DEM0019388MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 18. Juli 1953 Bekanntgemacht am 9. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Nach den bisher bekanntgewordenen Verfahren wird die Herstellung von Superphosphat in.zwei getrennten Arbeitsgängen vorgenommen:

a) Anteigung: Bei ihr läßt man die zweckmäßig bemessene Schwefelsäure und das Rohphoephatmehl in einen Mischapparat einfließen, dort werden beide Ausgangsstoffe gemischt und für eine mehr oder weniger lange Zeit unter steter Bewegung durch. Rühren gehalten.

Hier erfolgt nur eine teilweise Reaktion zwischen den beiden Rohstoffen, wobei sich ein mehr oder weniger flüssiger Brei bildet, der in das darunterliegende Reifereaktionsgefäß abgeblasen wird.

b) Reife oder Bindung: Es sind viele derartige Reaktionsgefäßtypen bekannt, aber bei allen bleibt der von der Anteigung kommende Brei eine mehr oder weniger lange Zeit, d. h. so lange, bis die im Mischer begonnene Reaktion beendet ist und es die ■ Entwicklung der Gase und der durch die Reaktion entstandenen Dämpfe erfordert, im Reaktionsgefäß.

Hier nimmt das Gut Konsistenz an, bis es fest und porös wird und so leicht pulverisiert werden kann.

Die bekannten Arbeitsverfahren für Superphosphat können in zwei Gruppen, je nach der Dauer

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des Aufenthaltes im Reifereaktionsgefäß, eingeteilt werden: Nach der einen Gruppe von Verfahren, der selteneren, wird der halbflüssige, vom Mischer kommende Brei in großen Mengen (von mehreren

, 5 zehn Tonnen) im Reaktionsgefäß angehäuft, in welchem er einige Stunden verbleiben muß, bis die Reaktion und die Gasentwicklung beendet, die Masse fest, porös und genügend trocken ist, um in Pulverform ausgebracht werden zu können.

ίο Nach der anderen Gruppe von Verfahren, der neuesten (italienische Patentschrift 369 796, Montecatini, und die Zusatzpatentschriften 383092 und 447539), erhält man ein pulverförmiges stabiles Superphosphat auch bei einem viel kürzeren Aufenthalt im Reaktionsgefäß als bei der ersten Gruppe von Verfahren. Es wurde nun gefunden, daß die im Mischer begonnene Reaktion viel schneller vor sich geht; wenn der Brei in Mengen von beschränktem Volumen gesammelt wird. Wenn man in der Praxis mit passenden Gefäßen und mit Mengen von wenigen Hunderten Kilogramm arbeitet, so kann der Aufenthalt des Superphosphate im Reaktionsgefäß auf ungefähr V2 Stunde beschränkt werden.

Obige Ausführungen können leicht irreführen, denn man könnte annehmen, daß es genügt, den flüssigen Brei in immer kleinere Mengen aufzuteilen, um in immer kürzerer Zeit das Superphosphat mit den gewünschten physikalisch-chemischen Eigenschaften zu erhalten. Es sei daher betont, daß die Faktoren, welche die Reaktion begünstigen, unter sich mit entgegengesetzter Wirkung interferieren. In der Tat, wahrend einerseits die Fraktionierung der Masse die Beseitigung der sich entwickelnden Stoffe (CO₂, HF, SiF₄, H₂O-Dampf) und die rasche Vervollständigung der Reaktionen und die Bildung eines schwammförmigen und lockeren Produktes begünstigt, bringt andererseits die übermäßige Fraktionierung zu starken Wärmeverlust, so daß es zu einer Temperaturerniedrigung mit daraus folgender Verlangsamung oder zum Stillstand der Reaktion kommt. Ferner hat die rasche Verminderung des Wassergehaltes der Aufschlußmasse, wenn sie nicht innerhalb gewisser Grenzen gehalten wird, die gleiche Wirkung, da die Anwesenheit von Wasser für den Ablauf von Ionenreaktionen notwendig ist.

Aus diesen Überlegungen geht hervor, wie kompliziert das Studium zur Feststellung der besten Bedingungen ist, um die Reaktionen in beschränkter Zeit durchzuführen und dabei trotzdem ein lockeres, pulverförmiges Superphosphat zu erlangen, welches, wenn es während der Reifezeit im Magazin gelagert wird, das charakteristische Hartwerden nicht erleidet und daher günstig verladen und versendet werden kann.

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß sich, wenn man die Masse in Schichten mit beschränkter Dicke und in kontinuierlichem Erneuerungszustand hält, das Gas und die Dämpfe, welche sich während der Reaktion bilden, freier entwickeln können, den Reaktionsstoffen der Masse ein innigerer Kontakt gegeben und demzufolge eine schnellere Beendigung der Reaktion ermöglicht wird. Man hat ferner erkannt, daß zwischen der Schichtdicke der Reaktionsmasse und der erzeugten und mit der Zeit entwickelten Wärmemenge ein enges Verhältnis besteht. Es ist daher notwendig, für jeden Phosphattyp die passendste Schichtdicke zu ermitteln, um die günstigste Reaktionstemperatur und die gleichzeitige Bindung des Kristallisationswassers zu erlangen. Das ist von größter Wichtigkeit, denn nur wenn man innerhalb gewisser Temperaturgrenzen vorgeht, ist es möglich, die Vervollständigung der Reaktion und die gleichzeitige Bindung des Kristallisationswassers zu beschleunigen, indem man auf diese Weise die Bindungserscheinung und das daraus folgende Erstarren des angehäuften Superphosphate vermeidet.

Bei der technischen Nutzanwendung der oben ausgeführten Gedanken hat man festgestellt, daß ein kontinuierliches Rohrreaktionsgefäß, in welchem die Beschickung der reagierenden Stoffe und auch die Absaugung der Gase geregelt werden, das aus einem um seine Achse drehbaren Rohr besteht, welches eine regulierbare Geschwindigkeit und eine Neigung hat, das einfachste mechanische Mittel darstellt, um auf Wunsch sofort die Reaktionsverhältnisse zu ändern und jene Reaktions- go Verhältnisse, welche die schnelle und vollständige Bildung des Superphosphates in lockerer, pulverförmiger Struktur ermöglichen, zu erlangen.

Die wesentlichen Eigenschaften des neuen, in der Folge beschriebenen Verfahrens und die für seine Verwirklichung benutzte Vorrichtung werden an Hand des Ausführungsbeispieles näher dargestellt:

Das aus einer kontinuierlich arbeitenden Abwiegeeinrichtung ι kommende Phosphatmehl wird in einen Zulauf trichter 3 eingefüllt, in welchen man auch die Schwefelsäure aus der Meßeinrichtung 2 bei einer bestimmten Temperatur (z. B. 35°) und Stärke (z. B. 53 und 54 Be) und bei bestimmtem Druck einführt. Die wirbelnde Bewegung der Säure transportiert die Mischung Säuremehl direkt in das kontinuierlich arbeitende Rohrreaktionsgefäß 4. In dieser ersten Phase erfolgt praktisch eine Reaktion noch, nicht, daher auch kein Wärmeverlust und keine Gasentwicklung.

Die Vervollständigung der Mischung und die chemischen Reaktionen vollziehen sich ausschließlich im Reaktionsgefäß, welches im wesentlichen aus einem Eisenzylinder besteht, ,der innen mit Zementmörtel und Bimsstein ausgemauert ist, sich um seine Achse dreht und mit Keilstümpfen endet, um die Beibehaltung der gewünschten Höhe der Schicht der Reaktionsmasse zu ermöglichen. In ihm bildet sich in kürzester Zeit (ungefähr in 10 bis 20 Minuten) das Superphosphat von einer vorzüglichen und stabilen Zusammensetzung.

Die Ausmaße des rotierenden, in der Praxis ausprobierten Zylinders mit einer Erzeugung von 15 bis i6t/Std. sind folgende: Durchmesser 1,80m, Länge 7 m, mit einer Vorrückgeschwindigkeit der Reaktionsmasse, welche sich in den Grenzen zwisehen 35 und 70 cm je Minute ändert.

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Die Ziffern des Anlageschemas 5, 6, 7 geben den

Neigungs- bzw. den Geschwindigkeitsregler des Reaktionsgefäßes und des Gasabsaugreglers an, mittels welchem es möglich ist, die Arbeitseigenheiten des Verfahrens zu kontrollieren.

Wenn man die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders, seine Neigung und die Reaktionsmittelmenge ändert, kann man längs den Wänden des Zylinders mehr oder weniger dicke Schichten (z.B. von 30 und 35 cm Dicke) der Reaktionsmasse erhalten, welche sich in bestimmten Bewegungen befinden, die die Beseitigung der gasförmigen Produkte erleichtern, dabei aber doch die Masse bei genügendem Ruhestand in Reaktion halten. Sie begünstigen damit die Bildung des Superphosphates mit den beschriebenen Eigenschaften.

Die Dauer der Reaktionszeit, welche je nach den Phosphattypen sich ändert, aber 20 Minuten nicht übersteigen darf, ist auch regelbar, wenn die Neigung von ο bis 15⁰ und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rohres geändert werden, während die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt gleich bei Beginn der Reaktion, zweckmäßigerweise mittels des Reglers 7, die Absaugung des Gases vom Ventilator 8, geregelt werden. Die für die Reaktionsmasse bevorzugte Temperatur ist 80 bis ioo°, während der Unterdruck im kontinuierlich arbeitenden Reaktionsgefäß' niedrig ist, z. B. 2 bis 5 mm Hg.

In der Endphase des Verfahrens, sobald das Superphosphat eine stabile Zusammensetzung mit poröser Struktur (Zellenkontakt) erreicht hat, geht ■es durch die langsame Bewegung des Reaktionsgefäßes, welches sich mit einer Geschwindigkeit, die von einer Umdrehung alle 5 Minuten auf eine Umdrehung je Minute eingestellt werden kann, um seine Achse dreht, in Pulverform über.

Das aus dem Reaktionsgefäß kommende Produkt ist schon sehr gut gebrauchsfertig und wird mittels Förderband 9 dem Lager zugeführt. Nur in Anbetracht der großen Betriebsleichtigkeit des rotierenden Reaktionsgefäßes und der besonderen mechanischen Vorrichtungen, die angewandt und im einzelnen studiert wurden, ist es möglich, das Zusammenballen des Produktes bei dessen Bildung zu vermeiden und direkt trockenes, pulverförmiges, lockeres Superphosphat zu erzeugen. Ferner gestattet diese Betriebsmöglichkeit, rasch die besten Arbeitsverhältnisse, welche sich naturgemäß je nach der Qualität des behandelten Phosphates ändern, zu erreichen.

Obwohl die Zeit, während welcher sich das Superphosphat im sich drehenden Reaktionsgefäß aufhält, auf 10 bis 20 Minuten, vorzugsweise auf 12 bis. 15 Minuten, abgekürzt wird, was vor allem der dünnen Schicht des in Reaktion befindlichen Superphosphate zuzuschreiben ist, weist das aus einem beliebigen Phosphorittyp hergestellte Superphosphat keine Anzeichen eines Zusammenballens in Klumpen oder Krusten auf, welche normalerweise die Reaktionen verlangsamen.

Die Drehbewegung des Reaktionsgefäßes bringt die Masse leicht in Pulverform, ohne eine mechanische Zerkleinerung zu erfordern mit der daraus folgenden Gefahr, die physikalischen Eigenschaften des Produktes — zufolge Thixotropie-Erscheinungen —■, weswegen sich gewisse Gele infolge mechanischen Einflusses in Sole umändern, zu verschlechtern.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens ist die große Einfachheit der dazu erforderlichen Anlage, welche in ihrem wesentlichen Teil aus einer einzigen Vorrichtung besteht, welche. der Eigentümlichkeit des oben angeführten Systems entspricht, das auch bei großer Mengenproduktion ganz niedrige Einrichtungskosten erfordert.

Es wurden bereits Verfahren , beschrieben, bei denen mittels kontinuierlicher Dosiervorrichtungen die Schwefelsäure und feingemahlenen Phosphorite in eine Mischvorrichtung eingefüllt wurden, welche ein rohrförmiges, kontinuierlich arbeitendes Reaktionsgefäß beschickt, in welchem die Reaktion vor sich geht.

Demgegenüber erreicht das erfindungsgemäße Verfahren durch die Führung der Temperatur, die kleine Schichtdicke, die verhältnismäßig geringe Drehgeschwindigkeit des Drehrohres, die Regelung des Abzuges der Abgase und des Wasserdampfes, somit des Feuchtigkeitsgehaltes, daß die Reaktionen schneller ablaufen und man unter erheblicher Einsparung an Zeit zu fertigem Superphosphat gelangt; hierbei ist außerdem wichtig, daß die ganze Reaktion ausschließlich in einem einzigen Reaktionsgefäß durchgeführt wird.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von stabilem, lagerbeständigem Superphosphat aus Rohphosphaten und Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß die einem rohrförmigen, kontinuierlich arbeitenden, drehbaren Reaktionsgefäß direkt zugeführteil dosierten Mengen Schwefelsäure und Rohphosphat mittels kegelstumpfförmiger Abschlüsse des Reaktionsgefäßes in dünne Schichten von etwa 30 bis 35 cm Dicke der Reaktionsmasse übergeführt werden, wobei die Dicke der Schichten aufrechterhalten bleibt und sich im Reaktionsgefäß ausschließlich und völlig sowohl die Umsetzung der Masse zu Superphosphat in kurzer Zeit vollzieht als auch die völlige Reifung des Superphosphates vor sich geht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die gleichmäßig dünne Schicht der Reaktionsmasse, durch Einhaltung von Temperaturen zwischen 80 und ioo° in der Reaktionsmasse, durch Regelung des Feuchtigkeitsgehaltes derselben sowie durch die geringe Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehrohres solche Reaktionsbedingungen eingehalten werden, daß nach einer Verweilzeit des Superphosphate im Drehrohr von nur 10 bis 20 Minuten Dauer stabile und lagerbeständige Superphosphate erzielt werden.

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3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen ι und 2, bestehend aus einem kontinuierlich arbeitenden Reaktionsgefäß (4), vorzugsweise aus einem Drehrohr, das sich um seine Achse dreht und dessen Neigungswinkel zwecks Änderung der Schichtdicke der Reaktionsmasse veränderlich ist.

4, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden des rotierenden Rohres mit zwei Rückhaltringen, vorzugsweise mit konischem Rohrstumpf versehen sind.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 558747, 564222;

französische Patentschriften Nr. 931 821,
979190,995583;

britische Patentschriften Nr. 625863, 636898; USA.-Patentschrift Nr. 2598658;

italienische Patentschriften Nr. 369 796, 383 092, 539·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen