DE1902736A1 - Magnesium ammonium phosphate - Google Patents

Magnesium ammonium phosphate

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DE1902736A1 DE19691902736 DE1902736A DE1902736A1 DE 1902736 A1 DE1902736 A1 DE 1902736A1 DE 19691902736 DE19691902736 DE 19691902736 DE 1902736 A DE1902736 A DE 1902736A DE 1902736 A1 DE1902736 A1 DE 1902736A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05BPHOSPHATIC FERTILISERS
    • C05B7/00Fertilisers based essentially on alkali or ammonium orthophosphates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

Magnesium ammonium phosphate (MAP)is produced from hydrated magnesium sulphate, phosphoric acid or a conc. soln. of a very soluble salt of phosphoric acid and, if necessary, ammonia. The exit materials or their solns. are reacted at 0-60 degrees C pref. 25-30 degrees C with a satd. soln. of ammonium sulphate (AS). This soln. is heated enough, pref. 55-65 degrees C, for AS developing with the reaction, to be able to be removed from the heated soln, and for the exit material or solns. of them, to be inserted, only with such a water content that exceeds the bonding power of the MAP. The heat content of the warmed soln. increases with the heat of reaction of the final loss of evaporation sufficiently to allow the initial cold of the AS satd. mother liquor to be reachieved by water withdrawal. Either an excess of this mother liquor results which is useful for other purposes or AS results as a solid by cooling down as described, or both can occur. The MAP hydrate is led away from the AS soln. which is then cooled in a evaporation loss apparatus by water evaporation. The low water product is granulated by addition of water at a suitable temp.

Description

Verfahren zur Herstellung von Magnesiumammoniumphosphat Magnesiumat loniumphosphat, eine Verbindung, die als Fällungsform sowohl des Magnesium- als auch des Phosphations aus der analytischen Chemie sehr lange bekannt ist, stellt auch ein besonders wertvolles Düngemittel dar. Schon vor fünfzig Jahren fand man heraus, daß Magnesiumphosphate vor allem dem Getreide viel zuträglicher als lösliche Calciumphosphate sind0 Unter diesen ist das Magnesiumammoniumphosphat besonders hervorzuheben, weil es sowohl Phosphorsäure als auch Ammoniumstickstoff in einer schwerlöslichen Form enthält, daß selbst sehr ergiebige Regengüsse das Düngemittel aus leichten Böden nicht vorzeitig herauswaschen, und Sekundärwmsetzungen, welche die Phosphationen in eine unausnutzbare Form überführen, genügend verlangsamt werden; dabei bleiben aber die Phosphationen den auflösenden Ausscheidungen der Pflanzenwurzeln und die Ammoniumionen den nitrifizierenden Bodenorganismen leicht zugänglich. Process for the production of magnesium ammonium phosphate Magnesiumate Ionium phosphate, a compound that is used as a precipitation form of both magnesium and Phosphate ion has also been known for a long time from analytical chemistry also a particularly valuable fertilizer. Already before fifty Years ago it was found that magnesium phosphates are much more beneficial to grain as soluble calcium phosphates0 Among these is magnesium ammonium phosphate Particularly noteworthy because it contains both phosphoric acid and ammonium nitrogen in a form that is difficult to dissolve, that even very heavy downpours contain that Do not wash fertilizers out of light soils prematurely, and secondary heat build-up, which convert the phosphate ions into an unusable form is slowed down sufficiently will; but the phosphate ions remain the dissolving precipitates of the Plant roots and ammonium ions are easily absorbed by the nitrifying soil organisms accessible.

Der günstigen Eigenschaften des beschriebenen Düngemittels wegen, hat man sich schon früh um die technische Herstellung des Magnesiumammoniumphosphates bemüht. In der deutschen Patentschrift 565 963 wird bereits ein Verfahren beschrieben, bei welchem aus Magnesiumsulfat Magnesiumammoniumphosphat und eine Lösung von Ammoniumsulfat, die sekundär zu Kaliumsulfat und Ammoniumchlorid umgesetzt wird, erhalten werden. Andere Arbeitsweisen gehen vom Magnesiumchlorid oder auch Magnesiumoxid aus, (vgl. US-Patentschriften 1 881 195 und 1 913 539 sowie die englische Patentschrift 379 433). In neuerer Zeit bemühte sich die amerikanische Firma Grace um die Herstellung, wie aus C & En 39 (1961) 37, 83/84 hervorgeht. Über das Verfahren ist noch nichts Näheres bekannt geworden. Auch in Deutschland wird daran gearbeitet, die Herstellung von Magnesiumammoniumphosphat zu verbessern (deutsche Auslegeschrift 1 260 450). Man hat vorgeschlagen, den pH-Wert bei der Fällung zwischen 5 und 8 zu halten, um gröberes Korn zu erhalten. Dieser Gedanke ist jedoch nicht neu, wie aus den Referaten im Gmelin, System-Nr. 27 (B) S 487, hervorgeht.Due to the favorable properties of the fertilizer described, the technical production of magnesium ammonium phosphate was dealt with early on engaged. In the German patent specification 565 963 a method is already described, in which from magnesium sulfate magnesium ammonium phosphate and a solution of ammonium sulfate, which is converted secondary to potassium sulfate and ammonium chloride can be obtained. Other working methods are based on magnesium chloride or magnesium oxide (cf. U.S. Patents 1,881,195 and 1,913,539 and English Patent 379 433). In more recent times the American made an effort Company Grace about the production, as can be seen from C & En 39 (1961) 37, 83/84. About the Procedure has not yet been released. It is also in Germany worked to improve the production of magnesium ammonium phosphate (German Interpretation document 1 260 450). It has been suggested to keep the pH between Hold 5 and 8 for coarser grain. However, this thought is not new, as from the presentations in Gmelin, system no. 27 (B) S 487.

Bisher war die Aufarbeitung der anfallenden Mutterlaugen zu aufwendig, um das Magnesiumammoniumphosphat in ernsthafte Konkurrenz zu den üblichen Produkten zu bringen. Die Erfindung ermöglich es nun, die Aufarbeitung nicht mehr direkt verwertbarer Mutterlaugen zu vermeiden.Up until now, the processing of the mother liquors was too time-consuming, the magnesium ammonium phosphate in serious competition with the usual products bring to. The invention now makes it possible to no longer directly utilize the work-up Avoid mother liquors.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Herstellung von Magnesiumammoniumphosphat aus NgSO4 in Form eines seiner Hydrate , Phosphorsäure (bzw. Phosphat) und Ammoniak eine konzentrierte Ammoniumsulfatlösung im Kreislauf geführt. Sie dient als Lösungs- bzw. als Suspensionsmittel für die Ausgangsstoffe und die Endprodukte.According to the invention in the process for the production of magnesium ammonium phosphate from NgSO4 in the form of one of its hydrates, phosphoric acid (or phosphate) and ammonia a concentrated ammonium sulfate solution circulated. It serves as a solution or as a suspension medium for the starting materials and the end products.

Die Konzentration der Ammoniumsulfatlösung am Eintritt in den Reaktor ergibt sich daraus, daß sie bei einer Temperatur, die zwischen Oo und 600C liegen soll, gesättigt ist Die Wahl dieser Temperatur richtet sich zweckmäßig nach der tiefsten im Verfahrenskreislauf auftretenden Temperatur. Die "kalt" gesättigte Ammoniumsulfatlösung wird vor dem Eintritt in den Reaktor durch indirekte Heizung oder atch im Reaktor durch indirekte Heizung und/Oder die Reaktionswärme erwärmt, damit sie das sich bei der Reaktion bildende neue Ammoniumsulfat lösen kann, um eine Abtrennung des ausgefallenen Magnesiumammoniumphosphats von dem Ammoniumsulfat auch bei Anwendung wasserarmer Rohstoffe zu ermöglichen. Nach der Abtrennung des Magnesiumammoniumphosphates wird die Lösung, z.B. durch Entspannungsverdampfung, abgekühlt , wodurch das gebildete Ammoniumsulfat in fester Form gewonnen werden kann Die Mutterlauge geht an den Prozeßanfang zurück Die Erfindung schreibt aber nicht zwingend vor, daß das beim Umsatz von Magnesiumsulfat mit Phosphationen und Ammoniak gebildete Ammoniumsulfat in fester Form anfallen muß Es wird zu Ermöglichung eines stationären Kreislaufes nur gefordert, daß am Ende des Abkühlungsprozesses eine Lösung gleicher Konzentration entsteht, wie sie am Reaktoreingang eingegeben wurde, wobei bei der tieferen Temperatur die Sättigungsgrenze erreicht werden soll. Das gebildete Ammoniumsulfat fällt bei d»sar Arbeitsweise als ein Überschuß dieser Lösung an, der als solcher aus dem Kreislauf abgezogen wird0 Diese Art der Prozeßführung ermöglicht die Verwendung von Rohstoffen mit höherem Wassergehalt0 Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in beiden dargelegten Fällen eine bessere Nutzung der Reaktionswärme als die bisher üblichen Techniken.The concentration of the ammonium sulfate solution at the entrance to the reactor results from the fact that at a temperature the one between Oo and 600C should be saturated. The choice of this temperature is appropriate according to the lowest temperature occurring in the process cycle. The "cold" saturated Ammonium sulfate solution is heated indirectly before entering the reactor or atch in the reactor by indirect heating and / or the heat of reaction is heated, so that they can dissolve the new ammonium sulfate that forms during the reaction a separation of the precipitated magnesium ammonium phosphate from the ammonium sulfate even when using raw materials that are low in water. After the separation of the Magnesium ammonium phosphate is the solution, e.g. by flash evaporation, cooled, whereby the ammonium sulfate formed are recovered in solid form can The mother liquor goes back to the beginning of the process But the invention writes not mandatory that the conversion of magnesium sulfate with phosphate ions and Ammonia-formed ammonium sulphate must be obtained in solid form. It becomes possible a stationary cycle only required that at the end of the cooling process a solution of the same concentration is created as entered at the reactor inlet the saturation limit should be reached at the lower temperature. The educated Ammonium sulfate is involved in this mode of operation Excess of this solution, which is withdrawn as such from the circuit The type of process control enables the use of raw materials with a higher water content0 The method according to the invention allows a better one in both cases presented Use of the heat of reaction as the previously common techniques.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Beispielen erläutert.The process according to the invention is illustrated by means of examples.

Beispiel 1 Stöchiometrische Mengen von festem Bittersaltz, wasserfreier Phosphorsäure und Ammoniak werden langsam in eine solche Menge kaltgesättigter neutraler Ammoniumsulfatlösung, die aber von der tieferen Sättigungstemperatur, z.B.Example 1 Stoichiometric amounts of solid bitter salt, anhydrous Phosphoric acid and ammonia are slowly turning into such an amount of cold saturated neutral Ammonium sulfate solution, but which depends on the lower saturation temperature, e.g.

300C, auf knapp 600C erwärmt wird, nach Mangabe des stattfindenden Umsatzes nach und nach eingespeist, daß die erwärmte Ammoniumsulfatlösung das gebildete Ammoniumsulfat auflöst. Freies Ammoniak sollte in dem den Reaktor verlassonden Reaktionsgemisch nicht mehr vorhanden sein.300C, is heated to almost 600C, according to the mangabe that takes place Sales gradually fed in that the heated ammonium sulfate solution formed Dissolves ammonium sulfate. Free ammonia should be in the reaction mixture leaving the reactor no longer exist.

Nach Abtrennung des ausgefallenen Nagn.siumammoniumphosphat wird die Ammoniumsulfatlösung, z.B. durch Entspannungsverdampfung, abgekühlt, wobei ein großer Teil des verdampften Wassers in die abzukühlende Lösung zurückgeführt werden kann, nachdem er vorher beispielsweise zum Waschen des Magnesiumammoniumphosphates herangezogen wurde. Das gebildete Ammoniumsulfat fällt quantitativ in fester Form an.After the precipitated Nagn.siumammoniumphosphat is separated Ammonium sulphate solution, e.g. by flash evaporation, cooled down, a large part of the evaporated water being returned to the solution to be cooled can be after it has previously been used, for example, to wash the magnesium ammonium phosphate was used. The ammonium sulfate formed falls quantitatively in solid form at.

Bei richtiger Arbeitsweise erhält man die abgekühlte Ammoniumsulfatlösung in einer solchen Konzentration und Menge, wie sie dem Eingang in den Reaktor entsprechen.If the procedure is correct, the cooled ammonium sulfate solution is obtained in such a concentration and amount as they correspond to the entrance to the reactor.

Die Reaktionsgleichung ist: Der Kristallwassergehalt des Magnesiumammoniumpho sphates erniedrigt sich bei Annäherung an 600C in der hochkonzentrierten Ammoniumsulfatlösung auf 4 Mole H2O. Über 60QC kann er über durchschnittlich 3 Mole effektiven H2O-Gehalte auf 1 Mol H2O-Gehalt absinken. Die Reaktionswärme betragt je nach dem Kristaliwassergehalt des Endproduktes 81 bis 87 Kcal pro Formelumsatz.The reaction equation is: The water of crystallization in the magnesium ammonium phosphate drops to 4 moles of H2O when it approaches 600C in the highly concentrated ammonium sulfate solution. Above 60QC, it can drop to an average of 3 moles of effective H2O content to 1 mole of H2O content. The heat of reaction is 81 to 87 Kcal per formula conversion, depending on the water content of the end product.

Nimmt man als durchschnittliche spezifische Wärme der Ammoniumsulfatlösung o,65 Kcal/kg0grd an und führt man den Formelumsatz in 2 530 g dieser gesättigten Ammoniumsulfatlösung durch, die von 30° auf 60°C zu erwärmen wäre, dann sind hierzu 49,3 Kcal erforderlich Diese Wärmemenge steht bei der Abkühlung der Ammoniumsulfatlösung nach der Abtrennung des Magnesiumammoniumphosphates durch Entspannungsverdampfung zum Wasserentzug wieder zur Verfügung. Das ist bereits mehr als zur Entfernung der bei der Reaktion freigesetzten t oder 3 Mole H20 erforderlich ist. Die überschüssig verdampfte Wassermenge führt man zum Binhalten der Wasserbilanz vor dem Abtrennen des festen Ammoniumsulfates in die abgekühlte Lösung zurück. Beim Abkühlen der Lösung fällt bei Einhaltung der Bilanz soviel festes Ammoniumsulfat aus, wie sich durch die Reaktion bildete.If the average specific heat of the ammonium sulfate solution is taken 0.65 Kcal / kg0grd and the formula conversion is carried out in 2 530 g of this saturated Ammonium sulphate solution, which would have to be heated from 30 ° to 60 ° C, are then required 49.3 Kcal required This amount of heat is available when the ammonium sulphate solution is cooled after the magnesium ammonium phosphate has been separated off by flash evaporation available again for dehydration. That is already more than the removal of the t or 3 moles of H20 released in the reaction is required. The excess evaporated amount of water leads to the maintenance of the water balance before separation of the solid ammonium sulfate back into the cooled solution. When the solution cools if the balance is adhered to, as much solid ammonium sulphate precipitates out as passes through the reaction formed.

Die über den angegebenen Wärmebedarf hinausgehende Reaktionswärme kann bei Verwendung hochkonzentrierter Ausgangsstoffe nicht direkt verwertet werden0 Sie ist durch Kühlung abzuführen. Diese kann u. a. dadurch bewirkt werden, dnß wie im Beispiel 2 eine größere Menge der kaitgesättigten Ammoniumsulfatlösung zur Aufnahme der überschüssigen Wärme und zu ihrer Abgabe bei der Entspannungskühlung umgewälzt wird.The heat of reaction exceeding the specified heat requirement cannot be recycled directly when using highly concentrated raw materials0 It is to be dissipated by cooling. This can include be effected by how in example 2 a larger amount of the saturated ammonium sulfate solution to the Absorbing excess heat and releasing it during relaxation cooling is circulated.

Beispiel 2 Die Reaktionswärme kann besser genutzt werden1 wenn nicht die teure konzentrierte Phosphorsäure eingesetzt wird, sondern eine solche von nur 52 bis 53 OX; H H3P04 (ca. 38 % P 0 ) 25 In diesem Falle sind maximal 8 Mole H20 zu verdampfen, was ohne weiteres mit der zur Verfügung stehenden Wärmemenge zu erreichen ist. In diesem Falle ist aber eine wenigstens doppelt so große Menge Ammoniumsulfatlösung zu rezirkulieren als in Beispiel 1 angegeben, wodurch die Sättigungsgrenze für Ammoniumsulfat zwar bei der höheren Temperatur nicht erreicht wird, trotzdem aber am Ende der Entspannungsverdampfung die gleiche Menge festes Ammoniumsulfat wie im Beispiel 1 anfällt und eine bei der Abkühlungstemperatur gesättigte Ammoniumsulfatlösung resultiert. Hier zeigen sich die Vorzüge des neuen Verfahrens gegenüber älteren Arbeitsweisen sehr deutlich. Durch die Kreislaufführung der kalt gesättigten Ammoniumsulfatlösung läßt sich einerseits die Einstellung der Temperaturniveaus sehr leicht steuern, und andererseits wird auch noch die Reaktionswärme dazu nutzbar gemacht, einen der Rohstoffe ohne Störung der Wasserbilanz im Kreisprozeß in verdünnter Form einsetzen zu können. Dies ist vor allem hinsichtlich der Phosphorsäure nach dem Naßaufschlußverfahren von Interesse, deren Konzentrierung kostspielig ist.Example 2 The heat of reaction can be better used1 if not the expensive concentrated phosphoric acid is used, but one of only 52 to 53 OX; H H3P04 (approx. 38% P 0) 25 In this case there is a maximum of 8 moles of H20 to evaporate, which can easily be achieved with the amount of heat available is. In this case, however, the amount of ammonium sulfate solution is at least twice as large to recirculate as indicated in Example 1, thereby reducing the saturation limit for ammonium sulfate is not reached at the higher temperature, but nevertheless at the end of the flash evaporation the same amount of solid ammonium sulfate as in Example 1 and one in the Cooling temperature saturated ammonium sulfate solution results. Here show up the advantages of the new process compared to older working methods are very clear. By circulating the cold saturated ammonium sulfate solution on the one hand control the setting of the temperature levels very easily, and on the other hand will the heat of reaction also made usable, one of the raw materials without interference to be able to use the water balance in the cycle process in diluted form. This is especially with regard to phosphoric acid after the wet digestion process from Interest that is costly to concentrate.

Beispiel 3 Steht nur eine sehr dünne Phosphorsäure zur Verfügung, dann kann es besser sein, diese zunächst in eines der Ammoniumsalze zu überführen, bevor die Konzentrierung beginnt, weil die Korrosionswirkung dieser Salzlösungen geringer als die der freien Säure ist. Deshalb ist es von Interesse, auch die Einsatzmöglichkeiten der Ammonium phosphate in dem vorgeschlagenen Verfahren zu prüfen.Example 3 If only a very thin phosphoric acid is available, then it may be better to first convert this into one of the ammonium salts, before the concentration starts because of the corrosive effect of these salt solutions is less than that of the free acid. That is why it is of interest also the possible uses to examine the ammonium phosphate in the proposed method.

Die Reaktionsgleichungen sind: Di. Reaktionswärmen bewegen sich zwischen 17 und 57 Kcal/Formeluatz. Besonders die erste der hier genannten Reaktionen (57 Kcal) eignet sich gut für die Einplanung in das Verfahren. Beide Ausgangs salze werden in stöchiometrischem Verhältnis in fester Form eingesetzt. Die Wasserbilanz macht trotz der geringeren Reaktionswärme keine Schwierigkeiten. Wollte man jedoch das Triammoniumphosphat einsetzen, dann müßte man zusätzliche Wärme in den Kreislauf einspeisen. Das könnte beispielsweise durch Aufheizen der kalt gesättigten Ammoniumsulfatlösung in einem Wärmeaustauscher geschehen, bevor die Lösung in den Reaktor gegeben wird. Möglich ist es jedoch auch, die Wärmezufuhr über Heizbündel im Reaktor vorzunehmen. Ein Teil der im Entspannungsverdampfer umgesetzten Wärme kann durch Vorwärmung der kalt gesättigten Mutterlauge zurückgewonnen werden.The reaction equations are: The heat of reaction is between 17 and 57 Kcal / formula. The first of the reactions mentioned here (57 Kcal) is particularly suitable for planning in the process. Both starting salts are used in solid form in a stoichiometric ratio. Despite the lower heat of reaction, the water balance does not cause any difficulties. However, if you wanted to use the triammonium phosphate, then you would have to feed additional heat into the circuit. This could be done, for example, by heating the cold, saturated ammonium sulfate solution in a heat exchanger before the solution is added to the reactor. However, it is also possible to supply heat via heating bundles in the reactor. Part of the heat converted in the flash evaporator can be recovered by preheating the cold, saturated mother liquor.

Beispiel 4 Statt Bittersalz kann auch der wasserärmere Kieserit (MgSO4. H2o) in feingemahlenem Zustand eingesetzt werden.Example 4 Instead of Epsom salt, kieserite (MgSO4. H2o) can be used in a finely ground state.

Allerdings verlängert sich die für den vollständigen Umsatz notwendige Verweilzeit der Mischung im Reaktor. Auf der anderen Seite erweitert sich die Möglichkeit, Lösungen mit noch geringerem P205-Gehalt wie im Beispiel 2 angeführt als Phosphat spender zu verwendeb.However, the time required for full sales is extended Residence time of the mixture in the reactor. On the other hand, the possibility of Solutions with an even lower P205 content as listed in Example 2 than phosphate dispenser to be used

Eine besonders vorteilhafte Arbeitsweise auf der Basis Kieserit stellt folgende Variation des Erfindungsgedankens dar: 138,4 g Kieserit werden mit 115,0 g NH4H2P04 in wäßriger Lösung und 34,1 g Ammoniakgas in der kalt gesättigten, aber auf ca. 600C erwärmten Ammoniumsulfatlösung zu 209,4 g Magnesiumammoniumphosphatvierhydrat und 132,2 g Ammoniumsulfat umgesetzt. Hierbei werden ca. 69 Kcal nutzbare Reaktionswärme frei. Damit können ca.7 Mole Wasser verdampft werden.A particularly advantageous way of working on the basis of kieserite is provided represents the following variation of the inventive concept: 138.4 g of kieserite are 115.0 g NH4H2P04 in aqueous solution and 34.1 g ammonia gas in the cold but saturated Ammonium sulfate solution heated to approx. 600C to give 209.4 g of magnesium ammonium phosphate four-hydrate and 132.2 g of ammonium sulfate reacted. Here, approx. 69 Kcal of usable heat of reaction are generated free. This allows about 7 moles of water to be evaporated.

Das Ammoniumdihydrogenpho sphat resultiert beispielsweise aus einer später zu erläuternden Umsetzung als Lösung, die 48 g Salz in 100 g Wasser enthält. Wird diese Lösung in den Reaktor eingeführt, dann bringen 115,0 g Ammoniumdihydrogenphosphat 13,4 Mole Wasser mit. 1 weiteres Mol Wasser stammt aus dem Kieserit. Es müßten also i4,4 - 4 = 10,4 Mole Wasser verdampft werden, um das sich bildende Ammoniumsulfat quantitativ in fester Form zu erhalten. Es stehen aber nur 69 Kcal zur Verfügung. Der Rest muß durch partielle Wärme rückgewinnung und durch zusätzliche Heizung aufgebracht werden.The Ammoniumdihydrogenpho sphat results for example from a Reaction to be explained later as a solution containing 48 g of salt in 100 g of water. When this solution is introduced into the reactor, then 115.0 g of ammonium dihydrogen phosphate are brought 13.4 moles of water with. Another mole of water comes from the kieserite. So it should i4.4 - 4 = 10.4 moles of water are evaporated to remove the ammonium sulfate that is formed to be obtained quantitatively in solid form. But there are only 69 Kcal available. The rest must be applied by partial heat recovery and additional heating will.

Den zusätzlichen Wärmeaufwand kann man umgehen, wenn man nicht die Abscheidung von festem Ammoniumsulfat anstrebt, sondern nur die Widergewinnung der kalt gesättigten Ammoniumsulfatlösung, wobei dann entsprechend ein Überschuß an dieser Lösung am Ende eines Umlaufes resultiert, den man atis dem Kreislauf herausnehmen kann.You can avoid the additional heat input if you don't use the Separation of solid ammonium sulphate is aimed at, but only the recovery of the cold saturated ammonium sulfate solution, in which case an excess of this solution results at the end of a cycle, which can be removed from the cycle can.

Es hat sich gezeigt, daß man die resultierende Ammoniumsulfatlösung vorteilhaft zum Extrahieren von Superphosphat heranziehen kann. Zwischen dem Calciumdihydrogenphosphat im Superphosphat und dem Ammoniumsulfat spielt sich folgende Reaktion ab: Man gewinnt so mit einem apparativen Aufwand, der kaum grösser als beim Naßaufschluß zur Phosphorsäure-Gewinnung ist, eine Ammoniumdihydrogenphosphatlösung oben genannter Konzentration. Die P 205-Verluste liegen bei 6 bis 8 Waschstufen nur wenig über den aus dem Phosphprsäureverfahren bekannten Werten. Auf der anderen Seite spart man jedoch pro Mol H3P04 (hier in Form des Monoammoniumsalzes) bis zu einem Drittel der Menge an freier Schwefelsäure ein, die üblicherweise benötigt wird. Diese Tatsache ist in Anbetracht der heutigen Schwefelsäureverknappung von wesentlicher Bedeutung.It has been shown that the resulting ammonium sulfate solution can advantageously be used for extracting superphosphate. The following reaction takes place between the calcium dihydrogen phosphate in the superphosphate and the ammonium sulfate: In this way, an ammonium dihydrogen phosphate solution of the above-mentioned concentration is obtained with an outlay on apparatus which is hardly greater than in the case of wet digestion for the production of phosphoric acid. At 6 to 8 washing stages, the P 205 losses are only slightly above the values known from the phosphorous acid process. On the other hand, you save up to a third of the amount of free sulfuric acid that is normally required per mole of H3PO4 (here in the form of the monoammonium salt). This fact is essential given today's sulfuric acid shortage.

Zur Erzeugung von 115,0 g Ammoniumdihydrogenphosphat aus dem primären Calciumphosphat des Superphosphates braucht man theoretisch 66 g Ammoniumsulfat0 Führt man dieses in Form der bei 300C gesättigten Ammoniumsulfatlösung zu, dann entzieht man dem Mutterlaugenkreislauf des Magnesiumammoniumphosphatprozesses neben dem halben Mol Ammoniumsulfat auch noch knapp 4,2 Mole Wasser. Mit dem Kieserit und der Ammoniumdihydrogenphosphatlösung werden demgegenüber 14,4 Mole Wasser in den Kreislauf eingetragen und 4 Mole vom Vierhydrat des Magnesiumammoniumphosphates ausgetragen. Demnach sind jetzt nur noch 10,4 - 4,2 = 6,2 Mole Wasser zu verdampfen, wozu die Reaktionswärme ausreicht. Es kann dann außer dem halben Mol (NH4)2SO4 in Lösungsform, das für die Ammoniumdihydrogenphosphatlösung benötigt wurde, noch ein halbes Mol Ammoniumsulfat in fester Form gewonnen werden. Im Prinzip kann man auch dieses Produkt zu überschüssiger AmmoniumphoJphatproduktion heranziehen. Anderenfalls findet das Ammoniumsulfat z.B. in der Mischdüngerproduktion Verwendung.To produce 115.0 g of ammonium dihydrogen phosphate from the primary Calcium phosphate of the superphosphate theoretically needs 66 g of ammonium sulfate0 If this is supplied in the form of the ammonium sulfate solution saturated at 300C, then is withdrawn from the mother liquor cycle of the magnesium ammonium phosphate process half a mole of ammonium sulfate also includes just under 4.2 moles of water. With the kieserite and the ammonium dihydrogen phosphate solution, in contrast, 14.4 moles of water are in entered the circuit and 4 moles of the four hydrate of magnesium ammonium phosphate carried out. Accordingly, there are now only 10.4 - 4.2 = 6.2 moles of water to evaporate, for which the heat of reaction is sufficient. It can then contain half a mole of (NH4) 2SO4 in Solution form that was required for the ammonium dihydrogen phosphate solution, one more half a mole of ammonium sulfate can be obtained in solid form. In principle you can too use this product to produce excess ammonium phosphate. Otherwise the ammonium sulphate is used, for example, in the production of mixed fertilizers.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren noch einmal an einen Fließschema erläutert werden um die technischen Möglichkeiten der Durchführung aufzuzeigen0 Das Schema läßt sich allen bisher dargelegten Verfahrensvarianten in einfacher Weise anpassen, Das Schema läßt ein kennzeichnendes Merkmal des Verfahrens, den Kreislauf der Mutterlauge ML, erkennen. In den Reaktor R werden die Ausgangsstoffe bzw deren Lösungen eingespeist.In the following, the method according to the invention is to be used again The flow diagram will be explained around the technical options the implementation 0 The scheme can be used in all of the process variants presented so far adapt in a simple manner, the scheme allows a characteristic feature of the process, recognize the cycle of the mother liquor ML. In the reactor R are the starting materials or their solutions fed in.

Er soll so in einzelne Rührwerksabteilungen eingeteilt sein, daß die Verweilzeit vereinheitlich wird, um ein Austreten von nicht umgesetztem Material zu vermeiden (Kaskade). Hierauf ist bei Verwendung des langsam reagierenden Kieserits besonderer Wert zu legen. Die Temperatur wird im Reaktor R beispielsweise auf 6o0c eingestellt0 Aus R tritt eine Suspension von Magnesiumammoniumphosphat in der Reaktionslösung RL aus, aus der im Salzabscheider S1 das Magnesiumammoniumphosphat unter Vermeidung einer Abkühlung abgetrennt wird. Die kare Reaktionslösung RL wird nun der Entspannungsverdampfung, beispielsweise aus den Verdampfern V1 und V2 bestehend, zugeführt, wo sie unter Wasserentzug abgekühlt wird. Das verdampfte Wasser kann Je nach der Wasserzufuhr durch die Rohstoffe in den Reaktor R nach der Kondensation entweder abgezogen oder der ab zukühl enden Lösung wieder zugesetzt werden. Der für die Vakuumkühlung erforderliche Unterdruck kann beispielsweise -durch Dampfstrahler erzeugt werden. Während der Kondensator K2 immer mit Kühlwasser beschickt wird, kann der Kondensator Ki auch Vorwärmzwecken dienen, wenn der Wärmehaushalt dies erfordert.It should be divided into individual agitator departments so that the Residence time is unified to avoid leakage of unreacted material to avoid (cascade). This is important when using the slowly reacting kieserite to attach particular importance. The temperature in the reactor R is, for example, 6o0c set0 A suspension of magnesium ammonium phosphate emerges from R in the reaction solution RL off, from which the magnesium ammonium phosphate in salt separator S1 is avoided a cooling is separated. The kare reaction solution RL is now used for the flash evaporation, for example consisting of the evaporators V1 and V2, supplied where they are below Dehydration is cooled. The evaporated water can depending on the water supply either withdrawn or through the raw materials in the reactor R after the condensation to be added again to the solution to be cooled. The for the Vacuum cooling required negative pressure can for example - by steam jet be generated. While the condenser K2 is always charged with cooling water, the condenser Ki can also be used for preheating purposes if the heat balance so requires.

Durch die Abkühlung in der Entspannungsverdampfanlage wird die kalt gesättigte Mutterlauge ML zurückgewonnen, wobei entweder festes Ammoniumsulfat oder ein Überschuß dieser Mutterlauge erhalten werden. Das Nebenprodukt bzw. die überschüssige Lauge werden dem Kreislauf an geeigneter Stelle, z.B. am Salzabscheider S2, entnommen.As a result of the cooling in the flash evaporation system, the becomes cold saturated mother liquor ML recovered using either solid ammonium sulfate or an excess of this mother liquor can be obtained. The by-product or the excess Lye is removed from the circuit at a suitable point, e.g. at the salt separator S2.

Die Mutterlauge ML kann bei Bedarf im Kondensator K 1 und/ oder im Wärmeaustauscher W vor der Rückführung in den Reaktor R durch Brüden bzw. Heißdampf vorgewärmt werden.The mother liquor ML can if necessary in the condenser K 1 and / or in Heat exchanger W before being returned to the reactor R by means of vapors or superheated steam be preheated.

Die Reaktionswätme ist durch die Wahl der Ausgangsstoffe und deren Einsatzformen vorgegeben. Die Wärmebilanz kann dann durch die Menge der u-gewälzten Mutterlauge und/oder Zuschalten oder Weglassen der Vorwärmer K1 und W auggegleichen werden. Die Wärmeabfuhr geschieht über das durch K1 und unter Umständen auch durch K2 geführte Kühlwasser.The reaction heat is due to the choice of the starting materials and their Application forms specified. The heat balance can then be determined by the amount of u-rolled Mother liquor and / or connection or omission of the preheater K1 and balancers will. The heat is dissipated through K1 and, under certain circumstances, also through K2 guided cooling water.

Bei überstöchiometrischer Ammoniakzugabe zur Mischung im Reaktor muß für eine Ammoniakrückgewinnung aus den Brüden gesort werden.If the addition of ammonia to the mixture in the reactor is over stoichiometric, for ammonia recovery from the vapors.

Wahl der Temperaturen im Kreislauf In den Beispielen wurde für den Reaktor eine Betriebstemperatur nahe bei oder genau von 60°C angegeben, und die (NH4)2S04-Lösung sollte bei 300C gesättigt sein. Es handelt sich hier um vorzugsweise vorgeschlagene Temperatureinstellungen. Man kann die Sättigungstemperatur der Mutterlauge aber durchaus auf einen andern Wert einstellen.Choice of temperatures in the circuit In the examples, the Reactor specified an operating temperature close to or exactly 60 ° C, and the (NH4) 2S04 solution should be saturated at 300C. These are preferably suggested temperature settings. One can see the saturation temperature of the mother liquor but set it to a different value.

Das gleiche gilt für die Temperatur im Reaktor. Dieser werden nur dadurch Beschränkungen auferlegt, daß sich beispielsweise bei Temperaturen oberhalb 600C sehr wasserarme Magnesiumammoniumphosphate bilden, die u.U. zu leichterer Ammoniakabgabe neigen. Die Absenkung der Mutterlaugentemperatur unter 300C erfordert demgegenüber einen unverhältnismäßig großen Aufwand.The same applies to the temperature in the reactor. This will only be thereby imposed restrictions that, for example, at temperatures above 600C form magnesium ammonium phosphates that are very low in water, which may lead to an easier release of ammonia tend. In contrast, lowering the mother liquor temperature below 300C requires a disproportionately large effort.

Konditionierung des Magnesiumammoniumphosphates In der Nähe von 60°C fällt das Magnesiumammoniumphosphat aus der konzentrierten Ammoniumsulfatlösung mit durchschnittlich 4 Molen Kristallwasser aus. Es ist zwar grob genug, um gut aus der Lösung abtrennbar zu sein, aber zu fein für die praktische Anwendung.Conditioning of the magnesium ammonium phosphate in the vicinity of 60 ° C the magnesium ammonium phosphate falls from the concentrated ammonium sulfate solution with an average of 4 moles of crystal water. It's rough enough to be good though to be separable from the solution, but too fine for practical use.

Da das wasserarme Magnesiumammoniumphosphat beim Behandeln mit Wasser sofort bis zu 6 Molen H20 anlagert, kann durch Besprühen mit Wasser auf einem Granulierteller ein stabiles Granulat hergestellt werden.As the low-water magnesium ammonium phosphate when treated with water Immediately accumulates up to 6 moles of H20, can be achieved by spraying with water on a granulating plate a stable granulate can be produced.

Claims (8)

Patentansprüche Claims i. Verfahren zur Herstellung von Magnesiumammoniumphosphat aus Magnesiumsulfathydraten, Phosphorsäure oder konzentrierten Lösungen von gut löslichen Salzen der Phosphorsäure und gegebenenfalls Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe oder deren Lösungen in einer bei einer Temperatur zwischen 0° und 60°, vorzugsweise 25° bis 30°C, an Ammoniumsulfat gesättigten Lösung umgesetzt werden, wobei diese Lösung so stark aufgeheizt, vorzugsweise auf 550 bis 650C, wird, daß das bei der Umsetzung entstehende Ammoniumsulfat von der erwärmten Lösung aufgenommen werden kann - und, daß die Ausgangsstoffe oder deren Lösungen nur mit einem solchen Wassergehalt, der über das Bindevermögen des Magnesiumammoniumphosphates für Wasser hinausgeht, eingesetzt werden, daß der Wärmeinhalt der erwärmten Lösung, vermehrt durch die Reaktionswärme bei der anschließenden Entspannungsverdampfung, ausreicht, die ursprünglich kalt an Ammoniumsulfat gesättigte Mutterlauge durch Wassorentzug wieder entstehen zu lassen, wobei entweder ein Überschuß dieser Mutterlauge resultiert, der für andere Zwecke verwendbar ist, oder bei der bevorzugten Verfahrensführung Ammoniumsulfat durch die Abkühlung in fester Form anfällt, oder auch beides.i. Process for the production of magnesium ammonium phosphate from magnesium sulfate hydrates, Phosphoric acid or concentrated solutions of readily soluble salts of phosphoric acid and optionally ammonia, characterized in that the starting materials or their solutions in one at a temperature between 0 ° and 60 °, preferably 25 ° to 30 ° C, solution saturated with ammonium sulfate, this solution heated to such an extent, preferably to 550 to 650C, that the reaction occurs the resulting ammonium sulfate can be absorbed by the heated solution - and, that the starting materials or their solutions only with such a water content that goes beyond the binding capacity of magnesium ammonium phosphate for water that the heat content of the heated solution, increased by the heat of reaction in the subsequent flash evaporation, which was originally cold is sufficient Mother liquor saturated with ammonium sulphate is formed again by the removal of water leave, with either an excess of this mother liquor results, that for others Purposes can be used, or in the preferred process, ammonium sulfate is obtained in solid form as a result of cooling, or both. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das gebildete Magnesiumammoniumphosphathydrat bei der erhöhten Temperatur von der Ammoniumsulfatlösung abgetrennt wird, welche dann durch Wasserverdampfung in einer Entspannungsverdampfervorrichtung abgekühlt wird.2. The method according to claim i, characterized in that the formed Magnesium ammonium phosphate hydrate at the elevated temperature from ammonium sulfate solution is separated, which then by water evaporation in a flash evaporator device is cooled. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kühlung festes Ammoniumsulfat gewonnen wird.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that that solid ammonium sulfate is obtained during cooling. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bei einem Formelumsatz entstehende Ammoniumsulfat in Lösungsform dem Prozeß in einer solchen Menge entzogen wird, daß das Ammoniumsulfat beim Umsatz mit Ca(H2P04)2 in schwefelsäurebehandelten Rohphosphaten Ammoniumdihydrogenphosphat mindestens in der für das bei einem Formelumsatz zu bildende Magnesiumammoniumphosphat notwendigen Menge liefert, welches aus dem entstehenden Gips derart nach an sich bekannten Techniken ausgelaügt wird, daß eine Ammoniumdihydrogenphosphatlösung in einer Konzentration entsteht, die bei Rückführung an den Anfang dz s des Magnesiumammoniumphosphat prozesses die Wasserbilanz nicht stört.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the ammonium sulfate resulting from a formula conversion in solution form the process is withdrawn in such an amount that the ammonium sulfate on conversion with Ca (H2P04) 2 in sulfuric acid-treated rock phosphates ammonium dihydrogen phosphate at least in the amount necessary for the magnesium ammonium phosphate to be formed with a formula conversion Amount supplies which from the resulting plaster of paris in such a way according to techniques known per se It is left out that an ammonium dihydrogen phosphate solution in a concentration which arises when it is returned to the beginning dz s of the magnesium ammonium phosphate process does not disturb the water balance. 5o Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß. das durch Wahl einer hohen Arbeitstemperatur gebildete niedrig hydratisierte Magnesiumammoniumphosphat mit Wasser so hoher Temperatur gewaschen wird, daß kein Fortschreiten der Hydratation eintritt, 5o method according to claims 1 and 2, characterized in that that. the low hydrated one formed by choosing a high working temperature Magnesium ammonium phosphate is washed with water at such a high temperature that no Progression of hydration occurs, 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und ej, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserarme Magnesiumammoniumphosphat in einer Granuliervorrichtung durch Wasserzugabe bei gewöhnlicher Temperatur granuliert wird.6. The method according to any one of claims 1, 2 and ej, characterized in that the low-water magnesium ammonium phosphate in a granulator by adding water at ordinary temperature will. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Ausgangssubstanz eingesetzte Magnesiumsulfathydrat als festes Salz in den Reaktor eingetragen wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the magnesium sulfate hydrate used as the starting substance as a solid salt in the reactor is entered. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumsulfat in Form feingemahlenen Kieserits eingesetzt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that the magnesium sulfate is used in the form of finely ground kieserite.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019211957A1 (en) * 2019-08-08 2021-02-11 Glatt Ingenieurtechnik Gesellschaft mit beschränkter Haftung Device for the production of fertilizer granules

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