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

Abstract

Predmetom vynálezu je spósob kontinu­ álně) výroby taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amónnych simultánně prebiehajúcou vysokoteplotnou neutralizáciou a dehydratáciou fosforečnej kyseliny, alebo roztokov kyslých fosforečnanov amónnych vo fosforečnej kyselině s plynným amoniakom

Description

Predmetom vynálezu je spósob kontinuálně) výroby taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amónnych simultánně prebiehajúcou vysokoteplotnou neutralizáciou a dehydratáciou fosforečnej kyseliny, alebo roztokov kyslých fosforečnanov amónnych vo fosforečnej kyselině s plynným amoniakom.

Tavenina polykondenzovaných fosforečnanov amónnych sumárneho vzorca (NH4)_mH(_n + 2) __mP_nO3_n + i je jednou zo základných východiskových látok pre přípravu koncentrovaných viaczložkových čirých a suspenzných kvapalných hnojív, detergentov, zahusťovadiel, retardérov horenia, inhibítorov korózie a tiež niektorých aditívov používaných v súvislosti so zušlachťovaním textilii.

V súčasnosti sú známe viaceré spósoby přípravy taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amónnych. Najprepracovanejšie a najrozšírenejšie sú spósoby, základom ktorých je atmosferická, tlaková, alebo vákuová neutralizácia polyfosforečných tzv. superfosforečných kyselin amoniakom, alebo spósoby základom ktorých je reakcia tri2 hydrogénfosforečných kyselin roznej koncentrácie a čistoty koncentrovaným amoniakom.

Klasické postupy výroby sa zakladajú na neutralizácii polyfosforečnej tzv. superfosforečnej kyseliny (H_n+2P_nO₃n+i) amoniakom. Z množstva rózne modifikovaných spósobov výroby tohoto druhu možno uviesť napr. postupy chráněné patentovými spismi: USA patenty 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. základných dusíkato-fosforečných kvapalných hnojív polyfosforečnanového typu ešte i v súčasnosti používá pri ich přípravě 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. superfosforečnej kyseliny termickou dehydratáciou trihydrogénfosforečnej kyseliny t

η H3PO4---+ Η_η + 2Ρηθ3η+1 + (η—1) Η2Ο

2. stupeň — neutralizácla polyfosforečnej kyseliny

Hn + žPnOan + l + Π1 NHg---► (NH^mH (n+2) -ιηΡηθ3η+1 alebo

Η_η+2Ρηθ3η₊ι + Π1 (NH3. H2O )---► (NH4)_mH(_n+2)-πιΡηΟβη+ι + Π1 H₂0

Základom modernějších a hlavně v poslednom období rozširujúcich sa výrobných postupov taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amonných je vysokoteplotná ne· utralizácia a simultánně prebiehajúca den H₃PO₄ + m NH3---►

Aj ked obidva typy technologických postupov umožňujú přípravu taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amonných ich priemyselné využitie je obvykle komplikované hlavně v důsledku niektorej z týchto nevýhod:

— procesy prvého typu sú náročné na spotřebu energie a ich využitie vyžaduje používáme 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, ktoré plnia funkciu kondenzačného činidla. Procesy tohto typu sú obsahom například: autorského osvedčenia ZSSR č. 420 602. Procesy základom ktorých je dehydratačná schopnost oxidov síry, alebo produktov leh polymerizačných alebo hydratačných reakcií, resp. kombinácie ich využitia spolu s močovinou alebo tiomočovinou sú predmetom čs. autorského osvedčenia č. 237 462.

Zistilo sa, že nevýhody oboch uvedených typov technologických postupov přípravy taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amónnych odstraňuje spůsob, ktorý je predmetom tohto vynálezu.

Spůsob kontinuálnej výroby taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amónnych hydratácia trihydrogénfosforečných kyselin (H3PO4] koncentrovaným amoniakom.

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

( NH4 j_mH(n + 2)-ηιΡηθ3η + 1 + (Π+Ι) H₂O simultánně vedenou vysokoteplotnou neutralizáciou a dehydratáciou fosforečných kyselin teploty 10 až 280 °C, ktorá obsahuje 56 až 66 hmotnostných °/o P2O5, alebo roztokov kyslých fosforečnanov amónnych vo fosforečných kyselinách s plynným amoniakom a to bez/alebo v přítomnosti močoviny a/alebo tiomočoviny a/alebo oxidu sírového a/alebo v přítomnosti produktov hydratačných reakcií oxidu sírového, pri teplote 185 až 420 °C spočívá v tom, že kyselina fosforečná vstupujúca do reakčného prostredia sa získává homogenizáciou trihydrogénfosforečnej kyseliny — H3PO4, obsahujúcej 28 až 55 hmotnostných % P2O5 a polyfosforečnej kyseliny — H_n+2PnO3n+i, u ktorej počet atómov fosforu v molekule n je rovný maximálně 5, obsahujúce 67 až 75 hmotnostných % P2O5. Homogenizácia sa s výhodou uskutočňuje kontinuálnym kontaktom oboch zložlek tesne před vstup om takto pripravovanej zmesnej kyseliny do reakčného prostredia, alebo do prostredia v ktorom dochádza k simultánně prebiehajúcej vysokoteplotnej neutralizácii a dehydrataci!, vstupujú trihydrogénfosforečná kyselina — H3PO4 a polyfosforečná kyselina — Η_η+₂Ρηθ3η+ι samostatné. Zastúpenie kyselin dávkovaných do reakčného prostredia je také, že 1,086 až 93,304 % z celkového obsahu fosforu v reakčnom prostředí pochádza z trihydrogénfosforečnej kyseliny — H3PO1 a 6,969 až 98,914 % z celkového obsahu fosforu v reakčnom prostředí pochádza z polyfosforečnej kyseliny — H_n+₃P_nO_3n+i.

Spůsob přípravy taveniny polykondenzovaných fosforečnanov amónnych podl'a tohoto vynálezu umožňuje výrobu kvalitných tavenín simultánně prebiehajúcou vysoko259372 teplotnou neutralizáciou a dehydratáciou a dehydratáciou i bez nárokov na dodávanie tepla do reakčného systému z vonku — autotermlcky.

Sp: isob přípravy taveniny polykondenzovaných íosforečnanov amonných podl'a tohoto závislého vynálezu dokumentujú a objasiiujú, avšak v žiadnom případe neobmedzujú nasledujúce příklady.

Příklad 1

V záujme štvrťprevádzkového overenia sposobu kontinuálně) výroby taveniny kondenzovaných íosforečnanov amonných v zmysle vynálezu sa do vertikálneho prebublávacieho reaktora pódia čs. autorského o svedčenia č. 210 335 kontinuálně dávkovalo priemerne 6,639 g . s^_1 extrakčnej H3PO4 tzv. čierneho typu, obsahujúcej 51,7 hmot. pere. celkového P2O5, 8,527 g . s“¹ polyfosforečnej kyseliny tzv. zeleného typu, obsahujúcej 70,5 hmot. % celkového P2Ó5 a 3,480 gramu . s^_1 plynného NH3. Dávkovaná trihydrogénfosforečná kyselina teploty 93 °C a polyfosforečná tzv. superfosforečná kyselina teploty 65 °C sa kontinuálně miešali v krátké] výplňovej koloně zaradenej tesne před vstupom zmesne] kyseliny do prebublávacieho reaktora. Polyfosforečná kyselina sa privádzala do horné) časti používaného výplňového homogenizátora, kým spracovávaná trihydrogénfosforečná kyselina sa dávkuje do jeho spodnej časti — pod vrstvu výplně.

Kontinuálně připravovaná zmes fosforečných kyselin obsahujúca priemerne 62,26 hmot. % celkového P2O5 sa privádza do spodnej časti používaného prebublávacieho reaktora, kde sa střetávala s koncentrovaným plynným amoniakom, privádzaným do reaktora rúrovým vstupom, prechádzajúcim stredom reaktora zhora nadol a ukončeným tesne nad dnoin reaktora rozdelovačom amoniaku. Spracovávaná kyselina polyfosforečná obsahovala popři trihydrogénfosforečnej kyselině cca 29 hmot. % dvojfosforečnej tzv. pyrofosforečnej kyseliny (n — - 2).

V důsledku exotermickej neutralizačnej reakcie zmesi dávkovaných fosforečných kyselin s amoniakom dochádzalo popři odpařovaní vofnej vody, dávkovanej do reakčného prostredia zmesou fosforečných kyselin, tiež k molekulárnej dehydratácii fosforečnanov. Produktom simultánně prebiehajúcej vysokoteplotnej neutralizácie a dehydratácie bola silno spenená tavenina teploty cca 260 °C, ktorá kontinuálně opúšťala prebublávací reaktor prepadom umiestneným v jeho hornej časti. Za uvedených podmienok sa priemerne získávalo 55,96 kg tavěniny polykondenzovaných íosforečnanov amónnych, pričom táto obsahovala 56,5 % fosforu viazaného vo formě kondenzovaných íosforečnanov. Připravovaná tavenina sa kontinuálně spracovávala na kvapalné NP-hnojivo.

Příklad 2

V záujme kontinuálnej přípravy taveniny polykondenzovaných íosforečnanov amonných sa do vertikálneho prebublávacieho reaktora zhotoveného z impregnovaného grafitu GRAFODUR priemerne dávkovalo 179,28 g . s^-1 zmesnej kyseliny připravené] kontinuálnym miešaním 108,23 g . s^_1 trihydrogénfosforečnej extrakčnej kyseliny (H3PO4), obsahujúcej 53 hmot. % celkového P2O5; so 45,08 g . s“¹ polyfosforečnej tzv. superfosforečnej kyseliny, pripravenej termickou dehydratáciou extrakčnej H3PO4, obsahujúcej 70 hmotných % celkového P2O5 (H_n+₂P_nO_3n+i) a s 25,97 g . s^-1 kontaktnej kyseliny sírovej obsahujúcej 98 hmot. % MH—H2SO4. Prívodnou rúrou zasahujúcou ku dnu prebublávacieho reaktora sa do reaktora ďalej priemerne dávkovalo 46,18 g . . s“¹ plynného amoniaku.

Neutralizačno-dehydratačnou autotermnou chemickou reakciou dávkovanej zmesnej kyseliny teploty 96 °C s plynným amoniakom, predohrievaným prechodom cez prívodovú rúru zohrievanú z vonkajšej strany reakčnou zmesou, sa priemerne získávalo 225,46 g . s“¹ paro-taveninovej reakčnej zmesi teploty 278 °C, ktorá pozostávala zo 78,1 hmot. % taveninovej kvapalné j fázy. 13,44 hmot. % prehriatej vodhej páry a 0,1 hmot. % inertného a fluorového odplynu. V důsledku relativné vysokého podielu paroplynnej fázy v reakčnej zmesi a jej prehriatia na už uvedená teplotu (278°C) sa dosiahlo, že neutralizačno-dehydratačná reakcia prebiehala za mimoriadne intenzívneho premiešavania. reakčnej zmesi.

Chemickou analýzou stuhnuíých vzoriek taveniny sa zisíilo, že táto obsahovala 12,7 +1,5 hmot. % N; 50,5 +1,0 hmot. % celkového P2O5 a 6,0 + 0,5 hmot. % celkovej síry. Uvedeným spůsobom připravená tavenina obsahovala 56 +2 % fosforu viazaného vo formě kondenzovaných íosforečnanov, pričom chromatografickou analýzou 11a celulózových tenkých vrstvách sa určilo, že vo vzorkách tavenín bol obsiahnutý maximálně kondenzačný stupeň fosforu n = 4 až 5.

Připravovaná tavenina kondenzovaných íosforečnanov amonných sa kontinuálně dalej spracovávala na kvapalné NPS-hnojivo s obsahom rastlinami dobré asimilovateínej síry.

Claims (1)

1. PREDMET

   Spósob kontinuálnej výroby taveniny póly kondenzovaných fosíorečnanov amónnych simultánně prebiehajucou vysokoteplotnou neutralizáciou a dehydratáciou fosforečných kyselin teploty 10 až 280 °C, obsahujúcej 56 až 66 hmotnostných % P2O5, alebo roztokov kyslých fosíorečnanov amónnych vo fosforečných kyselinách, s plynným amoniakom a to bez alebo v přítomnosti močoviny a/alebo tiomočoviny a/alebo oxidu sírového a/aiebo v přítomnosti produktov hydratačných reakcií oxidu sírového, pri teplote 185 až 420 °C, vyznačujúci sa tým, že fosforečná kyselina vstupujúca do reakčného prostredia sa získává homogenizáciou trihydrogénfosforečnej kyseliny, obsahujúcej 28 až 55 hmotnostných % P2O5 a polyfosforečnej kyseliny H_n+₂P_nO3n+i u ktorej počet atómov fosforu v molekule n je rovný maxiVYNALEZU málne 5, obsahujúcej 67 až 75 hmotnostných pere. P2O5, pričom homogenizácia sa s výhodou uskutočňuje kontinuálnym kontaktom oboch zložiek tesne před vstupom takto pripravovanej zmesnej kyseliny do reakčného prostredia, alebo do prostredia v ktorom dochádza k simultánně prebiehajúcej vysokoteplotnej neutralizácii a dehydřatácii, vstupujú trihydrogénfosforečná kyselina a polyfosforečná kyselina H_n+2PnO₃n+i samostatné, pričom zastúpenie kyselin dávkovaných do reakčného prostredia je také, že 1086 až 93,304 % z celkového obsahu fosforu v reakčnom prostředí pochádza z trihydrogénfosforečnej kyseliny a 6,696 až 98,914 % z celkového obsahu fosforu v reakčnom prostředí pochádza z polyfosforečnej kyseliny H_n+2PnO_3n+i·

   Severografia, n. p. závod 7, Most

   Cena 2,40 Kčs