KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZASUTU
Klasa 12 (3)
INDUSTRISKE SVOJINE
Izdan 1. Novembra 1930.
PATENTNI SPIS BR. 7509
Akiebolaget Kemiska Patenter, Landskrona, Švedska. (Pronalazač: Sven Gunnar vNordengreen, inžinjer, Landskrona, Švedska).
Postupak za proizvođenje fosforne kiseline i proizvoda, koje sadrže fosfornu kiselinu. Prijava od 27. juna 1929.	Važi od 1. aprila 1930.
Traženo pravo prvenstva od 7. jula 1928. (Nemačka).
Ovaj se pronalazak odnosi na proizvođenje fosforne kiseline i proizvoda, koji sadrže fosfornu kiselinu, na pr. fosfate, rastavljanjem sirovih materija, koje sadrže fosfornu kiselinu, sumpornom kiselinom u prisustvu fosforne kiseline, i pronalazak se u glavnom odlikuje time, što se rastavlja-nje izvodi u zatvorenom sudu i u dalom slučaju na ovaj način proizvedena fosforna kiselina po poznatom načinu biva dalje prerađena u fosfat ili u druge proizvode, koji sadrže fosfornu kiselinu.
Kod proizvođenja fosforne kiseline želi se, da se direktno dobije rastvor fosforne kiseline što je moguće više koncentrisan, da bi se izbeglo docnije koncentrisanje, i samo se po sebi razume, ako treba da se može direktno proizvesti jak rastvor fosforne kiseline raslvaranjem kakvog sirovog fosfata sa sumpornom kiselinom u prisustvu fosforne kiseline, da moraju biti jake kise line, koje su upotrebljene za reakciju, jer inače voda uvedena sa ovim kiselinama dejslvuje razblažujući. Alije upotreba jakih kiselina praćena jakim obrazovanjem pene, i ova nezgoda se otklanja, prema ovom pronalasku, izvođenjem reakcije u zatvorenom sudu. Ovim se dobija još korist, da se rastavljanje može preduzcti pri višim temperaturama, što je od značaja za dobijanje dobrog kalcium sulfat-taloga;
dalje se pokazalo, da je manja potrošnja sumporne kiseline pri rastavljanju u zatvorenim sudovima i da reakciona toplota može na ovaj način biti bolje iskorišće-na. Da potrošnja sumporne kiseline bude naročito niska pri rastavljanju u zatvorenom sudu, izgleda da je u odnosnoj vezi, što su oslobođeni kiseli gasovi na pr. fluor, sprečeni da pobegnu i umeslo toga su dovedeni do učešća u reakciji. Time što su gasovi i pare sprečeni da pobegnu između ostalog pri rastavljanju ugljene kiseline, zadržavaju se i iskorišćuju toplotne kiseline, koje bi inače bile odvedene sa ovim gasovima.
Pri provođenju reakcije postupa se tako, da se jedna ili više reagujućih materija dodaje jednoj ili više supstanaca, koje se nalaze u zatvorenom sudu. Može se pri tom sirov materijal u sitno izdeljenom obliku dodavati kiselinama, koje se nalaze u reakcionom sudu. Ali se korisnije radi na taj način, da se dva ili više reagenasa, na pr. sirov materijal i fosforna kiselina prvo za sebe potpuno ili delimično pomešaju pre no što se izvrši konačna mešavina. Korisno se dovode u vezu oba reagensa, koji treba prvo da se pomešaju na pr. sirov materijal i fosforna kiselina postupno, na pr. po malim količinama, da bi sprečili po mogućnosti obrazovanje pene. Može se i tako
Din. 10.
radili, da se sirov malerijal potpuno ili deli-mično izmeša sa količinom fosforne kiseline i sumporne kiseline, u kojoj fosforna kiselina čini glavni sastavni deo, i zatim tako dobivena mešavina da se uvede u zatvoreni sud.
Dalje se pokazalo kao dobro, da se izvesna količina sirovine i fosforne kiseline brzo odjednom ili u više mahova unese u potrebnu količinu sumporne kiseline, da bi se koncentrisanost sumporne kiseline što je moguće brže smanjila.
Kod primene sirovog materijala u čvrstom obliku ovaj se sitno izdeli i razmuti u vodi ili vodenom rastvoru jedne ili više kiselina, koje imaju udela u reakciji.
Dodana fosforna kiselina može biti dobivena u prethodnom rastavljanju, najbolje sa koncenlrisanošću od namanje 15% P2Or, ili i potpunom ili približnom koncentrisa-nošću kiseline, dobivene u prethodnom toku rada iste vrste, kao gotov proizvod.
Provođenje reakcije u kružnom procesu pod stalnom ponovnom upotrebom fosforne kiseline ima znatne koristi, naročito u slučaju da je za ovo upoirebljena fosforna kiselina srazmerno jaka. Ispitivanje o veličini zrna, obrazovanog kalcium sulfalnog taloga dala su, da se pri rastavljanju u sudu (kazanu sa parom) pod pritiskom upo-Irebljujući određene, ne suviše jake kon-cenlrisanosli sumporne kiseline, dobija najbolja veličina zrna za filtriranje. Kao sredstvo za razblaživanje za ove koncentracije može biti upoirebljena potpuno ili delimič-no fosforna kiselina. Dalje se pokazalo, da prisustvo srazmerno jakog rastvora fosforne kiseline već u početku reakcije ima po sebi koristan uticaj na obrazovanje zrna. Ovo potiče verovatno od različile rastvor-Ijivosti kalcium sulfata u fosfornoj kiselini i u sumpornoj kiselini.
Dalje se pokazalo, da su temperatura i dodatak fosforne kiseline pri rastavljanju na taj način zavisni jedno od drugoga, što pri povišenju koncentrisanosli dodale fosforne kiseline može biti snižena temperatura, koju treba da postigne reakciona količina radi dobijanja dobrog taloga. Ovi odnosi se daju izrazili sledećom empirič-kom formulom:
t = 120 - p.
pri čemu / predstavlja najmanju vrednost temperature, koja treba da se dobije pri rastavljanju i p predstavlja procente po težini P,Orj u rastvoru fosforne kiseline, dodane reakcionoj količini.
Ali je dobro da se temperatura održava najmanje sa 101 do 20’C više, no što to propisuje formula, naročito kod kraćeg vremena reakcije.
Ako se fosforil sa sumpornom kiselinom zagreje, to se pokazuje, da se i kod primene viška kiseline i kod povišenja temperature do na 170—180°C ne postiže potpuno ili skoro potpuno odvajanje fosforne kiseline sa sumpornom kiselinom više kon-centrisanosti. Tek pri koncentrisanosli između 40 i 50 procenata po težini može uop-šte biti postignuto pretvaranje od 98—99%. Ako se koncentrisanost sumporne kiseline još više poveća, to pretvaranje vrlo brzo opada na 90—95%,> zatim sporije u toj meri, kako koncentrijanost rasti. Najpovoljnija koncentrisanost t. j. najveća koncentrisanost, pri kojoj se dešava srazmerno potpuno pretvaranje, za razne je sirove fosfate nešto različna i naravno zavisna je i od temperature i od viška sumporne kiseline. Sto je manji ovaj višak, u toliko je niža najpovoljnija koncentrisanost. Ali se sad želi, da se rastavljanje može provesti sa što je moguće manjim viškom sumporne kiseline, da bi se s jedne strane dobila čistija fosforna kiselina i s druge sirane, jer se tako pokazalo, da višak sumporne kiseline čini kalcium sulfalni talog sluzavim i njegovo odvajanje od rastvora otežava, najzad sloga, da bi se potrošnja sumporne kiseline po mogućnosti održavala što manjom. Usled toga će se upotrebljavati prilično slaba sumporna kiselina, i pioizvede na fosforna kiselina će biti naravno procentualno dotičnim molekularnim težinama, odgovarajući slabija. Ako se na pr. našlo, da je najpovoljnija koncentrisanost sumporne kiseline 42%. lo ne može čak ni iz potpuno suvog sirovog fosfata sa takvom kiselinom biti dobivena fosforna kiselina, koja bi sadržavala više od približno 32 procenta po težini H;,P04 (približno odgovarajući 23% PiO,-,).
Izborom koncentrisanosli kiselina i proporcija istih tako, da molekilarni odnos između H.^SOj i TLO u reakcionoj meša-vini odgovara približno najpovoljnijoj kon-centrisanosti pri rastavljanju sa samom sumpornom kiselinom, dobija se potpuno ili skoro potpuno izdvajanje. Na ovaj način može biti dobivena jaka fosforna kiselina pri istovremenom dobrom pretvaranju.
Pri praktičnom provođenju postupka pokazalo se kao dobro, da se fosfat sa sračunatom količinom fosforne kiseline uzmuti i u reakcioni sud, u kome se ne lazi sumporna kiselina, upumpa ili ulisne. Sirovi fosfat reaguje naime sa fosfornom kiselinom mnogo sporije no sa sumpornom kiselinom, naročito pri običnoj temperaturi. Kod jačih koncentrisanosli fosforne kiseline mora ipak da se mešanje fosforne kiseline i sirovog fosfata preduzima sa najvećom obazrivošću. Najbolje se ovo izvodi
u kakvom naročitom sudu, u koji se fosforna kiselina i sirovi fosfat unose naizme-nično i pod mešanjem. Zatim se sud brzo zatvara pre no što nastupi obrazovanje pene. Na ovaj način dobivena mešavina uvodi se tada u reakcioni sud.
Dodatak mešavine foslorne kiseline i fosfata u reakcioni sud treba, kao što je gore navedeno, da se izvede što je moguće brže, pošto se pokazalo, da se pri brzom smanjivanju koncentrisanosti sumporne kiseline dobija bolji talog. Može se i istovremeno ili naizmenično pomenuta mešavina i sumporna kiselina utiskivati ili u-pumpati u reakcioni sud ili uvesti na kakav drugi način. Na ovaj način je moguće, da se raslavlianje provodi neprekidno.
Za kakvoću taloženja je od velike važnosti sadržina kristalne vode u kalcium sulfatnom talogu. Sad je nađeno, da se reakcija dobro vodi na taj način, što se pri reakciji obrazovani kalcium sulfat u glavnom dobija kao CaS04 sa '/a H.O (CaSO, . V>H,0) ili manje ili kao anhidrit ili kao mešavina od CaS04 sa 1j., H.O ili manje i anhidri-ta. Pri tom se reguliše sastav, koncentrisa-r.ost, temperatura i pritisak reakcione mešavine na taj način, što se održava dovolj-* no niski napon pare, da bi se sigurno dobio talog željenog oblika. Koncentrisanost sumporne kiseline u reakcionoj mešavini treba pri početku reakcije da pređe 0,10 molekula H.SO, na 1 molekul H..O.
Ali postupak po pronalasku nije ograničen na proizvođenje fosforne kiseline, nego je i naročito pogodan za proizvođenje proizvoda, koji sadrže fosfornu kiselinu ili proizvoda, kod kojih se upotrebljuje pro-izvođenjenje fosforne kiseline. Može se dakle postupak zajedno sa drugim po sebi poznatim postupcima primeniti ili pri provođenju postupka i druga dodavanja činiti ili preduzimati izmene, a da se bitnost pronalaska ne promeni.
Takođe prema pronalasku proizvedena fosforna kiselina ili proizvodi, koji sadrže fosfornu kiselinu su naročito podesni za proizvođenje drugih proizvoda, koji sadrže fosfornu kiselinu. Kao primer takvih izmena postupka i primene neposredno ovim postupkom ili izmenjenim postupkom dobivenih proizvoda mogu biti navedeni: dvo-gubi superfosfat, koji je proizveden pri-menom fosforne kiseline, dobijene prema pronalasku, dalje superfosfat, kome je pri proizvođenju pridodate prema pronalasku dobijena fosforna kiselina, da bi se njegova sadržina u rastvorljivoj fosfornoj kiselini povisila, dalje drugi fosfati ili sredstva za đubrenje, koja sadrže fosfornu kiselinu, naročito amonium fosfat i kalium fosfat, ili mešavina od dva ili više pomenutih dvo-
gubih fosfata, superfosfata ili drugi fosfati ili sredstva za đubrenje u mešavini ili zajedno sa običnim superfosfatom.
Patenini zahtevi:
1.	Postupak za proizvođenje fosforne kiseline i drugih proizvoda, koji sadrže fosfornu kiselinu, kao superfosfata, dvogubih superfosfata i drugih fosfata, naročito amo-nium-fosfata, i kalium fosfala, ili mešavina od dva ili više pomenutih superfosfata, dvogubih superfosfata ili drugih proizvoda, koji sadrže fosfate ili fosfornu kiselinu u mešavini ili zajedno sa običnim superfosfatom rastavljanjem sirovina, koje sadrže fosfornu kiselinu sa sumpornom kiselinom u prisustvu fosforne kiseline, naznačen lime, što se nastavljanje izvodi u zatvorenom sudu i u dafom slučaju dobijena fosforna kiselina biva dalje prerađivana po sebi poznatom načinu, u proizvode, koji sadrže fosfornu kiselinu.
2.	Postupak po zahteva 1 naznačen lime, što u mešavini sumporne kiseline, fosforne kiseiine, i sirovine, koja sadrži fosfornu kiselinu, celokupna sadržina u fosfornoj kiselini, izražena sa P.,OlV sačinjava najmanje 15% težine mešavine.
3.	Postupak po zahteva 1 ili 2 naznačen time, što se jedna ili više materija, koje učestvuju u reakciji, dodaju supstanci ili ostalim supslancama, koje se nalaze u zatvorenom sudu.
4.	Postupak po zahlevu 1—3 naznačen time, što se dve ili više supstanci, koje učestvuju u reakcijii, mešaja za sebe potpuno ili delimično, pre no što se vrši konačna mešavina.
5.	Oblik izvođenja postupka po zahlevu 4 naznačen time, što se sirovina potpuno ili delimično meša sa fosfornom kiselinom ili sa mešavinom fosforne kiseline i sumporne kiseline, u kojoj fosforna kiselina sačinjava glavni sastavni deo, i tako dobivena smeša se uvodi u zatvoren sud, koji sadrži materiju ili materije, koje učestvuju u reakciji.
6.	Postupak po zahtevu 1—5, kod koga se polazi od sirovine u čvrstom obliku, koja se fino izdeli, naznačen time, što se sirovina muti u vodi ili vodenom rastvoru jedne ili više kiselina, koje učestvuju u reakciji.
7.	Postupak po zahtevu 1—6 naznačen lime, što se dodaje fosforna kiselina, koja ima približno ili potpuno koncentrisanost kiseline, dobijene kao konačni proizvod u ranijem istovetnom toku rada.
8.	Postupak po jednom od zahteva 1—7 naznačen time, što reakciona mešavina za
vreme nastavljanja dostiže najmanje temperaturu od 80’ (u datom slučaju se dovodi toplota).
9.	Postupak po zahtevu 1—8, kod kojeg se upolrebljuje sirovina, koja sadrži kakav kalcium, naznačen time, što se izborom reakcionih komponenata, koncentracije, temperature i pritiska za vreme pretvaranja održava tako nizak napon pare, da se pri
reakciji obrazovani kaicium-sulfat u glavnom taloži kao CaSOj sa */2 H._,0 ili manje, ili kao anhidrit ili kao smeša CaS04 sa */2 H.,0 ili manje i anhidrita.
10.	Postupak po zahtevu 9 naznačen time, što molekularni odnos između Hj.SOi i HoO u reakcionoj mešavini u početku reakcije prelazi 0,10 molekula H2S04 na 1 molekul H20.