CS257373B1 - Sposob výroby taveniny kondenzovaných fosforečnanov amonných - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká spósobu výroby taveniny kondenzovaných fosforečnanov amonných vznikajúcich vysokoteplotnou neutralizá- ciou fosíorečnej kyseliny amoniakom. Kontinuálně] vysokoteplotně] neutralizácii amoniakom sa podrobí horúci produkt reakcie fosíorečnej kyseliny s oxidmi fosforu vznikajúcimi pri hoření elementárneho fosforu. Na každý hmotnostný diel oxidu fosforečného dávkovaného do procesu vo formě fosíorečnej kyseliny sa do reakcie dávkuje 0,02 až 0,80 hmotnostných dielov elementárneho fosforu a 0,14 až 0.44 hmotnostných dielov amoniaku.

Description

257373 3

Vynález sa týká sposobu výroby taveninykondenzovaných fosforečnanov amonnýchsimultánně prebiehajúcou vysokoteplotnouneutralizáciou a dehydratáciou fosforečné]kyseliny, alebo roztokov kyslých fosforeč-nanov amonných vo fosforečnej kyselině, splynným amoniakom.

Tavenina polykondenzovaných fosforeč-nanov amónnych sumárneho vzorca (NH4}mH(n+2) -mPnOjn + l ]e jednou zo' základných 'východiskových lá-tok pre přípravu koncentrovaných viaczlož-kových čirých a suspenzných kvapalnýchhnojív, detergentov, zahusťovadiel, retardé-rov horenia, inhibitorov korózie a tiež nie-ktorých aditívov používaných v súvislostiso zušlachťovaním textilií. V súčasnosti sú známe viaceré spósobypřípravy taveniny polykondenzovaných fos-forečnanov amónnych. Najprepracovanejšiea najrozšírenejšie sú spósoby, základomktorých je atmosférická tlaková, alebo vá-kuová neutralizácia polyfosforečných tzv.superfosforečných kyselin amoniakom, ale-bo spósoby základom ktorých je reakciatrihydrogénfosforečných kyselin roznej kon-centrácie a čistoty koncentrovaným amonia-kom.

Klasické postupy výroby sa zakladajú naneutralizácii polyfosforečnej, tzv. superfos-forečnej kyseliny (Hn+2PnO3n+i) amoniakem.Z množstva rožne modifikovaných spóso-bov výroby tohoto druhu možno uviesf na-příklad postupy chráněné patentovými spis-mi: USA pat. č. 3 484 192, 3 537 814, 3 572 990,3 645 674, 3 687 618, 3 544 298, 3 676 101, 3 734 708, 3 775 534, 3 939 255, 3 947 261, 3 950 495 a 4 011 300.

Hoci taveninu kondenzovaných fosforeč-nanov amónnych (KFA) po prvý raz pokus-né v priemyselnom meradle připravili v sú-vislosti s přípravou kvapalného hnojivá ty-pu 11—33—0 už v roku 1957 vo WEST KEN-TACKY LIQUID FERTILIZER COMPANY vHopkinsville (USA), převážná vačšina vý-robcov, tzv. základných dusíkato-fosforeč-ných kvapalných hnojív polyfosforečnano-vého typu ešte i v súčasnosti používá priich přípravě procesy, ktorých základom jeneutralizácia polyfosforečnej, tzv. super-fosforečnej kyseliny čpavkovou vodou ale-bo plynným amoniakom. Proces výroby KFAneutralizáciou polyfosforečnej kyseliny a-moniakom možno zjednodušené znázorniťtakto: 1. stupeň — příprava polyfosforečnej, tzv.suiperfosforečnej kyseliny termickou de-hydratáciou trihydrogénfosforečnej ky-seliny t η H3PO4----► 2. stupeň — neutralizácia polyfosforečnejkyseliny

Hn+2P„O3n+1 + m NH3----> * (NH4)mH(n+2)-ηιΡηθ3η +1 alebo H„+2PnO3n+1 + m(NH3.H2O)---- * (NH4)mH(n + 2)-ιηΡηθ3η+ 1 4" mHžO. V súčasnosti asi 70 výrobní v USA, 7 vel'-kokapacitných jednotiek v ZSSR a minimál-ně 4 závody vo Francúzsku vyrábajú kva-palné hnojivo typu 10—34—0 zo superfos-forečnej kyseliny, pripravenej povačšinekoncentrováním prečistenej H3PO4 vyrobe-nej tzv. mokrým sposobom — extrakčnejH3PO4. Základom modernějších a hlavně v po-slednom období rozširujúcich sa výrobnýchpostupov taveniny polykondenzovaných fos-forečnanov amónnych je vysokoteplotná ne-utralizácia a simultánně prebiehajúca de-hydratácia trihydrogénfosforečných kyselin(H3PO1) koncentrovaným amoniakom.

Simultánně prebiehajúcu neutralizáciu amolekulárnu dehydratáciu reakčnej zmesimožno znázorniť reakčnou schémou: η H3PO4 + m NH3----> —► (NH4)mH(n+2)_mPnO3n+1 + (n —1)1UO. Z. velkého počtu vynálezov týkajúcich sauvedenej problematiky možno uviesť napří-klad tieto: USA pat. č. 3 382 059, 3 375 063,3 420 624, 3 464 808, 3 723 086, 3 503 706, 3 649 175, 3 650 727, 3 788 817, 3 554 728, 3 562 778, 3 677 734, 3 733 191, 3 949 058, 4 041 133, 3 540 874, 3 446 581, 3 492 087, 3 539 327, 3 502 441, 3 917 475, 3 988 140 a 4 104 362, francúzske pat. č. 1 493 803 a2 009 787, čs. autorské osvedčenia č. 180 802,199 819, 205 849, 210 335 a 216 856. Áj keď obidva typy technologických pos-tupov umožňujú přípravu taveniny poly-kondenzovariých fosforečianov amónnychich priemyselné využitie je obvykle kompli-kované hlavně v dósledku niektorej z tých-to nevýhod: — procesy prvého typu sú náročné naspotřebu energie a ich využitie vyžadujepoužívanie špeciálnych konštrukčných ma-teriálov, ako aj špeciálnych a investičněnákladných strojno-technologických zaria-dení; — technologie základom ktorých je spra-covávanie trihydrogénfosforečnej kyselinyobvykle neposkytujú produkty takej kvali-ty ako procesy zakladajúce sa na spraco-vaní polyfosforečnej, tzv. superfosforečnej

Hn+2PnO3n+i + (n — 1)H2O 237373 kyseliny a často tiež nezaručujú rovnakúúroveň prevádzkovej istoty. V uplynulom období bola viacerými au-torml študovaná molekulárna dehydratáciamonofosforečnanov v přítomnosti močoviny,alebo tiomočoviny, ktorá plnia funkciu kon-denzačného činidla. Procesy tohoto typu súobsaliom například týchto vynálezov:

Autorské osvedčenie ZSSR č. 420 602(1974), patenty NSR č. 2 308 408 (1974), 1 925 068, (1969), 1 228 593, (1963), DAS č. 1 198 335; japonské patenty č. 47 — 30 033(1972), 39 960 (1969), 46 — 37 664 (1974);francouzské patenty č. 1 533 272 (1968), 1 461 027 (1966), 1 471 510 (1967), 1 437 486(1966), patenty USA č. 3 397 035 (1968), 3 586 495 (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 dehydratač-ná schopnost oxidov síry, alebo produktovich polymerizačných, alebo hydratačnýchreakcií, resp. kombinácie ich využitia spo-lu s močovinou alebo tiomočovlnou sú pred-metom čs. autorského osvedčenia č. 237 462a 249 214.

Teraz sa zistilo, že taveninu kondenzova-ných fosforečnanov amonných je možné vy-robit spósobom podlá navrhovaného rieše-nia. Predmetom vynálezu )e spůsob výrobytaveniny kondenzovaných fosforečnanov a-mónnych vznikajúcich vysokoteplotnou ne-utralizáciou extrakčne) fosforečné) kyseli-ny, alebo jej zmesí s termickou fosforeč-nou kyselinou amoniakem. Spósob sa vy-značuje tým, že kontinuálnej vysokoteplot-nej neutralizácii amoniakom, za simultánněprebiehajúcej dehydratácie reakčnej zmesi, ,sa podrobí horúci reakčný produkt fosfo-rečnej kyseliny s oxidmi fosforu, ktoré vzni-kajú pri hoření elementárneho fosforu. Při-tom na každý hmotnostný diel oxidu fos-forečného dávkovaného vo formě extrakč-nej fosforečnej kyseliny, alebo jej zmesi stermickou fosforečnou kyselinou sa do re-akcie dávkuje 0,02 až 0,80 hmotnostnýchdielov elementárneho fosforu a 0,24 až 0,44hmotnostných dielov amoniaku. Výhodounavrhovaného spósobu výroby taveninykondenzovaných fosforečnanov amonnýchv porovnaní s doteraz známými sposobmivýroby je predovšetkým skutečnost, že saekonomicky využije reakčné teplo uvolně-né pri hoření fosforu (Qi) a hydratácii re-akciou vznikajúceho oxidu fosforečného(Q2). Podlá údajov v B. P. Melnik, Inžiner-nyj spravočnik po technologii neorganičes-kych veščestv, Izd. Chimija, Moskva 1975 jeQi = 24 310 kj/kg fosforu a Q2 = 3 274 kj//kg fosforu. Uvedená výhoda sa prejaví vznížení surovinovej náročnosti výroby, resp.v zlepšení kvality produktov vyrábaných nabáze kondenzovaných fosforečnanov amon-ných.

Spósob výroby taveniny kondenzovanýchfosforečnanov amonných ozrejmujú, ale ni-jako neobmedzujú predmet vynálezu, nasledujúce příklady. Příklad 1

Do modelového laboratórneho rúrovéhoreaktora sa dávkovalo priemerne 60 g/minextrakčnej trihydrogénfosforečnej kyselinyobsahujúcej 52,04 % P2O3 o teplote cca 20 ÚCpriemerne 2,16 g/min roztaveného bielehofosforu o teplote 75 až 80 °C, cca 1,2 ná-sobný prebytok vzduchu v porovnaní sostechiometriou rovnice Pí -j- 5 O2 -* 2 P2O1,V reaktore vznikajúca parokvapalinovázmes o teplote 142 až 167 °C sa neutralizo-vala plynným amoniakom, ktorý sa do reak-tora dávkoval v množstve priemerne 123.5g/min. Pri teplote 228 až 242,5 °C vzniklatavenina 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 spríkladom 1 sa dávkovalo pri laboratórnejteplote (cca 20 °C) priemerne 36 g/min ex-trakčnej H3PO4 obsahujúcej 52,04 % P2O3,priemerne 22 g/min termickéj H5PO1 obsa-hujúcej 56,88 % P2O5, priemerne 138 g/minH2O, priemerne 24,5 g roztaveného bielehofosforu o teplote 75 až 80 °C a priemerne0,16 m3/mln vzduchu. Uvelneným reakč-ným teplom vznikajúca parokvapalinovázmes o teplote 158 až 173 °C sa neutralizo-vala plynným amoniakom, dávkovaným dozariadenia v množstve 14,8 g/min. Pri tep-lote 259 až 288 °C vznikajúca tavenina ma-la následovně zloženie: celkový obsah P2O5 — 64,08 % celkový obsah N — 11,88 % obsah P2O5 v kondenzovanejformě — 68,1 %

Uvedeným postupoin připravená taveninasa použila (rozpúšfením v H2O za přípravkuNH3) na přípravu kvapalného hnojivá typu10—34—0 nasledovného zloženia: celkový obsah N — 10,18 % celkový obsahu P2O5 — 34,35 % podiel P2O5 v kondenzovanejformě — 62,0 % pH (1 %-ný vodný roztok) — 6,42 měrná hmotnost — 1,41 g/cm3

Claims (1)

1. 257373 Příklad 3 Do modelového zariadenia zhodného spríkladmi 1 a 2 sa dávkovalo priemerne180 g/min extrakčnej I-DPOt obsahujúcei55,88 °/o P2O5 o teplote cca 20 °C, priemerne 2,5 g/min roztaveného bieleho fosforu priteplote 75 až 70 °C a 0,013 m3/min vzduchu.Vznikajúca parokvapalinová zmes o teplo- te 138 až 146 °C sa neutralizovala amonia-kom dávkavným v množstve priemerne 39,5g/min. Pri teplote 198 až 215 °C sa připra-vila tavenia nasledovného zloženia: celkový obsah P2O5 — 58,2 % celkový obsah N — 10,6 % obsah P2O5 v kondenzovanejformě — 41,3 % P R E D Μ E T Spósob výroby taveniny kondenzovanýchfosíorečnanov amonných vznikajúcej vyso-koteplotnou neutralizáciou extrakčnej fos-forečnej kyseliny, alebo jej zmesi s termic-kou fosforečnou kyselinou amoniakom, vy-značujúci sa tým, že kontinuálnej vysoko-teplotně] neutrallzácii amoniakom, za si-multánně prebiehajúcej dehydratácie re-akčnej zmesi, sa podrobí horáci reakčnýprodukt fosforečnej kyseliny s oxidom fos- VYNÁLEZU fóru, ktoré vznikajú pri hoření elementár-neho fosforu, pričom na každý hmotnostnýdiel oxidu fosforečného dávkovaného doprocesu vo formě extrakčnej fosforečnejkyseliny, alebo jej zmesi s termickou fosfo-rečnou kyselinou sa do reakcie dávkuje 0,02až 0,80 hmotnostných dielov elementárnehofosforu a 0,24 až 0,44 hmotnostných dielovamoniaku. Severografia, n. p. závod 7, Most Cena Z,40 Kčs