rti

O —' ^> rti ti ťd O cw w o

Φ a

f-t o

— CM

CO >

° 2 o ΰ rH CM cd cd co cd §<2 a 'Φ „ β β ⁷⁵ β s d ω β “ ο 2 ο Αΰ

-ρ-ί β (-1 >β Ο « ⁰³ 44 ρ¹? Q CQ ÍJ*

2 S ο cn β

I td · cd co cd oo

Příklad 10

V rámci kontinuálně vedeného modelového pokusu bol na přípravu vodorozpustných zlúčenín, obsahujúcich fosforečnany a sírany amónne podfa vynálezu, použitý rúrový horizontálně situovaný reaktor světlosti 10 mm a dlžky 350 mm zhotovený z materiálu Hastelloy C-276. Obidve spracovávané kyseliny sa privádzali do reaktora bočnými prívodmi, ktoré sa kolmo pripájali na vlastně rúrkové teleso horizontálně situovaného reaktora. Přívod koncentrovaného kvapalného amoniaku (99 % NHsj bol vedený súosovo s rúrovým telesom reaktora a ústil do reaktora před miestom vstupu dávkovaných kyselin. Na opačnej straně bol reaktor uzatvorený tak, aby reakčná zmes opúšfala reaktor štrbinou na spodnej časti rúrového telesa, orientovanou v smere jeho pozdížnej osi.

Do reaktora uvedenej konštrukcie sa kontinuálně sekundové priemerne dávkovalo: 26,1 g tzv. extrakčnej H3PO1 obsahujúcej 52,4 % celkového P2O5 (22,87 hmot. % P); 0,25 % Fe; 0,18 % AI; 0,31 % Mg; 0,02 % Ca a 2,10 % SOr“ (0,70 % S), ďalej 5,3 g technickej kyseliny sírovej obsahujúcej 92 pere. H2SO4 a 5,0 g koncentrovaného kvapalného amoniaku, ktorý obsahoval min. 99 % hmotnostných NH3.

Teplota kyselin dávkovaných do reaktora v priebehu pokusu kolísala v rozmedzí 55 až 85 °C. Z uvedených podmienok sa teplota reakčnej zmesi v reaktore ustálila na 215 ⁰ Celsia, pričom reakčná zmes na výstupe z reaktora mala charakter expandujúcej paro-kvapalinovej zmesi s objemové prevládajúcim podielom plynnej 'fázy. Kvapalná fáza, opúšfajúca reaktor vo formě jemne dispergovaných kvapóčiek taveniny, po ochladnutí tuhla do podoby amorfnej, vodorozpustnej látky, ktorej pH vodného roztoku bolo blízké 2,0. Paro-kvapalinová reakčná zmes na výstupe z reaktora obsahovala priemerne 16,4 % hmot. P, 4,87 % hmot. S a 11,18 % hmot. N.

Metodou chromatografickej analýzy na tenkých celulózových vrstvách (značky Lucefol) sa zistilo, že kvapalná-taveninová fáza pozostáva zo zmesi síranov a fosforečnanov amonných s počtom atómov fosforu v molekule n = 1—4.

PREDMET

Podvojné a/alebo zmesné vodorozpustné zlúčeniny obsahujúce fosforečnany a sírany amónne, charakterizované stechiometrickým vzorcom:

X[ ( NH4 )_mH(n + 2) — ηιΡηθ3η+1 ] · •ý [ (NH₄)_kH₂-_kSO₄], v ktorom:

y x > 0, y > 0, pričom pre poměr —— platí, že 5 . ÍO-³ > 2.10¹

X η = 1 až 6, m = 1 až 8 a 0 < k á 2, obsahujúce 7,6 až 17,8 % hmotnostných celkového· dusíka, 6,6 až 87,6 % hmotnostných celkového fosforu a 0,2 až 16,5 % hmotnostných síry, pripravitefné simultánně vedenou vysokoteplotnou neutralizáciou a dehydratáciou sústavy P2O5 — SO3 — H2O v důsledku jej reakcie s plynným a/alebo kva-

Claims (4)

1. Podvojné a/alebo zmesné vodorozpustné zlúčeniny obsahujúce fosforečnany a sírany amónne, charakterizované stechiometrickým vzorcom:

   X[ ( NH4 )_mH(n +
2. 2) — ηιΡηθ
3. 3η+1 ] · •ý [ (NH₄)_kH₂-_kSO₄], v ktorom:

   y x > 0, y > 0, pričom pre poměr —— platí, že 5 . ÍO-³ > 2.10¹

   X η = 1 až 6, m = 1 až 8 a 0 < k á 2, obsahujúce 7,6 až 17,8 % hmotnostných celkového· dusíka, 6,6 až 87,6 % hmotnostných celkového fosforu a 0,2 až 16,5 % hmotnostných síry, pripravitefné simultánně vedenou vysokoteplotnou neutralizáciou a dehydratáciou sústavy P2O5 — SO3 — H2O v důsledku jej reakcie s plynným a/alebo kvaVYNÁLEZU palným amoniakom, pričom reakčná zmes obsahuje:
4. 4,6 až 26,9 percent hmotnostných fosloru, 0,15 až 13,2 percent hmotnostných síry, 7,0 až 37,2 percent hmotnostných amoniaku a

   0,1 až 81,2 percent hmotnostných vody, pričom neutralizačno-dehydratačná reakcia prebieha formou spojitého kontaktu reagujúcich zložiek vo filmovej vrstvě, ktorá sa v reakčnom prostředí vytvára postupným roztěkáním kvapalnej fázy účinkom gravitačnej sily a tiež jej rozptylom plynnou fázou tvořenou prevažne zmesou postupné prehrievanej vodnej páry a postupné prehrievaného plynného amoniaku po povrchu výplně reakčného prostredia, pričom plynná zmes prúdi súprudne s tokom kvapalnej fázy, alebo neutralizačno-dehydratačná reakcia prebieha za intenzívneho miešania heterogénnej reakčnej zmesi charakterizovaného hodnotou Reynoldsovho kritéria, Re > > 1,2.10³, pri teplote 190 ⁰ až 390 °C.