154714. lajstromszámú szabadalom • Eljárás foszforsav előállítására nedves úton
154714 A közvetlenül diszpergáit kénsav a rnonokalciunifoszifáttal az alábbi reakcióegyenlet szerint reagál: •Cai(H2 P04)2+H 2 SÓ4+xH20= 5 = CaS04-xH20 + 2IH3 P04. A CaS04 -xH 2 0 képletben x értéke kb. V2 és 2 között változik annak a hőmérsékletnek a függvényében, aímely a többé vagy kevésbé koncentrált kénsavnak a pépben való diszpergálását követően 10 beáll. E koefficiens értéke 2-höz közeledik a legalacsonyalbb hőmérsékletek ^esetében, és fokozatosan csökken 1/2-ág azzal párhuzamosan, hogy a diszpergált kénsavat tartalmazó pép hőmérséklete emelkedik a szamihidrát stíabili- 15 tási zónája és a gipsz zónája közötti határihőmérséklet íelé az alkalmazott feltételek mellett (1. és 2. ábrát, amelyen a folytonos gönbék Lehrecke-itől és a szaggatott görbék Sanfourche-tól származnak.) 20 Más szavakkal, a kénsavnak a pépre gyakorolt íhaitása következtében képződött kalcium-Szulfát egy része oldódik ia pepiben levő foszforsavban, és részt Vesz a nnár megtevő kristályok növelésében. A képződött kalcium-szul- 25 fát másik része gipsz-kristálycsírák és olyan mikroszkopikus i(l mikronnál kisebb méretű) csapadék élegyeinek képződéséhez vezet, amely csapadék válószinűleg béta-szamihidrátiból áll. A kénsavnak a pépbe való bevitele últján £0 kapott csapadékban a gipsz és a béta-szemihidrát aránya függvénye a 'fizikai-kémiai feltételeknek !(az elegy hőmérséklete, a P2 Oó-ikoncentráció a foszforsavban, a H2SO4-k0noentráció a foszforsaviban, a foszfát jellege stb.). _ 35 A fenti jelenségeit az alábbi módon lehet egyenletbe .foglalni, ha az alábbi jelöléseket alkalmazzuk : Qfoszfát = a keringetett pepibe adagolt fősz- 40 fát által óránként fejlesztett reafccióhő, ^H2 S0 4 = a kénsav óránkénti hígítási hője és a keringetett péppel való re- 45 akciójának hője, Qveszteség = ; az összes reakció által előidézett óránkénti hőiveszteség, Pftőr/- = a foszfofsarv-pep óránként keringetett súlya, 50 Cs/cór/- = a körfolyaimatban keringetett pép fajhője, Ttávozó = a gipsz és a szetmihidrát közötti szomszédos hőmérséklet, 70 C° = a foszfor sav-pép érlelési hőmér- 55 séklete. Annak a fizikai-kémiai feltétele, hogy a CaS04-xH2 O csaipadéklban x értéke 1/2 felé tartson, vagyis maximális béta-szemihidrát (feí- 60 tételezett) arányt,kapjunk, a következő: Q/osz/á< > QfJ gn ~~ Q-veszteség == = Pkörf.xCSkörfMTtávoző — 70 C°) (A) 65 Alább 'látni fogjuk, hogy a pépben diszpergált kénsavvá! nyert : csapadékban a feltételezett béta-szemühidrát maximális hányada lehetővé teszi, hogy a végső pépben a gipszkristályok maximális növekedését biztosítsuk. Az (A) egyenlet azlt mutatja, hogy ha az öszszes többi feltétel azonos marad, a Utávozó hőmérséklet közvetlenül összefüggésben van az óránként keringetett pép súlyával. Ha utóbbi növekszik, a kénsav-Hdiszpergáló kilépő nyílásánál biztosított hőmérséklet a pépben csökken, és ugyancsak csökken a feltételezett béta-szemihidirát csapadék mennyis ége, mégpedig annál nagyobb mértékben, minél alacsonyabb a kapott hőmérséklet. A gipszkristályok képződését a kénsavnak, a pépben való közvetlen és gyakorlatilag tökéletes diszpergálása elősegíti. Fentebb smár láttuk, hogy ez a diszpargálás lehetővé teszi a nem kívánatos anhidrit és szemihidrátt-csapadék képződésének kiküszöbölését, és a gipszkristálycsírákból túl nagy mennyiség képződésének a csökkentését, valamint a imár meglevő gipszkristályok szabályosabb 'táplálásait.. Az elmondottak az ismert eljárásokhoz viszonyítva igen jelentős javulást eredményeznek, minthogy nagyon szabályos gipsz-kristályosodási ' folyamatot kapunk. A szokásos eljárások a legjobb esetekben is csupán 1—350 mikron méretű gipszkristályok nyerését teszik lehetővé; ezzel szemben a találmány szerinti eljárás (abban az esetben, amikor a kénsav 70 C° körüli hőmérsékleten távozik a diszpergáló készülékből, lehetővé teszi közelítőleg 200—350 mikron méretű gipszkristályok nyerését. Ez az eredimény a pép szűnhetőségének nagyfokú megkönnyítését eredményezi. Ha a pép hőméréskletét közvetlenül a kénsav diszpergálása után 70 C° fölötti értékre állítjuk be, ezt a hőmérsékletét csökkentjük ismét a 70 C° körüli szintre, amikor a többé vagy kevésbé koncentrált kénsav-diszperzió távozik a berendezésből. Ilyen módon elkerülhetjük: a) kristályos alfa-szemihidrát képződését, ami végül nagyon hosszú időt igényelne (10'—36 óra) a gipsszé való átalakításhoz; b) a már meglevő gipszkristályok bármilyen . megváltozását. A foszforsavnpáp áramát tehát a gipszre nézve stabilis fiziko-fcémiai feltételek mlellett, vagyis közvetlenül 70 C° körüli hőmérsékleten vezetjük vissza abban az esetben, amikor 30—32'% P2 05-tartailmiú foszforsavat termelünk. A mikroszkopikus (feltételezetten béta-szemihidrát) csapadék nagyon gyorsan átalakul gipsszé a foszforsav^pépben már meglevő gipszkristályok növekedésié útján, aminek révén lehetővé válik, hogy igen nagy, 800—1000 mikron, sőt még nagyobb méretű gipszkristályokat nyerjünk. , A hőmérsékletnek ezt a hirtelen csökkenését különböző módszerekkel különJ külön vagy azok kombinálásával biztosíthatjufc: 3
