ES2208068A1 - Reactor tubular para obtencion de sales amonicas empleadas en la fabricacion de fertilizantes. - Google Patents

Abstract

Reactor tubular para la obtención de sales amónicas empleadas en la fabricación de fertilizantes. En el cuerpo tubular (1) del reactor, concretamente en la cabeza o zona de inyección (2), se establece una tubería de alimentación (4), en disposición axial, con una entrada (5) para el ácido sulfúrico y otra entrada (6) para el ácido fosfórico, contando dicha cabeza (2) con una entrada radial (7) para el amoniaco en forma de gas, rematándose dicha cabeza o zona de inyección (2) en una acusada estrangulación (8) determinante de la zona de mezcla de los componentes químicos anteriormente citados, tras la que se establece una zona de reacción (9) rematada en una zona de descarga (11), donde la papilla resultante de la reacción química sale hacia el granulador a través de dos o más tuberías de salida (12), también en disposición radial.

Description

Reactor tubular para obtención de sales amónicas empleadas en la fabricación de fertilizantes.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un reactor tubular, que ha sido especialmente concebido para la obtención de sales amónicas, de las empleadas en la fabricación de fertilizantes.

El objeto de la invención es conseguir un reactor versátil, altamente eficiente, que supone además un notable ahorro de energía en la obtención de las sales amónicas.

Antecedentes de la invención

Las sales de amoniaco tales como fosfosulfatos amónicos, fosfato monoamónico o sulfato amónico son muy utilizadas como fertilizantes o interviniendo en la fabricación de abonos complejos debido a las propiedades físicas de estas sales, su alta concentración en nutrientes y a que permiten fijar fácilmente nitrógeno amoniacal en forma sólida.

El proceso tradicional para la fabricación de estas sales consiste en la neutralización del ácido fosfórico con el amoniaco en un reactor previo con agitación y bombear la papilla formada al granulador donde se mezcla con las materias primas y el reciclo y, en algunos casos, se completa la amonización. Descripciones de ese tipo de proceso pueden encontrarse en las patentes US 3153574, US 2902342 y en la patente española n° P0385734.

Además del coste que implica la instalación de este equipo y del espacio que ocupa en las instalaciones, un grave inconveniente de este proceso consiste en que para que la papilla sea manejable evitando la cristalización de la misma en el circuito hasta el granulador es necesario que la papilla contenga como mínimo un 12% de agua, siendo habitual un contenido del 15 al 20%, lo que obliga a trabajar con reciclos más altos para regular la relación fase líquida/sólida, a un mayor consumo de energía en el secado y a la utilización de equipos de mayor tamaño para la granulación, secado, transporte y clasificación.

En 1971 Sociedad Anónima Cros desarrolló el proceso de obtención de sales amónicas en un reactor tubular, objeto de la patente española P-0395199, en el que el amoniaco anhídrido y el ácido correspondiente reaccionan en la cámara de mezcla del reactor y la papilla es descargada directamente en el tambor granulador. Con ese proceso se reduce el número y tamaño de equipos, se consiguen ahorros de energía y mejoras en la calidad del producto. El reactor tubular de S.A. Cros fue instalado en numerosas plantas de fabricación de abonos en diferentes países. Distintas firmas desarrollaron otras versiones de reactor tubular como por ejemplo las descritas en las patentes FR2194478, FR 2172826 ó US3954942.

La producción de fosfatos amónicos conteniendo sulfato amónico, introduciendo en el reactor ácido fosfórico y ácido sulfúrico o una mezcla de ambos ocasiona grandes problemas de corrosión. El empleo de la invención permite la fabricación de estos productos minimizando la corrosión y obteniendo un gran rendimiento y versatilidad.

Descripción de la invención

Para ello y de forma más concreta el reactor de la invención es un reactor tubular que incorpora en su cabeza una tubería de alimentación, en disposición axial con el propio tubo constitutivo del reactor, tubería a través de la que se alimentan tanto el ácido sulfúrico como el ácido fosfórico, a la vez que en dicha cabeza se establece una tubería radial para alimentación de amoniaco en fase gaseosa. A continuación de la citada cabeza se establece una zona de mezcla constituida por un acusado estrechamiento en el cuerpo tubular del reactor, tras el que se establece un sector de reacción, que se introduce en el interior del granulador y que cuenta con dos o más tubos radiales, es decir perpendiculares al eje del reactor, para descarga de la papilla resultante.

De esta manera se consigue utilizar cantidades de ácido sulfúrico superiores a 250kg/tonelada de producto simultáneamente con ácido fosfórico y amoniaco, sin que se originen problemas de corrosión complementariamente se consiguen otras ventajas, específicamente un sustancial ahorro de energía debido a la posibilidad de utilización del ácido fosfórico diluido, así como un considerable aumento de la eficiencia de reacción y reducción de las pérdidas de amoníaco, debido al alto grado de mezcla que se consigue entre los ácidos y el amoníaco en fase gaseosa.

Se consigue también una gran versatilidad en la operación, ya que todos los grados de MPK y NP, así como de DAP pueden ser fabricados, si bien donde su empleo es más ventajoso frente al resto de los reactores tubulares es en los casos en que se emplean grandes cantidades de ácido sulfúrico.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una figura única en la que se ha representado, esquemáticamente, en alzado lateral y en sección, un reactor tubular para la obtención de sales amónicas empleadas en la fabricación de fertilizantes, realizado de acuerdo con los perfeccionamientos objeto de la presente invención.

Realización preferente de la invención

A la vista de la figura reseñada puede observarse como el reactor que la invención propone está constituido mediante un cuerpo tubular (1), en uno de cuyos extremos se establece una cabeza (2) o zona de inyección, de máximo diámetro, cerrada por su extremidad libre mediante una tapa (3), que puede materializarse en una verdadera tapa, fijada por cualquier medio al cuerpo (1) o que puede ser monopieza con este último, tapa que es atravesada axialmente por una tubería de alimentación (4) hacia la que confluyen una entrada (5) para el ácido sulfúrico (SO_{4}H_{2}) y una entrada (6) para el ácido fosfórico diluido (C0_{4}H_{3}).

Complementariamente en la citada cabeza (2) se establece una entrada lateral o radial (7) para alimentación del amoniaco (NH_{3}) en forma de gas.

La tubería de alimentación (4) se extiende axialmente hasta las proximidades de una acusada estrangulación (8) del cuerpo tubular (1), que relaciona la citada cabeza o zona de inyección (2) con la zona de reacción (9) la cual es de menor diámetro y de cota axial sustancialmente superior, estableciéndose a término de la misma, inmediatamente antes de la correspondiente tapa de cierre (10), respecto de las que son válidos los mismos argumentos que en relación con la tapa (3), la zona de descarga (11), que debe quedar situada en el interior del granulador y que está provista de dos o más tubos de descarga (12) en disposición radial, es decir situados perpendicularmente con respecto al eje del reactor tubular (1).

Volviendo nuevamente a las entradas (5) y (6) para el ácido sulfúrico y para el ácido fosfórico, éstas pueden adoptar la disposición mostrada en la figura y corresponderse funcionalmente con lo anteriormente expuesto, es decir que la entrada (5) corresponda al sulfúrico y la entrada (6) al ácido fosfórico, las alimentaciones pueden estar invertidas, es decir corresponder la entrada (5) al ácido fosfórico y la entrada (6) al ácido sulfúrico, o estas dos entradas pueden adoptar cualquier otra configuración, como por ejemplo una configuración en ``T'', una configuración en ``Y'', o cualquiera otra, sin que ello afecte a la esencia de la invención.

Ejemplo

Un reactor tubular de DN100 ha sido empleado para fabricar distintas formulaciones utilizando amoniaco, ácido sulfúrico y ácido fosfórico diluido, con los siguientes resultados:

a) Se alimenta al reactor tubular con:

6950 kg/h de amoniaco gas

12535 kg/h de ácido sulfúrico 93%

28800 kg/h de ácido fosfórico al 26%

y se obtienen 34365 kg/h de una papilla de las siguientes características:

15.9% N

21.8% P_{2}O_{5}

7.6% H_{2}O

además del vapor de agua producido debido al calor de reacción.

b) Se alimenta al reactor tubular:

7800 kg/h de amoniaco de gas

16000 kg/h de ácido sulfúrico 93%

27240 kg/h de ácido fosfórico al 26%

y se obtienen 38585 kg/h de una papilla de las siguientes características:

15.8 N

19% P_{2}O_{5}

10% H_{2}O

además del vapor de agua generado por el calor de reacción.

Claims (2)

1. Reactor tubular para la obtención de sales amónicas empleadas en la fabricación de fertilizantes, en el que se mezcla ácido sulfúrico, ácido fosfórico y amoniaco en fase gaseosa, caracterizado porque en el cuerpo tubular (1) constitutivo del mismo, concretamente en su cabeza o zona de inyección (2), se establece una tubería de alimentación (4), en disposición axial con el propio cuerpo tubular (1), sobre la que confluyen las entradas (5) de ácido sulfúrico y (6) de ácido fosfórico, que pueden adoptar cualquier disposición, situándose también en esta zona de inyección (2) la entrada (7) para el amoniaco, con la especial particularidad de que dicha entrada (7) adopta una disposición radial, es decir perpendicular al eje del cuerpo tubular (1), habiéndose previsto que la zona de mezcla del reactor esté determinada por una acusada estrangulación o estrechamiento (8) del cuerpo tubular (1), tras la que se establece la zona de reacción (9), que se introduce en el interior del granulador, rematada en una zona de descarga (11) en la que se establecen dos o más tubos de descarga (12), para la papilla resultante, tubos que adoptan también una disposición radial, es decir que son perpendiculares al eje del cuerpo tubular (1).

2. Reactor tubular para la obtención de sales amónicas empleadas en la fabricación de fertilizantes, según reivindicación 1ª, caracterizado porque en el mismo se utilizan cantidades de ácido sulfúrico superiores a 250 Kg./tonelada de producto simultáneamente con ácido fosfórico y amoníaco, en ausencia de problemas de corrosión.