DE558747C - Herstellung von Phosphorsaeure und/oder Phosphaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Phosphorsäure und/oder Phosphaten, gegebenenfalls in Gegenwart von Phosphorsäure in geschlossenen bzw. verschließbaren Gefäßen.

Diese Herstellungsart bietet eine große Reihe von Vorzügen. Es ist z. B. bekannt, daß bei der Herstellung von Superphosphat und Doppelsuperphosphat nach den bisher in der Technik benutzten Methoden in offenen Gefäßen die Aufschlußmasse durch die starke Erwärmung bei der Reaktion zwischen Phosphat und Säure erhebliche Mengen Wasser durch Verdampfung verliert und daher schnell zu einer mehr oder weniger festen Masse erstarrt, in welcher sich naturgemäß der Aufschlußvorgang nur langsam vollziehen kann.

Bei Durchführung dieser Prozesse in geschlossenen Gefäßen ist man dagegen in der Lage, den Aufschluß des Phosphates durch die Säure, während die Masse in breiigem Zustand verbleibt, vollständig zu Ende zu führen, da das Wasser keine Gelegenheit zur Verdampfung hat. Die bei der Aufschlußoperation in offenen Gefäßen entweichenden sauren Gase (CO₂, Fluorverbindungen) gehen für die Aufschlußwirkung verloren, wogegen sie beim Aufschluß in geschlossenen Gefäßen für den Aufschluß selbst wieder nutzbar gemacht werden können.

Ähnliche Vorteile ergeben sich z. B. auch bei der Herstellung von sekundären Alkaliphosphaten aus Phosphorsäure und Alkalicarbonaten, wobei sich beim Arbeiten in offenen Gefäßen die Gefahr starker Kohlensäureentwicklung zeigt, die ein Überschäumen und Sprühverluste der Phosphorsäure verursacht. Bei Zuhilfenahme geschlossener Drehautoklaven wird diese Gefahr vollkommen vermieden. Nicht zuletzt ist, da man naturgemäß z. B. in einem Drehautoklaven die Temperatur bis über den Siedepunkt der Lösung steigern kann, bei Anwendung geschlossener Gefäße die Möglichkeit gegeben, höher konzentrierte Lösungen der gewünschten Phosphate zu erhalten, so daß man beim Austritt der fertig umgesetzten Lösung größerer Mengen des Salzes aus der Lösung auskristallisieren kann.

Alle diese Vorzüge des Arbeitens in geschlossenen Gefäßen müssen aber mit Nachteilen erkauft werden, die diese Arbeitsweise nicht als technisch und wirtschaftlich vollkommen ansprechen lassen.

Man ist beispielsweise genötigt, einen oder mehrere Ausgangsstoffe unter Druck in den Reaktionsraum einzupressen, insbesondere, da in vielen Fällen die Reihenfolge der Vereinigung der Ausgangsstoffe miteinander eine bedeutsame Rolle spielt. Für die Einbringung von Ausgangsstoffen unter Druck sind aber besondere Pumpvorrichtungen erforderlich, die die gesamte Anlage umständlich machen und erheblich verteuern, vor allem, weil in Rücksicht auf die Beschaffenheit der hier vorliegenden Ausgangsstoffe bzw. gebildeter Reaktionsprodukte die Werkstofffrage und der Aufbau von Hilfsvorrichtungen, wie Pumpenanlagen u. dgl., besondere Rücksichten erfordern.

Die vorliegende Erfindung gestattet, Verfahren der vorstehend beschriebenen Art unter Vermeidung solcher Nachteile des Ein-

pumpens oder Eindrückens von Reaktionskomponenten, welche Maßnahme, insbesondere bei Verarbeitung fester Stoffe, oft Schwierigkeiten bereitet, durchzuführen. Nach der Erfindung wird derart verfahren, daß die Reaktionskomponenten für sich in voneinander getrennte Abteilungen des Reaktionsgefäßes eingeführt, das Gefäß geschlossen und die Körper alsdann zusammengebracht ίο werden. Das Zusammenbringen der Körper kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, z. B. derart, daß man Verbindungen zwischen den einzelnen Abteilungen der Gefäße herstellt oder durch geeignete Bewegung der Gefäße die Vermischung der Reaktionskomponenten miteinander bewirkt.

Zur Ausführung der Erfindung haben sich insbesondere liegende drehbare Autoklaven, welche durch Scheidewände in zwei oder mehrere Abteilungen unterteilt sind, bewährt. Die Zeichnung veranschaulicht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Erfindung in beispielsweiser Ausführungsform.

Ein liegender zylindrischer Autoklav ι ist mittels zweier Laufringe 2 drehbar gelagert. Durch eine Scheidewand 3 oder mehrere Scheidewände 3 ist das Druckgefäß in Kammern 4 und 5 unterteilt, welche in der Beschickungsstellung des Druckgefäßes oben miteinander in Verbindung stehen. Für jede Kammer sind Einfüllöffnungen 6, 7 vorgesehen, welche z. B. durch Ventile oder Deckel mit Bügel oder in anderer Weise geschlossen werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist ferner ein Entleerungsventil 9, ein Ausblaseventil 10 und ein Druckmesser 11 vorgesehen. Außerdem kann der Autoklav auch mit einem zweckmäßig federbelasteten Sicherungsventil ausgerüstet sein. Das Druckgefäß kann ferner mit Organen versehen s.ein, welche die Mischung der reagierenden Körper begünstigen. Als derartige Organe kommen z. B. in der inneren Mantelwand vorgesehene spiralförmige Flanschen, schräg angebrachte Vorsprünge, Scheiben 8 o. dgl. in Betracht. Zwecks Füllung des Autoklavs öffnet man die Öffnungen 6 und 7. Hierauf werden die reagierenden Körper als Flüssigkeiten, Aufschlämmungen oder feste Körper je für sich in die Kammern 4 und 5 eingebracht. Hierbei soll das Ventil 9 offen sein, damit die Luft entweichen kann. Nach Einführung der Reaktionskomponenten werden die Öffnungen 6, 7 und 9 geschlossen und der nunmehr ganz geschlossene Autoklav in Drehung gesetzt. Hierbei werden die Reaktionskomponenten miteinander gemischt und hierdurch zur Einwirkung aufeinandergebracht. Nach Beendigung der Reaktion wird das Druckgefäß so eingestellt, daß Ventil 9 nach unten steht. Eventuell noch vorhandener Druck wird durch Öffnung des Ventils 10 zur Ausgleichung gebracht. Die Entleerung findet durch Ventil 9 statt. Ist eine Kühlung des Inhaltes erforderlich, so kann diese nach üblichen Methoden, z. B. durch Behandlung der äußeren Mantelwände mit einer Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, stattfinden.

Bei der Herstellung von Phosphorsäure beispielsweise macht sich bei dem Verfahren gemäß der Anmeldung z. B. der erhebliche Vorteil geltend, daß der erforderliche Aufschließungsraum auf die Hälfte des bei den bekannten Verfahren erforderlichen gebracht wird. Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Phosphorsäure im Autoklaven das Rohphosphat als eine Aufschlämmung der Schwefelsäure zugefügt werden muß, und daß man nicht umgekehrt verfahren kann, um eine Bildung von Superphosphat zu vermeiden, sobald etwa die Hälfte der Säure zugeführt ist, wonach ein Erstarren der Masse im Autoklaven eintritt. Für die erforderliehe Aufschlämmung des Rohphosphates in Phosphorsäure oder in Wasser macht sich aber die Anwendung eines besonderen Druckgefäßes der gleichen Größe wie der des Aufschlämmungsgefäßes erforderlich, wobei dieses Gefäß nur für die Beschickung des Autoklaven Verwendung findet. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erübrigt sich die Anschaffung und Verwendung eines besonderen Gefäßes. Man könnte zwar eine. KoI-benpumpe zur Einführung der Rohphosphataufschlämmung verwenden, da sich aber der Druck im Autoklaven alsbald auf 3 bis 4 kg erhöht und die Aufschlämmung zudem stark ätzend wirkt, so würde eine derartige Ausführung bedeutsame konstruktive Schwierigkeiten voraussetzen, wenn nicht gar aus praktischen Rücksichten sich als unmöglich erweisen.

Es sei auch bemerkt, daß die Phosphorsäureherstellung nach den Vorschriften der Erfindung z. B. als eine Stufe in die Herstellung verschiedener Phosphate, z. B. Monocalciumphosphat, Diammoniumphosphat oder anderen als Kunstdünger verwendbaren Phosphaten eingeordnet werden kann. Neben anderen Ausführungsmöglichkeiten ist auch die Einführung eines positiven Körpers oder Radikales nach - der Bildung der Phosphorsäure durchführbar.

Als Ausführungsbeispiele seien die folgenden genannt.

i. 3000 kg gemahlenes Pepple-Phosphat mit einem Gehalt von 76 °/₀ Ca₃ P₂ O₈ sowie kg H₂ S O₄ in Form einer Säure von 54° Be werden in je eine der Abteilungen des Drehautoklaven eingeführt. Der Autoklav

Claims (3)

1. wird verschlossen und in Drehbewegung versetzt. Die Reaktion geht unter Entwicklung von Wärme und Druck (etwa 6 Atm. Überdruck) vor sich. Nach etwa ι Stunde wird die Drehbewegung unterbrochen, der Gasüberdruck langsam abgelassen, das Mannloch geöffnet und der Inhalt des Autoklaven durch weitere Drehbewegung entleert. Der Inhalt wird abgekühlt, gelagert und gemahlen und stellt ein gut streufähiges i8°/₀iges Superphosphat dar.
2. 2. 1500 kg Florida-Pebble-Phosphat mit 70 °/₀ Ca₃P₂O₈ werden in gemahlenem Zustand in die eine Abteilung des Drehautoklaven eingeführt. In die andere Abteilung des Autoklaven werden 3oookgPhosphorsäure mit einem Gehalt von 45 Gewichtsprozent P₂ O₅ eingefüllt. Der Autoklav wird geschlossen und in Drehbewegung versetzt. Die Reaktion setzt unter Entwicklung von Wärme und Druck ein (4 bis 5 Atm. Überdruck). Nach etwa ι Stunde wird die Drehbewegung unterbrochen, der Gasüberdruck abgelassen und hierauf der Autoklav geöffnet. Der Inhalt wird durch weiteres Drehen entleert. Er besteht aus etwa 4000 kg Doppelsuperphosphat mit einem Gesamtgehalt von 50⁰Z₀P₂O₅, von denen 46 % wasserlöslich sind.
3. 3. 1000 kg Phosphorsäure mit 45"/0P₂O₅ werden in eine Abteilung des Autoklaven eingefüllt. In die andere Abteilung gibt man 1820 kg Kristallsoda, verschließt den Autoklaven und setzt ihn in Bewegung. Nach etwa ι Stunde ist die Reaktion, die unter Wärme- und Druckentwicklung verläuft, beendet. Der Autoklav wird stillgesetzt und die heiße Lösung von Dinatriumphosphat aus dem Autoklaven herausgelassen. Infolge des hohen Gasdruckes strömt sie von selber aus. In Kristallisiergefäßen läßt man sie erkalten und erhält auf diese Weise eine Menge von 2255 kg Dinatriumphosphat.

   Es sei noch erwähnt, daß "durch das Verfahren gemäß der Erfindung schließlich auch die Ersparung einer Rührvorrichtung ermöglicht wird, die bei bisher verwendeten Druckgefäßen die Anwendung von Stopfbüchsenführungen nötig machte, wobei es keiner besonderen Erwähnung bedarf, welche Schwie- rigkeiten im technischen Betrieb, insbesondere bei Verarbeitung von Produkten, die durch starken Angriff hohe Anforderungen an die verwendeten Werkstoffe stellen, gerade Anordnungen, wie Stopfbüchsen u. dgl., mit sich bringen.

   Durch die Drehung des ganzen Autoklaven wird die Masse in eine intensive Bewegung gebracht, so daß sich eine Rührvorrichtung erübrigt, abgesehen davon, daß je nach der Art der eingebauten Elemente, wie auf Transport gestellter Scheidewände o. dgl., die Art der Durchmischung in beliebiger Weise einfach geregelt werden kann.

   Die Erfindung kann in gegebenen Fällen auch mit stillstehenden, in Einzelkammern Ö5 unterteilten Druckgefäßen erfolgreich durchgeführt werden. Hierbei kann man z. B. derart verfahren, daß man die beschickten Kammern nach Schließen des Autoklaven miteinander in Verbindung bringt, z. B. derart, daß die Scheidewand oder die Scheidewände hochgehoben werden. Besteht der stillstehende Autoklav aus einem zylindrischen Körper, so kann z. B. die eine Kammer als ringförmige Tasche oder ein zentrales Gefäß ausgeführt werden. Ähnliche Vorkehrungen, wie verschiebbare Scheidewände oder Anordnung eines zentral angeordneten, z. B. muldenförmig ausgebildeten Gefäßes, kann man selbstverständlich auch bei Drehautoklaven vorsehen.

   Pa textaν s PRr c η ε:

   1. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure, gegebenenfalls in Gegenwart von Phosphorsäure sowie Superphosphaten und/oder Phosphaten, in verschließbaren Gefäßen unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskomponenten in voneinander getrennte Abteilungen des Reaktionsgefäßes eingeführt werden, z. B. derart, daß Schwefelsäure in die eine Abteilung und das Rohphosphat, gegebenenfalls in Form einer Aufschlemmung, z. B. in Phosphorsäure, in die andere Abteilung gegeben wird, worauf sie nach Schließen des Gefäßes zweckmäßig durch Bewegung wie Umdrehung dieses zusammengebracht werden und sodann die Reaktionsmischung nach beendeter Umsetzung gegebenenfalls in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet wird.

   2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem liegenden Drehautoklaven, der in zwei oder mehrere Kammern geteilt ist, z. B. mittels Scheidewände.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehautoklav im Innern mit Organen zur Erleichterung des Mischens der reagierenden Körper versehen ist, z. B. derart, daß an der Innenseite des Mantels Vorsprünge oder Scheiben angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen