DE1567732C - Verfahren zum kontinuierlichen Um setzen einer nach dem Naßverfahren gewon nenen, hochkonzentrierten Phosphorsaure mit wasserfreiem Ammoniak - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft die Umsetzung von Ammo- Endproduktes ist es zweckmäßig, in den stumpfniak mit nach dem Naßverfahren gewonnenen, hoch- kegeligen Reaktor an dessen Ende mit dem größeren konzentrierten Phosphorsäuren (P₂O₅-Gehalt größer Durchmesser die Säure einzuführen und das Umsetals 68 Gewichtsprozent) und gegebenenfalls mit weite- zungsprodukt am entgegengesetzten Ende mit dem ren Substanzen, wie Schwefelsäure und/oder Salpeter- 5 kleineren Durchmesser abzuziehen, da die von den säure, zwecks Herstellung von Ammoniumphosphat umlaufenden Flügeln (Schabelementen) auf die Säure und der entsprechenden weiteren Ammoniumverbin- ausgeübten Zentrifugalkräfte eine Komponente längs düngen. Eine wirtschaftliche großtechnische Durch- der Reaktorwand entgegengesetzt zu der Fließrichtung führung solcher Reaktionen, z. B. zur Herstellung von aufweisen, welche zur Bildung einer Säureschicht geDüngemitteln oder Zwischenprodukten, war bisher io eigneter Dicke an der Reaktorwand führt, nicht mit zufriedenstellender Geschwindigkeit und Dagegen wird bei Säuren und Umsetzungsprodukten Genauigkeit möglich. . sehr hoher Viskosität der stumpf kegelige Reaktor an

Dieses Problem wird gemäß der Erfindung dadurch seinem kleineren Durchmesserende mit der Säure begelöst, daß man schickt und das Umsetzungsprodukt am größeren

15 Durchmesserende angezogen, damit unter der Wirkung

a) Säure und Ammoniak kontinuierlich an einem der Zentrifugalkräfte ein gleichmäßiger Fluß der Säure Ende eines länglichen geschlossenen Reaktion^- entlang der Reaktorwand erreicht wird.

raumes von rundem Querschnitt einführt, Die Flügel können parallel oder schraubenförmig

b) durch von der rotierenden Achse in Umdrehung ^{zur A}°^{hse ihre}? Umlaufs angeordnet sein so daß die versetzte mechanische Mittel erzeugte Zentrifugal- ^{2O v}°ⁿ _u ^lhn.^e _n ^{n au},^{f die}, Saure ausgeübten Kräfte eine kräfte eine Säureschicht längs der Innenwandung gleichmäßige Verteilung und Bewegung der Saure entdes Raumes in Bewegung hält sowie laufend die lang der gekrümmten Reaktorwand bewirken. Innenflächen dieser Säureschicht freilegt und ^Die Reaktion indem Reaktor muß naturgemäß

unter ausgewählten Druck- und Temperaturbedingun-

c) das Reaktionsprodukt am anderen Ende des _{a5 gen} durchgeführt werden. Zu diesem Zweck ist der Reaktionsraumes kontinuierlich abführt. Reaktor mit einem Hohlmantel bzw. mit Doppelwänden versehen, die von einem Heiz- oder Kühl-Erfindungsgemäß werden die Zentrifugalkräfte mit- mittel, wie Wasserdampf, Wasser oder eine sonstige

tels an der vorzugsweise mit 500 bis 2000 U/min im Flüssigkeit, durchströmt werden, durch welche die im Reaktor umlaufenden Zentralwelle und vorzugsweise 30 Kontakt mit der Säure befindliche Reaktorwand auf

in einem lichten Abstand von 0,2 bis 6,5 ram von der die erforderliche Temperatur gebracht und eingestellt

Reaktorinnenwand angebrachten Schabblechen (Flü- wird. Der Reaktor ist überdies entsprechend abgedich-

geln) erzeugt. tet, damit der notwendige Ammoniakdruck aufrecht-

Die Umsetzung wird vorzugsweise bei einer Säure- erhalten werden kann, temperatur von etwa 200⁰C durchgeführt. 35 Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere

Das wasserfreie Ammoniak kann entweder in zum Umsetzen von Phosphorsäurelösungen eines

flüssiger oder gasförmiger Phase eingeleitet werden. P_aO_B-Gehaltes von etwa 80 Gewichtsprozent mit

Beim Einleiten in flüssiger Phase erfolgt ein Ver- Ammoniak geeignet. Derartige Phosphorsäurelösun-

dampfen des Ammoniaks in der Reaktionszone. In gen sind überaus zähflüssig und konnten bisher nur dieser wird vorzugsweise ein Ammoniakdruck von 40 langsam und schwierig mit Ammoniak zu einheitlichen

mindestens etwa 1,4 kp/cm² eingehalten. Produkten umgesetzt werden. So ist beispielsweise

Zur Gewinnung eines Endproduktes mit mehreren vorgeschlagen worden, eine solche Ammoniakalisie-Ammoniumverbindungen hat es sich als zweckmäßig rung in einem üblichen Rührwerks-Druckautoklav mit erwiesen, gleichzeitig mit der Phosphorsäure, und zwar Ammoniakdrücken von 2,45 kp/cm^a und höher bei getrennt oder im Gemisch mit dieser, zusätzlich 45 Temperaturen etwas über 100⁰C durchzuführen. Es Salpetersäure und/oder Schwefelsäure in den Reaktor hat sich dabei jedoch gezeigt, daß selbst dann, wenn einzuleiten. die Reäktionsteilnehmer mit solcher Geschwindigkeit

Die Erfindung sieht ferner vor, getrennt von der eingeführt werden, daß sich in dem Autoklav eine

Phosphorsäure zusätzlich geringe Wassermengen in Verweilzeit von 45 bis 60 Minuten ergibt, das Umden Reaktor einzuführen, wodurch ein nichthygro- 50 Setzungsprodukt eine Zusammensetzung aufweist,

skopisches Endprodukt erhalten werden kann. welche darauf schließen läßt, daß die Reaktion un-

Die Erfindung bietet ferner die besonders zweck- vollständig abgelaufen ist.

mäßige Möglichkeit, zugleich mit der hochkonzen- Andererseits haben Versuche ergeben, daß nach dem

trierten Phosphorsäure, jedoch getrennt von dieser, erfindungsgemäßen Verfahren Phosphorsäurelösungen

eine geringer konzentrierte Phosphorsäure, ζ. B. eine 55 mit etwa 79 Gewichtsprozent P₃O₅ bei etwa 100°C,

nach dem Naßverfahren gewonnene Phosphorsäure, einer Verweilzeit im Reaktor von nur 1 bis- 3 Minuten

die auf einen P₂O₅-GeIIaIt von etwa 54 Gewichts- > und einem Ammoniakdruck von nur etwa 2,1 kp/cm*

prozent eingeengt worden ist, in den Reaktor einzu- unter Bildung eines homogenen Ammoniumpoly-

führen, so daß diese gleichzeitig ammoniakalisiert phosphatproduktes mit Ammoniak umgesetzt werden

wird. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die 60 können. Nach dem Abkühlen setzt sich dieses Produkt

Menge der zugesetzten schwächeren Phosphorsäure als hartes Glas ab und weist in 5%iger wäßriger Lö-

so zu bemessen, daß im Reaktionsraum eine Phosphor- sung einen pH-Wert von 6,2 auf. Die Analyse ergibt

säure mit 60 bis 69 Gewichtsprozent P₂O₅ vorliegt. bei einem derartigen Produkt das Äquivalent von etwa

Der Reaktor kann zylindrisch oder stumpfkegelig .14 % Stickstoff und etwa 66% PaOe- Außerdem ist ausgebildet sein, wobei allerdings die letztere Form mit 65 festgestellt worden, daß der Grad der Umsetzung mit Rücksicht auf die Viskosität der Säure und/oder des Ammoniak leicht durch Veränderungen der Tempera-Umsetzungsproduktes den Vorzug verdient. tür und des Ammoniakdruckes in der Reaktionszone

Bei relativ geringen Viskositäten der Säure und des sowie der Umlaufgeschwindigkeit der Flügel gesteuert

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werden kann, und daß es ohne weiteres möglich ist, darauf ankommt, daß der Säureeinlaß 13 und der Produkte zu erhalten, die in wäßriger Lösung einen Produktauslaß 14 in Längsrichtung des Gehäuses!

neutralen pH-Wert aufweisen. einen größeren Abstand voneinander haben. Der

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise Ammoniakeinlaß kann überall dort angeordnet sein,

unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In 5 wo es möglich ist, das einströmende Ammoniak in das

dieser zeigt axiale Gebiet des Reaktors zu leiten, und kann z. B.

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines teilweise mit jedem der Auslässe 14, 16 kombiniert werden,

aufgeschnittenen Reaktors mit einem für die Durch- In F i g. 2 ist der Reaktor 1 nach F i g. 1 schema-

führung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevor- tisch mit seinem Mantel 9 dargestellt. Dsr Säuresinlaß

zugten Aufbau und io 13 ist an einen Säurevorratsbehälter 17 angeschlossen,

Fig. 2 das Strömungsbild in einer schematisch während der Ammoniakeinlaß 15 mit einem Ammo-

wiedergegebenen Gesamtanlage mit dem Reaktor ge- niakvorratsbehälter 18 in Verbindung steht. Die übli-

mäß F i g. 1. chen Pumpen, Ventile und Dosiergeräte für die zu den

Die im folgenden angegebenen Abmessungen des Einlassen 13, 15 strömenden Reaktionsteilnehmsr Reaktors gemäß Fig. 1 beziehen sich auf einen 15 sind nicht eingezeichnet worden. F i g. 2 zeigt den Reaktor, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Produktauslaß 14 des Reaktors 1 in Verbindung mit Verfahrens im halbtechnischen Maßstab bestimmt ist, einem Auffangbehälter 19, der einen mit Ventil verso daß also ein für größere Durchsatzleistungen be- sehenen Auslaß 20 und ein den Flüssigkeitsstand anstimmter Reaktor entsprechend größere Abmessungen zeigendes (nicht dargestelltes) Gerät aufweist, um haben muß, allerdings mit Ausnahme der nachstehend 20 sicherzustellen, daß der Auffangbehälter 19 stets ausangegebenen Werte für den lichten Abstand der reichend mit dem anfallenden Produkt gefüllt ist und Flügel 6. auf diese Weise der Austritt von Ammoniak aus dem

F i g. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines für Reaktor 1 durch den Behälter 19 verhindert wird. An die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens den Auslaß 20 d;s Behälters 19 ist über eine erwärmte bestimmten Reaktors 1, der ein kegelstumpfförmiges 25 Leitung 22 ein Aggregat 21 angeschlossen, in dem das Gehäuse 2 mit einer Verschlußkappe 3 an seinem ver- Reaktionsprodukt für sich allein oder zusammen mit jungten Ende und einer Verschlußkappe4 an seinem Zusatzstoffen granuliert bzw. pelletisiert wird, um in breiteren Ende aufweist und mit seiner Achse waage- dieser Form als Endprodukt bei 23 auszutreten. Das recht gelagert ist. In diesem Falle hat der Reaktor 1 Aggregat 21 kann gegebenenfalls auch nur eine Voreine Gesamtlänge von 30 cm und an seinen Enden 30 richtung zum Füllen von Behältern mit dem geschmoleinen Durchmesser von 11,4 bzw. 8,4 cm. Er ist mit zenen Produkt sein, wobei letzteres in den Behältern zu einem zentralen Rotor 5 versehen, der durch Dich- einer harten glasartigen Masse erstarrt, wenn von einer tungsbuchsen in den stirnseitigen Verschlußkappen 3 Beschickungssäure mit einem entsprechend hohen und 4 nach außen herausragt und vier in gleichen P_aO_s-Gehalt ausgegangen wurde.
Winkelabständen zueinander angeordnete Radial- 35 Bei einigen Vorversuchen mit dieser Anlage wurde flügel 6 trägt, die so angeordnet sind, daß ihr Abstand eine — nach dem Verfahren gemäß der deutschen von.der Innenfläche des Gehäuses 2 zwischen 0,397 Patentanmeldung P 15 677 31.3 hergestellte '■— Phos- und 6,35 mm verändert werden kann. Die Flügel 6 phorsäurelösung mit einem Gehalt an P₂O₅ von etwa sind 4,76 mm dick. Der Rotor 5 wird von einem Elek- 79 Gewichtsprozent durch den Einlaß 13 in den tromotor über ein steuerbares Getriebe (beide nicht 40 Reaktor eingeleitet, und zwar mit einer Strömungsgezeigt) mit 500 bis 2000 U/min gedreht. geschwindigkeit von 18,2 l/h (= 28,6 kg PgO₅/h) und

Der lichte Abstand zwischen den Flügeln 6 und der mit einer Temperatur von etwa 100⁰C. Die Reaktor-Innenfläche des Gehäuses 2 wird durch axiales Ver- wand 2 wurde vorher durch Umlauf von siedendem schieben des Rotors 5 eingestellt. Zu diesem Zweck Wasser in dem Hohlmantel 9 auf diese Temperatur weisen die stirnseitigen Verschlußkappen 3, 4 Drück- 45 gebracht und eingestellt. Unter Drehung des Rotors 5 lager 7, 8 mit Mitteln zu deren Verstellung auf. mit etwa 1000 U/min wurde durch den Einlaß 15 so

Auf dem Hauptteil seiner Länge ist das Gehäuse 2 viel Ammoniakgas in den Reaktor eingeführt, daß in

von einem Hohlmantel 9 umgeben, der einen Einlaß 10 diesem ein Druck von etwa 2,1 kp/cm² bestand und

und einen Auslaß 11 für Strömungsmittel zum Regeln aufrechterhalten wurde. Das Reaktionsprodukt wurde

der Temperatur der von dem Mantel umgebenen 50 durch den Auslaß 14 kontinuierlich abgezogen. Die

Fläche des Gehäuses 2 besitzt. Berechnung ergab eine Verweilzeit der Phosphorsäure

Das konische Reaktorgehäuse 2 weist an seinem in dem Reaktor von etwa 2,25 Minuten.
Ende mit dem größeren Durchmesser einen Säure- Das erhaltene Produkt war ein viskoses Ammoniumeinlaß 13 und an seinem Ende mit dem kleineren Durch- polyphosphat, das nach dem Abkühlen zu einer homomesser einen Produktauslaß 14 auf. Es ist ferner mit 55 genen, harten und glasartigen Masse erhärtete, etwa einem Ammoniakeinlaß 15 versehen, der mit einem 14°/₀ Stickstoff und etwa 66% PsO₅ enthielt und in nahe dem Rotor 5 mündenden Kanal in der Verschluß- 5%il^er wäßriger Lösung einen pH-Wert von 6,2 kappe 4 in Verbindung steht. Ein Auslaßventil 16 er- hatte. Dieses Produkt zeigt an der Luft zunächst hygromöglicht im Bedarfsfalle das Abziehen einer inerten skopische Eigenschaften, doch wurden seine Ober-Atmosphäre aus dem Reaktor.. 60 flächen bei längerem Kontakt mit der Luft trocken.

Die aus dem Auslaß 16 austretenden Gase können Es wurde überraschend festgestellt, daß durch Ein-

einer Kondensationsanlage zugeführt werden zwecks leiten einer sehr geringen Wassermenge in den Reaktor,

Abtrennung darin enthaltenden Ammoniaks, das und zwar getrennt von der Säure, ebenfalls ein hartes

gegebenenfalls durch Absorption in einer Säure, z. B. und glasartiges Umsetzungsprodukt nach .seiner Ab-

in der dem Einlaß 13 zugeführten Säure, zurückgewon- 65 kühlung erhalten wurde, das zwar etwas geringere

nen werden kann." Stickstoff- und P,O₅-Gehalte aufwies, jedoch nicht

Die verschiedenen Einlasse und Auslässe 13 bis 16 hygroskopisch war. Ein solches nichthygroskopisches

können auch anders angeordnet sein, wobei es nur Produkt wurde unter im wesentlichen gleichen Bedin-

giingen hergestellt, die von den vorbeschriebenen Verfahrensbedingungen nur dadurch abwichen, daß in den Reaktor zusätzlich 1,82 l/h Wasser eingeleitet wurde.. Das hieraus hervorgegangene Umsetzungsprodukt enthielt umgerechnet etwa 13% Stickstoff und 62% p,o_?.

Eine weitere Versuchsreihe in der gleichen Anlage ergab folgendes:

	2	Versuch Nr.	4	: . ,5:·
1	77,4 17,1 77,9 16,8	3	72,9 36,2 50,3 35,0	72,9 36,2 50,3 46,4
77,4 17,1 77,9 27,2	1,59 1000	72,9 36,2 50,3 18,8 ·	1,59 1000	1,59 1000
1,59 1000	1,4	1,5? 1000	1,4	1,4
1,4	195 bis 205	1,4	195 bis 205	195 bis 205
195 bis 205	10,5 67,1 13,3 80,2	195 bis 205	11,9 61,7 26,6 56,9	11,5 62*1 27,3 56,0
10,2 67,6 12,5 81,5	0	12,8 61,3 26,6 56,5	0,006	0,006
0	0,006

Phosphorsäure '

Gesamt-P₂O₅, Gewichtsprozent ......

Ortho-PjjOs in % des Gesamt-P₂O_s

Nichtortho-P₂O₅ in % des Gesamt-P₂O₆

Säurezustrom, kg P₂OJh

Rotorflügel 6

lichter Abstand von der Reaktorwand, mm..
Drehzahl, U/min

Ammoniakdruck im Reaktor, kp/cm^a

Temperatur, ⁰C

Produkt ■■....

Stickstoff, %

Gesamt-P₂O_s, Gewichtsprozent ...

Ortho-P₂O₆ in % des Gesamt-P₂O₅

Nichtortho-P₈O₆ in % des Gesamt-P₂O_s

Kondensiertes Wasser, l/kg P₂O,

Bei diesen Versuchen wurde der Hohlmantel 9 des Reaktors durch Einleiten von Wasserdampf zunächst auf eine Temperatur von 95°C gebracht, bevor die Reaktionsteilnehmer eingeleitet wurden.

Der durch die exotherme Reaktion bedingte Temperaturanstieg des Reaktionsproduktes wurde am Auslaß 14 gemessen. Sobald die Temperatur des Produktes etwa 175 ⁰C erreicht hatte, wurde 6O⁰C warmes Wasser in den Hohlmantel 9 eingeleitet und der Durchfluß dieses Wassers geregelt, bis sich die Temperatur des Produktes auf den in vorstehender Zusammenstellung angegebenen Bereich stabilisiert hatte. Die angegebenen Analysenwerte wurden nach Erreichung dieser Temperaturstabilisation bestimmt..

Bei den ersten beiden Versuchen wurde das Ablaßventil 16 geschlossen gehalten, während bei den Versuchen 3, 4 und 5, die sich nur durch die zuströmende Säuremenge voneinander unterscheiden, das Ablaßventil 16 zur angeschlossenen Kondensationsanlage hin geöffnet wurde, in der in diesen drei Fällen, wie in der vorstehenden Zusammenstellung angegeben, jeweils 0,006 1 Wasser je Kilogramm des in den Reaktor eingeführten P₂O₅ ausgeschieden würde. Aus diesem Grunde sind die Analysenwerte der Produkte aus den Versuchen 3, 4 und 5 höher, als auf Grund der Ammoniakalisierung der betreffenden Säuren zu erwarten war, so daß also durch diese Verfahrensweise ganz überraschend derart hochwertige Produkte erhalten wurden, wie man sie nur durch Ammoniakalisierung einer höherkonzentrierten Phosphorsäure hätte erwarten können. ■"'.-■

Die der vorstehenden Zusammenstellung zugrunde liegenden Versuche dienten zum Nachweis für die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem verhältnismäßig niedrigen Ammoriiakdruck. Ihre Ergebnisse wurden mit denjenigen aus Vorversuchen mit höheren Ammoniakdrücken (etwa 2,1 kp/cm²) verglichen, welche Reaktionsprodukte mit höherem Stickstoffgehalt ergaben. Weitere Versuche haben bestätigt, daß mit höheren Ammoniakdrücken, aus denen sich Produkte mit wesentlich höherem Stickstoffgehalt ergeben, keine nennenswerte Durchsatzverminderung verbunden ist.

Die in der Zusammenstellung wiedergegebenen Versuche wurden bei auf 0,794 mm verringertem lichten Abstand der. Rotorflügel 6 von der Wandung 2 des Reaktors sowie mit verschiedenen Drehzahlen des Rotors 5 zwischen 500 und 2000 U/min wiederholt, und die erhaltenen Ergebnisse zeigten keine wesentlichen Unterschiede gegenüber den vorstehend angegebenen Versuchswerten.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkte aus der Ammoniakalisierung hochkonzentrierter Phosphorsäure weisen ein niedriges Stickstoff-P₂0₅-Verhältnis auf, doch sind sie unmittelbar für bestimmte Düngemittelzwecke geeignet. Sie können, wie nachstehend beschrieben, mit anderen Stoffen zu Erzeugnissen mit höherem StICkStOfT-P₂O₅-Verhältnis vermischt werden, doch können auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Produkte mit höherem Stickstoff-P₂O₅-Verhältnis gewonnen werden, indem in den Reaktor getrennt oder im Gemisch mit Phosphorsäure Salpetersäure und/oder Schwefelsäure eingeführt werden. Diese bilden ohne Beeinträchtigung der angestrebten Produkteigenschaften mit dem Ammoniak nach dem Erhärten eine harte, glasartige Masse.

Durch ihren Übergang in eine harte glasartige Masse unterscheiden sich diese Produkte von den durch Umsetzen von Ammoniak mit Phosphorsäurelösungen ähnlicher Konzentration in einem Rührwerksautoklav erhaltenen Produkten, was wohl darauf zurückzuführen ist, daß sie einen durch gleichmäßigere und vollständigere Reaktion bedingten andersartigen Aufbau haben. Derartige Produkte können mit oder ohne Zusatzmittel in für den Transport und die Weiterverarbeitung geeignete Blöcke oder in Stangen, Kügelchen oder Stäbchen gegossen werden, die sich langsam in Wasser auflösen und somit z. B. als

Düngemittelzusätze zu fließendem Wasser in Bewässerungssystemen oder Schlauchleitungen verwendet werden können.

Die Produkte können auch, z. B. noch im geschmolzenen Zustand, mit anderen Stoffen, wie Harnstoff, Ammoniumnitrat oder -sulfat, Kaliumchlorid oder -sulfat, Spurenstoffen (Eisen- und Magnesiumoxiden Borsäure, Zinksulfat, Schwefel usw.), ferner mit Füllstoffen (Sägespänen oder -mehl, absorbierenden Silikaten usw. als Bestandteile leichter Düngemittel), Farbstoffen (für die Farbkodierung von Massen), Ungeziefer- und Insektenvertilgungsmittel vereinigt bzw. gemischt werden und ergeben auf diese Weise für den jeweiligen Gebrauchszweck besonders wertvolle Erzeugnisse. Solche Kombinationsprodukte können beliebig granuliert, pelletisiert oder sonstwie verformt werden.

Im vorstehenden ist die Erfindung im Zusammenhang mit der Ammoniakalisierung von hochkonzentrierter Phosphorsäure für sich allein oder im Gemisch mit anderen sauren Verbindungen beschrieben worden. Die Erfindung erstreckt sich jedoch auch auf die Ammoniakalisierung zugleich von hochkonzentrierter Phosphorsäure und Phosphorsäure geringerer Konzentration, die in die Reaktionszone derart eingeführt wird, daß die Hydrolyse der in der hochkonzentrierten Phosphorsäure enthaltenen Polyphosphorsäuren vor der Umsetzung mit Ammoniak im wesentlichen verhindert wird. '

In diesem Falle wird in Abänderung des beschriebenen Verfahrens außer einer hochkonzentrierten Phosphorsäure auch eine schwächere Phosphorsäurelösung, z. B. mit einem P₂O₅-Gehalt von etwa 54 %> entweder für sich allein oder in Mischung mit der hochkonzentrierten Säure durch den für diese bestimmten Einlaß in den Reaktor eingeleitet. Hierbei wird durch die bei der Ammoniakalisierung frei werdende Wärme ein Teil des Wassergehaltes der niedrig konzentrierten Säure verdampft, so daß bei entsprechendem Abziehen des Wasserdampfes aus der Reaktionszone das erhaltene Reaktionsprodukt einen höheren P₂O₅-Gehalt aufweist, als unter Berücksichtigung der in den Reaktor eingeführten P₂O₅- und Wassermengen zu erwarten ist. Es kommt noch hinzu, daß durch die Nutzbarmachung der entstehenden Reaktionswärme zum Eindampfen der schwächeren Säure der Kühlmittelbedarf für den Reaktor vermindert wird, so daß ein Reaktor mit bestimmter Kühlleistung für seine Reaktionszone höhere Durchsätze erlaubt als ein Reaktor, der zur Ammoniakalisierung lediglich einer hochkonzentrierten Säure dient.

Wird zusammen mit der hochkonzentrierten Säure ein angemessener Anteil an Phosphorsäurelösung mit etwa 54% IW gleichzeitig ammoniakalisiert, so kann ein Reaktionsprodukt mit einem P₂O₅-GehaIt gewonnen werden, das demjenigen entspricht, welches durch Ammoniakalisierung einer Phosphorsäurelösung mit einem P₂O₅-Gehalt von 60 bis 69 Gewichtsprozent erhalten wird, das jedoch einen wesentlich größeren Polyphosphatgehalt aufweist. Durch Einleiten von wasserfreiem Ammoniak in die flüssige Phase der Reaktionszonc wird zufolge der latenten Verdampfiingswärme des Ammoniaks ein Teil der Reaktionswärme absorbiert, so daß auch hierdurch die für einen bcstimmlen Durchsatz für die Reaktionszone erforderliche Kühlleistung verringert wird.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Umsetzun einer nach dem Naßverfahren gewonnenen, hoch konzentrierten Phosphorsäure mit. wasserfreier Ammoniak, dadurch gekennzeichnet

daß mah Λ '·;··

a) Säure und Ammoniak kontinuierlich an einer. Ende eines, länglichen, geschlossenen Reak tionsraumes von rundem Querschnitt einführt

b) durch von der rotierenden Achse in Umdre hung versetzte mechanische Mittel erzeugt! Zentrifugalkräfte eine Säureschicht längs de Innenwandung des Raumes in Bewegung hai sowie laufend die Innenflächen dieser Säure

■ schicht freilegt und . " ; -.

c) das Reaktionsprodukt am anderen Ende dei Reaktionsraumes kontinuierlich abführt. '

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Zentrifugalkräfte durch ar der rotierenden Achse in einem lichten Abstanc von der Innenwandung des Raumes angebrachte radiale Schabelemente erzeugt. .

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß man die Zentrifugalkräfte durch an der mit einer Drehzahl von 500 bis 2000 U/min umlaufenden Achse in einem lichten Abstand von 0,2 bis 6,5 mm von .der Innenwand des Reaktionsraumes angebrachte Schabbleche erzeugt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung bei einer Säuretemperatur von etwa 200°C durchgeführt wird. . .':■-..

5. Verfahren nach den Ansprüchen! bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ammoniakdruck im Reaktionsraum auf mindestens etwa 1,4 kp/cm² gehalten wird. .

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktionsraum gleichzeitig getrennt oder im Gemisch mit der Phosphorsäure zusätzlich Salpetersäure und/oder Schwefelsäure eingeführt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktionsraum gleichzeitig und getrennt von der Phosphorsäure zusätzlich geringe Wassermengen eingeführt werden. .-,.'_.:..

8. Verfahren nach. den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktionsraum gleichzeitig, jedoch getrennt von der hochkonzentrierten Säure, zusätzlich eine verdünntere Phosphorsäure eingeführt wird. -

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine derartige Menge einer Phosphorsäure mit etwa 54 Gewichtsprozent P₂O₅ eingeführt wird, daß im Reaktionsraum eine Phosphorsäure mit 60 ibis 69 Gewichtsprozent P₂O₅ vorliegt.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der sich entwickelnde Wasserdampf aus dem Reaktionsraum gesondert abgezogen wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis K), gekennzeichnet

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durch ein teilweise mit einem Heiz- bzw. Kühlmantel (9) versehenes, zylindrisches oder stumpfkegeliges geschlossenes Reaktionsgefäß (1, 2), das

a) mit einem axialen Rotor (S), an dem Ober seine ganze Länge in einem lichten Abstand von der Gefäßinnenwandung verlaufende Schabelemente (6) angebracht sind, und

10

b) an der vorderen Verschlußkappe (4) mit Einlassen (13, 15) für hochkonzentrierte Phosphorsäure, Ammoniak und gegebenenfalls Wasser, verdünnte Phosphorsäure, Salpeter- und/oder Schwefelsäure sowie im hinteren Gefäßteil mit Austragsstutzen (14, 16) für das Reaktionsprodukt bzw. Wasserdampf ver-.sehen ist. - . .■'. .·...·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen