CS259372B1 - Sposob kontinuálnej výroby taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amonných - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA (19Ϊ POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENU! 259372 (11) (Bij f lésw (22) Přihlášené 27 12 85(21) (PV 9919-85) (51) Int. CL4 C 01 B 25/23 C 01 B 25/38 (5¾ (40) Zverejnené 15 03 88 ÚftAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (45) Vydané 15 03 89 (75)

Autor vynálezu TEREN JÁN ing. CSc., HUTÁR EDUARD ing., GABČO MILAN ing. CSc.,LEXA VLADIMÍR JUDr. ing. CSc., HARMANIAK IVAN ing., BRATISLAVA,HEGNER PAVEL ing. CSc., ÚSTÍ nad Labem, CHROMICKÝ KAROL ing.,PEZINOK, VÁŽNÝ EMIL, BRATISLAVA (54) Spósob kontinuálnej výroby taveniny polykondenzovaných fosforečnanovamonných 1

Predmetom vynálezu Je spósob kontinu-álnej výroby taveniny polykondenzovanýchfosforečnanov amónnych simultánně prebie-hajúcou vysokoteplotnou neutralizáciou adehydratáciou fosforečnej kyseliny, aleboroztokov kyslých fosforečnanov amónnychvo fosforečnej kyselině s plynným amonia-kom.

Tavenina polykondenzovaných fosforeč-nanov amónnych sumárneho vzorca (NH4)mH<n + 2> _mPnO3n + 1 je jednou zo základných východiskových lá-tok pre přípravu koncentrovaných viaczlož-kových čirých a suspenzných kvapalnýchhnojív, detergentov, zahusťovadiel, retardé-rov horenia, inhibítorov korózie a tiež niek-torých aditívov používaných v súvislosti sozušlachťovaním textilii. V súčasnosti sú známe viaceré spósobypřípravy taveniny polykondenzovaných fos-forečnanov amónnych. Najprepracovanej-šie a najrozšírenejšie sú spósoby, základomktorých je atmosferická, tlaková, alebo vá-kuová neutralizácia polyfosforečných tzv.superfosforečných kyselin amoniakom, ale-bo spósoby základom ktorých je reakcia tri- 2 hydrogénfosforečných kyselin róznej kon-centrácie a čistoty koncentrovaným amonia-kom.

Klasické postupy výroby sa zakladajú naneutralizácii polyfosforečnej tzv. superfos-forečnej kyseliny (Hn+2PnO3n+i) amoniakom.Z množstva rózne modifikovaných spósobovvýroby tohoto druhu možno uviesť napr. po-stupy chráněné patentovými spismi: USApatenty čís 3 484192, 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. Převážná váčšina výrobcov tzv. základ-ných dusíkato-fosforečných kvapalných hno-jív polyfosforečnanového typu ešte i v sú-časnosti používá pri ich príprave procesy,ktorých základom je neutralizácia polyfos-forečnej tzv. superfosforečnej kyseliny čpav-kovou vodou alebo plynným amoniakom.

Proces výroby KFA neutralizáciou poly-fosforečnej kyseliny amoniakom možnozjednodušené znázornit takto: 1. stupeň — příprava polyfosforečnej tzv. superfosforečnej kyseliny termickou dehyd- ratáciou trihydrogénfosforečnej kyseliny 259372 2S9372 t η H3PO4--·-» Ηη + 2Ρηθ3η+1 + (η—1) Η2Ο 4 2. stupeň — neutralizácla polyfosforečnejkyseliny

Hn + žPnOan + l + Π1 NHg---► (NH^mH (n+2) -ιηΡηθ3η+1 alebo Ηη+2Ρηθ3η+ι + Π1 (NH3. H2O )---► (NH4)mH(n+2)-mPnO3n+l + Π1 H20 Základom modernějších a hlavně v po-slednom období rozširujúcich sa výrobnýchpostupov taveniny polykondenzovaných fos-forečnanov amonných je vysokoteplotná ne·utrallzácia a simultánně prebiehajúca de- n H3PO4 + m NH3---►

Aj keď obidva typy technologických po-stupov umožňujú přípravu taveniny poly-kondenzovaných fosforečnanov amonnýchich priemyselné využitie je obvykle kompli-kované hlavně v dosledku niektorej z tých-to nevýhod: — procesy prvého typu sú náročné naspotřebu energie a ich využitie vyžaduje po-užíváme špeciálnych konštrukčných mate-riálov, ako aj špeciálnych a investičně ná-kladných strojno-technologických zariade-ní; — technologie základom ktorých je spra-covávanie trihydrogénfosforečnej kyselinyobvykle neposkytujú produkty takej kvalityako procesy zakladajúce sa na spracovanípolyfosforečnej tzv. superfosforečnej kyse-liny a často tiež nezaručujú rovnakú úro-veň prevádzkovej istoty. V uplynulom období bola viacerými au-tormi študovaná molekulárna dehydratáciamonofosforečnanov v přítomnosti močoviny,alebo tiomočoviny, ktoré plnia funkciu kon-denzačného činidla. Procesy tohto typu súobsahom například: autorského osvedčeniaZSSR č. 420 602. Procesy základom ktorýchje dehydratačná schopnost oxidov síry, ale-bo produktov ich polymerizačných alebo hy-dratačných reakcií, resp. kombinácie ichvyužitia spolu s močovinou alebo tiomočovi-nou sú predmetom čs. autorského osvedče-nia č. 237 462.

Zistilo sa, že nevýhody oboch uvedenýchtypov technologických postupov přípravytaveniny polykondenzovaných fosforečnanovamónnych odstraňuje sposob, ktorý je pred-metom tohto vynálezu.

Spósob kontinuálně]' výroby taveniny po-lykondenzovaných fosforečnanov amónnych hydratácia trihydrogénfosforečných kyselin(H3PO4] koncentrovaným amoniakom.

Simultánně prebiehajúcu neutralizáciu amolekulárnu dehydratáciu reakčnej zmesimožno znázornit’ reakčnou schémou:

( NH4 jmH(n + 2)-mPnO3n + l + ( Π+1) H2O simultánně vedenou vysokoteplotnou neu-tralizáciou a dehydratáciou fosforečnýchkyselin teploty 10 až 280 °C, ktorá obsahu-je 56 až 66 hmotnostných °/o P2O5, aleboroztokov kyslých fosforečnanov amónnychvo fosforečných kyselinách s plynným amo-niakom a to bez/alebo v přítomnosti močo-viny a/alebo tiomočoviny a/alebo oxidu sí-rového a/alebo v přítomnosti produktovhydratačných reakcií oxidu sírového, priteplote 185 až 420 °C spočívá v tom, že ky-selina fosforečná vstupujúca do reakčnéhoprostredia sa získává homogenizáciou tri-hydrogénfosforečnej kyseliny — H3PO4, ob-sahujúcej 28 až 55 hmotnostných % P2O5 apolyfosforečnej kyseliny — Hn+2PnO3n+i, uktorej počet atómov fosforu v molekule nje rovný maximálně 5, obsahujúce 67 až 75hmotnostných % P2O5. Homogenizácia sa svýhodou uskutočňuje kontinuálnym kon-taktom oboch zložiek tesne před vstup omtakto pripravovanej zmesnej kyseliny do re-akčného prostredia, alebo do prostredia vktorom dochádza k simultánně prebiehajú-cej vysokoteplotnej neutralizácii a dehydra-tácii, vstupujú trihydrogénfosforečná kyse-lina — H3PO4 a polyfosforečná kyselina —Ηη+2Ρηθ3η+ι samostatné. Zastúpenie kyselindávkovaných do reakčného prostredia je ta-ké, že 1,086 až 93,304 % z celkového obsa-hu fosforu v reakčnom prostředí pochádzaz trihydrogénfosforečnej kyseliny — H3PO4a 6,969 až 98,914 % z celkového obsahu fos-foru v reakčnom prostředí pochádza z po-lyfosforečnej kyseliny — Hn+3PnO3n+i.

Sposob přípravy taveniny polykondenzo-vaných fosforečnanov amónnych podl'a to-hoto vynálezu umožňuje výrobu kvalitnýchtavenín simultánně prebiehajúcou vysoko- 5 239372 teplotnou neutralizáciou a dehydratáciou adehydratáciou i bez nárokov na dodávanietepla do reakčného systému z vonku — au-totermlcky.

Sp: isob přípravy taveniny polykondenzo-vaných íosforečnanov amonných podTa to-hoto závislého vynálezu dokumentujú a ob-jasiiujú, avšak v žiadnom případe neobme-dzujú nasledujúce příklady. Příklad 1 V záujme štvrťprevádzkového overeniasposobu kontinuálně] výroby taveniny kon-denzovaných íosforečnanov amonných vzmysle vynálezu sa do vertikálneho prebub-lávacieho reaktora pódia čs. autorského osvedčenia č. 210 335 kontinuálně dávkovalopriemerne 6,639 g . s_1 extrakčnej H3PO4tzv. čierneho typu, obsahujúcej 51,7 hmot.pere. celkového P2O5, 8,527 g . s“1 polyfos-forečnej kyseliny tzv. zeleného typu, obsa-hujúcej 70,5 hmot. % celkového P2Ó5 a 3,480gramu . s_1 plynného NH3. Dávkovaná tri-hydrogénfosforečná kyselina teploty 93 °Ca polyfosforečná tzv. superfosforečná kyse-lina teploty 65 °C sa kontinuálně miešali vkrátké] výplňové] koloně zaradene] tesnepřed vstupom zmesne] kyseliny do prebub-lávacieho reaktora. Polyfosforečná kyselinasa privádzala do horné] časti používanéhovýplňového homogenizátora, kým spraco-vávaná trihydrogénfosforečná kyselina sadávkuje do jeho spodně] časti — pod vrst-vu výplně.

Kontinuálně připravovaná zmes fosforeč-ných kyselin obsahujúca priemerne 62,26hmot. % celkového P2O5 sa privádza dospodně] časti používaného prebublávaciehoreaktora, kde sa střetávala s koncentrova-ným plynným amoniakom, privádzaným doreaktora rúrovým vstupom, prechádzajúcimstredom reaktora zhora nadol a ukončenýmtesne nad dnoin reaktora rozdelovačom a-moniaku. Spracovávaná kyselina polyfosfo-rečná obsahovala popři trihydrogénfosfo-rečnej kyselině cca 29 hmot. % dvojfosfo-rečne] tzv. pyrofosforečnej kyseliny (n —- 2). V dosledku exotermicke] neutralizačně]reakcie zmesi dávkovaných fosforečnýchkyselin s amoniakom dochádzalo popři od-pařovaní volné] vody, dávkované] do reakč-ného prostredia zmesou fosforečných kyse-lin, tiež k molekulárně] dehydratácii fosfo-rečnanov. Produktom simultánně prebieha-júcej vysokoteplotnej neutralizácie a dehyd-ratácie bola silno spenená tavenina teplotycca 260 °C, ktorá kontinuálně opúšťala pre-bublávací reaktor prepadom umiestnenýmv jeho horné] časti. Za uvedených podmie-nok sa priemerne získávalo 55,96 kg tave- niny polykondenzovaných íosforečnanov a-mónnych, pričom táto obsahovala 56,5 %fosforu viazaného vo formě kondenzova-ných íosforečnanov. Připravovaná taveninasa kontinuálně spracovávala na kvapalnéNP-hnojivo. Příklad 2 V záujme kontinuálně] přípravy taveninypolykondenzovaných íosforečnanov amon-ných sa do vertikálneho prebublávaciehoreaktora zhotoveného z impregnovanéhografitu GRAFODUR priemerne dávkovalo179,28 g . s“1 zmesne] kyseliny připravené]kontinuálnym miešaním 108,23 g . s_1 tri-hydrogénfosforečne] extrakčnej kyseliny(H3PO4), obsahujúcej 53 hmot. % celkovéhoP2O5; so 45,08 g . s“1 polyfosforečne] tzv. su-perfosforečne] kyseliny, pripravene] termic-kou dehydratáciou extrakčnej H3PO4, obsa-hujúcej 70 hmotných % celkového P2O5(Hn+2PnO3n+i) a s 25,97 g . s-1 kontaktnejkyseliny sírové] obsahujúcej 98 hmot. %MH—H2SO4. Prívodnou rúrou zasahujúcouku dnu prebublávacieho reaktora sa do re-aktora ďalej priemerne dávkovalo 46,18 g .. s“1 plynného amoniaku.

Neutralizačno-dehydratačnou autoterm-nou chemickou reakciou dávkované] zmes-ne] kyseliny teploty 96 °C s plynným amo-niakom, predohrievaným prechodom cezprívodovú rúru zohrievanú z vonkajšej stra-ny reakčnou zmesou, sa priemerne získáva-lo 225,46 g . s“1 paro-taveninove] reakčne]zmesi teploty 278 °C, ktorá pozostávala zo 78,1 hmot. % taveninovej kvapalné] fázy.13,44 hmot. % prehriate j vodhej páry a 0,1hmot. % inertného a fluorového odplynu. Vdosledku relativné vysokého podielu paro-plynnej fázy v reakčne] zmesi a je] prehria-tia na už uvedenú teplotu (278 °C) sa do-siahlo, že neutralizačno-dehydratačná reak-cia prebiehala za mimoriadne intenzívnehopremiešavania. reakčne] zmesi.

Chemickou analýzou stuhnuíých vzoriektaveniny sa zisíilo, že táto obsahovala 12,7+1,5 hmot. % N; 50,5 +1,0 hmot. % cel-kového P2O5 a 6,0 + 0,5 hmot. % celkove]síry. Uvedeným sposobom připravená tave-nina obsahovala 56 +2 % fosforu viazanéhovo formě kondenzovaných íosforečnanov,pričom chromatografickou analýzou 11a ce-lulózových tenkých vrstvách sa určilo, ževo vzorkách tavenín bol obsiahnutý maxi-málně kondenzačný stupeň fosforu n = 4až 5. Připravovaná tavenina kondenzovanýchíosforečnanov amonných sa kontinuálně ďa-lej spracovávala na kvapalné NPS-hnojivos obsahom rastlinami dobré asimilovatefne]síry.

Claims (1)

1. Ί 8 259372 PREDMET Spósob kontinuálnej výroby taveniny pó-ly kondenzovaných fosforečnanov amónnychsimultánně prebiehajucou vysokoteplotnouneutralizáciou a dehydratáciou fosforeč-ných kyselin teploty 10 až 280 °C, obsahujú-cej 56 až 66 hmotnostných % P2O5, aleboroztokov kyslých fosforečnanov amónnychvo fosforečných kyselinách, s plynným a-moniakom a to bez alebo v přítomnosti mo-čoviny a/alebo tiomočoviny a/alebo oxidusírového a/aiebo v přítomnosti produktovhydratačných reakcií oxidu sírového, priteplote 185 až 420 °C, vyznačujúci sa tým, žefosforečná kyselina vstupujúca do reakčné-ho prostredia sa získává homogenizáciou tri-hydrogénfosforečnej kyseliny, obsahujúcej28 až 55 hmotnostných % P2O5 a polyfosfo-rečnej kyseliny Hn+2PnO3n+i u ktorej početatómov fosforu v molekule n je rovný maxi- VYNALEZU málne 5, obsahujúcej 67 až 75 hmotnostnýchpere. P2O5, pričom homogenizácia sa s vý-hodou uskutočňuje kontinuálnym kontak-tom oboch zložiek tesne před vstupom tak-to pripravovanej zmesnej kyseliny do reakč-ného prostredia, alebo do prostredia v kto-rom dochádza k simultánně prebiehajúcejvysokoteplotnej neutralizácii a dehydřatá-cii, vstupujú trihydrogénfosforečná kyselinaa polyfosforečná kyselina Hn+2PnO3n+i samo-statné, pričom zastúpenie kyselin dávkova-ných do reakčného prostredia je také, že1086 až 93,304 % z celkového obsahu fos-foru v reakčnom prostředí pochádza z tri-hydrogénfosforečnej kyseliny a 6,696 až98,914 % z celkového obsahu fosforu v re-akčnom prostředí pochádza z polyfosforeč-nej kyseliny Hn+2PnO3„+i. Severograíia, n. p. závod 7, Most Cena 2,40 Kčs