PL16682B1 - Sposób wytwarzania kwasu fosforowego oraz zawierajacych go produktów. - Google Patents

Description

Przy wytwarzaniu kwasu fosforawego z surowców, zawierajacych fosforan wapnia, oraz kwasu siarkowego konsystencja tiwo- rzacego sie siarczanu wapniowego ma du¬ ze znaczenie dla przebiegu procesu.Stwierdzano, ze mozna otrzymac dobry, latwo dajacy sie oddzielic osad siarczanu wapnia, prowadzac reakcje w taki sposób, zdby tworzacy sie podczas niej siarczan wapnia otrzymyiwac w postaci CaSO^.. % H20 Tub mniej uwodniony albo tez jaka anhydryt, lub tez jako mieszanine CaS04 . xfa H20 lub mniej uwodnionego z bezwodnym CaiS04 (anhydrytem).Wiadomo juz, np. z pracy ,,Gips und Anhydrit" J. H. van't Hoffa (z. f. phys.Chemie XLV 1903, str. 257), ze powstawa¬ nie siarczanu wapniowego w róznych po¬ staciach krystalicznych np. CaSO± . 2H20, CaS04 .1 y2 H20, CaS04. H20, CoS04.. V2 H20 oraz w postaici rozpuszczalnego i nierozpuszczalnego anhydrytu, lub prze¬ ksztalcanie sie siarczanu wapniowego w tej postaci zalezy od preznosci wody krysta- lizacyjnej. Jesli np. nasycony roztwór chlorku sodowego zmieszac i ogrze¬ wac z CojS04 . 2H20, to w temperaturze okolo 760|C nastepuje przeksztalcenie na CaS04 V2 H20, to znaczy, ze w tej tempera¬ turze preznosc wody krystalizacyjnej CaS04 • . 2H20 jest wieksza, niz odpowiednia prez¬ nosc nasyconego roztworu chlorku sodo- k) Wlascicielka patentu oswiadczyla^ ze wynalazca jest Sven Gunnar Nordengren.wego. A zatem konieczny warunek otrzy- . m4aia siarczanu wapniowego, w postaci nizej uwodnionej, wy¬ tworzonego zapomoca reakcji miedzy fosfo¬ ranem wapniowym a kwasem siarkowym polega na tern, zdby preznosc pary co naj¬ mniej przez pewien przeciag czasu nie przekraczala pewnej maksymalnej granicy, która znowu zalezy od temperatury. W praktycznem wykonaniu sposobu przez od¬ powiedni dobór skladników reakcyjnych, stezenia,', temperatury i cisnienia podczas reakcji, mozna utrzymac tak niska prez¬ nosc pary, ze z cala pewnoscia mozna o- trzymywac siarczan wapnia o danym skla¬ dzie.Przedsiewzieto wiec badania w celu u- stalenia, w jakiej postaci otrzymuje sie siarczan wapnia przy wytwarzaniu kwasu fosforowego znanemi obecnie sposobami.Przy wykonaniu tych doswiadczen stosunki ilosciowe i konsystencje materjalów, biora¬ cych udzial w reakcji, jak równiez tempe¬ rature i czas trwania reakcji zachowano scisle odpowiadajace warunkom otrzymy¬ wania kwasu fosforowego znanemi meto¬ dami pirzieciwpiradowo-diekanrbacyjineniL Gza- steczkowy stosunek miedzy ff2504 i woda w doswiadczeniach tych wynosil 0,053 mo^ la H2S04 na 1 mol H20, a temperature u- trzymywano przy 70°C. Po skonczonej re¬ akcji zbadano stracony gips; zawartosc w nim wody krystalizacyjnej wynosila 20,8%.Poniewaz CdS04. 2H20 zawiera teoretycz¬ nie 20,9% wody krystalizacyjnej, wiec jest oczywistem, iz otrzymany strat wykazuje taki wlasnie sklad.Dalsze badania poprowadzono w celu ustalenia, w jaki sposób kwas siarkowy i kwas fosforowy w rozmaitych stezeniach i temperaturach wplywaja na zawartosc wo¬ dy krystalizacyjnej w siarczanie wapnio¬ wym. Zawartosc wody krystalizacyj¬ nej w CaS04 . 2H/) wynosi 20,9, zas w CaS04V2 H/}—6,2%. Przy wykonaniu do¬ swiadczen oba te ciala, których zawartosc wody uprzednio sprawdzono, mieszano kaz¬ de ,z osobna z wymienianenii kwasami w rozmaitych temperaturach i stezeniach i ba¬ dano zmiany zawartosci wody krystaliza¬ cyjnej, po uprzedniemi przemyciu alkoholem i nastepnem wysuszeniu, przez wypraze¬ nie.Stwierdzono przytem, ze silniejsze ste¬ zenia kwasu siarkowego (50 i wiecej %) szybko usuwaja przewazna czesc wody krystalizacyjnej zarówno ze zwiazku CaS04 . 2H20 jak i z CaS04 . y2 ff20, na¬ wet juz w zwyklej temperaturze. Jeszcze szybciej zostaje usunieta woda krystaliza- cyjna w temperaturze 1000|C. W tym przy¬ padku, aby osiagnac znaczne odwodnienie, wystarcza stezenie kwasu siarkowego, wy¬ noszace okolo 27%. Jednakze przy zasto¬ sowaniu kwasu fosforowego konieczne oka¬ zalo sie wyzsze steizenie oraz wyzsza tem¬ peratura. Po 4-godzinnem dzialaniu 27% H3F04 na CaS04 x/2 H20 w zwyklej tem¬ peraturze otrzymano zawartosc wody 19%, a wiec glównie CaS04 . 2H20t natomiast w temperaturze 100^C zawartosc wody spadla do 4.38%, co dowodzi, iz siarczan wap¬ niowy przeksztalcil sie czesciowo nawet w bezwodny lub nizej uwodniony, niz CaS04 y2 H20.Jesli fosforan wapnia rozpuscic zapo¬ moca kwasu siarkowego o okreslonem ste¬ zeniu, to stezenie kwasu siatkowego szybko spada, jednoczesnie zas wzrasta stezenie swiezo tworzacego sie kwasu fosforowego.A wiec na siarczan wapnia dziala zarówno kwas siarkowy, jak i fosforowy, a najmoc¬ niej ten ostatni. Stezenie kwasu fosforowe¬ go zalezy oczywiscie od pierwotnego Steze¬ nia kwasu siarkowego. Zgodnie z wyna¬ lazkiem, stosunek czasteczkowy miedzy H$S04 a H20 w mieszaninie reakcyjnej na poczatku reakcji powinien przekraczac 0,10 mola HzSOt nJa 1 mol H20. W tym przypadku, zachowujac odpowiednia tem¬ perature, otrzymuje sie siarczan wapnia z zawartoscia wody krystalizacyjnej, odpo- — 2 —Wiadajaca zwiazkowi CaS04 Xfa H20 lub nizej uwodnionemu, albo tez bezwodny lub w postaci mieszaniny Ca$0± . Vz H20 z anhydrytem. Wytworzony w ten sposób osad siarczanu daje sie latwo oddzielic od rozitjworu kwasu fosforowego. Podana war¬ tosc dla stezenia kwasu siarkowego stanowi doliia granice, która w praktyce celowo sie przekracza. Z przeprowadzonych prób wy¬ nika, ze dobrze jest stosowac stezenia oko¬ lo 0,12 — 0,15 moli H2SO± na 1 mol wody.Naweit przy uzyciu najnizszych poda¬ nych stezen 0,10 mola H^SO^ na 1 mol wo¬ dy stezenie kwasu siarkowego jest wyzsze, niz przy juz znanych sposobach. W do¬ tychczas znanych sposobach, w których po¬ zadane jest specjalnie niskie stezenie kwa¬ su siatkowego, aby umikiiac rozpuszczenia zbyt wielkich ilosci soli zelaza, stosuje sie kwas siarkowy o stezeniu od 15 do 20°Be (co odpowiada stezeniu 17 do 25% H2S04) (porówn. Schucht: Die Fabrikation des Su- perphosphates). Pózniej stosowano kwas siarkowy o stezeniu do 30°Be, otrzymywa¬ ny zapomoca rozcienczenia mocniejszego kwasu siarkowego woda, zawierajaca kwas fosforowy (porówn. Waggamam & Easter- wood: Phoisphoric acid, Phosphates and Phosphalic Fertilizers 1927). Kwas siarko¬ wy o stezeniu 30° Be zawiera w stanie czy¬ stym 35% H2S04 lub w przyblizeniu 0,10 mola H2S04 na 1 mol wody; poniewaz jed¬ nak nalezy uwzglednic zawartosc kwasu fosforowego w dodanej wodzie plócznej, wiec stosunek H2SO± : H20 jest faktycz¬ nie nizszy od 0,10. W znanym sposobie przecilwfpradowo-ddkantacyjlnyln rozciencza sie kwas siarkowy 60°Be woda plóczna o 16—17 Be, co odpowiada w przyblizeniu zawartosci w niej 10% P205, dopóty, az sie otrzyma kwas siarkowy o 27—30° Be. Je¬ sli w takiej mieszaninie obliczyc stosunek czasteczkowy miedzy H2S04 a woda, to okaze sie, ze na 1 mol wody przypada za¬ ledwie okctfo 0,05 mola H2SO±.Jak wspomniano powyzej, doswiadcze¬ nia z kwasem siarkowym, fosforowym oraz fosforanem wapnia wykazaly, ie wzrost temperatury dziala obnizajaco na zawar¬ tosc wody krystailizacyjnej w siarczanie wapnia. Temperatura niezbedna, zeby przy wytwarzaniu kwasu fosforowego z fosfo¬ rytu i kwasu siarkowego otrzymac osad siarczanu wapnia z zawartoscia wody, od¬ powiadajaca zwiazkowi C nizsza, zalezy od sposobu rozpuszczania o- raz od skladu cial, bioracych udzial wr reak¬ cji. Najnizsza granica temperatury miesza¬ niny reakcyjnej podczas reakcji jest 80°C.Jednakze granice te trzeba znacznie przekroczyc, jesli reakcja ma nie trwac zbyt dlugo. W dotychczas znanych sposo¬ bach stosowano' temperatury) nizsze.Przyklad. 700 kg siproszkowanego fo¬ sforanu surowego z zawartoscia 3.98% wil¬ goci i 30.16% P20Q1 liczac na substancje sucha, zmieszano z 503 1 kwasu siarkowe¬ go, zawierajacego 76,37 % //2S04, oraz 220 1 wody i mieszanine ogrzewano najwy¬ zej do 137°C. Jesli kwas, wzglednie wode, ogrzac przed reakcja, a reakcje prowadzic w autoklawie, to do osiagniecia wymienio¬ nej temlperatury wystarcza cieplo reakcji wzglednie cieplo, wywiazywane przy roz¬ cienczaniu kwasu siarkowego. Po 35 mkm- tach ostudzono mase zapomoca wdmuchi¬ wania powietrza, oddzielono wytworzony kwas fosforowy od pozostalosci, zlozonej przewaznie z siarczanu wapniowego, oraz przemyto pozostalosc woda. W siarczanie wapniowym oznaczono zawartosc wody krystalizacyjnej. Wyniosla Ona 2.08%; po¬ zostalosc nie krzepnie w ciagu kilku dni.Podobny wynik, t. j. siarczan wapnia o zawartosci wody odpowiadajacej 6,2% t. j. zwiazkowi CaSO± xfa H20 lub mniej uwodnionemu mozna otrzymac równiez w nizszych temperaturach od podanych po¬ wyzej. Wtedy jednakze trzeba przedluzyc czas trwania reakcji.Sposób, wedlug wynalazku, nie ograni¬ cza sie do otrzymywania kwasu fosforowe- — 3 —go, lecz nadaje sie do otrzymywania pro¬ duktów, zawierajacych kwas fosloroiwy, albo produktów, przy otrzymywaniu 'któ¬ rych stosuje sie kwas fdsiforowyj mozna wiec sposób, wedlug wynalazku, stosowac lacznie z innemi znanemd sposobami, albo tez przy wykonaniu niniejszego sposobu dodawac równiez inne dodatki lub siloso¬ wac zmiany, nie zmieniajac istoty wyna¬ lazku.Równiez i kwas fosforowy, otrzymany wedlug wynalazku, lub produkty, zawiera¬ jace kwais fosforowy, nadaja sie specjalnie do wytwarzania dalszych wytworów z za¬ wartoscia kwasu fosforowego. Jako przy¬ klad, takiej odmiany niniejszego sposobu oraz zastosowania otrzymanych bezpo¬ srednio tym albo nieco zmienionym sposo¬ bem produktów, moze sliizyc podwójny superfosfait, otrzymany przy uzyciu kwia&u fosforowego, wytworzonego sposobem, we¬ dlug wynalazku; dale} superfosfat, do któ¬ rego dodano kwasu fosforowego, otrzyma¬ nego wedlug wynalazku, aby w nim zwiek¬ szyc zawartosc rozpuszczalnego kwasu fo¬ sforowego; dalej inne srodki nawozowe, zawierajace fosforany i kwas fosforowy, zwlaszcza fosforan amonowy i potasowy lub mieszanina dwóch lub wiecej fosfora¬ nów podwójnych, madfosforanów lub in¬ nych fosforanów albo nawozów w miesza¬ ninie lub lacznie ze zwyklym superfosfa- tem. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób otrzymywania kwasu fosfo¬ rowego i innych produktów, zawierajacych kwas fosforowy, jak podwójnych isuperfo- sfatów, suiperfosfatu i innych fosforanów, zwlaszcza amonowego i potasowego, albo mieszanin dwu lub wiecej z wymienionych podwójnych superfosfatów, superfosfalów lub innych fosforanów albo produktów, za¬ wierajacych kwas fosforowy, w mieszani¬ nie lub lacznie ze zwyklym superfosfatem, z surowców, zawierajacych kwas fosforo¬ wy i wapn, oraz kwasu siarkowego, zna¬ mienny tern, ze przez dobór skladników reakcyjnych, stezenia, temperatury i ci¬ snienia podczais reakcji utrzymuje sie tak miska preznosc pary, iz tworzacy sie pod¬ czas reakcji siarczan wapnia wypada za¬ sadniczo jako CaSOi. % H20 lub jako mieszanina slabiej uwodnionego z bezwod¬ nym siarczanem wapnia, a otrzymany kwas fosforowy przerabia sie, ewentualnie, w znany sposób na produkty zawierajace ten kwas.
2. 2. Sposób, wedlug tzastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze stosunek czasteczkowy miedzy H2S04 a H20 w mieszaninie reakcyjnej na poczatku reakcji przekracza 0,10 mola H2S04 na 1 mol H20.
3. 3. Sposób wedlug zastrz, 1 i 2f zna¬ mienny tern, ze mieszanine reakcyjna pod¬ czas rozpuszczania doprowadza sie do tem¬ peratury co najmniej 80°C. Aktiebolaget K e m i s k a Patenter. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. r.: I E L ! cTf"ka| Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL