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Verfahren zur Herstellung eines Mischsalzes aus Amrnonsulfat und Ammonphosphat
Die Herstellung von Salzgemischen, die nebeneinander Ammonsulfat und Ammonphosphat,
vorzugsweise Diammonphosphat, enthalten, aus synthetischem Ammoniak, schwefliger
Säure und Phosphorsäure ist eine technisch außerordentlich wichtige Aufgabe. Hier
besteht an sich die Möglichkeit, einerseits aus einem Teil des Ammoniaks mit schwefliger
Säure zunächst Bisulfit bzw. ein Gemisch von Sulfit und Bisulfit zu erzeugen. Dieses
ist dann durch Erhitzen unter Druck in Ammonsulfat und Schwefel überzuführen und
das aus der Sulfatlösung gewonnene Salz mit aus einem anderen Teil des Ammoniaks
und Phosphorsäure hergestelltem Phosphat, vorzugsweise Diammonphosphat, zu vermischen.
Technisch ist dieses Verfahren jedoch nicht durchzuführen, da einerseits die zur
Herstellung des Sulfatanteiles dienenden Bisulfitreaktionen erst bei Temperaturen
von r5o bis 16o° einsetzen, andererseits aber infolge der außerordentlich großen
Wärmetönung dann so stürmisch verlaufen, daß sie technisch nicht beherrscht werden
können. Das Patent 545 829 betrifft ein Verfahren, nach dem aus Ammoniak
und schwefliger Säure Ammonsulfat dadurch hergestellt wird, daß zunächst daraus
unter Zuhilfenahme von Schwefel Thiosulfat erzeugt und dieses nach vorheriger Behandlung
mit schwefliger Säure zwecks teilweiser Überführung in Polythionate durch Erhitzen
in Sulfat und Schwefel umgewandelt wird. Der letztere Vorgang verläuft infolge der
Beseitigung der bei der vorherigen Herstellung des Thiosulfats auftretenden Wärmetönungen
so harmlos, daß er in beliebig großen Ansätzen und beliebig großen Gefäßen ohne
irgendwelche Schwierigkeiten durchgeführt werden kann.
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Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß bei dem an sich bekannten
Sulfat-Phosphat-Bildungsprozeß durch Umsetzen einer Ammoniumthiosulfatlösung mit
freier Phosphorsäure ebenfalls Schwierigkeiten durch zu stürmischen Reaktionsverlauf
nicht eintreten, so daß auf diese Weise unter voller Wahrung des Leitgedankens des
Hauptpatentes Salzgemische erzeugt werden können, die Ammonsulfat und Phosphate
enthalten.
Gegenüber der Herstellung eines solchen Salzgemisches
auf die Weise, daß zunächst das Sulfat auf dem Wege des Hauptpatentes hergestellt
wird und dann gesondert hergestelltes Ammonphosphat zugemischt wird, besteht ein
grundsätzlicher Vorteil dieser Arbeitsweise noch darin, daß im vorliegenden Falle
die zur Herstellung der für die Erzeugung von Polythionat erforderlichen Thiosulfat-Schwefligsäure-Lösung
erforderlichen Einrichtungen erspart werden. Die Thiosulfatlösung kann hier unmittelbar
in die Autoklaven eingebracht werden, wo sich nach Zusatz der erforderlichen Phosphorsäure
die Umsetzung beim Erhitzen vollzieht.
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Das Verfahren arbeitet zunächst so, wie in dem Hauptpatent beschrieben,
indem aus einem Teil des Ammoniaks, schwefliger Säure und Schwefel eine Thiosulfatlösung
erzeugt und diese dann durch Erhitzen mit Phosphorsäure unter Druck in eine Ammonsulfat-Phosphat-Lösung
einerseits und Schwefel andererseits übergeführt wird, während dem hierbei entstehenden
Endprodukt das zwecks Erzeugung von Diaminonphosphat erforderliche restliche Ammoniak
zugeführt wird.
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Die Menge der zuzuführenden Phosphorsäure kann etwa zwischen 1%s und
=/s Mol je Mol zu verarbeitenden Thiosulfats schwanken, wobei Endprodukte entstehen,
die zwischen 33 und 5o Molprozent Phosphat neben Ammonsulfat enthalten. Hierbei
besteht das Phosphat in der Hauptsache entweder ganz aus Diammonphosphat oder ganz
aus Monoammonphosphat oder Gemischen beider, wobei das Monoammonphosphat durch nachträgliche
Ammoniakzufuhr ohne weiteres in Diammonphosphat umgewandelt werden kann. Die zur
Durchführung der Umsetzung erforderlichen Temperaturen liegen je nach der Menge
der im Verhältnis zum Thiosulfat angewandten Phosphorsäure zwischen etwa i2o bis
22o°, wobei mit abnehmender Menge Phosphorsäure im Verhältnis zum Thiosulfat zunehmend
höhere Temperaturen angewendet werden müssen.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedient man sich
vorteilhaft einer Einrichtung, wie sie schematisch auf der beiliegenden Zeichnung
dargestellt ist. Bei dieser Einrichtung erfolgt die Abröstung der sulfidischen Salze
im Röstofen io, von dem die Röstgase zunächst in eine nach dem elektrostatischen
Prinzip arbeitende Entstaubungsanlage 12 und danach in eine Einrichtung
13 gelangen, "y o sie gekühlt werden. Im Wascher 14 werden die gekühlten
Gase durch Waschen mit hochprozentiger Schwefelsäure von dem Gehalt an Schwefeltrioxyd
befreit, worauf sie in der Einrichtung 15 wiederum gekühlt werden.
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Die gekühlten Gase gelangen nunmehr nacheinander in die Waschtümme
18, i9, wo sie mit Ammoniakwasser in Berührung gebracht werden, das aus dem Vorratsbehälter
2o zugeführt wird. Hierbei verbindet sich das Schwefeldioxyd mit dem Ammoniak zu
Ammonsulfit bzw. Ammonbisulfit. Die am Fuße der Wascher ablaufende Lösung gelangt
in einen Bottich 21, wo sie durch Zugabe von Ammoniakwasser aus dem Vorratsbehälter
2o neutralisiert wird, so daß aus dein Bottich 21 eine Ammonsulfitlösung in den
Behälter 22 fließt. Hier wird der Ammonsulfitlösung eine Polysulfidlösung zugefügt,
die in dem Autoklaven 23 durch Erhitzen von Ammoniakwasser mit Schwefel gebildet
wird.
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Das Ammonpolysulfid setzt sich mit dem Ammonsulfit zu Ammonthiosulfat
um. Die fertige Thiosulfatlösung gelangt in den Behälter 24, wo ihr in gewollten
Mengenverhältnissen Phosphorsäure zugesetzt wird. Aus dem Behälter 24 wird die Mischung
durch die Pumpe 25 .in einen Vorratsbehälter 26 hochgefördert, von wo sie abwechselnd
in die Autoklaven 27 und 28 abgezogen wird. In diesen werden die in der Lösung vorhandenen
Salze durch Erhitzen unter Druck in Ammonsulfat, Ammonphosphat und Schwefel umgewandelt.
Der sich am Boden der Autoklaven 27, 28 ansammelnde Schwefel wird in die Kästen
32 abgezogen, wo er erstarrt. Der anfallende Schwefel wird teilweise zur Herstellung
der Polysulfidlösung im Autoklaven 23 benutzt, teilweise wird er in einem Schwefelofen
i2 verbrannt, wobei die Reaktionsgase mit den Röstgasen aus dem Erzröstofen vereinigt
werden. Die im Autoklaven oberhalb des Schwefels stehende klare Lösung gelangt über
einen Zwischenbehälter zu den Eindampfapparaten 30, wo sie bis zur Kristallisation
eingeengt wird. Die sich am Boden der Eindampfapparate absetzenden Sulfat-Ammonphosphat-Kristalle
werden über eine Rutsche zu einer üblichen Schleuder befördert, wo sie von der Mutterlauge
getrennt werden.