-
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Düngemitteln od. dgl.
-
Die Erfindung betrifft allgemein gesprochen die Herstellung von anorganischen
Salzen, entweder allein oder in Verbindung mit Düngerfeststoffen, die beide geeignet
sind, um das Pflanzenwachstum zu fördern. Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung
von Salzen, welche aus der Behandlung von ammoniakhaltigen Materialien mit phosphorhaltigen
Verbindungen oder Gemischen wie Phosphorsäure entstehen. Insbesondere betrifft die
Erfindung ein neuartiges Verfahren zum Herstellen von Monoammoniumphosphat, welches
ein Zwischenprodukt sein kann und anschließend ammonisiert wird, um Diammoniumphosphat
zu bilden. Außerdem betrifft die Erfindung einen neuartigen Stoff für Düngemittel,
nämlich ein neuartiges Monoammoniumphosphat und eine vorzugsweise für die Herstellung
dieses Stoffes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendende Vorrichtung.
-
VolldAnger enthalten normalerweise Stickstoff, Phosphor und Kalium,
die im allgemeinen in Prozentsätzen von N, P205 und K2O angegeben werden. Bs sind
aber auch Zweikomponentendüngemittel, d.h. solche Düngemittel, die Stickstoff und
Phosphor enthalten, von besonderer Bedeutung. Ein ideales Zweikomponentendüngemittel
enthält ammoniertes Phosphat wie Monoammonium- und/oder Diammoniumphosphat. Die
Vorteile solcher konzentrierter Materialien bestehen in den niedrigen Bearbeitungskosten,
den Ersparnissen bei der Verpackung, den Versandkosten usw.. Alle diese Vorteile
machen derartige konzentrierte Düngemittel wettbewerbsfähig mit normalen DUngemitteln,
Auoh wird in der Industrie die Kombination der bekannten Pflanzendüngemittel wie
Kaliumchlorid, Ammoniumnitrat, Harnstoff usw. mit Diammoniumphosphat und/oder Monoammon.lumphosphat
verwendet. Deshalb ist ein billiges Verfahren zum Herstellen von Ammoniumphosphaten
wünschenswert.
-
Unter den vielen Vorteilen von Diammoniumphosphat ist sein hohes Verhältnis
von N zu P2O5, sein vorteilhafter pH-Wert in Lösung, nämlich etwa 7 bis 8, seine
Lösbarkeit in Wasser und sein hoher Gehalt an Pflanzennahrungsstoffen (beispielsweise
besitzt ein Diammoniumphosphat 18-46-0 insgesamt 64 % Pflanzennahrungsstoffe) zu
nennen. Auch Monoammoniumphosphat - sowohl 11-53-0 als auch 12-54-0 - hat den Vorteil
einer großen Konzentration von Pflanzennährstoffen und besitzt einen Gesamtgehalt
von 64 bis 66 % Pflanzennährstoffe.
-
Es ist ein Verfahren zum Herstellen von Ammoniumphosphaten bekannt,
gemäß dem Phosphorsäure auf ein rollendes Bett aus bereits hergestelltem Diammoniumphosphat
und DUngemittelfeststoffen aufgesprüht und die Phosphorsäure durch Einspritzen von
Ammoniak unter das rollende Bett aus körnigen Feststoffen ammonisiert, d.h. zu Ammoniumsalzen
umgewanaelt wird. Zum Ammonisieren von Phospborsäure zu Diammoniumphosphat ist ein
Nolverbältnis von 2 Mol AmmoRk zu 1 Mol Phosphorsäure notwendig. Damit soviel Ammoniak
mit der Phosphorsäure reagiert, muß die Reaktion mit einem großen ueberschuß an
Ammoniak durchgeführt werden, wobei man das überschüssige Ammoniak rückgewinnen
und in die Reaktionszone zurückführen muß, wenn man keine ttbermäßigen Verluste
und damit kein unwirtschaftliches Verfahren in Kauf nehmen will. Außerdem muß man
granulierte bzw. körnige Feststoffe, dh. Diammoniumphosphat in einem Verhältnis
von wenigstens 3:1 und gewöhnlioh 5 oder 6: 1 in den Reaktionsbereioh zurückführen,
um die Reaktionswärme niedrig zu halten, damit die Temperatur in dem Bereich, in
dem die Ammonisierung und Granulierung des Materialas stattfindet, unter etwa 1040C
(der Zersetzungs temperatur von Diammoniumphosphat) und vorzugsweise unter 930C
liegt.
-
Ein anderes Verfahren zum Herstellen von Diammoniumphosphat besteht
darin, Phosphorsäure und wäßriges Ammoniak in einem Tank im flüssigen Zustand mit
einem Molverhältnis von Ammoniak zu Säure von etwa 1,35 vorreagieren zu lassen,
wodurch
ein Wasser-Ammoniumphosphat-Brei mit einem Feuohtigkeitsgehalt
von 20 bis 22 % entsteht Dieser Brei wird dann in eine Vorrichtung zum Ammonisieren
und Granulieren auf ein Bett aus Dtingemittelfeststoffen gespritzt, wenn man ein
I)iammoniumphosphat-Pflanzennährstoff-Gemisoh herstellen will, oder auf ein Bett
aus bereits hergestelltem Diammoniumphosphat aufgespritzt, wenn nur Diammoniumphosphat
hergestellt werden soll. Die Lösung wird dann in einem Molverhältnis von Ammoniak
zu Säure von etwa 2,0 ammonisiert.
-
Hierbei werden große Mengen des bereits hergestellten trokkenen granulierten
Produktes benötigt, um die Flllssigkeit zu absorbieren. Es sind wenigstens vier
bis acht Tonnen und in bestimmten Fällen bis zu zwölf bis fuzlfzehn Tonnen bereits
hergestellten Diammoniumphosphates oder anderer trockener granulatförmiger Dttngemittelfeststoffe
flir die Herstellung von einer Tonne weiteren Diammoniumphosphates nach diesem Verfahren
notwendig. Diese große Menge von in den Verfahrensablauf zurUckzufffhrenden Stoffen
ist erforderlich, um die Reaktionswärme niedrig zu halten, eine richtige Granulierung
zu gewahrleisten und die vorhandene Flllssigkeit zu absorbieren.
-
Es ist weiterhin bekannt, ein einen Feuchtigkeitsgehalt von 10 bis
15 y Wasser aufweisendes kristallines Monoammoniumphosphat mit gasförmigem Ammoniak
zu ammonisieren, um ein im wesentlichen trockenes kristallines Diammoniumphosphat
zu erzeugen. Einer der zahlreichen Nachteile dieses Verfahrens besteht darin, daß
das Monoammoniumphosphat
durch Neutralisation wäßriger Phosphorsäure
und Ammoniak gebildet wird, das freie Wasser jedoch auf jedenFall entfernt werden
muß, um das kristalline Monoammoniumphosphatsalz zu bilden. Außerdem muß zum Ammonisieren
von kristallinem Monoammoniumphosphat ein Überschuß an Ammoniak verwendet werden,
um die Reaktion mit Sicherheit vollständig durchzufthren, weshalb eine Rttckgewinnung
des überschüssigen Ammoniakes durchgefuhrt werden muß.
-
Es wurde weiterhin versucht, im wesentlichen trockenes Monoammoniumphosphat
mit Ammoniakgas zu ammonisieren. Duroh dieses Verfahren wurde jedoch nur ein unstabiles
Produkt erzeugt.
-
Das Produkt riecht stark nach Ammoniak und ist deshalb als über den
Handel zu vertreibendes DUngemittel nicht zu gebrauchen. Weil hartes trockenes kristallines
Monoammoniumphosphat Ammoniak nicht gut absorbiert, wird angenommen, daß diese Instabilität
darauf zurückzufuhren ist, daß die Außenseite der Partikel in instabiles Triammoniumphosphat
umgewandelt wird, während im Inneren der Partikel das Monoammoniumphosphat unverändert
bleibt. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet daq,daß die Verteilung von Ammoniak
in den kristallinen Monoammoniumphosphatkörnern nicht gleichförmig ist.
-
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Monoammoniumphosphat herzustellen,
welches ohne Schwierigkeiten in beliebigen Granuliervorrichtungen ammonisiert werden
kann, wobei das Ammoniak fdr kurze Zeit mit dem anderen Material in
Beruhrung
kommt nd der für die Durchführung der vollständie Reaktion erforderliche überschub
an Ammoniak klein ist, so @ @ ohne Schwierigkeiten möglich ist, das überschüssige
Ammoniak aufzufangen und in die Reaktionszone zurückzuführen.
-
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, ein kontinuierliches
Verfahren zum herstellen von Ammoniumphosphaten zu scha#-fen, bei dem die Mengen
der in den Verfahrensablauf zurückzufuhrenden Materialien gegenüber bekannten Verfahren
wesentlich verringert werden, wodurch die Ausbeute einer Vorrichtung bestimmter
Größe gegenüber bisher bekannten Verfahren vergrössert wird.
-
Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen
eines chemischen Stoffes auf der Grundlage von Stickstoff und Phosphor zu schaffen,
der im trockenen Zustand transportiert und vertrieben werden kann und anschließend
entweder als flüssiger oder als trockener Dünger oder Pflanzennährstoff verwendet
werden kann.
-
Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und billiges
Verfahren zum Herstellen von granulatartigem Monoammoniumphosphat zu schaffen, indem
man feinkörniges oder pulverförmiges Monoammoniumphosphat mit Dampf oder Wasser
in einer Granulierv«>rrichtung behandelt, um Agglomerate der gewünschten Größe
zu erzeugens
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung.
-
Allgemein gesagt betrifft die Erfindung die Herstellung von ammonierten
Phosphaten und insbesondere ein neues Verfahren m Herstellen von Monoammoniumphosphat,
wobei dieses Zwilenprodukt anschließend zu Diammoniumphosphat ammonisiert wird.
Es wurde jetzt gefunden, daß Phosphorsäure in sehr einhoher Weise mit anhydrisobem
oder wasserfreiem Ammoniak in erstaunlich großer Geschwindigkeit und Menge zu trockenem
feinkörnigem Monoammoniumphosphat neutralisiert werden kann, dessen Partikel eine
große Oberfläche besitzen und äußerst gut Ammoniak absorbieren, mit welchem die
Reaktion zu Diammoniumphosphat beendet wird. Das feinzerteilte oder feinkörnige
bzw. pulverförmige Monoammoniumphosphat kann in einfaoher Weise mit hilfe von Dampf
oder Wasser oder zusätzlicher Phosphorsäure und Ammoniak (in dem richtigen Verhältnis)
angefeuchtet werden, um eine wirksame Agglomeration in einer Granuliervorrichtung
zu ermöglichen. Das so hergestellte granulierte Monoammoniumphosphat mit jeaer gewünschten
Partikelgröße kann direkt auf das erdreich bzw. den Boden aufgegeben oder mit anderen
Pflanzennahrstoffen vermischt und dann als Dünger verwendet werden.
-
Allgemein gesprochen umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Reaktion
von Ammoniak und flüssiger Phosphorsäure unter Druck
bei gleichzeitiger
sorgfältiger Uberwaohung des Feuohtigkeitsgehaltes zu geschmolzenem Monoammoniumphosphat,
woraufhin dieses geschmolzene Monoammoniumphosphat durch einen Luft raum oder ein
anderes gasförmiges Medium derart hindurchgedrucks wird, daß sich das geschmolzene
Monoammoniumphosphat im Fluge verfestigen kann. Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren
gewinnt man verfestigtes Nonoammoniumphosphat in Form trockener, sehr kleiner, weitgehend
kugelförmiger, poröser Partikel, die einfach und sohnell Ammoniak absorbieren. Will
man aus diesem Produkt Diammonoumphosphat herstellen, so brauoht man normalerweise
das Produkt nur in einem Verhältnis von nicht größer als 1 : 1 bei der Reaktion
zu verwenden, bzw.
-
in die Reaktion zurückzuführen, Insbesondere werden Phosphorsäure,
Ammoniak und als VerdUnnungsmittel verwendetes Wasser, das normalerweise mit der
Säure zugeftihrt wird, in einem Zweistromreaktor zur Reaktion gebracht. Das aus
dem Reaktor austretende Reaktionsprodukt ist geschmolzenes Monoammoniumphosphat,
das in einem mit hoher Geschwindigkeit bewegten Strom aus Uberhitztem Dampf in Suspen
sion vorhanden ist. Im aus dem Reaktor austretenden Strom verfestigt sich das Monoammoniumphosphat
in sehr kleine, runde und poröse Partikel, bevor es auf einer Unterlage oder irgendeine
Fläche eines Sammelraumes fällt. Dampf und heiße Luft werden noch im Fluge von dem
Monoammoniumphosphat getrennt und gesondert abgeführt. Zweckmäßig werden Dampf und
heiße
Gase am oberen Ende des Sammelbehälters abgelassen. Die abgesetzten
Monoammoniumphosphatpartikel werden aus dem Sammelbehälter durch geeignete Einrichtungen
wie Schleppketten od.
-
dgl. entfernt und werden in eine Vorrichtung zum Granulieren und Ammonisieren
eingegeben.
-
Nach einem anderen AusfUhrungsbeispiel der Erfindung kann noch im
gesohmolsenen Zustand befindliches Monoammoniumphosphat auf eine feste Oberfläche
auftreffen bzw. aufprallen und sich dann verfestigen. Das auf dieser Prallfläche
entatandene verfestigte Produkt kann von der Fläche beispielsweise abgeachabt oder
sonstwie entfernt und dann auf die gewünschte Partikelgröße gemahlen werden. Das
Verfestigen des geschmolzenen Monoammoniumphosphates im Fluge ist jedoch vorzuziehen.
-
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
eines in Form einer Düse ausgebildeten Zweistromreaktors im Längsschnitt- dargestellt,
welcher zum Durch'führen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
-
In dem Zweistromreaktor gelangt Ammoniak durch eine Leitung 1 in die
Reaktionazone, während Phosphorsäure durch eine Leitung 2 in die Reaktionszone derart
eingeleitet wird, daß sie den zentral zugeflihrten Strahl aus Ammoniak vollständig
umschließt. Die Reaktionszone ist der Innenraum eines sich zu einem Düsenmundstück
6 allmählich verJUngenden Düsenkopfes 7.
-
An den Reaktor ist ein als weiterer Reaktionsraum dienendes Rt 5 angeschlossen,
welches auf den Düsenkopf 7 aufgesohraub .s des Rohr 5 ist normalerweise mit zwei
Krümmungen von 450 (nicht dargestellt) versehen, m eine vollständige Reaktion der
Reaktionskomponenten sicherzustellen.
-
Die Phosphorsäure muß in eine kräftige Zentrifugal- und Drehbewegung
versetzt werden, bevor sie mit dem Ammoniak in Berührung kommt, wozu jede geeignete
Einrichtung verwendet werden kann. Beispielsweise wird die Phosphorsäure mit hoher
Geschwindigkeit tangential in Form eines das zentral zugeführte Ammoniak umgebenden
Ringes mit hohor ############### eingeleitet.
-
Beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Ammoniak
und Phosphorsäure in einem Molverhältnis von praktisch 1:1 zugeführt und miteinander
zur Reaktion gebracht. Normaler weise enthält die Phosphorsäure das für die Verdünnung
benötigte Wasser,jedoch kann zusätzliches Wasser - wenn notwendig durch die Leitung
1 oder 2 zugegeben werden. Wenn anhydrisches Ammoniak verwendet wird, steht das
Ammoniak unter einem Druck der ausreicht, es im flüssigen Zustand zu halten, so
daß es durch die Leitung 1 strömen kann. An der Kontakt stelle mit der Phosphorsäure
wird der Druck des Ammoniaks, wenn es anhydrisch ist, verringert, und das Ammoniak
reagiert mit der flüssigen Phosphorsäure.
-
Die Phosphorsäure strömt mit einer Geschwindigkeit von wenigstens
230 m/min über ein Flügelrad 3 und besitzt an der gontaktstelle A eine dreimal größere
Dichte wie das Ammoniak.
-
in der tontsktstelle A hellt die Phosphorsäure das Ammoniak ein und
verhindert die Bildung von festen Partikeln im Xeakqr. Ab der Kontaktstelle A bildet
sich Monoammoniumphosphat, X vollständig gebildet ist, wenn der aus beiden Komponenten
bestehende Strom das Rohr 5 verlassen hat.
-
Das das Rohr 5 verlassende Reaktionsprodukt besteht aus gesohmolzenen
Monoammoniumphosphattröpfchen, die in Suspension in mit hoher Geschwindigkeit strömendem
überhitztem Dampf vorbanden sind. Dio Verweilzeit der Reaktionskomponenten im Reaktor
ist kleiner als 1 Sekunde, und das geschmolzene Monoammoniumphosphat und der überhitzte
Dampf treten aus dem Reaktor mit einer Geschwindigkeit aus, die in der Größenordnung
von etwa 800 km/Stunde oder 14 m/min liegt.
-
Wie die Zeichnung zeigt, ist das Flügelrad 3 am inneren Ende der Leitung
1 befestigt und besitzt gebogene Flügel 4, welche den die Leitung 2 verlassenden
Strom aus Phosphorsäure in eine kreisende,unter- Einfluß der Zentrifugalkraft stehende
Bewegung versetzen, so daß der Strom aus Phosphorsäure den zentralen Strom aus Ammoniak
bis zur Eontaktstelle A umgibt und sich -nicht eher mit demselben vermischt.
-
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele zur weiteren Erläuterung
der Erfindung gegeben.
-
Beispiel I Zum Durchführen dieses Beispieles wurde ein Düsenreaktor
mit einem für zwei Strömungsmittel bestimmten Düsenkopf verwendet, welcher in ein
etwa 1,8 m langes Rohr eingeschraubt war. Der Düsenkopf bestand aus Messing und
besaß zwei Flüssigkeitszuleitungen. Zunächst war in ihn ein etwa 90 om langes 1-Zoll-Rohr
eingeschraubt. Außerdem war der Düsenkopf an ein weiteres 2-900-Krümmer enthaltendes,
etwa 90 cm langes 1 1/2-Zoll-Rohr angeschraubt. Die Öffnung des Düsenmundstückes
besaß einen Durchmesser von 1/2 Zoll (1,27 cm), während die gesamte Fläche der vom
Flügelrad freigelassenen Öffnung 0,922 cm² betrug.
-
In den Reaktor wurde zu behandelnde nasse Phosphorsäure mit seinem
P205-Gehalt von 52 % und einem Peuchtigkeitsgehalt von 22 0% in einer menge von
64 Kg/min unter einem Druck von 8,43 atü (9,43 kg/cm2) eingeleitet. Gleichzeitig
wurde in den Reaktor flüssiges anhydrisches Ammoniak in einer Menge von 8 kg/min
unter einem Druck von -8,43 atü eingegeben. Die Verweilseit im Reaktionsbereich
war kleiner als 1 Sekunde, und das heaktionsprodukt, welches in Suspension in einem
mit hoher Geschwindigkeit strömendem überhitztem Dampfstrom enthalten war, bestand
aus geschmolzenen Tröpfchen aus Monoammoniumphosphat. Der Reaktor war etwa 90 cm
über dem Boden
angeordnet und in einem solchen Winkel zum Boden
angestellt, daß die Bahn des die Reaktionskomponenten enthaltenden Stromes derart
war, daß sich das geschmolzene Monoammoniumphosphat während des Fluges in im wesentlichen
trookene, kleine runde Partikel verfestigte. Eine Analyse zeigte, daß das fertige
Produkt die Qualität 11,1 - 55 - 0 besaß. Das fertige Produkt enthielt Partikel
folgender Größe: Partikelgröße (mm) Anteil über 3 mm 0,6 % 3 bis 1,6 4,3,' 1,5 bis
0,83 5,6 s 0,83 bis 0,59 11,3% 0,59 bia 0,42 24,4 ffi 0,42 bis 0,25 39,8 % 0,25
bis 0,18 11,9 * 0,18 bis 0,15 1,8 % 0,15 bis 0,074 0,2 % unter 0,074 0,1 % Der größte
Teil der Partikel des fertigen Produktes, d.h.
-
wenigstens 80 ffi besaß eine Partikelgröße zwischen 0,83 und 0,18
mm. Genauer gesagt besaßen 85 - 90 % der Partikel des fertigen Produktes eine Größe
zwischen 0,83 und 0,1B mm.
-
Beispiel II Die zur Durchführen dieses Ausführungsbeispieles verwendete
Vorrichtung war derart abgewandelt, daß die Öffnung des Dtsenmundstückes 6 auf einen
Durchmesser von 3/4 Zoll (1,9 cm) erweitert war, während die Gesamtfläohe der vom
Flügelrad freigelassenen Öffnungen auf 2,76 cm2 vergrößert wurde. Das für die Zufuhr
von zwei Strömungsmitteln geeignete Ddsenmundstück war in ein etwa 90 cm langes
2-Zoll-Rohr eingeschraubt.
-
An dieses Rohr waren zwei 45 0-Krümmer mit einem Durchmesser von 7,62
cm (3 Zoll) angeschlossen und außerdem ein etwa 90 cm langes 3-Zoll-Rohr. Mit dieser
abgewandelten Vorrichtung konnten 16 t Trockenprodukt pro Stunde hergestellt werden,
während mit der Vorrichtung gemäß Beispiel I nur 4 t Trockenprodukt pro Stunde zu
erzeugen waren.
-
In den Reaktor wurde feuchte zu verarbeitende Phosphorsäure mit einem
p205-Gehalt von 48 ffi und einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 % in einer Menge von
267 kg/min unter einem Druck von 11,23 atü (12,23 kg/cm²) eingegeben. Gleichzeitig
wurde in den Reaktor flüssiges anhydrisches Ammoniak in einer Menge von 32,43 kg/min
unter einem Druck von 9,83 atü (10,83 kg/cm²) eingeleitet. Das Reaktionsprodukt
wurde durch einen Luftraum hindurchgedrückt und konnte sich im Flug. verfestigen.
Nach einer Analyse besaß das Produkt die Qualität 11 - 53 - -0.
-
Das Produkt war ein trockenes (2 - 3 % Peuchtigkeit) feinkörniges
frei fließfähiges Produkt, dessen Partikel eine große Oberfläche und Porosität besaßen,
so daß sie leicht
Ammoniak fEr die Umwandlung in Diammoniumphosphat
absorbieren können.
-
Beispiel III Phosphorsäure, die durch die Kombination von dem in
der Luft kommenden reinen Phosphor und Absorbtion des entstehenden P2O5 in Wasser,
um eine reine Lösung von Phosphorsäure mit einem P205-Gehalt von 56,5 % und einem
Wassergehalt von 22 % su bilden, erzeugt worden war, wurde in einer Menge von 49,44
kg/min-unter einem Druck von 8,43 atü (9,43 kg/cm2) in den Reaktor eingegeben. Gleichzeitig
leitete man in den Reaktor anhydrisches Ammoniak in einer Menge von 6,67 kg/min
unter einem Druck von 8,43 atü ein. Das durch die Reaktion entstehende Produkt verfestigte
sich im Fluge und besaß nach einer Analyse die Qualität 12,1 - 60,5 - 0.
-
Beispiel IV Es wurde die Absorbtion von Ammoniak durch auf verschiedene
Weise hergestelltes Monoammoniumphosphat untersucht, um den Unterschied in der Absorbtionsgeschwindigkeit
von Ammoniak durch das gemäß der Erfindung hergestellte Produkt gegenüber auf andere
Weise hergestelltem Monoammoniumphosphat festzustellen. Diese Untersuchung wurde
folgendermaßen ausgeführt: Zunächst wurden 1000 g Monoammoniumphosphat mit einem
auf 3 *
eingestellten Feuchtigkeitsgehalt mit 1000 g feinem Sand
vermischt. Der Sand diente als Verdünnungsmittel, um die Reaktionswärme unter Kontrolle
zu halten. Das gesamte 2000 g schwere Gemisch wurde in einen 3 1 fassenden durchsichtigen
Kunststoffreaktorkolben eingegeben, der mit einem Auslaß zum Erzeugen eines Vakuums
und einem Einlaß zum Einleiten von gasförmigem Ammoniak versehen war. Der Reaktorkolben
wurde dann dicht verschlossen und die Luft aus ihm mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe
auf einen absoluten Druck von 15 bis 20 mm Quecksilbersäule entformt. Sobald dies
erreicht war (Zeitpunkt 0) wurde der zum Erzeugen des Vakuums verwendete Auslaß
geschlossen und Ammoniak sohnell in den Kolben eingeleitet, bis der Druck im Kolben
wieder dem atmosphärischen Druck gleich war. Dann wurde der im Kolben herrschende
Druck so reguliert, daß er dem atmosphärischen Druck gleich blieb, indem man das
Einströmen von anhydrischem Ammoniakdampf überwachte0 Die Ammoniakabsorbtion durch
das im Kolben befindliche Monoammoniumphosphat wurde dadurch ermittelt, daß man
den gesamten Kolben auf eine Laborwaage stellte. Es wurden kontinuierliche Messungen
des Ammoniakgewichtsverlustes gegenüber der Zeit über eine Stunde bei 1 bis 2 g
Intervallen durchgeführt. Zum Vergleich wurde dieselbe Untersuchung mit einer Füllung
von 2000 g Sand mit demselben Feuchtigkeitsgehalt durchgeflihrt. Weiterhin wurden
Versuche mit im wesentlichen reinem kristallinen Nonoammoniumphosphat mit einer
Korngröße von 0,83 bis 0,59 mm und 0,42 bis 0,21 mm durchgeführt. Außerdem wurden
Monoammoniumphogphatproben
des gemäß der Erfindung hergeStellten
Produktes mit einer Partikelgröße von 0,83 bis 0,59 mm und 0,42 bis 0,21 mm untersucht.
Die aus diesen Untersuchungen gezogene Schlußfolgerung zeigte, daß gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestelltes Monoammoniumphosphat 5 bis 10mal schneller als reines kristallines
Monoammoniumphosphat ammonisiert, d.h.
-
5 bis 10mal schneller Ammoniak in der für die Umwandlung erforderlichen
Menge aufnimmt.
-
Im einzelnen ist bezüglich der Herstellung von Monoammoniumphosphat
zu sagen, daß flüssiges Ammoniak mit einem Druck, der ausreicht, dasselbe im flüssigen
Zustand zu erhalten, mit flüssiger Phosphorsäure unter einem Druck von wenigstens
3,5 atü (4,5 kg/om ) gehalten wird und eine kreisende Geschwindigkeit von wenigstens
228 m/min besitzt. An der gontakt stelle hat die Phosphorsäure eine etwa 3mal größere
Dichte strahl als das Ammoniak und neigt dazu, den Ammoniak/einzuhUllen wodurch
verhindert wird, daß sich Fest stoffe im Reaktor absetzen. Das geschmolzene Monoammoniumphosphat
und der überhitze Dampf verlassen den Reaktor mit einer Geschwindigkeit, die vermutlich
in der Größenordnung von etwa 800 Stundenkilometer oder 13 - 14 m/min liegt. Das
geschmolzene Monoammoniumphosphat verfestigt sich dann und fällt aus dem Dampf und
der heißen Luft aus, wobei ein im wesentlichen trockenes (weniger als 3 % Feuchtigkeit)
Monoammoniumphosphat entsteht, das in sehr feinen Partikeln vorliegt, die insgesamt
eine sehr große Oberfläche aufweisen.
-
Es ist sehr wichtig, die in den Reaktor gelangende Flüssigke@@smenge
genau zu überwachen, weil zuviel Wasser zu einem nassen .»noammoniumphosphat führt.
Wenn hingegen zu wenig Wasser vorhanden ist, erhält man ein heißes trockenes Monoammoniumphosphat,
das zu groben harten Klumpen zusammengebacken ist, die nur äußerst schwierig zu
zerkleinern sind.
-
Allgemein gesprochen wird die Phosphorsäure 80 überwacht, daß sie
etwa 22 bis 25 % Wasser enthält. Dementsprechend sollte der P205-Gehalt der Phosphorsäure
im Bereich zwischen 48 bis 52 % liegen, wenn man mit im Naßverfahren hergestellter
Phosphorsäure arbeitet, welche die üblichen Verunreinigungen enthält. Wenn man hingegen
im Ofenverfahren hergestellte Phosphorsäure verwendet, kann der Wassergehalt etwa
20 bis 24 % und der P205-Gehalt etwa 52 bis 58 % sein. Bei den Beispielen 1 und
2 wurde im Naßverfahren hergestellte Phosphorsäure verwendet, während beim Beispiel
3 im Ofenverfahren hergestellte Phosphorsäure Anwendung fand.
-
Man kann auch einen Phosphorsäurebrei verwenden, der durch Ausfällen
und Niederschlagen von unlöslichen Materialien, die von ïMatur aus in nach dem Naßverfahren
hergestellter Phosphorsäure vorkommen, entstanden ist. Diese unlöslichen Materialien
enthalten Eisenphosphate, Alumiumphosphate, Eisenkaliumphosphate, Alkali, Siliziumfluoride,
organische Bestandteile usw.. Dieser Phosphorsäurebrei enthält normalerweise 40
bis 55 % P205, 10 bis 25 % Wasser und 5 bis 20 % unlösbare Fest stoffe.
-
Die Umsetzung von Monoammoniumphosphat in Diammoniumphosphat wird
dadurch erzielt, daß man die Monoammoniumphosphatpartikel in eine Granulier- und
Ammonisiervorrichtung, d.h. in eine geneigt angeordnete drehbare Trommel eingibt,
wodurch ein rollendes und nach unten rutschendes oder kaskadenartig stür->-ades
Bett. aus Nonoammoniumphosphatfeststoffen gebildet wird, « rohes in einer bestimmten
Richtung bewegt wird oder rieselt.
-
Flüssiger Ammoniak wird - im allgemeinen unterhalb des rollenden Bettes
- im wesentlichen parallel zur Achse der Granulier- und immonisiervorrichtung in
einer Menge eingeblasen, die ausreichend ist, um das Monoammoniumphosphat zu Diammoniub
phosphat praktisch vollständig zu neutralisieren. Das Diammoniumphosphat wird dann
aus der Granuliervorrichtung entnommen, getrocknet und klassiert,und es werden nur
die staub-oder pulverförmig feinen Partikel wieder in die Trommel oder die Granuliervorrichtung
für eine weitere Behandlung zurückgeführt.
-
PUr die Ammonisierung des Monoammoniumphosphates zu Diammoniumphosphat
ist es nicht erforderlich, irgendwelohes Material in den Verfahrenskreislauf zurückzuführen,
um Flüssigkeit zu absorbieren oder die Reaktionswärme niedrig zu halten, was bei
allen bekannten Verfahren in hohem Ausmaße erforderlich ist, weil diese beiden Notwendigkeiten
durch die gemäß der Erfindung durohgeführte vorläufige Neutralisation überflüssig
werden. Das vorgesohlagene Verfahren benötigt jedoch ebenso wie
die
bekannten Verfahren die Zufuhr von Ammoniak in einer überschüssigen Menge in die
Granuliervorrichtung, um die Reaktion mit einem Molverhältnis von 2,0 durchführen
zu können. Deshalb kann etwas Phosphorsäure durch einen Rieselturm eingegeben werden,-um
das überschüssige Ammoniak zu binden und rückzugewinnen und um mehr Diammoniumphosphat
herzustellen, indem man dieses zusätzlich gewonnene Produkt dem rollenden Bett aus
reagierendem Monoammoniumphosphat zugibt. Diese zusätzliche Phosphorsäure muß -
wie bei den bekannten Verfahren beschrieben - in den Verfahrensablauf zurückgeführt
werden, und normalerweise sind die staub- oder pulverförmigen Partikel, welche beim
Klassiervorgang abgeschieden werden, ausreichend, um die zugefügt Phosphorsäure
zu absorbieren.
-
Wenn hochgradige granulatartige Düngemittel gewünscht sind, werden
Düngemitelfestßtoffe, welche mit Säure reagierende Phosphatfeststoffe enthalten,
und auch das Monoammoniumphosphat in die Granulier- und Ammonisiervorrichtung eingegeben
und mit alkalischen Strömungsmitteln neutralisiert, welche unterhalb des aus Feststoffen
bestehenden Bettes eingespritzt werden. Gleichzeitig kann ein ansäuerndes Medium,
welches Phosphorsäure oder Schwefelsäure enthäl.t, auf das Bett in Gegenrichtung
abwechselnd gespritzt werden. Düngemittelfeststoffe besitzen gewöhnliche, auf Säure
reagierende Phosphate, die gewöhnlich mit Pottasche kombiniert werden. Es können
jedoch auch Harnstoff, Ammoniumnitrat, Laliumnitrat-, Sulfate von Pottasche, Harnstoffsalze
von Pottasche, Monokaliumphosphate
und auch Wachstumsfördermittel
und andere Pflanzennährstoffe vorhanden sein.
-
Patentansprüche: