DE1592749B1 - Kontinuierliches Zweistufenverfahren zur Herstellung eines Ammoniumphosphat enthaltenden festen Duengemittels - Google Patents
Kontinuierliches Zweistufenverfahren zur Herstellung eines Ammoniumphosphat enthaltenden festen DuengemittelsInfo
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Description
phosphate sind bisher selten bei der Herstellung körniger Mischdünger verwendet worden, da sie im allgemeinen
eine Form aufweisen, in der eine Mischkörnung schwierig ist.
Es ist bereits ein kontinuierliches Verfahien zur Herstellung von frei fließenden granulierten, im wesentlichen
aus Diammoniumphosphat bestehenden Düngemitteln durch Neutralisierung von Naßverfahrens-
Monoammoniumphosphat ein N: P-Atomverhältnis io zweiten Stufe Schwierigkeiten machen würde,
von 1,0. Ein äquimolares Gemisch aus Monoammo- Unterhalb eines N: P-Atomverhältnisses von etwa
niumphosphat und Diammoniumphosphat weist somit 0,95 wird Ammoniumphosphat ausgesprochen sauer,
ein N: P-Atomverhältnis von 1,5 auf. Das N: P- korrosiv und hygroskopisch, und zwar auf Grund
Atomverhältnis eines außer Ammoniumphosphat der vorliegenden freien Phosphorsäure. Oberhalb eines
Stickstoff und Phosphor enthaltenden Düngemittels 15 N: P-Atomverhältnisses von etwa 1,6 steigt der Amist
das N: P-Atomverhältnis der Ammoniumphosphat- moniakdampfdruck stark an und gibt so Veranlassung
komponente allein. zu Schwierigkeiten bei der Verwendung.
Wenn Ammoniumphosphate körnigen Düngemitteln Es soll hervorgehoben werden, daß ohne eine hocheinverleibt
werden, dann werden die Körner im all- wirksame Wiedergewinnung des Ammoniaks mit Hilfe
gemeinen in Form einer flüssigen Ammoniumphos- 20 eines Säurewäschers die Herstellung einer wäßrigen
phataufschlämmung verwendet. Feste Ammonium- Ammoniumphosphataufschlämmung mit einem N: P-
Atomverhältnis größer als etwa 1,8 gewöhnlich zu staiken Ammoniakverlusten führt, und daß im Falle
einer wäßrigen Ammoniumphosphataufschlämmung mit einem N: P-Atomverhältnis unterhalb etwa 1,2
der Temperaturanstieg beim Vermischen mit einer zweiten Flüssigkeit oder Aufschlämmung im allgemeinen
nicht ausreichen, um die zur Herstellung des erwünschten, bei Raumtemperatur festen Produktes
phosphorsäure mit Ammoniak in zwei Stufen bekannt, 30 notwendige Verdampfung und Kristallisation zu bebei
welchem die breiförmige Reaktionsmasse an- wirken.
schließend unter Zusatz von im Kreislauf gefühlten Der Ausdruck »fest« bezieht sich hier auf ein inniges
Feingut getrocknet wird. Das Wesen dieses Verfahrens Gemisch fester Teilchen und einer gesättigten wäßrigen
besteht darin, daß zunächst durch Neutralisieren von Lösung, wobei der Mengenanteil der Lösung geringer
Phosphorsäure mit Ammoniak ein Brei mit einem 35 ist als derjenige, bei welchem eine wesentliche Tren-N:
P-Atomverhältnis von 1:1 hergestellt wird, der nung der Flüssigkeit vom Produkt unter einem Druck
dann durch weiteres Ammonisieren zu einem N: P-Atomverhältnis von 1,85 gebracht wird. Dieser Brei
wird unter Zusatz von festen Produkten gemischt
und getrocknet.
wird unter Zusatz von festen Produkten gemischt
und getrocknet.
Erfindungsgemäß wurde nunmehr ein Verfahren gefunden, welches die Herstellung eines Ammoniumphosphats
mit einem N: P-Atomverhältnis zwischen 0,95 und 1,6 enthaltenden festen Düngemittels gestattet,
welches sich in hohem Maße zur Herstellung von gekörnten Mischdüngern eignet und welches ein
festes Produkt ohne Trocknung und Zusatz anderer Feststoffe liefert.
Gegenstand der Erfindung ist ein kontinuierliches
Zweistufenverfahren zur Herstellung eines Ammo- 50
niumphosphats mit einem N: P-Atomverhältnis zwischen 0,95 und 1,6 enthaltenden festen Düngemittels
durch Umsetzung von Phosphorsäure mit Ammoniak
unter Ausnutzung der Reaktionswärme zur Teilverdampfung des Wassergehalts, das dadurch gekenn- 55
zeichnet ist, daß man in einer ersten Stufe Phosphorsäure und Ammoniak in bekannter Weise in eine
wäßrige fließfähige Ammoniumphosphataufschlämmung unter Einhaltung eines N: P-Atomverhältnisses Unter dem N: PaOg-Gewichtsverhältnis eines Prozwischen 1,2 und 1,8 einleitet und die kontinuierlich 60 duktes wird das Verhältnis der Gesamtgewichte des abgezogene Ammoniumphosphataufschlämmung in in dem Produkt in irgendeiner chemischen Form enteiner zweiten Stufe mit einer Mineralsäure vermischt haltenen N und P2O5 verstanden, und zwecks Infreiheitsetzung von Wasserdampf unter Es ist klar, daß die in das erfindungsgemäße VerErhalt eines festen Düngemittels durchrührt. fahien eingeführte Feuchtigkeit nicht so hoch sein Wenn das erhaltene N: P-Atomverhältnis kleiner 65 darf, daß das Endprodukt bei Raumtemperatur nicht ist, als es im Endprodukt erwünscht ist, dann wird mehr fest ist.
Zweistufenverfahren zur Herstellung eines Ammo- 50
niumphosphats mit einem N: P-Atomverhältnis zwischen 0,95 und 1,6 enthaltenden festen Düngemittels
durch Umsetzung von Phosphorsäure mit Ammoniak
unter Ausnutzung der Reaktionswärme zur Teilverdampfung des Wassergehalts, das dadurch gekenn- 55
zeichnet ist, daß man in einer ersten Stufe Phosphorsäure und Ammoniak in bekannter Weise in eine
wäßrige fließfähige Ammoniumphosphataufschlämmung unter Einhaltung eines N: P-Atomverhältnisses Unter dem N: PaOg-Gewichtsverhältnis eines Prozwischen 1,2 und 1,8 einleitet und die kontinuierlich 60 duktes wird das Verhältnis der Gesamtgewichte des abgezogene Ammoniumphosphataufschlämmung in in dem Produkt in irgendeiner chemischen Form enteiner zweiten Stufe mit einer Mineralsäure vermischt haltenen N und P2O5 verstanden, und zwecks Infreiheitsetzung von Wasserdampf unter Es ist klar, daß die in das erfindungsgemäße VerErhalt eines festen Düngemittels durchrührt. fahien eingeführte Feuchtigkeit nicht so hoch sein Wenn das erhaltene N: P-Atomverhältnis kleiner 65 darf, daß das Endprodukt bei Raumtemperatur nicht ist, als es im Endprodukt erwünscht ist, dann wird mehr fest ist.
im Anschluß an das Mischen in der zweiten Stufe eine Die erste Ammonisierungsstufe gestattet, falls es
Ammonisierung durchgeführt, und zwar beispiels- erwünscht ist, die Verwendung von Phosphorsäure
von 0,42 kg/cm2, was etwa den üblichen Lagerungsbedingungen entspricht, eintritt. Die maximalen Werte
des Feuchtigkeitsgehaltes ändern sich mit der Größe der Festkörperteilchen (bei größeren Teilchen sind
sie kleiner) und auch mit der chemischen Zusammensetzung. Beispiele dieser geschilderten Änderungen bei
Produkten, die aus Nauru-Phosphatgestein hergestellt wurden, gehen aus nachstehender Tabelle hervor:
Festes Ammoniumphosphat enthaltendes Produkt
N: P-Atom | /\nucrc Komponente |
Gewichts | Maximaler |
verhältnis | verhältnis N: P2O5 |
Feuchtig | |
des Ammonium |
keitsgehalt (%) bei |
||
phosphats | Ammoniumsulfat | -1:4 | 0,42 kg/cm2 |
0,95 | Ammoniumnitrat | 1---2-- | 16 |
1,0 | Ammoniumnitrat | 1:2 | ----- 12 |
1,0 | Harnstoff | 1:1 | 10 |
1,0 | Harnstoff | 1:2 | 8 |
1,0 | 1:1 | 8 | |
1,0 | 6 | ||
3 4
von höherer Konzentration, als man sie normalerweise daß immer frische Oberflächen freigelegt werden und
bis zu N: P-Atomverhältnissen von 1,2 bis 1,8 ammo- die Verdampfung von Wasser gefördert wird. Der
nisieren kann, ohne daß eine Verfestigung und eine Wasserdampf wird dabei durch einen Ventilator abVerzögerung
der weiteren Umsetzung auftritt. gezogen. Das feste Endprodukt weist 69° C und einen
Vorzugsweise wird das Ammoniak entweder als Gas 5 Wassergehalt von 9,6 % auf. Alle Teile verstehen sich
oder in wasserfreier flüssiger Form zugegeben; Am- als Gewichtsteile,
moniaklösungen sind jedoch ebenfalls geeignet, solange . . das zugeführte Wasser nicht dazu führt, daß der Feuch- Beispiel 2
tigkeitsgehalt des Produktes zu hoch ist. Ein Ammoniumphosphat enthaltendes Produkt mit
Die für die zweite Stufe verwendete Mineralsäure io einem durchschnittlichen Gehalt von 18,0% N, 35,7 %
kann beispielsweise Phosphorsäure, Salpeter- oder P2O5 und 4,4 % H2O und mit einem N: P-Atomverhält-Schwefelsäure
allein oder in Mischung sein. Diese nis von 1,0 wird wie folgt bei einem Durchsatz von
Säure bzw. diese Säuren können auch teilweise ammo- annähernd 0,5 Tonnen je Stunde hergestellt. Gasnisiert
sein. Die Verwendung einer derartigen teilweise förmiges Ammoniak und nach dem Naßverfahren
ammonisierten Säure ist beim erfindungsgemäßen Ver- 15 gewonnene Phosphorsäure, die 47 °/o P2O5 enthält
fahren insbesondere zur Herstellung von Produkten und ein N: P-Atomverhältnis von 0,1 aufweist, werden
geeignet, die ein N: PaOs-Gewichtsverhältnis von bei- in einen Reaktionsbehälter eingeführt, der eine 114° C
spielsweise 1:2, 1:1 oder 2:1 aufweisen. Die obige aufweisende Aufschlämmung der Zusammensetzung
Tabelle zeigt, daß solche Produkte einen geringeren 46,3 % P2O5 und 13,8 % H2O mit einem N: P-Atommaximalen
Feuchtigkeitsgehalt besitzen als das Pro- 20 verhältnis von 1,3 enthält, wobei das Ammoniak und
dukt mit dem N: P2O5-Gewichtsverhältnis von ~1:4, die Säure in solchen Anteilen verwendet werden, daß
welches weitgehend aus Ammoniumphosphat besteht. sich eine größere Menge der Aufschlämmung von der
Diese Produkte mit dem N: P-jOs-Gewichtsverhält- genannten Zusammensetzung ergibt. 411,8 kg je
nis von beispielsweise 1:2, 1:1 und 2:1 können Stunde dieser Aufschlämmung, die im wesentlichen
auch dadurch hergestellt werden, daß ein Ammonium- 25 der Menge der je Stunde hinzugefügten Phosphorsalz
— entweder als Festkörper oder als konzentrierte säure- und Ammoniakmenge äquivalent ist, fließen
wäßrige Lösung — bei oder nach der zweiten Stufe vom Reaktionsbehälter in einen Trogmischer über,
zugeführt wird. und zwar bis zu einer Höhe unterhalb der rotierenden Ein Anteil des Endproduktes kann bei oder nach Mischerwelle, wo sie mit 183,2 kg einer 8O0C aufder
zweiten Stufe zurückgeführt werden, um eine 30 weisenden Lösung verwendet werden, die 53,8%
rasche Wasserverdampfung zu fördern, indem die Ammoniumnitrat und 27,8 % HNO3 (entsprechend
Konsistenz des Gemisches geändert wird und eine einer 60%igen Ammonisierung der Salpetersäure)
größere Oberfläche des Gemisches in der zum Ver- enthält. Das Produkt dieser Umsetzung verfestigt
mischen und zur Wasserdampf abtrennung verwen- sich und wird wie im Beispiel 1 beim Durchgang
deten Vorrichtung freigelegt wird. 35 durch den Mischer aufgebrochen, wobei sich das ge-Weiterhin
können andere Feststoffe, wie Kalium- nannte Endprodukt mit 70° C ergibt. Die Wasserchlorid,
bei oder nach der zweiten Stufe hinzugefügt verdampfung im Mischer kann beschleunigt werden,
werden, wobei sich ein festes Produkt ergibt, das Stick- wenn kurz nach dem Vermischen der Aufschlämmung
stoff, Phosphor und Kalium enthält. und der Lösung beispielsweise 0,5 Tonnen des End-
Beim und nach dem Mischen in der zweiten Stufe 40 produktes hinzugefügt werden,
findet keine äußere Zufuhr von Wärme statt. . .
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Beispiel 3
nachfolgenden Ausführungsbeispiele erläutert. Eine 114° C aufweisende Aufschlämmung mit einem
. N: P-Atomverhältnis von 1,3, die durch Ammoni-Beispiell
45 sierung einer nach dem Naßverfahren gewonnenen
Ein festes Ammoniumphosphatprodukt mit einem und 45% P2O5 enthaltenden Phosphorsäure gemäß
durchschnittlichen Gehalt von 10,9 % N, 50,8 % P2O5 Beispiel 1 hergestellt wird, fließt in einen Trogmischer
und 9,6% H2O und mit einem N: P-Atomverhältnis über, und zwar bis zu einer Höhe unterhalb der rotievon
0,95 wird mit einem Durchsatz von 0,6 Tonnen renden Mischerwelle, wo sie mit weiterer Phosphorje
Stunde durch Einführen von nach dem Naßverfah- so säure vom obengenannten P2O5-Gehalt vermischt
ren gewonnener, 24° C aufweisender Phosphorsäure wird, wobei ein 8O0C aufweisendes Material mit einem
mit 40% P2O5 und von gasförmigem Ammoniak in N: P-Atomverhältnis von 1,03 und einem Feuchtigeinem
Reaktionsbehälter hergestellt, der eine 114° C keitsgehalt von 9,0 % ergibt. Beim Durchgang dieses
aufweisende Aufschlämmung mit der Zusammen- Materials durch den Mischer wird von unten Ammosetzung
45% PaO5 und 14% H2O und mit einem 55 niak eingeblasen, wobei sich ein bei Raumtemperatur
N: P-Atomverhältnis von 1,3 bis 1,4 enthält. Ein Teil festes Endprodukt mit einem Gehalt von 17,0 % N,
der heißen Aufschlämmung, der dem durch Um- 46,3 % P2O5 und 3,5 % H2O und mit einem N: P-setzung
der hinzugefügten Phosphorsäure mit Ammo- Atomverhältnis von 1,6 ergibt,
niak hergestellten Anteil äquivalent ist, fließt vom . . Reaktionsbehälter in das eine Ende eines Trogmischers 60 Beispiel 4
über, und zwar bis zu einer Höhe unterhalb der rotie- Ein bei Raumtemperatur festes, Ammoniumphosrenden
Welle des Mischers. Genügend nach dem Naß- phat enthaltendes Produkt mit einem Gehalt von
vet fahren gewonnene 66° C aufweisende Phosphorsäure 15,8% N, 45,3% P2O5, 10,7% SO4 und 3,5% H2O
mit 47,5 % P2O5 wird ebenfalls diesem Ende des Trog- und mit einem N: P-Atomverhältnis von 1,55 wird
mischers zugeführt, so daß ein Gesamt-N: P-Atom- 65 dadurch hergestellt, daß in einem belüfteten Trogverhältnis
von 0,95 erzielt wird. Das Produkt dieser mischer 94%ige Schwefelsäure mit einer 107° C aufUmsetzung
verfestigt sich beim Durchgang durch den weisenden Aufschlämmung gemischt wird, die ein
Mischer, wobei es wiederholt aufgebrochen wird, so N: P-Atomverhältnis von 1,8 und einen Gehalt von
14,7% N, 42,3% P2O5 und 20,4 % H?O aufweist
und durch. Ammonisierung wie im Beispiel 1 von Naßverfahrensphosphorsäure mit einem Gehalt von
35% P2O5 an Stelle von 47,5% P2O5 hergestellt
worden ist.
Claims (3)
1. Kontinuierliches Zweistufenverfahren zur Herstellung eines Ammoniumphosphats mit einem
N: P-Atomverhältnis zwischen 0,95 und 1,6 enthaltenden
festen Düngemittels durch Umsetzung von Phosphorsäure mit Ammoniak unter Ausnutzung
der Reaktionswärme zur Teilverdampfung des Wassergehalts, dadurchgekennzeichnet,
daß man in einer ersten Stufe Phosphorsäure und Ammoniak in bekannter Weise in eine
wäßrige fließfähige Ammoniumphosphatauf schlämmung unter Einhaltung eines N: P-Atomverhältnisses
zwischen 1,2 und 1,8 einleitet und die kontinuierlich abgezogene Ammoniumphosphataufschlämmung
in einer zweiten Stufe mit einer Mineralsäure vermischt und zwecks Infreiheitsetzung
von Wasserdampf unter Erhalt eines festen Düngemittels durchrührt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Vermischung
mit der Mineralsäure noch eine Ammonisierung zur Einstellung des gewünschten N: P-Atomverhältnisses
durchrührt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, daß man als Mineralsäure Phosphorsäure oder Salpetersäure
und/oder Schwefelsäure einsetzt.
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