DE1914811A1 - Verfahren zur Ammoniakalisierung von Phosphorsaeure zwecks Herstellung von fluessigen,P2O5- und stickstoffhaltigen Duengemitteln - Google Patents

Description

• Verfahren zur Ammoniakalisierung von Phosphorsäure zwecke Herstellung von flüssigen, P2O5- und stickstoffhaltigen Düngemitteln Zusatz zu Patent .... ... (Patentanmeldung P 19 018 96.3) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ammoniakalisierung von Phosphorsäure und die Herstellung von flüssigen Düngemitteln, welche die Pflanzennährstoffe P2O5 und Stickstoff enthalten. Hierbei soll insbesondere die Ammoniakalisierung von Polyphosphorsäureverbindungen enthaltender Phosphorsäure derart durchgeführt werden, daß die Hydrolyse der Polyphosphorsäureverbindungen vermindert und gleichzeitig Salpetersäure ammoniakalisiert wird unter Gewinnung eines flüssigen Produktes, welches die vorgenannten Pflanzennährstoffe in gewünschten Mengenverhältnissen enthält.
• Phosphorsäure und Superphosphorsäure, welch letztere Polyphosphorsäureverbindungon enthält, sind bisher in der Weise ammoniakalisiert worden, daß einer wäßrigen Lösung der Saure niak zugesetzt wurde, und zwar unter Rühren und Abkühlung auf 82 °C oder auf geringere Temperaturen zwecks Vermeidung der Hydrolyse von Polyphosphorsäureverbindungen und des Verlustes von Ammoniak, das bei einer Temperatur von etwa 82 CC aus der Lösung auszutreten beginnt. Zur Herstellung eines flüssigen 11-37-0-Produktes, d.h. eines 11 Gew.-% Stickstoff, 37 Gew.-% P2O5 und 0 % K2O enthaltenden Produktes ist auch 83 % P2O5 enthaltende Phosphorsäure (Superphorphorsäure) ammoniakalisiert werden, indem nach Verdünnung der Säure zwecks Einstellung auf einen P2O5-Gehalt von 80 bis 81 % Ammoniak zuegesetzt und durch Wasserverdampfung Wärme abgeführt wurde. Während der Ammoniakalisierung der Lösung wurde eine dem Siedepunkt der 11-37-0-Flüssigkeit (etwa 103 °C) entsprechende Temperatur eingehalten. Nach der Ammoniakalisierung wurde das erhaltene Produkt in Kühlschlangen oder dgl. auf 38 °C abgekühlt. Bei diesem bekannten Verfahren wurde die verüdnnte Säure 20 Minuten hindurch mit Ammoniak behandelt, um ein flüssiges 11-3-0-Produkt zu bekommen, doch hatte es den Nachteil, daß es bei der Bohandlungstemperatur von 103 °C mit einem Ammoniakverlust, der sich durch den Geruch der abgase bemerkbar machte, und auch mit einer erheblichen Umwandlung durch Hydrolyse der Polyphosphorsäuren in Orthophosphorsäure verbunden war.
• Es mußte daher ein Verfahren zur schnellen Ammoniakalisierung von Phosphorsäuren, insbesondere von Polyphosphorsäurekomponenten enthaltender Phosphorsäure, gefunden werden, durch wel ches der durch Hydrolyse bedingte Verlust an Polyphosphorsäurekomponenten während der Ammoniakalisierung herabgesetzt wirX Bin solches Verfahren ist u.a Gegenstand der Hauptanmeldung (P 19 0518 96.3 vom 15. Jaxinar 1969).
• In einer aus der Ammoniakalisierung der Phosphorsäure erhalt nen Flüsigkeit mit nahezu neutralem pH-Wert beträgt das N:P2O5-Verhältnis etwa 1:3, doch kann der P2O5- Anteil etwas höher sein in einer Flüssigkeit aus der Ammoniakalisierung einer Säure mit einem hohen Polyphosphorsäuregehalt, der hierbei nicht hydrolisiert wurde. Behr häufig wird ein flüssiges Produkt gewünscht, das ein von dem vorgenannten stark abweichendes N:P2O5-Verhältnis aufweist, und dies wurde bisher dadurch hergestellt, daß der aus der Ammoniakalisierung gewonnenen Flüssigkeit andere Verbindungen, z.B. Ammoniumnitrat und/oder Harnstoff, zugesetzt werden. Typisch hierfür war der Zusatz einer sogenannten stickstoffbasigen 35-0-0-Lösung, nämlich einer Lösung aus einer Ammoniumnitrat/Harnstoff-Mischung, zu einer 10-34-0-Ammoniumphosphatlösung.
• durch Verbesserung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Hauptanmeldung (P 19 018 96.3) wird durch die Erfindung direkt die Möglichkeit geschaffen, nahezu neutrale Flüssigkeiten / herzustellen, deren N:P2O5-Verhältnis größer ist als dasjenige der bisher ausschließlich durch Ammoniakalisierung von Phosphorsäuren erhaltenen Produkte.
• Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Polyphosphorsäurekomponenten enthaltende Phosphorsäure, Wasser, Ammoniak und Salpetersäure kontinuierlich in einen Reaktionsbehälter eingeleitet und in diesem unter starker Durchwirbelung mitelnaMer vermischt werden, wobei die Menge des zufließenden Ammoniaks so bemessen wird, daß bei praktisch vollständiger Umsetzung deil Ammoniaks die Säuren nicht neutralisiert wefr den, worauf das erhaltene flüssige Reaktionsprodukt und die Dämpfe abgezogen werden und nach Abtrennung der Dämpfe das flüssige Reaktionsprodukt abgekühlt und dann mit soviel Ammoniak nachbehandelt wird, daß ein nahezu neutrales flüssiges Endprodukt gewonnen wird.
• In diesem Verfahren reagieren die Salpetersäure und die Phosphorsäure mit dem Ammoniak unter Bildung von Ammoniumnitrat und Ammoniumphosphaten. Durch entsprechende Dosierung der relativen Steile beider Säuren kann der Nitrat- und Phosphatgehalt des flüssigen Endproduktes derart eingestellt werden, daß dieses ein N:P2O5-Verhältnis über 1:3,5 wahlweise enthält. Hierbei ist davon auszugehen, daß beim lehlen eines Phosphorsäureanteiles bei den aufgegebenen Reaktionsteilnehmern im Reaktionsbehälter eine Ammoniumnitratlösung mit eine N:P2O5-Verhältnis von 1:0 als Endprodukt erhalten würde.
• Alle Reaktionsteilnehmer können zusammen an einer Stelle im den Reaktionsbehälter eingeführt werden. Vorzugsweise wird jedooh die Salpetersäure unterhalb der Eintrittsstelle iSr die Ammoniak-, Phosphorsäure- und Wasserströme eingeleitet, um die Hydrolyse der Polyphosphorsäuren durch die Salpetersäure, die für gewöhnlich als 55-%ige Lösung zugesetzt wird, zu verseiden Im übrigen wird das Verfahren im wesentlichen so durchgeführt wie es in der Hauptanmeldung beschrieben ist. Auch bier be trägt die Reaktionszeit für die gemischten Reaktionsteilnehner 0,1 sec bis zu 15 min, wobei allerdings die in diesem Zeitintervall liegenden kürzeren Reaktionszeiten besonders dann vorzuziehen sind, wenn die zu behandelnde Mischung einen hohen Anteil an Phosphorsäure mit Polyphosphorsäurekomponenten, deren Hydrolyse vermindert werden muß, enthält.
• In Übereinstimmung mit den entsprechenden Angaben der Hauptanmeldung genügen auch für das erfindungsgemäße Verfahren Reaktionstemperaturen zwischen 65 und 177 °C, doch werden Temperaturen zwischen 104 und 138 °C bevorzugt.
• Das aus dem Reaktionsbehälter kommende Vorprodukt wird vorzugsweise im Gegenstromkontakt mit@Luft abgekühlt, wobei die Taperatur des flüssigen Vorproduktes schnell auf 27 bis 65 vermindert wird. Danach kann die Flüssigkeit, und zwar zweckmäßigerweise in Verbindung mit der Nachbehandlung mit Ammoni-, durch indirekten Wärmeaustausch mit einem oder mehreren der Reaktionsteilnehmer weiter Abgekühlt und ggf, mit Wasser verdünnt werden, um ein Endprodukt mit gewünschtem pH und spezifischen Gewicht zu erhalten.
• Wie im Falle des Verfahrens nach dem Hauptpatent kann auch hier das Ammoniak flüssig oder gasförmig inden Reaktionsbehälter eingeleitet werden.
• Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient im wesentlichen die gleiche Anlage, wie sie im Hauptpatent beshrieben ist, die nur auf die zusätzliche Einleitung der Salpetersäure zusammen mit den anderen Reaktionsteilnehmen in den reaktionsbehälter eingerichtet werden muß. Zu diesem Zweck kann ein besonderer Einlaß für die Salpetersäure vergesehen werden, der so angeordnet ist,daß die Salpetersäure entweder sofort mit den gleichzeitig eintretenden anderen Reaktionsteilnehmern zusammenströmt oder daß die Salpetersäure erst im Reaktionsbehälter auf eine Mischung der übrigen Reaktinsteilnahmer trifft. Die Salpetersäure kann in jeder hierfür geeigneten Konzentration eingebracht werden. Im allgemeinen wird sie in Form einer 55-%igen wäßrigen Lösung eingeleitet, doch kann der Wassergehalt der Lösung ggf. auch geringer oder hah.
• sein, und es kann sogar fast dal ganze Wasser. du für des prozeß benötig wird, auf diese Art in den Reaktionsbehälter eingeführt werden, und zwar insbesondere dann, wenn der Einlaß für die Salpetersäure so angeordnet ist, daß sie sofort mit der Phosphorsäurte und dem Ammoniak zusammentrifft. In letzteren Falle bedarf die Anlage gemäß dem Hauptpatent keiner baulichen Abänderung un muß nur so betrieben werden, daß durch die bisher ausschließlich für Wasser bestimmte Zuführungsleitung eine Mischung aus Wasser und Salpetersäure in den Reaktionsbehälter eingeleitet wird.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der flgenden Beschreibung anhand der Zeichnung, in welcher eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Anlage gleicher Bauart, wie sie im Hauptpatent beschrieben ist, veranschaulicht ist. Es zeigen: Fig.1 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufes in der Geamtanlage; Fig.2 eine teilweuise geschnittene Seitenansicht des in Fig.1 angedeuteten Reaktionsbehälters und Fig.3 eine ebengfalls teilweise geschnittene Seitenansicht einer aus dem Reaktionsbehälter, Kühlturm, Gebläse und Sammelbehälter bestehenden Einheit.
• Wie in Fig.1 schematisch dargestellt ist, werden inden Reaktionsbehälter 1 aus den Zuführungsleitungen 2, 3 und 4 jeweils auf nassem oder trockenen Wege erzugte Phosphorsäure, wasserfreies Ammoniak und wässrige Salpetersäure eingeleitet. Die aus Naßvefahren stammenden Phosphorsäuren enthalten kleine Mengen von verunreinigenden Eisen- und Aluminiumverbindungen sowie sonstige Verunreinigungen aus den verarbeiteten Phosphatmineralien. Die Phosphorsäure, welche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, enthält Polyphophorsärekomponenten. Sie wird in bestimmter Menge über ein (nicht dargestelltes) übliches Meßgerät,z.B. eine Dosierpumpe oder einen magnetischer Mengenmesser, in den Reaktiosbehälter 1 bei 2 eingeleitet. Das Ammoniak reagiert mit den Säuren unter Bildung von Ammoniumphosphat, Ammoniumpolyphospahten und Ammoniumnitrat, wobei Wärme entwickelt wird. Die zugesetzte Wassermenge reicht ans, ur die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 65 bis 177°C zu halten. Die bei der Ammoniakalisierung frei werdende Wärme verwendelt einen Teil des Wassers in Damp@ Das erhaltene Produktengemisch ist ein Vorprodukt, das auch nicht ammoniakalisierte sären enthält. Es wird über die Leituag 5 einem Kühlturm 6 zugeführt, in den es durch einen ans dem Gebläse kommeneden Luftgegenstrom abgekühl wird. Luft und Wasserdampf treten zusammen mit einigen aus dem Vorprodukt kommeneden Dämpfen aus der Abzugsöffnung 8 des Kühlturmes aus.
• Das im diesem auf etwa 27 bis 65 °C abgekühlte Vorprodukt gelangt über die Leitungs 78 in den Sammelbehälter 9.
• Aus dem Sammelbehälter 9 strömt das Produktgemisch selbsttätig oder mit Hilfe der Puqe 12 durch die Leitungen 10 und 11 zur Lagerstelle. Falls eine weitere Abkühlung der Produktemischung empfelenswert erscheint, wird sie durch den Wäraustauscher 13 geführt, in dem ein indirekter Wärmeaustausch mit Ammoniak stattfindet.
• Das Ammoniak tritt bei 14 in den Wärmeaustauscher 13 ein und gelangt über die Leitung 15, das Ventil 16, das Dosiergerät 17 und die Leitung 3 in den Reaktionsbehälter 1.
• Das für die Reaktion benötigte Wasser wird bei 30 in das System eingeführt und strömt die Leitung 31, das Ventil 32, das Dosiergerät 33 und die Zufuhrleitung 4 in den Reaktionsbehälter 1.
• Die für das Verfahren erforderliche Salpetersäure wird ebenfalls durch die Leitung 4 den Reaktionsbehälter 1 zugeführt, und zwar gelangt sie durch einen Leitungsanschluß (nicht dargestellt), der in der Jäh. der Einmündung der Leitung 4 im den Reaktionsbehälter 1 angeordnet ist, in die Leitung 4. Die Menge der zufließenden Salpetersäure wird mittels eines (nicht dargestellten) Meßgerätes derart geregelt, daß ein vorbestimmtes Mengenverhältnis zwischen der Salpetersäure und der Phosphorsäure eingehalten wird.
• Um ein Reaktionsprodukt mit gewünschten pH-Wert zu bekommen, können Ammoniak, Salpetersäure und Phosphorsäure in bestimmten Mengenverhältnissen inden Reaktionsbehälter eingeführt werden. Vorzugsweise wird jedoch ein Teil des Reaktionsproduktes durch eine Nebenleitung 19, den pH-Messer und -Regler 20 und die Leitung 21 im Kreislauf aus der Leitung 11 abgezweigt und wieder in den Sammelbehälter 9 zurückgeführt. Der pH-Messer und -Regler 20 überwacht den pH-Wert des Reaktionsproduktes und löst ein elektrisches Signal aus, dessen Phase und Stärke die Art und Größe der Abweichung des gemessenen pH-Wertes gegenüber einem in Instrument markierten Vergleichswert, der dem für das Endprodizkt gewiinschten pH-Wert entspricht, gibt. pH-Meßgeräte mit Signaleinrichtungen sind allgemein bekannt, so daß sie nicht näher beschrieben zu werden brauchen.
• Das von dem pH-Messer und -Regler 20 ausgelöste Signal wird über die elektrische Leitung 23 an einen Ventilschalter 22 weitergegeben, der ein ia der Ammoniakleitung 15 eingebautes Ventil 99 im Sinne einer Zunahme oder Abnahme des Ammoniakstromes steuert, wodurch der pH-Wert des Reaktionsproduktes auf den vorbestimmten, im pH-Messer und -Regler 20 eingestellten Wert zurückgeführt wird. Wenn z.B. der pH-Wert größer ist als der vorbestinate Wert, so wird durch das Ventil 9g der Ammoniakzufluß gedrosselt und dadurch ein RealLtionspredulrt mit niedrigerem pH-Wert erhalten Ist dagegen der gemessene Wert zu klein, so wird aufgrund des von dem pH-Messer und -Regler 20 ausgehenden Signal es durch den Schalter 22 das Ventil entsprechend geöffnet und dadurch ein stärkerer Ammoniakstrom durch die Leitung 15 geschickt, so daß ein Produkt mit höherem pH-Wert erhalten wird.
• Nicht die Gesamtmenge des für die Neutralisation der Säuren erforderlichen Ammoniaks wird durch die Leitung 3 in den Reaktionsbehälter 1 eingeführt, vielmehr werden bis zu 30 % des hierfür erforderlichen Ammoniaks durch die Leitung , das Ventil 25, die Meßvorrichtung 26 und die Leitung 27 da im Sammelbehälter 9 befindlichen Reaktionsprodukt zugesetzt. Die Ventile 16 und d 25 können beispielsweise so eingestellt werden daß etwa 85 % des insgesamt benötigten Ammoniaks durch die Leitung 3 dem Reaktionsbehälter 1 zufließen und etwa 15 % des Ammoniaks durch das Dosiergerät 26 und die Leitung 27 in den Sammelbehälter 9 strömen, in dem das Reaktionsprodukt zusätzlich ammoniakalisiert wird. Das Ammoniak sprudelt aus einer an Behälterboden angebrachten (nicht dargestellten) Verteiler vorrichtung in den Sammelbehälter 9. Die jeweils erforderliche Gesamtmenge des Ammoniaks wird durch den pH-Messer und -Regler 20 eingestellt.
• In die Äbzweigleitung 19 für den Teil des Reaktionsproduktes, der durch den pH-Messer und -Regler 20 geht und durch die Lei-| tung 21 in den Sammelbehälter 9 zurückgeleitet wird, ist ein Wichtemesser und regler 28 eingebaut, der das spezifisch. Gb.
• nicht des Reaktionsproduktes überwacht und g. ein elektrisches Signal auslöst, dessen Phase und Stärke die Art und das Ausmaß der Abweichung des spezifischen Gewichts von einem vor-| bestimmten Wert, der in dem Wichtemesser- und -regler 28 mar.
• kiert ist, anzeigt und iiber die elektrische Leitung 29 weite gibt.
• Das Ventil 34 in der Leitung 31 wird durch den Ventil schalter 35 gesteuert und regelt die durch die Leitung 31 strömende Wassermenge. Der Ventilsohalter 35 spricht auf das von dem Wichtemesser und ~regler 28 ausgehende Signal an und öffnet oder drosselt das Ventil 34 in dem Maße, bis die durchströmen-| de Wassermenge derjenigen entspricht, die für das jeweils gewiinschte spezifische Gewicht des Endprodukten erforderlich ist. Ist beispielaweise das gemessene spezifische Gewicht zu klein, so drosselt der Schalter 35 das Ventil 34, und es fließt weniger Wasser durch die Leitung 31, was eine Erhöhung des spezifischen Gewichtes des Reaktionsproduktes zur Folge hat. Ist dagegen das spezifische Gewicht des Reaktionsproduktes zu hoch, ao wird aufgrund des von dem Wichtmesser und regler 28 ausgehenden Signales durch den Schalter 35 das Ventil 34 weiter geöffnet, so daß mehr Wasser durch die Leitung tung 31 fließt und hierdurch das spezifische Gewicht des Reaktionsproduktes vermindert wird.
• Durch die Leitung 4 kann die fiir das Verfahren erforderliche Gesamtmenge des Wassers in den Reaktionsbehälter 1 eingebrach werden, doch kann auch ein Teil des durch das Ventil 34 strS menden Wassers, z.B. bis zu 30 % der Gesamtwassermenge, hinte dieses Ventil abgezweigt und über die Leitnng 36, das Ventil 37, das Dosiergerät 38 und die Leitung 39 dem Sammelbehälter zugeführt werden. So kann z.B. die für das Verfahren benötigt Gesamtwassermenge so aufgeteilt werden, daß etwa 80 % des Wassers über das Dosiergerät 33 zum Reaktionsbehälter 1 und 20 % des Wassers durch das Dosiergerät 38 und die Leitung 39 in de Sammelbehöälter 9 und das darin befindliche Reaktionsprodukt fließen.
• Falls es für erforderlich gehalten wird, kann ein Teil des aus dem Sammelbehälter 9 kommenden Reaktionsproduktes im Kreislauf über die Leitung 40 durch den von da in die Anlag eintretenden Wasser durchströmten Wärmeaustauscher 41 geführt und aus diesem über die Leitung 42 und das Ventil 43 in den Samelbebälter 9 zurückgeführt werdon.
• Fig.2 zeigt eine bevorzugte Bauart des Reaktionshälters 1.
• Dieser ist an seinem oberen Ende mit einer Aufnahme- und Mischkammer 51 für die Reaktionsteilnehmer versehen, die in eine Kolonne 72 hineinragt Die Aufnahmekammer 51 ist mit Einlässe 52, 53 und 54 für Phosphensäure, Ammonisk bzw. wäßrige Salpetersäure versehen und kann auch mit Anschlüssen an einen Druckmesser oder andere Instrumente versehen sein, wie dies bei 55 veranschaulicht ist. Der durch das obere gesalossene Ende 57 der Kolonne 72 in dies. hineinragende Teil 56 der Auf nahmekammer 51 weist einen geschlossenen Boden 58 und zahlrei che Wandöffnungen 59 auf, welche das Innere der Ausnahmekammer ner 51 mit da Innenraum der Kolonne 72 verbinden. Die Zahl und Größe dieser Wandöffnungen 59 hängt von der Leistungsfähigkeit der Anlage ab. d.h. von der in der Zeiteinheit zu verarbeitenden Menge der Reaktionsteilneilmer, Die Wandöfftungen können kreisrund, viereckig oder auch anders geformt sein.
• Für das erfindungsgemäße Verfahren haben sich kreisrunde Öffnungen 59 eines Durchmessers von 0,16 bis 1,9 cm als ausreichend erwiesen, wobei Jedoch Öffnungen eines Durchmessers von 0,3 bis 1§0 cm den Vorzug verdienen, weil sie eine gute Durchmischung der hindurchtretenden Reaktionsteilnehmer gewährleisten. Dies gilt besonders für Öffnungen eines Durchmessers von 0,63 ci. Der Abstand der Öffnungen voneinander beträgt bei einem Durchmesser von 0,32 cm etwa 0,6 cm, bei einem Öffnungsdurchmesser von 1,9 cm etwa 2,5 bis 1,3 cm. Öffnungen eines Durchmessers von 0,63 cm können einen gegenseitigen Abstand von 0,96 bis 1,9 cm haben. Für das erfindungsgemäße Ver fahren sind Öffnungen eines Durchmessers von 0,63 cm mit eina gegenseitigen Abstand von 1,27 cm besonders geeignet.
• Durchmesser und Anzahl der Öffnungen 59 in der Wandung 56 des in die Kolonne hineinragenden Teiles der Aufnahmekammer 51 sind grundsätzlich so zu bemessen, daß in dem hindurchtretenden Flüssigkeitsgemisch ein Druckabfall von 0,07 bis 7,0 kp/cm² entsteht. Zur Erzielung einer guten Durchmischung der Reaktionsteilnehmer wird vorzugweise ein Druckabfall von 0,14 bis 4,2 kp/cm² eingehalten.
• Die Kolonne 72 setzt sich aus mehreren übereinander angeordneten zylindrischen Abschaitten 60 zusammen, die an ihren Enden mit flanschen oder dgl. versehen und an diesen miteinander Verschraubt oder sonstwie verbunden sind. Der ebenfalls angeflanschte oberste Kolonnenabschnitt 57 umgibt das untere Ende 56 der Ausnahmekammer 51, die von diesem Abschnitt getragen wird und mit ihm fest verbunden ist. Zwischen den einzelnen Kolonnenabschnitten befinden sich Platten 61 mit Durchtrittsöffnungen 62, die ebenso beschaffen und engeordne sein können wie wie Wandöffnungen 59 im unteren Teil 56 der Aufnahmekammer 51. Bei kreisrunden Durchtrittsöffnungen 62 kann deren Durchmesser @ 0,16 bis 2,54 cm betragen. , Eine gute Durchmischunge der Komponenten das Reaktionsgemisches gemäß der Erfindung ergeben Öffnungen 62 eines Durchmessers von 0,64 bis 1,9 cm. Zwischen den Platten 61 enthalten die Kolonnenabschnitte 60 eine Füllung 63, die dazu dient, die Durchmischung der hindurchtretenden Reaktionskomponenten und damit die e Ammoniakalisierung der Säuren zu verbessern. Ein geeigllr tes Füllmaterial kann z.B. aus 0,32 bis 5,0 cm starken und 0,63 bis 5,0 ca langen 1 Rohrstücke aus s korrosionsfestem Stahl bestehen, doch können auch 1 gabelkreuzförmige, regellos gelagerte, gebogene oder spiralig gewundene Teile als @ Füllmaterial benutz werden; es muß nur aus einem korrosionsfesten Werkstoff, z.B. aus korrosionsfestem Stahl, bestehen.
• Fig.3 veranschaulicht eine vorteilhafte räumliche Anordnung des Reaktionsbehälters 1, des Kühlturmes 6 und des Sammelbehälters 9 zueinander, Der c Reaktionsbehälter 1 ist über ein Knierohr 81 an einen Verteiler 82 angeschlossen, der in den Kopfteil des s Kühlturmes 6 hineinragt. Der Verteiler 82 ist an seinem freien Ende 83 geschlossen und d weidt in seiner Wandung eine Vielzahl von 1 Durchtrittsöffnungen 84 atif, die ebenso au gebildet und angeordnet sein können wie die e Wandöffnungen @ ## | 59 im unteren Teil 56 der @ Aufnahmekammer 51 (s. @ Fig.2). Bei kreisrunden @ Durchtrittsöffnungen 84 kann deren Durchmesser 0,16 bis 7,6 cm betragen. Für das erfindungsgemäße Verfahren haben sich @ Öffnungsdurchmesser von @ 0,32 bis 5,0 cm besonders bewährt.
• Auf da oberen Ende des Kühlturmes 6 ; sitzt ein Abzugsrohr 85 für Dämpfe, Wasserdampf und Luft. Am unteren Ende des Kühlturmes mes befindet sich Auslaß 88 ftir das Reaktionsprodukt, der an den Produkteneinlaä 98 des Sammelbehälters 9 angeschlossen ist.
• Zwischen dem Verteiler 82 im Kopfende des Kühlturmes 6 und dem Abzugsrohr 85 ist ein Auffangorgan 86 iNUr etwa nach oben mitgerissende Teilchen des Reaktionsproduktes angeordnet. Ein Lufteinlaß 87 in Bodennähe des Kühlturmes 6 ist an ein Gebläse 7 angeschlossen. Die hier eintretende Luft strömt durch de@ Kühlturm nach oben im Gegenstrom nu dem aus den Durchtrittsöffnungen 84 des Verteilers 82 austretenden, aus dem Reaktionsbehälter 1 kommenden Reaktionsprodukt das den Kühlturm von oben nach unten durohfließt0 Zwischen seinem Bodenauslaß 88 und dem Verteiler 82 enthält der Kühlturm 6 eine Füllung (nicht dargestellt), die aus 0,6 bis 5,0 cm starken und 0,6 bis 7,6 ca langen Rohrstücken aim; lsorrosionsfestem Stahl, aus einer Gitterpackung oder anderem Füllmaterial bestehen kann und mittels geeigneter Stützelementen, z.B. perforierter Platton oder Rostes usw., getragen wird.
• Der Sammelbehälter 9 für die Reaktionsprodukte ruht auf einem Sockel 89. Der gestrichelt dargestellte Boden 90 dieses Behäl ters ist mit einem Auslaß 91 versehen, an den sich die Produktenauslaßleitung 92 anschließt.
• Das Auffangorgan 86 besteht aus korrosionsfester Stahlwolle, Polypropylen-, Polytetrafluoräthylen- oder Glasgeflecht. Es kann auch durch einen Schacht ersetzt werden, durch den die Gase und Dämpfe in wendelförmigen Kanälen aufsteigen, in dene@ die mitgeführten Teilchen des flüssigen Reaktionsproduktes abgeschieden und nach unten in den Kühlturm zurückgeführt wo den.
• Im folgenden werden zwei Beispiele fiir die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Im Falle des Beispiels 1 wurde das Verfahren so durchgeführt, wie es vor.
• stehend in Verbindung mit dem Schema der Fig.1 beschrieben wurde, und zwar in einem Reaktionsbehälter gemäß Fig.2, währand im, Falle des Beispieles 2 ein etwas abgeänderter Reaktiensbehälter 1 benutzt wurde, was weiter unten noch erläutert wird.
• Beispiel 1 Als Reaktionsteilnehmer wurden in folgenden Mengen eingesetzt Phosphorsäure 93 Gew.-Teile (mit 76 % P2O5, davon 60 % als Polyphosphorsäuren) Salpetersäure 187 (als 55-%ige HNO3-Lösung) Wasser 90 " " Ammoniak (wasserfei) 50 " " Die Hauptmenge des Wassers wurd, wie oben beschrieben, mit der Salpetersäure in der Zuleitung 4 (fig.1) gemischt und in die Reaktionskolonne 72 durch den Einlaß 54 der Aufnahmekammer 51 eingeleitet, Der Rest des Wassers wurde dem Sammelbehälter 9 zugeführt. Durch den Einlaß 53 wurden nur 92 % der Gesamtmenge des Ammoniaks in die Reaktionskolonne geleitet, während der Rest des Ammoniaks dem flüssigen Produkt im Sammelbehälter zugesetzt wurde.
• Der Druckabfall quer durch den Reaktionsbehälter betrug etwe 1,4 kp/cm², und die Reaktionsteilnehmer wurden mit einer sol chen Geschwindigkeit zugeführt, daß ihre Verweilzeit im Reaktionebehälter etwa 0,1 sec betrug.
• Me den Reaktionsbehälter 1 mit einer Temperatar von etwa 107 °C verlassende Flüssigkeit wurde im Kühlturm 6 im Gegenstromkontakt mit 2,64 m³/min Luft je t Flüssigkeit auf etwa 43 °C schnell abgekühlt.
• Es wurde ein flüssiges 20-20-0-Endprodukt mit einem PH von etwa 6,5 udn einen N:P2O5-Verhältnis von 1:1 erhalten. Etwa 51 % dieses Produktes bestand aus Ammonium-Polyphosphaten.
• Beispiel 2 Sowohl die Reaktionsteilnehmer als auch die Verfahrensbedingungen waren die gleichen wie im Beispiel 1, lediglich der Reaktionsbehälter wurde dahingehend abgeändert, daß er mit einem besonderen Einlaß tür die Salpetersäure ausgerüstet wurde, 80 daß durch den Einlaß 54 der Aufnahmekammer 51 Ca.
• Fig.2) ausschließlich Wasser zugeführt wirde. Die Zuführung der Salpetersäure erfolgte durch einen zusätzlichen Einlaß der Kolonne 72, der an eine im obersten zylindrischen Ab schnitt 60 der Kolonne 72 engeordute Sprüheinrichtung angeschlossen wurde.
• Hierdurch wurde erreicht, daß ein wesentlicher Teil der zuge-| führten Pbosphorsäure schon vor da Zusammentreffen mit der Salpetersäure ammoniakalisiert wurde, und daß das auch in diesem Falle erhaltene 20-20-0-Endprodukt@ einen Ammonium-Polyphosphatgehalt von etwa 56 % hatte. Durch die nachgeschal| tete Einleitung der Salpetersäure in die Reaktionsmischung wurde al so die Hydrolyse der Polyphosphorsäurekomponenten in stärkerem Maße vermindert als bei dem nach Beispiel 1 durchgeführten Verfahren, in dem schon ein kurzer Kontakt zwischen der durch den Einlaß 54 in den Reaktionsbehälter eintretenden Salpetersäure und der durch den Einlaß 52 ein tretenden Phosphorsäure eine erhebliche Hydrolyse der Poly-p hosphorsäuren bewirkte, bevor diese durch Ammoniakalisierung stabilisiert waren.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Ammoniakalisierung von Phosphorsäure, insbesondere zwecks Herstellung von Flüssigen, P2O5- und stickstoffhaltigen Düngemitteln, nach Patent .... ... (Patentanmeldung P 19 018 96.3), d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß Polyphosphorsäurekomponenten enthaltende Phosphorsäure, Wasser, Ammoniak und Salpetersäure kontinuierlich in einen Reaktionsbehälter eingeleitet und in diesem unter starker Durchwirbelung miteinander vermischt werden, wobei die Menge des zufließenden Ammoniaks so bemessen wird, daß bei praktisch vollständiger Umsetzung des Ammoniaks die Säuren nicht neutralisiert werden, worauf die erhaltene flüssige Reaktionsmischung und die Dämpe abgezogen werden und nach Abtrennung der Dämpfe die Reaktionsflüssigkeit abgekühlt und dann mit soviel Ammoniak nachbehandelt wird, daß ein praktisch neutrales flüssiges Endprodukt gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Salpetersäure unterhalb der auf gleicher Höhe liegenden Einlaßstellen für die Ammoniak- und Phosphorsäureströme in den Reaktionsbehälter eingeleitet wird.

3. Verfahren nach den Anspruchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mischung aus den Reaktionsteilnehmern eine Reaktionszeit von 0,1 see bis 15 min eingehalten wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer Temperatur zwischen 65 und 177 °C durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reaktionstemperatur zwischen 104 und 138 °C eingehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Reaktionsflüssigkeit im Luftgegenstrom vorgenommen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Reaktionsflüssigkeit auf 27 bis 65 °C schnell durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des erforderlichen Wassers da abgekühlten Reaktionsflüssigkeit zugesetzt wird.

L e e r s e i t e