PL14846B1

PL14846B1 - Sposób wytwarzania kwasu fosforowego i zawierajacych go produktów.

Info

Publication number: PL14846B1
Application number: PL14846A
Authority: PL
Filing date: 1929-04-30
Publication date: 1931-11-30

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy wytwa¬ rzania kwasu fosforowego i zawierajacych go produktów, np. fosforanów, przez roz¬ puszczanie surowców, zawierajacych kwas fosforowy, zapomoca kwasu siarkowego w obecnosci kwasu fosforowego w zamknie- tem naczyniu. Otrzymany kwas fosforowy przerabia sie dalej w sposób znany na fo¬ sforan lub inne produkty, zawierajace kwas fosforowy.Przy wytwarzaniu kwasu fosforowego pozadanie jest otrzymywanie (bezposrednio mozliwie stezonego roztworu tego kwasu, aby uniknac nastepnie zabiegu stezania i rozumie sie, ze, chcac otrzymac bezpo¬ srednio mocny roztwór kwasu fosforowe¬ go przez rozpuszczenie surowego fosfora¬ nu w kwasie siarkowym w obecnosci kwa¬ su fosforowego, nalezy do reakcji zastoso¬ wac kwasy mocne, gdyz wprowadzana z temi kwasami woda dziala rozcienczaj aco.Poniewaz stosowaniu mocnych kwasów towarzyszy silnie pienienie sie, niedo¬ godnosc te usuwa sie, prowadzac reakcje, zgodnie z wynalazkiem, w zamknietem naczyniu. Dzieki temu, osiaga sie te ko¬ rzysc, ze rozpuszczanie mozna prowadzic nawet w wyzszych temperaturach, co jest *) Wlascicielka patentu oswiadczyla, ze wynalazca jest Sven Gunnar Nordengren.waznem przy tworzeniu sie osadu siarcza¬ nu ^aj|ia o oAowiadmiej konsystencji; dalef^aKtó li&' Z^zuzycie kwasu siar¬ kowego przy rozpuszczaniu w zamknie¬ tych naczyniach jest mniejsze i ze mozna w ten sposób lepiej wyzyskac cieplo reak¬ cji. Fakt, ze zuzycie kwasu siarkowego jest znacznie mniejsze przy rozpuszczaniu w zamiknietem naczyniu, nalezy przypisac przypuszczalnie temu, ze uwalniajace sie gazy np. fluor, nie majac ujscia, biora cze¬ sciowo udzial w reakcji, przyczem wyzy¬ skuje sie te ilosci ciepla, które zwykle u- chodza z temi gazami.Przy wykonywaniu -reakcji jeden lub kilka materjalów reagujacych doprowadza sie do pozostalych w zamiknietem naczy¬ niu. Mozna przytem surowy materjal, w postaci mialko rozdrobionej, dodawac do kwasów zawartych w naczyniu reakcyj- nem; korzystniej jest jednak dwa lub wiecej odczynników, np. surowiec i kwas fosforowy, calkowicie lub czesciowo zmie¬ szac, zanim nastapi wymierzanie ostatecz¬ ne. Dobrze jest oba odczynniki przezna¬ czone do zmieszania najprzód, np. kwas fosforowy i surowiec mieszac powoli, np. stopniowo, aby mozliwie uniknac tworze¬ nia sie piany. Mozna równiez materjal su¬ rowy zmieszac calkowicie lub czesciowo z mieszanina kwasu fosforowego i siarkowe¬ go, w której kwias fosforowy stanowi glów¬ ny skladnik, poczem tak otrzymana mie¬ szanine wprowadza sie do zamknietego na¬ czynia.Okazalo sie korzystnem szybkie wpro¬ wadzanie mieszaniny kwasu fosforowego i surowca w jednej lub kilku porcjach do niezbednej ilosci kwasu siarkowego, aby stezenie tego kwasu mozliwie szybko ob¬ nizyc.Przy uzyciu surowca w postaci stalej dobrze jest mialko go rozdrobic i zawiesic w wodzie lub roztworze wodnym jednego lub kilku kwasów, bioracych udzial w reakcji.Dodany kwas fosforowy moze byc o- trzymany podczas jednego z rozpuJszczan poprzednich, a stezenie jego moze wyno¬ sic co najmniej 15% P205 lub zupelnie albo w przyblizeniu odpowiadac stezeniu kwasu, otrzymanego, jako produkt osta¬ teczny, w jednym z poprzednich proce¬ sów.Prowadzenie reakcji w procesie kolo¬ wym, stosujac ciagle ponownie ten sam kwas fosforowy, daje znaczne korzysci, zwlaszcza, jesli uzyty przyteip kwas fo¬ sforowy jest dosc mocny. Badania nad wielkoscia ziam utworzonego osadu siar¬ czanu wapnia wykazaly, ze przy rozpu¬ szczaniu w autoklawie zapomoca okre¬ slonego niezbyt stezonego kwasu siarko¬ wego otrzymuje sie osad, zlozony z zia¬ renek o wielkosci odpowiedniej do odsa¬ czania. Jako srodek rozcienczajacy dla o- siagniecia zadanego stezenia kwasu siar¬ kowego mozna wylacznie lub czesciowo stosowac kwas fosforowy. Obecnosc sto¬ sunkowo mocnego roztworu kwasu fosfo¬ rowego juz na poczatku reakcji wplywa korzystnie na tworzenie sie ziarenek osa¬ du. Zalezy to prawdopodobnie od róznej rozpuszczalnosci siarczanu wapnia w kwa¬ sie fosforowym i kwasie siarkowym.Temperatura i dodawanie kwasu fosfo¬ rowego podczas rozpuszczania sa w scislej zaleznosci, a mianowicie zwiekszajac ste¬ zenie dodanego kwasu fosforowego mozna obnizyc temperature mieszaniny niezbed¬ na do otrzymania dobrego osadu. Stosun¬ ki te dadza sie wyrazic wzorem empirycz¬ nym: / = 120 — p, gdzie / oznacza minimalna wartosc tempe¬ ratury niezbednej podczas rozpuszczania, zas p — procenty wagowe P2Ori w kwa¬ sie fosforowym, doprowadzonym do mie¬ szaniny reakcyjnej.Dobrze jest jednak utrzymywac tem¬ perature co najmniej na 10° do 20°C, wyz- — 2 —sza, niz to wynika ze moru, zwlaszcza, jesli reakcja trwa krótko.Przy ogrzewaniu fosforytu z kwasem siarkowym przy uzyciu nadmiaru kwasu i przy zwiekszeniu temperatury do 170°-^ 180^G me osiaga sie calkowitego rozpu¬ szczenia kwasu fosforowego zapomoca kwasu siarkowego o wyz&zem stezeniu.Dopiero przy stezeniu 40 do 50% wago¬ wych mozna wogóle osiagnac przemiane 98-^99%. Jesli stezenie kwasu siarkowe¬ go dalej zwiekszyc, to wydajnosc prze¬ miany szybko -spada do 90—95 % , na¬ stepnie zas, w miare wzrostu stezenia, spada slabiej. Stezenie najodpowiedniej¬ sze^ do rozpuszczania, L j. najwyzsze ste¬ zenie, w którem nastepuje stosunkowo zu¬ pelna przemiana, rózni sie nieco dla roz¬ maitych fosforanów i zalezne jest oczywi¬ scie od temperatury i nadmiaru kwasu siarkowego. Im mniejszy jest ten nadmiar, tern nizsze jest najlepsze stezenie. A za¬ tem pozadane jest prowadzenie procesu rozpuszczania zapomoca mozliwie najniz¬ szego nadmiaru kwasu siarkowego, aby otrzymywac czysciej szy kwas fosforowy oraz ze wzgledu na to, ze w obecnosci nad¬ miaru kwasu siarkowego osad siarczanu wapnia staje sie kleisty, skutkiem czego trudno go oddzielic od roztworu, wreszcie aby zuzycie kwasu siarkowego bylo mozli¬ wie najmniejsze. Dlatego tez stosuje sie kwas siarkowy dosc slaby, a otrzymany kwas fosforowy bedzie oczywiscie slabszy.Jesli np. znaleziono, ze najodpowiedniej¬ sze stezenie kwasu siarkowego wynosi 42%, to nawet z zupelnie suchego fosfo¬ ranu surowego nie mozna-wydobyc kwasu fosforowego zawierajacego wiecej niz 32% H3P04 (okolo 23% P20^)t Dobierajac stezenia kwasów oraz ich ilosci, tak zeby stosunek .czasteczkowy miedzy H2SO± a H20 w mieszaninie reak¬ cyjnej odpowiadal w przyblizeniu:i jnajod- powiediniejszemu stezeiniu do rozpuszcza¬ nia kwasem siarkowym, osiaga sie calko¬ wite lub prawie calkowite rozpuszczenie.W ten sposób mozna otrzymywac mocny kwas fosforowy przy jednoczesnej dobrej przemianie.W praktyce okazalo sie korzystnem mieszanie fosforanu z obliczona iloscia kwasu fosforowego, a nastepne wpompo- wywanie tej mieszaniny lub wtlaczanie jej do naczynia reakcyjnego, w którem znaj¬ duje sie kwas siarkowy. Surowy fosforan reaguje znacznie wolniej z kwasem fosfo¬ rowym niz z siarkowym, zwlaszcza w zwy¬ klej temperaturze. Jednak przy uzyciu bardziej stezonego kwasu fosforowego mieszanie go z surowym fosforanem nale¬ zy uskuteczniac bardzo ostroznie. Najle¬ piej prowadzic je w specjalnem naczyniu, do którego, na przemian mieszajac, wpro¬ wadza sie ktyas fosforowy i fosforan su¬ rowy. Nastepnie naczynie szybko sie za¬ myka, zanim wytworzy sie piana. Otrzy¬ mana w taki sposób mieszanine wprowa¬ dza sie do naczynia reakcyjnego.Dodawanie mieszaniny fosforanu z kwasem fosforowym do naczynia reakcyj¬ nego, jak zaznaczono powyzej, powinno sie odbywac mozliwie; szybko, poniewaz o- kazalo sie, ze przy szybkiem obnizeniu stezenia kwasu siarkowego otrzymuje sie lepiej filtrujacy sie osad. Mozna równiez jednoczesnie lub naprzemian wtlaczac lub wpomppwywac wspomniana mieszani¬ ne i kwas siarkowy do naczynia reakcyj¬ nego albo tez wprowadzac je w inny odpo¬ wiedni sposób. Dzieki temu mozna rozpu¬ szczanie prowadzic w sposób ciagly.Na konsystencje osadu wplywa w znacznym stopniu zawartosc wody krysta- lizacyjnej w osadzie siarczanu wapnia.Dlatego tez prowadzi sie reakcje tak, ze¬ by tworzacy sie podczas niej siarczan wapnia otrzymywac, jako CaS04 % H20 lub mniej uwodniony albo jako anhydryt lub weszcie jako mieszanine CaSO^ % H20 lub mniej uwodnionego z anhydry¬ tem. Dobrze jest przytem sklad, stezenie, — 3 —temperature i cisnienie mieszaniny reak¬ cyjnej regulowac w taki sposób, zeby u- trzymywac dosc niska preznosc pary, aby z cala pewnoscia otrzymac osad w zada¬ nej postaci. Stezenie kwaisu siarkowego na poczatku reakcji powinno przekraczac 0,10 mola HizSOt na 1 mol #20.Sposób wedlug wynalazku nie ograni¬ cza sie do otrzymywania kwasu fosforo- wegb, lecz nadaje sie doskonale do otrzy¬ mywania produktów, zawierajacych kwas fosforawy lub produktów, do otrzymywa¬ nia których stosuje sie kwas fosforowy. A zatem sposób niniejszy mozna stosowac lacznie z innemi znanemi sposobami, albo tez przy wykonaniu niniejszego sposobu mozna stosowac równiez inne dodatki lub wprowadzac pewne zmiany, nie zmienia¬ jac istoty wynalazku.Kwas fosforowy lub produkty zawiera¬ jace ten kwas, otrzymane sposobem, we¬ dlug niniejszego wynalazku, nadaja sie szczególnie do otrzymywania wytworów, zawierajacych kwas fosforowy. Jako przy¬ klad takiej odmiany sposobu i zastosowa¬ nia produktów, otrzymanych bezposred¬ nio sposobem niniejszym lub nieco od¬ miennym, mozna wymienic podwójny su- perfosfat, otrzymany przy uzyciu kwasu fosforowego wytworzonego sposobem we¬ dlug wynalazku, dalej superfosfat, do któ¬ rego podczas wytwarzania dodaje sie kwas fosforowy otrzymany wedlug wynalazku, aby zwiekszyc w nim ilosc rozpuszczalne¬ go kwasu fosforowego, dalej inne nawozy zawierajace fosforany lub kwas fosforo¬ wy, zwlaszcza fosforany amonowy i pota¬ sowy lub mieszanine dwóch lub wiecej wspomnianych podwójnych fosforanów, superfosfatów lub innych fosforanów al¬ bo nawozów w mieszaninie Idb lacznie ze zwyklym superfosfatem. PL

Claims

Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania kwasu fosfo¬ rowego oraz innych zawierajacych ten kwas produktów, jak superfosfatów, su¬ perfosfatów podwójnych, oraz innych fo¬ sforanów, a zwlaszcza amonowego i pota¬ sowego lub mieszanin dwóch lub wiecej ze wzmiankowanych superfosfatów, superfo¬ sfatów podwójnych lub innych fosforanów albo produktów, zawierajacych kwas fo¬ sforowy w mieszaninie lub razem z super¬ fosfatem zwyklym, przez rozpuszczenie surowców, zawierajacych kwas fosforowy, zapomoca kwasu siarkowego w obecnosci kwasu fosforowego, znamienny tern, ze rozpuszczanie prowadzi sie w zamknie- tem naczyniu pod cisnieniem, a w razie potrzeby otrzymany kwas fosforowy prze¬ rabia sie dalej w sposób znany na produk¬ ty, zawierajace ten kwas.
2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze najprzód jeden lub dwa z ma- terjalów, bioracych udzial w reakcji, wprowadza sie do zamknietego naczynia, poczem dodaje sie materjaly pozostale.
3. Sposób, wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tern, ze dwie substancje biora¬ ce udzial w reakcji, miesza sie ze soba calkowicie lub czesciowo, zanim nastapi zmieszanie ostateczne.
4. Sposób, wedlug zastrz. 3, znamien¬ ny tern, ze mieszanie dwóch ltib wiecej od¬ czynników uskutecznia sie powoli, np. stopniowo, aby mozliwie zapobiec pienie¬ niu sie.
5. Postac wykonania sposobu, wedlug zastrz. 3 lub 4, znamienna tern, ze suro¬ wiec wszystek lub tylko czesciowo miesza sie z kwasem fosforowym lub mieszanina kwasu fosforowego i siaricowego, w której kwas fosforowy jest skladnikiem glów¬ nym, i tak otrzymana mieszanine wprowa¬ dza sie do zamknietego naczynia, zawie¬ rajacego kwas siarkowy.
6. Sposób, wedlug zastrz, 1 do 5, znamienny tern, ze mieszanine surowego materjalu i kwasu fosforowego wprowadza sie szybko, w jednym lub kilku zabiegachr — 4 —do wymaganej ilosci kwasu siarkowego, celem mozliwie sizybkiego obnizenia ste¬ zania tego kwasu.
7. Sposób, wedlug zastrz. 1 do 6, w którym stosuje sie mialko nadrobiony ma- terjal surowy w postaci stalej, znamienny tern, ze materjal surowy rozdrabia sie i zawiesza w wodzie lub w roztworze wod¬ nym jednego lub kilku kwasów, bioracych udzial w reakcji,
8. Sposób, wedlug zastrz. 1 do 7, zna¬ mienny tern, ze dodany kwas fosforowy za¬ wiera co najmniej 15% P206
9. Sposób, wedlug zastrz. 1 do 8, zna¬ mienny tern, ze dodany kwas fosiforowy wykazuje, w przyblizeniu lub scisle, ste¬ zenie kwasu, otrzymanego, jako produkt ostateczny, podczas jednego z takich sa¬ mych procesów poprzednich.
10. Sposób, wedlug zastrz. 1 do 9, znamienny tern, ze mieszanina reakcyjna podczas rozpuszczania osiaga co naj¬ mniej temperature, wyznaczona równa¬ niem / — 120 — p stopni Celsjusza, przy- czem p oznacza procenty wagowe P206 kwasu fosforowego w doprowadzonym roztworze.
11. Sposób, wedliig zastrz. 1 —10, znamienny tern, ze zapomoca odpowied¬ niego doboru skladników reakcji stezenia, temperatury, oraz cisnienia podczas prze¬ twarzania utrzymuje sie preznosc pary na poziomie tak niskim, by powstajacy pod¬ czas reakcji siarczan wapnia osiadal w zasadzie w postaci CaS04 z x/2 H20 lub mniej, albo w postaci anhydrytu albo mie¬ szaniny CdSO± z V2 H20 lub mniej oraz anhydrytu.
12. Sposób, wedlug zastrz. 11, zna¬ mienny tern, ze stosunek czasteczkowy miedzy H2SO± a H20 w mieszaninie reak¬ cyjnej na poczatku reakcji przekracza 0,10 mola H2SO± na 1 mol H20. Aktiebolagel Kemiska Patenter. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL