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" Procédé d'ammonisation, applicable en particulier la préparation d'engrais composés."
La présente invention, faite dans les services de la Demanderesse par M. KAIKINGER, concerne un procédé général d'ammo- nisation, appllcable en particulier à la préparation d'engrais composés, solubles à hautes teneurs, à partir de matières premières de fabrication courante.
On sait que la neutralisation de l'acide phosphorique par l'ammoniac jusqu'à la seconde valence comprise exige, si on veut l'effectuer à chaud, afin que les calories mises en jeu dans la réaction soient utilisées au maximum pour l'évaporation de l'eau apportée par l'acide - que l'on termine la saturation dudit acide en présence d'un certain excès d'ammoinac dont le rôle est de créer une tension a'opposant à l'hydrolyse. Or, la neutralisation de l'acide phosphorique jusqu'au stade ci-dessus mentionné est inté-
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ressànto, notamment dans 1!industrie des engrais, en ce sens qu'elle procure à un supplément d'azote un support gratuit.
Si on effectue la réaction en un seul temps et en con- tinu, par exemple en faisant barboter un courant régulier d'am- moniac dans un saturateur d'assez grande capacité recevant un cou- lage constant d'acide phosphorique en qualité stoèchiométriquement inférieure à l'ammoniac débité, on recueille, d'une part une bouil- lie cristalline concentrée et chaude, d'autre part une vapeur con- tenant l'ammoniac en excès dilué dans la quantité de vapeur d'eau qui représente, au rendement prés, l'équivalent calorifique de l'é- nergie libérée par la transformation. Le rapport des poids (ammo- niac.) (eau) dans la phase vapeur est donc fonction de l'excès d'ammoniac et augmente avec lui.
Si l'opération s'effectue à pres- sion totale constante, la pression partielle de la vapeur d'eau sera d'autant plus faible que celle d'ammoniac sera plus élevée; par conséquent, la température de régime dans la phase vapeur sera d'autant plus basse que l'excès d'ammoniac sera plus grand. A pres- sion totale constante et pour une transformation donnée, caractéri- sée par un acide de concentration initiale déterminée et un taux de saturation imposé, l'excès relatif d'ammoniac conditionne donc la température de régime de la vapeur.
Cette température ne peut être arbitrairement choisie.
Elle est en effet reliée à celle de la bouillie par un certain pa- rallélisme. Or, plus la bouillie est chaude et plus son coefficient d'hydrolyse est élevé. Par conséquent, pour obtenir le taux de sa- @ turation désiré, c'est-à-dire, ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, cent pour cent des deux premières valences, il faut, ayant choisi la pression totale de marche, faire en sorte que la ression partiel- le d'ammoniac soit suffisante, ce qui veut dire, en pratique, net- tement supérieure à la tension d'hydrolyse.
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'Finalement pour chaque pression totale, c'est par expé- rience qu'il convient de déterminer l'excès d'ammoniac, donc le régime des températures, qui conduit,à partir d'un acide de compo- sition donnée, au taux de saturation que l'on recherche.
( En opérant dans les conditions ci-dessus indiquées, on réalise l'ammonisation de l'acide phosphorique en milieu alcalin et à température réduite.
Un tel mode opératoire peut être appliqué non seulement à l'acide phosphorique seul, mais aussi aux mélanges de cet acide avec d'autres substances telles que, par exemple, l'acide sulfuri- que.
C'est ainsi qu'il peut être avantageusement appliqué à l'ammonisation de mélanges qui, sans les précautions particulières qui le caractérisent, c'est-à-dire en milieu non alcalin et à tempé- rature normale d'ébullition, donnerait lieu à des réactions secon- daires de décomposition ou de volatilisation et exposerait le matérlst utilisé pour réaliser la réaction aux inconvénients d'une corrosion excessive.
Par exemple, en appliquant le procédé susmentionné, on peut très facilement ammoniser un mélange d'acides phosphorique et nitrique, ou encore de l'acide nitrique en même temps que de l'aci- de phosphorique dans lequel on a préalablement dissous ou délayé un sel de potasse, de préférence le chlorure, dans le but de préparer des engrais bien homogènes dans lesquels figurent, au dosage voulu, tous les principes fertilisants nécessaires.
La présente invention a pour objet un procédé oui met en oeuvre le principe précédemment exposé et qui permet de réaliser industriellement et avec économie l'ammonisation de corps tels que, par exemple l'acide phosphorique en présence ou non d'autres acides, avec ou sans incorporation préalable de potasse, dans le but de fa- briquer des engrais composés homogènes, ooncentrés et parfaitement solubles dans l'eau.
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Ce procédé consiste fondamentalement à introduire de façon continue, dans une enceinte de réaction dans laquelle on maintient une pression constante ou sensiblement telle, d'une part, la ou les substances à ammoniser et, d'autre part, un cou- rant d'ammoniac gazeux amené, en contact intime dans cette encein- te avec la ou lesdites substances, à soutirer de façon continue ou. discontinue de cette enceinte les produits ammonisés et à recueil- lir, à la partie supérieure de ladite enceinte, le mélange de va- peur d'eau et d'ammoniac qui se dégage, mélange que l'on soumet à une condensation, éventuellement accompagnée d'une distillation, pour séparer la vapeur d'eau de l'ammoniac qui est recyclé dans l'enceinte après avoir été additionné d'une quantité d'ammoniac frais égale à celle consommée par la réaction,
les quantités res- pectives du ou des produits ammonisés et d'ammoniac introduits à ehaque instant dans l'enceinte de réaction étant maintenuesconstan-. tesavec une proportion d'ammoniac calculée pour que la pression par- tielle de ce gaz dans l'enceinte soit nettement supérieure à la ten- sion d'hydrolyse des corps formés.
Le mise en oeuvre du prooédé conforme à l'invention est exposée avec plus de détails dans la description donnée ci-après avec référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple, un schéma d'installation pour l'application de l'invention à la fa- brication d'engrais ternaires à partir d'acide phosphorique, d'aci- de nitrique et de chlorure de potassium.
Cette installation comporte des bacs d'alimentation 1 et 2, destinés à recevoir respectivement de l'acide nitrique et de l'acide phosphorique, et un silo d'alimentation 3 destiné à rece- voir du chlorure de potassium finement broyé. Le bac 1 est relié, par l'intermédiaire d'un doseur volumétrique 4, de type quelconque connu en soi, et d'un siphon 5, à la partie inférieure d'un satura-
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teur autoclave 6 calorifuge muni d'un revêtement intérieur résis- tant aux acides. Le bac 2 est relie, par l'intermédiaire d'un do- seur volumétrique 7 analogue au doseur 4, à un malaxeur 8, muni d'un agitateur 9 et auquel aboutit un conduit 10 en provenanoe d'un poidomètre 11 assurant le débit régulier et contrôlé du chlo- rure de potassium contenu dans le silo 3.
Le malaxeur 8 est lui- même relié à la partie médiane du séparateur 6 par un siphon 12.
Le fond du séparateur 6 est munl d'une tubulure 13 d'é- vacuation des produits de la réaction et sa partie supérieure, d'une conduite 14 d'évacuation de vapeurs, conduite qui est rac- cordée à un condenseur à reflux 15 dans lequel une circulation d'eau de refroidissement est assurée par les conduites 16 et 17.
Les éléments de condensation du condenseur 15 sont re- liés, à leur partie supérieure, par une conduite 18, à un surpres- seur volumétrique 19 qui refoule dans une conduite 20 raccordée, avec interposition d'un échangeur de chaleur 21, à la partie infé- rieure du saturateur 6. Sur la conduite 18 dans laquelle débouche une conduite 22 d'amenée d'ammoniac gazeux munie d'un détendeur réglable 23 qui peut être taré vers l'aval (conduite 18) à une va- leur choisie à l'avance - est branchée une conduite de purge 24 qui aboutit dans le bac d'alimentation 2.
De plus, cette conduite 18 est munie en 25 d'un pyromètre qui commande, de façon connue en elle-môme, un régulateur de débit 26 interposé sur la conduite 16 d'amenée d'eau de réfrigération au condenseur 15, ce pyromètre et ce régulateur étant combinés pour que le débit d'eau de réfrigéra- tion dans le oondenseur 15 croisse en fonction directe de la tempé- rature régnant dans la conduite 18.
De la partie inférieure des éléments de condensation du condenseur 14 part une conduite en siphon 27 qui débouche à la partie supérieure d'une colonne à distiller 28 chauffée par un ser- pentin à vapeur 29.
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L'admission de la vapeur dans le serpentin 29 est ré- glée par un régulateur 30 commandé, de façon connue en elle-même, par un pyromètre disposé en 31 sur une conduite 32 qui part de la partie supérieure de la colonne 28 pour aboutir dans la conduite 14 en amont du condenseur 15. Enfin, une conduite 33 raccorde la partie inférieure de la colonne de distillation 28 à l'échangeur 21 interposé sur la conduite 20, le liquide amené par cette'condui- te audit échangeur étant évacué en 34.
Les doseurs volumétriques 4 et 7, le poidomètre 11 et le surpresseur 19 sont entratnés par un moteur commun 35, un ensem- ble de renvois 36 assurant la transmission du mouvement aux doseurs 4, 7 et au poidomètre 11.
Les doseurs et le poidomètre en question sont agencés pour que les quantités de matières qu'ils débitent respectivement soient, à chaque instant, dans un rapport correspondant au dosage recherché.
L'acide phosphorique et le chlorure de potassium ainsi débités sont mélangés dans le malaxeur 8, d'où le mélange est dé- versé par le siphon 12 dans le saturateur 6, dans lequel arrive également, par le siphon 5, l'acide nitrique débité par le doseur 4. L'ammoniac, arrivant dans le saturateur 6 par la conduite 20 à l'état chaud et pratiquement sec, ainsi qu'on le verra plus loin, réagit avec les acides phosphorique et nitrique et il se forme une bouillie cristalline, homogène et chaude, qui est soutirée, de fa- çon continue o'@ non, par la tubulure de fond 13, pour être granulée et séchée par les moyens habituels. La chaleur dégagée par la réac- @ tion détermine la vaporisation d'une partie de l'eau apportée par les acides et libérée au cours de la neutralisation.
La quantité d'ammoniac à introduire à chaque instnnt dans le saturateur est déterminéepar le calcul et par expérience pour permettre la neutra-
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lisation de 7.'acide phosphorique jusqu'à 18 seconde volence compri- se, ce qui suppose que la pression partielle d'ammoniac dans la phase gazeuse, fonction à la fois de la pression totale, de la quantité d'ammoniac injecté et du débit des acides, est à chaque instant supérieure à la tension d'hydrolyse du -bain, fonction de la température.
Les vapeurs en question, formées principalement d'un mélange d'eau et d'ammoniac, sont envoyées par la conduite 14 au condenseur 15. Celui-ci, qui travaille à reflux, évacue par la conduite 18 une fraction gazeuse et froide d'ammoniac pratiquement sec et, par la conduite 27, un condensat faiblement ammoniacal qui passe dans la colonne de distillation 28,, Il sort de cette colonne, d'une part, un phlegme enrichi en ammoniac qui, par la conduite 32, repasse au condenseur 15, et, d'autre part, une eau totalement épui- sée qui est évacuée car la conduite 33 à travers l'échangeur 21.
Grâce à cette disposition, toute l'eau vaporisée dans le saturateur se retrouve en 34, tandis que tout l'excès d'ammoniac, pratiquement exempt d'humidité, sort par la conduite 18. Cet ammoniac reçoit, à travers le détendeur 23, un appoint de gaz frais correspondant exec- tement à ce qui est absorbé dans le saturateur, puis, après compres.- sion dans le surpresseur volumétrique 19 et réchauffage dans l'échan- gour 21, retourne au saturateur par la conduite 20. Enfin, la purge continue 24 permet d'évacuer les incondensables, l'ammoniac ainsi entraîné étant récupéré par barbotage dans l'acide phosphorique con- tenu dans le bac 2.
Le régime des températures qui, sous la pression totale choisie, permet d'atteindra, pour le mélange traité, le taux d'am- monisation que l'on désire, ay@nt été déterminé expérimentalement ainsi qu'il a été expose nu début de la présente description, la conduite de l'op4ration consiste essentiellement à maintenir cons-
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tantes la pression choisie et la température de la vapeur sortant du saturat ur.
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La pression sera automatiquementmaintenue, quelle que soit l'allure, grâce à la présence du détendeur 23 taré vers l'ave (conduite 18) à la valeur fixée.
D'autre part, la température de l'atmosphère du satura- teur est maintenue automatiquement constante grâce au fait que,
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d'une part, le surpresSeur. 19 os entra:'né par le m9me moteur 35 qui entraîne les doseurs 4, 7 et le noidomètre 11 - ce qui, une fois que le rapport de transmission entre ledit moteur et le sur- presseur a été réglé pour que la quantité d'ammoniac refoulée à chaque instant dans la conduite 20 corresponde, dans le rapport voulu, aux quantités de matières débitées par les doseurs et le poidomètre, compte tenu de l'excès nécessaire, assure l'invariabi- lité dudit rapport - et que, d'autre part, le régulateur 26 comme dé par le pyromètre 25 permet de maintenir constante la composition de la fraction gazeuse sortant du condenseur 15,
la combinaison de ces deux dispositions permettant de conserver un rapport de compo- sition (ammoniac) : (eau) invariable dans l'atmosphère du satura- teur.
Le régulateur de vapeur 30, agissant sur les indications du pyromètre 31, facilite le travail de l'équipage pyromètre 25 - régulateur 26 et permet en même temps de réduire au minimum la con- sommation de vapeur.
Le procédé conforme à l'invention a permis, en utilisant les matières premières dans les proportions suivantes :
161 kg. d'ammoniac anhydre ;
405 kg. d'acide nitrlque de concentration normale ;
515 kg. d'acide phosphorique provenant de l'attaque du phosphate par l'acide sulfurique;
310 kg, de chlorure de potassium riche, @
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d'obtenir une bouillie qui, après déshydratation, laisse 1. 000 kg. d'engrais ternaire, titrant :
18% d'azote partie ammoniacale, partie nitrique.
18% de P2O5 soluble dans l'eau.
18% de K2O.
Pour cette opération, la température du bain est main- tenue aux environs de 120 C,
En opérant conformément à l'invention, on obtient les avantages suivants :
1 ) Le dosage et l'ajoute des matières premières à am- moniser se faisant en tête, la bouillie finale reproduit à tout instant les proportions débitées, sans qu'il soit nécessaire de procéder à aucun contrôle analytique ou ajustement des titres au cours de la fabrication. Par conséquent, une variation quelconque dans l'allure du soutirage par rapport à celle de la saturation, n'apporte aucun changement dans la composition de la bouillie sou- tirée si ce n'est une légère fluctuation de l'humidité, sans impor.. tance d'ailleurs.
Il est donc possible d'arrêter complètement le soutirage, par exemple pour procéder au nettoyage périodique des appareils de granulation et de séchage, sans modifier en quoi que ce soit le régime de marche du saturateur, ce qui ne serait pas possible si l'ajoute de potasse se faisait après l'ammonisation.
2 ) Les matières premières sont, dès leur introduction dans le saturateur, diluées dans une grande masse de produit sa- turé : l'acidité disparaît aussitôt et la transformation est pour ainsi dire instantanée. La brutalité de la réaction est le meilleur obstacle au développement naturel des cristaux, de sorte que la bouillie ainsi produite est homogène et fluide, circonstances favo- rables à sa granulation ultérieure.
3 ) Grâce à la marche en milieu alcalin et à température réduite, aucune décomposition n'est à craindre. On n'observe ni dé-
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gagement de composés fluorés apportés par l'acide phosphorique ni décomposition nitreuse, ni réaction du. nitrate formé sur le chlo- re, ni volatilisation de chlorure d'ammonium, ni aucune autre ré'..' tion parasite analogue. Corrélativement, la phase vapeur ne con- tient que de l'ammoniac et de l'eau, ce qui permet d'établir tout l'appareillage faisant suite au saturateur en matériaux ordinaire
4 ) On ne produit pas d'eau mère et, jusqu'au soutirag toute opération s'effectue en vaso clos ce qui permet d'atteindre les rendements les plus élevés.
5 ) On utilise au maximum le pouvoir calorifique des acides, de sorte qu'avec des matières premières de concentration oourante, on 'obtient une bouillie fortement déshydratée, prémiss- d'un séchage économique.
6 ) La dépense d'énergie, même en tenant compte de la recompression de l'ammoniac, et celle de vapeur, pratiquement @@. mitée à l'épuisement du condensat, sont extrêmement réduites.
7 ) La conduite est simple et susceptible d'être opéré automatiquement, d'où économie de .main-d'oeuvre.
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"Ammonization process, particularly applicable to the preparation of compound fertilizers."
The present invention, made in the services of the Applicant by Mr. KAIKINGER, relates to a general process of ammonization, applicable in particular to the preparation of compound fertilizers, soluble at high contents, from raw materials of current manufacture. .
We know that the neutralization of phosphoric acid by ammonia up to the second valence included requires, if it is to be carried out hot, so that the calories involved in the reaction are used as much as possible for the evaporation. water supplied by the acid - that the saturation of said acid is completed in the presence of a certain excess of ammonia, the role of which is to create a tension opposing hydrolysis. However, the neutralization of phosphoric acid up to the above-mentioned stage is essential.
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ressànto, especially in the fertilizer industry, in that it provides additional nitrogen free support.
If the reaction is carried out all at once and continuously, for example by bubbling a regular stream of ammonia through a saturator of fairly large capacity receiving a constant flow of phosphoric acid of stoichiometrically inferior quality with the ammonia discharged, one collects, on the one hand a concentrated and hot crystalline slurry, on the other hand a vapor containing the ammonia in excess diluted in the quantity of water vapor which represents, at the yield meadows, the calorific equivalent of the energy released by the transformation. The ratio of weights (ammonia) (water) in the vapor phase is therefore a function of the excess ammonia and increases with it.
If the operation is carried out at constant total pressure, the partial pressure of the water vapor will be all the lower the higher that of the ammonia; consequently, the operating temperature in the vapor phase will be lower the greater the excess ammonia. At constant total pressure and for a given transformation, characterized by an acid of determined initial concentration and an imposed saturation rate, the relative excess of ammonia therefore conditions the operating temperature of the steam.
This temperature cannot be arbitrarily chosen.
It is in fact linked to that of porridge by a certain parallelism. However, the hotter the slurry, the higher its hydrolysis coefficient. Therefore, to obtain the desired saturation rate, that is to say, as indicated above, one hundred percent of the first two valences, it is necessary, having chosen the total pressure of operation, ensure that the partial ammonia release is sufficient, which means, in practice, significantly higher than the hydrolysis voltage.
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'Finally for each total pressure, it is by experience that it is necessary to determine the excess ammonia, and therefore the temperature regime, which leads, from an acid of given composition, to the rate saturation that we are looking for.
(By operating under the conditions indicated above, the ammonization of phosphoric acid is carried out in an alkaline medium and at reduced temperature.
Such a procedure can be applied not only to phosphoric acid alone, but also to mixtures of this acid with other substances such as, for example, sulfuric acid.
Thus it can be advantageously applied to the ammonization of mixtures which, without the special precautions which characterize it, that is to say in a non-alkaline medium and at normal boiling temperature, would give rise to to side reactions of decomposition or volatilization and would expose the material used to carry out the reaction to the disadvantages of excessive corrosion.
For example, by applying the aforementioned process, it is very easy to ammonize a mixture of phosphoric and nitric acids, or else nitric acid at the same time as phosphoric acid in which a mixture of phosphoric acid has been dissolved or diluted beforehand. potassium salt, preferably chloride, in order to prepare very homogeneous fertilizers in which appear, at the desired dosage, all the necessary fertilizing principles.
The subject of the present invention is a process which implements the principle explained above and which makes it possible to carry out industrially and economically the ammonization of substances such as, for example phosphoric acid in the presence or absence of other acids, with or without without prior incorporation of potash, with the aim of making compound fertilizers which are homogeneous, concentrated and perfectly soluble in water.
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This process basically consists in introducing continuously, into a reaction chamber in which a constant or substantially such pressure is maintained, on the one hand, the substance or substances to be ammonized and, on the other hand, a current of. gaseous ammonia brought, in intimate contact in this chamber with the said substance (s), to be withdrawn continuously or. discontinuous from this chamber the ammonized products and to collect, at the upper part of said chamber, the mixture of water vapor and ammonia which is released, a mixture which is subjected to condensation, possibly accompanied a distillation, to separate the water vapor from the ammonia which is recycled into the chamber after having been added a quantity of fresh ammonia equal to that consumed by the reaction,
the respective quantities of the ammonized product (s) and of ammonia introduced at each instant into the reaction chamber being kept constant. test with a proportion of ammonia calculated so that the partial pressure of this gas in the enclosure is markedly greater than the hydrolysis voltage of the bodies formed.
The implementation of the process according to the invention is explained in more detail in the description given below with reference to the appended drawing which shows, by way of example, an installation diagram for the application of the invention in the manufacture of ternary fertilizers from phosphoric acid, nitric acid and potassium chloride.
This installation comprises feed tanks 1 and 2, intended to receive nitric acid and phosphoric acid respectively, and a feed silo 3 intended to receive finely ground potassium chloride. The tank 1 is connected, via a volumetric metering device 4, of any type known per se, and a siphon 5, to the lower part of a saturator.
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heat-insulated autoclave 6 with an acid-resistant inner coating. The tank 2 is connected, by means of a volumetric doser 7 similar to the metering device 4, to a mixer 8, provided with a stirrer 9 and to which ends a duct 10 coming from a weight gauge 11 ensuring the flow. regular and controlled potassium chloride contained in silo 3.
The mixer 8 is itself connected to the middle part of the separator 6 by a siphon 12.
The bottom of the separator 6 is provided with a pipe 13 for discharging the reaction products and its upper part with a pipe 14 for discharging vapors, which pipe is connected to a reflux condenser 15. in which a circulation of cooling water is provided by pipes 16 and 17.
The condensing elements of the condenser 15 are connected, at their upper part, by a pipe 18, to a positive pressure booster 19 which delivers into a pipe 20 connected, with the interposition of a heat exchanger 21, to the part. lower saturator 6. On the pipe 18 into which opens a pipe 22 for supplying gaseous ammonia provided with an adjustable regulator 23 which can be calibrated downstream (pipe 18) to a value chosen at advance - is connected a drain line 24 which ends in the feeder 2.
In addition, this pipe 18 is provided at 25 with a pyrometer which controls, in a manner known per se, a flow regulator 26 interposed on the pipe 16 for supplying refrigeration water to the condenser 15, this pyrometer and this regulator being combined so that the flow of cooling water in the condenser 15 increases as a direct function of the temperature prevailing in the pipe 18.
From the lower part of the condensing elements of the condenser 14 starts a siphon pipe 27 which opens out at the upper part of a distillation column 28 heated by a steam coil 29.
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The admission of steam into coil 29 is regulated by a regulator 30 controlled, in a manner known per se, by a pyrometer arranged at 31 on a pipe 32 which leaves from the upper part of column 28 to end. in the pipe 14 upstream of the condenser 15. Finally, a pipe 33 connects the lower part of the distillation column 28 to the exchanger 21 interposed on the pipe 20, the liquid brought by this pipe to said exchanger being discharged in 34.
The volumetric metering units 4 and 7, the weight meter 11 and the booster 19 are driven by a common motor 35, a set of deflectors 36 ensuring the transmission of movement to the metering units 4, 7 and the weight meter 11.
The metering devices and the weight gauge in question are arranged so that the quantities of materials which they respectively deliver are, at each instant, in a ratio corresponding to the desired dosage.
The phosphoric acid and the potassium chloride thus discharged are mixed in the mixer 8, from where the mixture is poured through the siphon 12 into the saturator 6, into which also arrives, through the siphon 5, the nitric acid delivered by the metering unit 4. The ammonia, arriving in the saturator 6 via the line 20 in the hot and practically dry state, as will be seen later, reacts with the phosphoric and nitric acids and a slurry is formed crystalline, homogeneous and hot, which is withdrawn continuously or not, through the bottom pipe 13, to be granulated and dried by the usual means. The heat given off by the reaction determines the vaporization of part of the water supplied by the acids and liberated during the neutralization.
The quantity of ammonia to be introduced at each instnnt into the saturator is determined by calculation and by experience to allow neutralization.
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7 phosphoric acid up to 18 seconds volence compresses, which supposes that the partial pressure of ammonia in the gas phase, a function both of the total pressure, of the quantity of ammonia injected and of the acid flow rate is at each instant greater than the hydrolysis voltage of the bath, a function of the temperature.
The vapors in question, formed mainly of a mixture of water and ammonia, are sent through line 14 to the condenser 15. The latter, which operates at reflux, discharges through line 18 a gaseous and cold fraction of practically dry ammonia and, via line 27, a weakly ammoniacal condensate which passes into the distillation column 28 ,, It leaves this column, on the one hand, a phlegm enriched in ammonia which, via line 32, passes back to the condenser 15, and, on the other hand, a completely exhausted water which is discharged because the pipe 33 through the exchanger 21.
Thanks to this arrangement, all the water vaporized in the saturator is found at 34, while all the excess ammonia, practically free of moisture, exits through line 18. This ammonia receives, through the expansion valve 23, a make-up of fresh gas corresponding exactly to what is absorbed in the saturator, then, after compression in the positive-displacement booster 19 and heating in the exchanger 21, returns to the saturator via line 20. Finally, the continuous purge 24 makes it possible to evacuate the incondensables, the ammonia thus entrained being recovered by bubbling in the phosphoric acid contained in the tank 2.
The temperature regime which, under the total pressure chosen, will make it possible to reach, for the treated mixture, the degree of ammonization which is desired, has been determined experimentally as was explained at the beginning. of the present description, the conduct of the operation consists essentially in maintaining
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the pressure chosen and the temperature of the steam leaving the saturation point.
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The pressure will be automatically maintained, whatever the speed, thanks to the presence of the regulator 23 calibrated towards the ave (pipe 18) at the set value.
On the other hand, the temperature of the saturator's atmosphere is automatically kept constant thanks to the fact that,
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on the one hand, the overpressure. 19 entered: 'born by the same engine 35 which drives the metering units 4, 7 and the noidometer 11 - which, once the transmission ratio between said engine and the booster has been adjusted so that the quantity of ammonia delivered at any time into line 20 corresponds, in the desired ratio, to the quantities of material delivered by the metering devices and the weight gauge, taking into account the necessary excess, ensures the invariability of said ratio - and that, of on the other hand, the regulator 26 as set by the pyrometer 25 makes it possible to maintain constant the composition of the gaseous fraction leaving the condenser 15,
the combination of these two arrangements makes it possible to maintain a composition ratio (ammonia): (water) which is invariable in the atmosphere of the saturator.
The steam regulator 30, acting on the indications of the pyrometer 31, facilitates the work of the pyrometer 25-regulator 26 equipment and at the same time makes it possible to reduce the consumption of steam to a minimum.
The process according to the invention made it possible, using the raw materials in the following proportions:
161 kg. anhydrous ammonia;
405 kg. nitric acid of normal concentration;
515 kg. phosphoric acid resulting from the attack of phosphate by sulfuric acid;
310 kg, rich potassium chloride, @
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to obtain a porridge which, after dehydration, leaves 1.000 kg. ternary fertilizer, titrating:
18% nitrogen, ammoniacal part, nitric part.
18% water soluble P2O5.
18% K2O.
For this operation, the temperature of the bath is kept at around 120 C,
By operating in accordance with the invention, the following advantages are obtained:
1) As the dosage and the addition of the raw materials to be am- monized are done at the head, the final mixture reproduces at all times the proportions debited, without it being necessary to carry out any analytical control or adjustment of the titers during the making. Consequently, any variation whatsoever in the rate of the draw-off relative to that of the saturation does not bring about any change in the composition of the slurry drawn off except a slight fluctuation in humidity, without impor- tance. . tance elsewhere.
It is therefore possible to completely stop the withdrawal, for example to carry out periodic cleaning of the granulation and drying devices, without modifying in any way the operating speed of the saturator, which would not be possible if it was added. of potash was made after ammonization.
2) The raw materials are, as soon as they are introduced into the saturator, diluted in a large mass of saturated product: the acidity disappears immediately and the transformation is almost instantaneous. The brutality of the reaction is the best obstacle to the natural development of the crystals, so that the slurry thus produced is homogeneous and fluid, circumstances favorable to its subsequent granulation.
3) Thanks to operation in an alkaline environment and at reduced temperature, no decomposition is to be feared. We neither observe nor de-
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release of fluorinated compounds provided by phosphoric acid or nitrous decomposition or reaction of. nitrate formed on chlorine, or volatilization of ammonium chloride, or any other similar parasitic reaction. Correlatively, the vapor phase contains only ammonia and water, which makes it possible to establish all the equipment following the saturator in ordinary materials.
4) Mother liquor is not produced and, until racking, all operations are carried out in a closed vessel which allows the highest yields to be achieved.
5) The calorific value of the acids is used as much as possible, so that with raw materials of high concentration a strongly dehydrated slurry is obtained which is premissible for economical drying.
6) The expenditure of energy, even taking into account the recompression of ammonia, and that of steam, practically @@. mitigation of condensate depletion, are extremely reduced.
7) Driving is simple and capable of being operated automatically, hence labor saving.