DE593371C - Verfahren zur Durchfuehrung der Umsetzung zwischen Kaliumphosphaten und aequivalenten Mengen Ammoncarbonat in waessrig-ammoniakalischer Loesung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Durchführung der Umsetzung zwischen Kaliumphosphaten und äquivalenten Mengen Ammoncarbonat in wäßrig-ammoniakalischer Lösung Aus den Untersuchungen von W e i k & S t u mm (Berichte 1928, Seite 1145) ist es bekannt, daß die Alkali- und Ammonsalze mehrbasischer Säuren in wäßrigem Ammoniak weniger löslich sind als in reinem Wasser und daß insbesondere Phosphorsäure die stärkste Löslichkeitserniedrigung erfährt. Bezüglich der relativen Löslichkeitsverhältnisse der verschiedenen Alkaliphosphate in Ammoniaklösungen ist dort nichts erwähnt.
• Anderseits ist in der Patentliteratur die allgemeine Regel aufgestellt, daß Ammonsalze in Ammoniaklösungen eine höhere Löslichkeit als die entsprechenden Kaliumsalze aufweisen, und es ist dort vorgeschlagen worden, von diesem Löslichkeitsunterschied zum Zwecke der Gewinnung von Alkalisalzen durch doppelte Umsetzung in ammoniakalischer Lösung Gebrauch zu machen.
• Es wurde nun gefunden, daß die genannte Regel nicht ausnahmslos Gültigkeit hat, indem nämlich aus einer Lösung, die primäres, sekundäres oder tertiäres Kaliumphosphat enthält, mit Ammoniak nahezu sämtliche Phosphorsäure als Triammonphosphat ausgefällt werden kann, wenn der Lösung gleichzeitig so viel Kohlensäure durch Zusatz von Ammoncarbonat oder Kohlendioxyd zugeführt wird, daß das als Phosphat eingebrachte Kalium als Kaliumcarbonat gebunden wird. An sich kann die Neutralisation des bei der Umsetzung entstehenden freien Allkalis auch durch eine andere Säure erreicht werden, solange das entstehende Kaliumsalz nur in konzentrierten Ammoniaklösungen wesentlich leichter löslich ist als Triammonphosphat. Es empfiehlt sich aber aus folgenden Gründen, gemäß Erfindung für diesen Zweck Kohlendioxyd zu verwenden 1. Pottasche ist das wertvollste der in dieser Weise erhältlichen Kaliumsalze.
• 2. Ein die Löslichkeitsgrenze überschreitender Überschuß von Pottasche wird durch Entmischung der Gesamtlösung in flüssiger Schicht ausgeschieden und läßt sich daher auch leicht vom Bodenkörper (Triammonphosphat) trennen.
• In stark ammoniakalischer Lösung verläuft die Umsetzung beipielsweise für Dikaliumphosphat nach der Gleichung K2HP04 + C02 -@- 3 NH3 -!- H20 - (NH4)3P04 -` K2C03.
• Zur Durchführung der Reaktion wird zweckmäßig die Konzentration der Ausgangsphosphatlösung so niedrig gewählt, daß das entstehende Kaliumcarbonat noch gelöst bleibt. Die für die vollständige Fällung der Phosphorsäure als Triammonphosphat zuzuführende Ammoniakmenge ist dabei um so größer, je kleiner die Phosphatkonzentration der Ausgangslösung ist, beträgt aber selbst bei konzentrierten Ausgangslösungen mindestens etwa 2o Gewichtsprozent. Das abgeschiedene Triammonphosphat wird von der Lösung abgetrennt und mit konzentriertem Ammoniakwasser gewaschen.
• Das erhaltene Triammonphosphat kann nachträglich gegebenenfalls durch Erhitzen unter Ammoniakabspaltung in Mono- oder Diammonphosphat übergeführt werden. Das Filtrat vom Triammonphosphat kann durch Eindampfen auf Pottasche verarbeitet werden. Beispiel Eine Lösung von 17q. kg K,HP04 in 6oo kg Wasser wird unter Einleitung von 5o kg C02 mit Ammoniakgas behandelt, bis die Lösung etwa 2o Gewichtsprozent NH3 enthält. Nach demAbkühlen werden aus der ammoniakalischen Pottaschelauge Zoo kg (NH4)3P04 # 3 H20 erhalten, enthaltend g80/0 der eingesetzten Menge Phosphorsäure.
• Führt man bei der Herstellung von Kaliumcarbonat und Alkali- oder Ammonphosphaten in Gegenwart von freiem Ammoniak der Lösung Ammoniak nicht bis zur Sättigung zu, so wird eine praktisch quantitative Abscheidung des Triammonphosphats nicht erreicht; ebenfalls wesentlich ist es, in derart verdünnter Lösung zu arbeiten, daß man einen von Kaliumphosphat und Kaliumcarbonat freien Bodenkörper erhält, der dann aus Triammonphosphat besteht.
• In der Zeichnung ist zur Verdeutlichung des Einflusses der Arbeitsbedingungen gemäß Erfindung auf die Ausbeute an Triammonphosphat die Abhängigkeit der Sättigungskonzentration an Triammonphosphat bzw. Kaliumcarbonat von dem Ammoniakzusatz für eine an beiden Salzen gesättigte wäßrige Ausgangslösung bei 2o' in der Form dargestellt, daß die Summe (N H4)3P 04 + K"C O3 -r- N H, -@- H20 = zoo Gewichtsprozent gesetzt wurde. Kurve A gibt die Sättigungskonzentration für Kaliumcarbonat und Kurve B diejenige für Triammonphosphat in Abhängigkeit von der Konzentration des freien Ammoniaks in der Lösung an. Man erkennt, daß bei höheren Konzentrationen beider Salze die Löslichkeitsgrenze für Pottasche bereits bei Ammoniakgehalten erreicht wird, bei denen eine quantitative Abscheidung von Triammonphosphat noch nicht erfolgt ist, während andererseits bei weniger konzentrierten Lösungen die praktisch quantitative Abscheidung von Triammonphosphat bereits beendet ist, bevor die Löslichkeitsgrenze für Pottasche erreicht ist. Um das Absinken der Salzkonzentrationen bei steigendem Ammoniakgehalt der Lösung unter den Bedingungen des obigen Beispiels zu veranschaulichen, sind in die Zeichnung die entsprechenden Kennlinien für einen Ansatz von 149 Teilen Triammonphosphat und 138 Teilen Kaliumcarbonat in 6oo Teilen Wasser eingetragen. Dabei bedeutet C den Verlauf der Konzentration des Triammonphosphats und D die Veränderung der Konzentration der Pottasche infolge der Ammoniakzufuhr. Man erkennt, daß bei einer Ammoniakkonzentration von etwa 18% die Abscheidung des Triammonphosphats bereits praktisch vollständig ist, während die Abscheidung von Pottasche noch nicht einmal begonnen hat.
• Um die entstandene Pottasche aus ihrer Lösung unter Beschränkung der Eindampfarbeit auf ein Mindestmaß bei gleichzeitig möglichst sparsamem Ammoniakverbrauch wiederzugewinnen, empfiehlt es sich naturgemäß, die Verdünnung der Ausgangslösung nicht weiter zu steigern, als zur vollständigen Abscheidung von pottaschefreiem Triammonphosphat erforderlich ist: Insofern entspricht das oben beschriebene Beispiel bereits weitgehend den optimalen Arbeitsbedingungen, da dort eine annähernd an Pottasche gesättigte Mutterlauge hinterbleibt. Im übrigen ist aber bei den angegebenen Konzentrations- und Temperaturbedingungen auch eine Überschreitung der Sättigungskurve für Pottasche durch allzu reichliche Zufuhr von Ammoniak nicht bedenklich, da unter diesen Umständen die Pottasche nicht in fester Form auszufallen beginnt, sondern unter Bildung einer zweiten, ammoniakarmen flüssigen Phase in diese übertritt und so im Bedarfsfalle leicht von der ammoniakreichen Phase getrennt werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Durchführung der Umsetzung zwischen Kaliumphosphaten und äquivalenten Mengen Ammoncarbonat in wäßrig-ammoniakalischer Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß von erheblich verdünnten Kaliumphosphatlösungen, beispielsweise einer 23,4°/°igen Dikaliumphosphatlösung, ausgegangen wird und erhebliche Ammoniakmengen, beispielsweise bis zur Sättigung der Lösung an Ammoniak, zugeführt werden, so daß praktisch reines Triammonphosphat in praktisch quantitativer Ausbeute als Bodenkörper anfällt.