NO121335B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av mono- og/eller

diammoniumfosfat.

Industriell separasjon av primære "blandinger av fosforsyre

og salpetersyre utfores vanligvis ved destillasjon, eller ved selektiv ekstraksjon ved hjelp av et egnet opplosningsmiddel.

Separasjon ved destillasjon medforer alvorlige ulemper, hovedsakelig på grunn av korrosjon i anlegget. Dessuten påvirkes effektiviteten av driften i sterk grad fordi det er umulig å ekstrahere fullstendig salpetersyren fra fosforsyren ved behandling av salpetersyreholdige utgangsblandinger, på grunn av delvis spaltning av denne syre. Separasjon av blandinger av salpetersyre og fosforsyre ved væske-væske-ekstraksjon er en kostbar operasjon, fordi den er meget kompleks og kompliseres ytterligere av nød-vendigheten av å gjenvinne og regenerere opplosningsmidlet.

I alle fall forbrukes der ved fremstillingen av konsentrerte'

.opplosninger av fosforsyre megen termisk energi.

Det franske patentskrift nr. 1.373.61V angir en fremgangsmåte ved hvilken fosfatmalm oppsluttes med salpetersyre, og den erholdte fosforsyre ekstraheres med et alkoholisk opplosningsmiddel sammen med salpetersyren. Ekstrakten nøytraliseres med ammoniakk og inndampes, hvoretter granulering utfores.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte som gjor det mulig å overvinne de ovennevnte ulemper som er knyttet til destillasjon og inndampning.

I prinsippet består den i behandling med ammoniakk av opp-løsninger inneholdende fosforsyre, salpetersyre og en eller flere alifatiske alkoholer med 1-8 carbonatomer, fortrinnsvis slike oppløsninger som er erholdt ved behandling av naturlige fosfater med salpetersyre, og ekstraksjon av den derved erholdte moderlut, idet den alkoholholdige syreopplosning som underkastes ammoniakk-behandlingen inneholder mellom 8,5 og lh vektprosent.

Det har vist seg at" tilstedeværelsen av et organisk, tredje materiale valgt blant rettkjedede og forgrenede alifatiske alkoholer med 1-8 carbonatomer på overraskende vis endrer egenska-pene av vannopplosninger av ammoniumsalter av fosforsyre og salpetersyre. Mono- og/eller diammoniumsulfat som er helt fritt for ammoniumnitrat utfelles som krystaller som lett kan separeres fra oppløsningen inneholdende de ovrige salter.

De alkoholer som gjor ammoniumfosfatene uoppløselige, kan være fullstendig eller delvis blandbare med vann, i hvilket sist-nevnte tilfelle systemet innbefatter tre faser.

Virkningen av å tilsette en alifatisk alkohol med 1-8 carbonatomer i nærvær av ammoniakk til blandinger av fosforsyre og salpetersyre i henhold til oppfinnelsen fremgår av de folgende sammenlignings forsok;

Ved nedsettelse av pH-verdien av en syreblanding inneholdende 35 % H-jPO)(, 10 % HNO^ og 55 % vann til pH 5 med ammoniakkgass erholdes en utfelning av ammoniumfosfat svarende til halv-parten av den opprinnelige fosforsyre og inneholdende ca. 2 % ammoniumnitrat.

Den vandige opplosning som står i likevekt med disse kry-

■staller, inneholder blandinger av de ovrige ammoniumsaltor.

Dersom på den annen side den samme fremgangsmåte utfores i nærvær av 96 vekt^-ig isoamylalkohf.! ; forholdet h deler alkohol til 1 del vandig opplosning av syrene, erholdes folgende trefasesystem etter avtagende spesifikk vekt: 1. En utfelning av monoammoniumfosfat svarende til 95 % av den opprinnelige fosforsyre. 2. En vandig opplosning inneholdende monoammoniumfosfat fra resten av den opprinnelige fosforsyre og ammoniumnitrat svarende til 60 % av den opprinnelige salpetersyre.

3. En lett fase inneholdende det resterende ammoniumnitrat

og hovedsakelig all den anvendte isoamylalkohol.

Generelt sett er det altså mulig ved innstilling av pH-verdien som ovenfor angitt å lede reaksjonen således at det erholdes en mono- eller diammoniumfosfatutfelning. Ved pH-verdier mellom 3,0 og 5,5 erholdes utelukkende monoammoniumfosfat, og ved pH-verdier i området fra 5,5 til 7,5 erholdes en blanding av mono-og diammoniumfosfater, mens diammoniumfosfatet dannes alene ved pH-verdier mellom 7,5 og 8,5.

Anvendelse av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen er særlig fordelaktig ved separasjon av fosforsyre og salpetersyre som er tilstede i oppløsningene som fåes ved oppslutning av naturlig forekommende fosfater med salpetersyre. Det er likeledes fordelaktig å benytte fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen rent generelt til å lose problemer som oppstår i forbindelse med separasjon av blandinger av fosforsyre og salpetersyre. De folgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

Det onskes å separere fosforsyre og salpetersyre fra en vandig opplosning inneholdende 29,2 % H^PO^ og 21,2 % HNO^. 2055 g methanol tilsettes til hhl g av en slik opplosning, og oppløsningens pH-verdi nedsettes til 5 ved tilforsel av ammoniakkgass. Systemet inneholder da to faser: 1. En krystallinsk utfelning bestående av rent monoammoniumfosfat svarende til 96 % av den opprinnelige fosforsyre og bestående etter avvanning og torring av 135 g rent NF^fi^PO^. 2. En vandig opplosning inneholdende methanolen, all salpetersyren i form av ammoniumnitrat og resten av fosforsyren i form av monoammoniumfosfat.

Eksempel 2

I henhold til separasjonsprosessen ifolge oppfinnelsen tilsettes k- 650 g 2-ethyl-l-butylalkohol (pseudohexylalkohol) til 1000 g av .en vandig opplosning inneholdende 25 % H^PO^ og 30 % HNO^. Denne blandings pH-verdi nedsettes til mellom 3,5 og 5,5 ved tilforsel av ammoniakkgass.

Etter filtrering fåes de folgende faser:

1. En fast fase, som etter torring utgjores av 26h g rent monoammoniumfosfat svarende til 90 % av den opprinnelige fosforsyre. 2. M-00 g vandig fase inneholdende 28,6 g monoammoniumf osf at, 171 g ammoniumnitrat og spor av alkohol. 3. 5082 g alkoholfase inneholdende h6^ 0 g ethylbutylalkohol, 222 g vann og 21o g ammoniumnitrat.

Eksempel 3

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen anvendes på den rensede ekstrakt som fåes ved behandling av moderlut erholdt ved oppslutning av fosfat malm inneholdende 35 % ^2^5 me(^ salpetersyre, med en blanding av C^-oxosyntesealkoholer inneholder n-amylalkohol, optisk aktiv amylalkohol (2-methyl-butanol-l)-alkohol og isoamylalkohol.

Moderluten kjoles på forhånd til 10°C hvorved ca. 70 % av kalsiumet kan fjernes i form av kalsiumnitrat-tetrahydrat ved filtrering.

På den vedfdyede tegning viser fig. 1 et prosess diagram ifolge hvilket den filtrerte moderlut ved 1 til ekstraksjonssek-sjon 2, hvor den i motstrom behandles med alkoholisk opplosningsmiddel 3. Den erholdte råekstrakt h renses deretter ytterligere i ekstraksjonsbatteri 5. Den erholdte, rensede ekstrakt 6 har folgende sammensetning på vektbasis.

h, 9h % h3<p>o^

3., 60 % HNO^

8,50 % vann

82?96 % CV-oxosyntesealkoholer

spor av Ca.CNO^^

En forste fraksjon av denne .rensede ekstrakt 6 underkastes ytterligere ekstraksjon med vann 9 i 8. Ekstrakten befries for hele sitt innhold av fosforsyre. 0(*\..\ ~«rrs ngsmid I et 10 tlibake-fores ved 3 til ekstraksjonsseksjonen 2, og den vandige opplosning 11 resirkuleres til 5, hvor den benyttes til vasking av råekstrakf. En annen fraksjon 12 av den rensede ekstrakt 6, som er storre enn den forste fraksjon, behandles i en mengde av 29,li- tonn/timer i en beholder som er forsynt med roreverk og kjolespiral, og som tilfores så meget ammoniakk h at væskens pH-verdi holdes mellom 3,0 og 3,5. En blanding bestående av tre faser oppsamles gjennom 15 og avvannes og dekanteres i beholder 16. Herved fåes: 1. En fast fase 17, som etter torring utgjores av 1,66 tonn/timer rent monoammoniumfosfat. 2. En vandig fase som er hovedsakelig fri for alkohol og inneholder:

0,9^ tonn/time ammoniumnitrat NH^NO^

0,03 tonn/time monoammoniumf osf at NH^H^PO)!

1,10 tonn/time vann.

3. En alkoholisk fase som utgjores av:

0, h0 tonn/time ammoniumnitrat NH^NO^

0,01 tonn/time monoammoniumf osf at NH^H^PO).!.

1,30 tonn/time vann,

21+,30 tonn/time C^-oxosyntesealkoholer

Den alkoholiske opplosning vaskes i motstrom med 1 tonn/time vann 18 i kolonne 19, og den alkoholiske fraksjon 20 som derved fraskilles, resirkuleres ved 3 til ekstraksjonskolonne 2. Vandige opplosninger 21 og 22 oppsamles ved 23, hvor de benyttes sem de er eller inndampes, f.eks. under granulering.

Det gjennomsnittlige utbytte av rent monoammoniumfosfat NH^IIpPO^<*> beregnet på det opprinnelige innhold av ?2°5 i- de opprinnelige fosfater, er 97,8 %. Det tilsvarende dampforbruk pr. tonn ^ 2®$ er 2,5 tonn. Det tilsvarende forbruk er 9,^5 tonn når all fosforsyren ekstraheres med vann på den konvensjonelle måte og den vandige opplosning konsentreres til samme P20^-innhold i form av monoammoniumfosfat.

Eksempel <*>+

Produktet erholdt ved behandlingen av fosfater med salpetersyre i overensstemmelse med de foregående eksempler kjoles enda lenger, nemlig til -10°C, hvorved ytterligere 25 % kalsium kan fjernes i form av kalsiumnitrat-tetrahydrat. Moderluten inneholder da 30 % P20^ og 8 % kalsiumnitrat.

Fig. 2 på den vedfoyede tegning viser et prosessdiagram hvor moderluten 1 behandles i motstrom med isoamylalkohol 3 i et ekstraksjonsbatteri 2. Råekstrakten h renses ved at den vaskes med vann i et ekstraksjonsbatteri 5, som tilfores vann 6. Renset ekstrakt 7, som ennu inneholder spor av kalsiumnitrat, har folgende sammensetning på vektbasis:

5,00 % fosforsyre

2,<1>+0 % salpetersyre

8,50 % vann

8^,10 % isoamylalkohol.

29 tonn/time renset ekstrakt 7 tilfores samtidig med ammoniakk 9 i en beholder 8 som er forsynt med roreverk og kjblean-ordninger, hvor væskens pH-verdi holdes mellom 7,5 og 8,5.

En blanding 10 bestående av 3 faser oppsamles og avvannes

og dekanteres i et skjematisk vist dekanteringsapparat 11. Fra dette apparat tas det ut: 1. En fast fase 12, som etter tdrring utgjores av 1,852 tonn/time rent diammoniumfosfat.

2. En vandig fase 18, som er hovedsakelig fri for alkohol

og utgjores av:

0,60 tonn/time ammoniumnitrat NH^NO^

0,08 tonn/time diammoniumfosf at (NH^^HPO^

0,80 tonn/time vann.

3. En alkoholisk opplosning 13 som inneholder:

0,277 tonn/time ammoniumnitrat NH^NO^

0,018 tonn/time diammoniumfosf at (NH1+)2HP01+

1,565 tonn/time vann

2^,389 tonn/time isoamylalkohol.

Denne opplosning vaskes i 1^ med vann 15 som angitt i det foregående eksempel, idet isoamylalkoholen 16 resirkuleres ved 3 til ekstraksjonsbatteri 2.

En alkoholfri opplosning 17, som erholdes fra 1<*>+, blandes

med den vandige fase 18, og blandingen utvinnes som sådan eller etter konsentrering og inndampning.

Totalutbyttet av utskilt P2°^5 beregnet på innholdet i de naturlig forekommende fosfater, er storre enn 90 %.

Det skal nevnes at dersom den rensede ekstrakt ved hjelp av anmoniakk bringes til en pH-verdi mellom 5,5 og 7,5, fåes blandinger av mono- og diammoniumfosfat i de onskede mengdeforhold i samme utbytte.

Eksempel 5

Moderluten fra det foregående eksempel tilfores etter at

det er blitt kjolt i to trinn til +10°C og dernest til -10°C, til et i det på fig. 3 viste prosessdiagram ekstraksjonsbatteri 2 ved 1, hvor den i motstrom behandles med isobutylalkohol 3. Råekstrakten h, som har folgende sammensetning på vektbasis:

8,!+5 % fosforsyre H^O^

2,58 % salpetersyre HNO^

12,00 % vann

0. 20 % kalsiumnitrat Ca(N0^)2

76,77 % isobutanol

behandles med så meget ammoniakk 5 i en beholder 6, som er forsynt med roreverk og en kjbleanordning, at pH-verdien holdes mellom 3,5 og 5,5.

En trefaseblanding 7 tas kontinuerlig ut fra beholderen 6

og separeres i et avvannings- og dekanteringsapparat 8, hvorved det fra 17,2 tonn/time råekstrakt erholdes: 1. En fast fase 9, som etter torring utgjores av 1,628 tonn/time monoammoniumfosfat inneholdende 1,85 % dikalsiumfosfat. 2. 1,007 tonn/time vannopplosning 10, som er hovedsakelig . fri for alkohol og inneholder:

0,^-32 tonn/time ammoniumnitrat NH^NO^

0,075 tonn/time monoammoniumf osf at NH^R^PO^

0,500 tonn/time vann.

3. lLt-,8l6 tonn/time av en alkoholoppl<y>sning 11, som utgjores av:

0,158 tonn/time ammoniumnitrat NH^NO^

0. 010 tonn/time monoammoniumf osf at NH^l^PO^

1, M4t- tonn/time vann

13,20U- tonn/time isobutylalkohol.

Som beskrevet i de to foregående eksempler vaskes den alkoholholdige opplosning ved 13 med vann 12, hvoretter alkoholen l<L>t-vod 3 resirkuleres til ekstraksjonsbatterlet 2, og den vandige opplosning av ammoniumnitrat 15 blandes med oppldsningen 10 for utvinning av de erholdte salter. Som beskrevet i eksempler 3 og '+ er utbyttet av P2°5 i- form av NH^H^PO^ storre enn 90 %.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av mono- og/eller diammoniumfosfat som er hovedsakelig fritt for ammoniumnitrat, ved behandling med ammoniakk av oppldsninger inneholdende fosforsyre, salpetersyre og én eiler flere alifatiske alkoholer med 1-8 carbonatomer, fortrinnsvis slike oppløsninger som er erholdt ved behandling av naturlige fosfater med salpetersyre og ekstraksjon av den derved erholdte moderlut med alkohol, karakterisert ved at der som alkoholholdig syreopplosning som underkastes ammoniakkbehandling, anvendes en som inneholder mellom 8,5 og lh vektprosent vann.