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Verfahren zur Herstellung von festen Ammoniumphosphaten bzw. von solche enthaltenden Düngemitteln
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumphosphaten und von Mischdüngemitteln, die diese enthalten.
Ammoniumphosphate können durch Behandlung von Phosphorsäure mit Ammoniak hergestellt
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das Reaktionsgemisch weniger Wasser, ist es schwer zu handhaben, weil Ammoniumphosphate aus der Lösung ausfallen. Das tritt besonders dann ein, wenn im Nassverfahren hergestellte Phosphorsäure verwendet wird. Um nach dieser Methode feste Ammoniumphosphate zu erhalten, ist es notwendig, das Wasser in einem weiteren Arbeitsvorgang zu entfernen.
Es wurde nun gefunden, dass die Reaktion von Phosphorsäure, besonders von im Nassverfahren hergestellter, mit Ammoniak unter erhöhtem Druck auch bei einem geringeren Wassergehalt, als er bisher zulässig war, durchführbar ist, und dass man feste Produkte erhält, wenn die Reaktionslösungen anschliessend in einen Bereich, der unter Normaldruck steht, ausgestossen werden.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Herstellung von festen Ammoniumphosphaten bzw. von solche enthaltenden Düngemitteln, durch Umsetzung wässerige Phosphorsäure enthaltender Lösungen mit gasförmigem NH, unter Wasserdampfabfuhr, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Phosphorsäure, die 30 bis 55 Gew. ,0 enthält und mit bis zu etwa 2 (Jljo ihres HPO-Gehaltes
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nämlich etwa 1, 05 bis etwa 3, 5 ata zu einer flüssigen Ammoniumphosphatlösung, die bei ihrem Siedepunkt unter den jeweiligen Druckbedingungen 4 bis 15 Gew.
do Wasser enthält, umgesetzt wird und diese Ammoniumphosphatlösung gegebenenfalls mit Düngemitteln vermischt, anschliessend in einen Bereich, in welchem Normaldruck herrscht, ausgestossen wird, wodurch der Wassergehalt der Lösung vermindert wird und festes Ammonphosphat mit einem Wassergehalt von 2 bis 10 Gew. Jlo bzw. ammoniumphosphathältiger Dünger entsteht, welches bzw. welcher gegebenenfalls mit festen Düngemitteln bzw. Gemischen solcher vermischt oder darauf ausgestossen wird.
Unter dem Ausdruck"Ammoniumphosphate"sind im folgenden Salze zu verstehen, die im wesentlichen frei von Polyphosphaten sind, in denen das Molverhältnis NH3:H3PO41:1 bis 8 : 1 ist und die ausserdem noch bis zu 20 Gel. do Ammoniumsulfat enthalten können.
Die Erfindung bezieht sich auf Salze, in denen das Molverhältnis NH3:H3PO4zwischen 1:1 und 1, 5 : 1 liegt. Als Beispiel eines Ammoniumphosphats wird Monoammoniumphosphat ins Auge gefasst.
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Ammoniak wird demnach erfindungsgemäss mit Phosphorsäure bei einem Druck von etwa l, 05 bis etwa 3, 51 ata umgesetzt. Besonders bevorzugt ist die Umsetzung bei einem Druck von 1, 40 bis 2,46 ata.
Die Phosphorsäure kann 30 bis 55 Gew.-PO enthalten, ein Gehalt von 40 bis 52 Gew.-%P,0 wird als besonders vorteilhaft angesehen. Weiters kann die Temperatur der Phosphorsäure in dem Bereich zwischen Raumtemperatur und 1000 C variiert werden. Diese beiden Variablen stehen miteinander in
Zusammenhang und können zur Kontrolle des Reaktionsablaufes verwendet werden. Als Mischungspartner der Phosphorsäure kann ausserdem bis zu 200/0 ihres BL PO-Gehaltes noch Schwefelsäure verwendet werden.
Wenn die flüssige, unter höherem Druck stehende Ammoniumphosphatlösung in einen Bereich mit
Normaldruck ausgestossen wird, wird der Wassergehalt durch die plötzliche Verdampfung verringert. Die dabei entstehenden festen Ammoniumphosphate weisen einen Wassergehalt von 2 bis 10 Gew. -0/0 auf.
Je nach der Art des unter Normaldruck stehenden Bereiches, in den die Ammoniumphosphatlösung aus- gestossen wird, können verschiedene feste Formen des Ammoniumphosphats erhalten werden. Wird z. B. die Ammoniumphosphatlösung in einen Sprühkristallisationsturm gepresst, werden kleine Kristalle des
Ammoniumphosphats erhalten. Die Ammoniumphosphatlösung kann auch auf ein Transportband aufge- bracht werden, von dem das gekühlte, fest gewordene Ammoniumphosphat in Form von Schuppen ab- geblättert wird. Die nach diesen Methoden in verschiedener Form anfallenden Ammoniumphosphate können durch Mischen oder durch gemeinsames Granulieren mit andern Düngemitteln nach bekannten
Methoden zu Düngemittelmischungen verarbeitet werden.
Aus der Ammoniumphosphatlösung können auch Körnchen hergestellt werden, indem man die
Ammoniumphosphatlösung mit festen Stoffen, z. B. Düngemitteln und/oder wieder in den Herstellungprozess rückgeführtem Material, vermischt und diese Mischungen granuliert. Vorzugsweise wird die
Ammoniumphosphatlösung durch Aufbringen auf diese Feststoffe, z. B. durch Aufsprühen, mit diesen vermischt. Das Granulieren erfolgt vorzugsweise durch Schütteln der Mischung in einer rotierenden
Trommel oder in einem Schaufelrührer bei einer zweckmässig eingestellten Temperatur und passendem
Wassergehalt. Die Temperatur und der Wassergehalt während des Granulierens hängen von der Zusammensetzung des Feststoffgemisches ab.
Wenn leicht schmelzende Substanzen, wie Ammoniumnitrat, in der Mischung vorhanden sind, soll der Wassergehalt ungefähr zwischen 0,5 und 5,5 Gew. -0/0 liegen, und die von diesem Wassergehalt abhängige Granuliertemperatur im Bereich von 20 bis 950 C liegen. Bei Abwesenheit leicht schmelzender Substanzen ist ein höherer Wassergehalt notwendig, wodurch auch höhere Temperaturen zulässig werden. Wenn es nach dem Zerkleinern notwendig ist, das Granulat zu trocknen, kann diese Trocknung in einem rotierenden Trockner oder durch andere Methoden, z. B. durch ein Wirbelverfahren, vorgenommen werden. Vorzugsweise werden die Granulate gesiebt und ergeben dabei ein Überkorn, ein Unterkorn und das Produkt gewünschter Körnung. Das Überkorn wird gemahlen und gemeinsam mit dem Unterkorn als Unterlage für die aufzusprühende Ammoniumphosphatlösung verwendet.
Als mitdemfesten Ammoniumphosphat misch-und granulierbare oder mit de. r Ammoniumphosphatlösung mischbare und anschliessend granulierbare Düngemittel können Ammoniumsalze, wie z. B. Ammoniumnitrat oder Ammoniumsulfat, Phosphate, wie Tripelsuperphosphat oder einfaches Superphosphat, Kaliumsalze, wie Kaliumchlorid, Kaliumsulfat, Kaliumphosphat und Kaliumnitrat usw. verwendet werden. Salze, wie Ammoniumnitrat, können auch in Form ihrer konzentrierten Lösungen gemeinsam mit der Ammoniumphosphatlösung versprüht werden. Eine geeignete granulierte Düngemittelmischung kann aus Ammoniumphosphat, Ammoniumnitrat und Kaliumchlorid zusammengestellt werden.
Die folgenden Beispiele, in den die Teile Gewichtsteile sind, sollen das Verfahren der Erfindung näher erläutern.
Beispiel l : In einen Tank, der mit einem Rührwerk versehen ist, und der zu Umsetzungen von Ammoniak bei einem Druck von 1, 76 ata geeignet ist, werden 50 Teile Phosphorsäure, die 50 Gew. -0/0 PO enthält, und 6 Teile Ammoniak/h eingebracht. Dabei entsteht eine Lösung, die bei 165 C siedet und 13 Gew. -0/0 Wasser enthält, wobei dieser Wassergehalt durch Zugabe kleiner Anteile von Wasser aufrechterhalten wird. Diese Lösung wird durch eine Düse in eine Kammer, in der Atmosphärendruck herrscht, gepresst. Es entsteht ein festes Ammoniumphosphat mit einem Wassergehalt von 8 Gew.-To.
Beispiel 2 : Ein mit einem Rührwerk versehener Reaktionstank wurde bei Raumtemperatur mit einer 49 Gew.-lo P. 0. enthaltenden Phosphorsäure und gasförmigem Ammoniak kontinuierlich in einem solchen Verhältnis beschickt, dass der pH-Wert im Reaktor 3, 5 bis 4,0 betrug. Das Molverhältnis von NH3 : HlO4'das diesen PH-Wert ergab, betrug 1 : 1. Der Arbeitsdruck wurde auf 2, 32 ata gehalten. Unter diesen Bedingungen entstand eine Ammoniumphosphatlösung mit einem Siedepunkt von 1700 C
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und einem Wassergehalt von 10 bis 12 Gew. -0/0, wobei die gewünschte Temperatur und der erforderliche Wassergehalt durch einen geringen Wasserzufluss in dem Reaktor gehalten wurden.
Der Reaktorinhalt wurde auf eine, sich in einer rotierenden Trommel befindliche, Dtingemittelmasse gesprüht. Während
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moniumphosphat und 2, 33 Teilen Ammoniumnitrat bei 1400 C auf eine sich in einer rotierenden Trommel befindliche Mischung aus 0,7 Teilen Kaliumchlorid und 5 Teilen wieder in den Herstellungsprozess rückgeführten Material gesprüht wurde. Die so geformten Körner wurden schliesslich bei 900 C getrocknet. Die Analyse ergab ein Verhältnis von N : P : K wie 22 : 11 : 11.
Beispiel 3 : In einen mit einer Rührvorrichtung versehenen Reaktionstank wurde kontinuierlich
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wurde auf 2,32 ata eingestellt und gehalten. Die sich dabei einstellende Reaktionstemperatur betrug ungefähr 1700 C, der Wassergehalt der Ammoniumphosphatlösung 10 bis 12 Gew.-Tb. Der Reaktorinhalt wurde durch eine Düse in einen Turm gesprüht, in den Heissluft eingeblasen wurde. Dabei wurde soviel Wasser verdampft, dass der sich auf dem Boden des Turmes ansammelnde Feststoff einen Wassergehalt von nur 6 bis 8 Gew. -0/0 hatte. Die Korngrösse lag zwischen 0, 1 und 1, 0 mm.
Beispiel 4 : Beispiel 3 wurde mit der Abänderung wiederholt, dass die Reaktionslösung auf ein
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Dreschflegeltyp zerkleinert.
Beispiel 5 : Ein mit einem Rührer versehener Reaktionstank wurde bei einer Temperatur von 10 bis 300 C kontinuierlich mit einer 45 Gew.-% P2O5 enthaltenden Phosphorsäure und mit Ammoniakgas im Molverhältnis von 1 : 1, 5 beschickt. Der Arbeitsdruck wurde auf 1,84 ata und die Temperatur auf 140 bis 1500C gehalten. Der Reaktorinhalt wurde durch eine Düse in eine rotierende Granuliertrommel, die wieder rückgeführtes Material enthielt, gesprüht. Die erhaltenen Körner wurden getrocknet und gesiebt, wobei das Überkorn und der feinere Anteil der Granuliertrommel wieder zugeführt wurden. Der Wassergehalt des Endproduktes betrug 4 bis 6 Gew.-lo.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von festen Ammoniumphosphaten bzw. von solche enthaltenden Düngemitteln, durch Umsetzung wässerige Phosphorsäure enthaltender Lösungen mit gasförmigem NH, unter Wasserdampfabfuhr, dadurch gekennzeichnet, dass Phosphorsäure, die 30 bis 55 Gew.-% POg enthält und mit bis zu etwa 2CfI/o ihres Hs PO 4 -Gehaltes mit Schwefelsäure verunreinigt sein kann, mit Ammoniakgas unter einem höheren als Normaldruck, nämlich etwa 1, 05 bis etwa 3,5 ata zu einer flüssigen Ammoniumphosphatlösung, die bei ihrem Siedepunkt unter den jeweiligen Druckbedingungen 4 bis 15 Gew.
da Wasser enthält, umgesetzt wird und diese Ammoniumphosphatlösung gegebenenfalls mit Düngemitteln vermischt, anschliessend in einen Bereich, in welchem Normaldruck herrscht, ausgestossen wird, wodurch der Wassergehalt der Lösung vermindert wird und festes Ammonphosphat mit einem Wassergehalt von 2 bis 10 Gew.--% bzw. ammoniumphosphathältiger Dünger entsteht, welches bzw. welcher gegebenenfalls mit festen Düngemitteln bzw. Gemischen solcher vermischt oder darauf ausgestossen wird.
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