Hintergrund der Erfindung

Im Stand derTechnik sind eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von NPK-Düngern, d.h. von Pflanzendüngern, die mindestens die Nährelemente Stickstoff, Phosphor und Kalium enthalten, bekannt.

Die einfachste Vorgehensweise besteht dabei in der Herstellung verschiedener Einzelkomponenten, die jeweils mindestens eines der genannten Nährelemente enthalten, und deren anschließende Mischung zu dem gewünschten NPK-Dünger.

Ein anderer Ansatz hat die gleichzeitige Produktion aller erforderlichen Einzelkomponenten zum Ziel. Beispielsweise beschreibt die chinesische Patentanmeldung CN210595276 U ein Produktionssystem zur gemeinsamen Herstellung von Monoammoniumphosphat und Kaliumhydrogenphosphat bei dem als Ausgangsmaterialien Kaliumchlorid, Ammoniumhydrogencarbonat und Phosphorsäure verwendet werden. Die chinesische Patentanmeldung CN110423144 offenbart einen wasserlöslichen NPK-Dünger, dadurch gekennzeichnet, dass sein Hauptbestandteil Dikaliumhydrogenphosphat ist, welcher Dünger durch Umsetzung von Monoammoniumphosphat und Kaliumcarbonat in einem Molverhältnis von 2:1 hergestellt wird.

Bei diesen Verfahren - ebenso wie bei anderen herkömmlichen Verfahren zur Herstellung Von NPK-Düngern beziehungsweise von Einzelkomponenten davon - ist es erforderlich, die Reaktionstemperaturen durch Kühlung (bei exothermen Reaktionen) oder Heizung (bei endothermen Reaktionen) zu kontrollieren und innerhalb geeigneter Bereiche zu halten. Diese Maßnahmen erhöhen die Herstellungskosten und belasten die Umwelt aufgrund des damit verbundenen Energieverbrauchs. d viele der im Stand der Technik bekannten Verfahren apparativ aufwendig (z.B. das in der obigen Patentanmeldung CN210595276 U beschriebene Produktionssystem) und/oder mit relativ langen Produktionszeiten verbunden.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung eines NPK-Düngers mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden oder erheblich verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Bereitstellung des Verfahrens nach Anspruch 1 gelöst. Speziellere Aspekte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.

Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass es durch die Kopplung und präzise Abstimmung geeigneter endothermer und exothermer Reaktionen möglich ist, einen NPK-Dünger mit allen erforderlichen Komponenten in einem Reaktionsansatz herzustellen, ohne dass zur Temperatursteuerung der Umsetzung irgendwelche zusätzlichen Kühl- oder Heizvorrichtungen verwendet werden müssen.

Das Verfahren zur Herstellung eines flüssigen NPK-Düngers, enthaltend mindestens die Nährelemente Stickstoff, Phosphor und Kalium, gemäß Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Edukte K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ , NH ₄ HCO ₃ und H ₃ PO ₄ in wässriger Lösung zu Kalium- und Ammoniumphosphaten, insbesondere zu K ₃ PO ₄ und (NH ₄ ) ₃ PO ₄ , umgesetzt werden, wobei die Umsetzung in mehreren Schritten erfolgt und mindestens eine exotherme Reaktion sowie mindestens eine endotherme Reaktion umfasst, und wobei durch Regelung der Zugabemenge und Zugabegeschwindigkeit der jeweiligen Edukte in den verschiedenen Schritten eine Temperatursteuerung der Umsetzung bewirkt wird, so dass die Reaktionsmischung während der gesamten Umsetzung in einem gewünschten Temperaturbereich gehalten wird.

In einer spezielleren Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine exotherme Reaktion die Reaktion von K ₂ CO ₃ mit und KOH und/oder die Reaktion von KHCO ₃ mit H ₃ PO ₄ zu K3PO4, CO ₂ und H ₂ O gemäß den folgenden Reaktionsgleichungen (1), (2) und (3) umfasst, und die mindestens eine endotherme Reaktion die Reaktion von NH4HCO3 mit H ₃ PO ₄ zu (NH ₄ )3PO ₄ , CO ₂ und H ₂ O gemäß der folgenden Reaktionsgleichung (4) umfasst oder darstellt.

(1) 3 K ₂ CO ₃ + 3 H ₂ O -^ 3 KHCO3 + 3 KOH

Es versteht sich für den Fachmann, dass die Hauptprodukte dieser Reaktionen Salze sind, welche unter den Reaktionsbedingungen in wässriger Lösung in lonenform vorliegen.

Soweit nicht speziell anders angegeben, schließen Bereichsangaben in dieser Anmeldung die jeweiligen Grenzwerte mit ein.

Typischerweise wird die Reaktionsmischung während der gesamten Umsetzung in einem Temperaturbereich von 5°C bis 50°C, vorzugsweise von 20°C bis 50°C, gehalten. Überschreitet die Temperatur im Reaktionsgemisch die Obergrenze von 50°C wird die Schaumbildung zu heftig und die Umsetzung gerät außer Kontrolle. Bei einer Temperatur unter 20°C und insbesondere unter 5°C läuft die Umsetzung wesentlich langsamer ab und die Löslichkeit einiger Reaktanten, insbesondere von NH4HCO3, ist stark verringert.

Vorzugsweise wird im letzten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens der pH-Wert der Reaktionsmischung auf einen Wert im Bereich von 6,5 bis 7,3, vorzugsweise im Bereich von 6,5 bis 7,1, besonders bevorzugt im Bereich von 6,5 bis 6,9, eingestellt.

Die Formulierung „Kalium- und Ammoniumphosphate" wie hier verwendet, umfasst grundsätzlich alle Kalium- und Ammoniumphosphate in lonenform, die unter den pH- und Molverhältnissen des erfindungsgemäßen Verfahrens in wässriger Lösung vorliegen können. Dies sind insbesondere K3PO4 und K2HPO4, (Nf^hPC und (N^hHPC .

Bei einem pH-Wert von ca. 8,5 oder höher werden in der Regel ausschließlich K3PO4 und(NH4)3PO4 vorliegen, während bei einem pH-Wert im Bereich von 6,5 bis 7,5 eine Mischung von K3PO4 und K2HPO4 sowie eine Mischung von (N^hPCU und (N^hHPC vorliegen werden. Typischerweise liegen die Mischungsverhältnisse nach der Einstellung des pH-Werts auf einen Endwert von 6,5 bis 7,3 in einem Bereich von ca. 45%-55% K3PO4 zu ca. 55%-45% K2HPO4 bzw. von ca. 45%-55% (NH ₄ ) ₃ PO ₄ zu ca. 55%-45% (NH4) ₂ HPO ₄ .

In einer spezielleren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren mindestens die folgenden Schritte: a) Einmischen einer ersten Dosis von K2CO3 oder KHCO3 in Wasser unter Rühren, wobei durch Regelung der Zugabemenge und Zugabegeschwindigkeit die Temperatur der Reaktionsmischung bei einer Temperatur von maximal 50°C gehalten wird, danach Einmischen einer ersten Dosis von NH4HCO3, und anschließendes Einmischen einer ersten Dosis an H3PO4, wobei durch Regelung der Zugabemenge und Zugabegeschwindigkeit von NH4HCO3 bzw. HsPC die Temperatur der Reaktionsmischung bei einer Temperatur von mindestens 5°C, vorzugsweise mindestens 20°C, gehalten wird; b) Einmischen einer weiteren Dosis von jeweils K2CO3 oder KHCO3, H3PO4 und NH4HCO3 in dieser Reihenfolge, wobei durch Regelung der Zugabemenge und Zugabegeschwindigkeit der jeweiligen Edukte die Temperatur der Reaktionsmischung im Bereich von 5°C bis 50°C, vorzugsweise im Bereich von 20°C bis 34°C, gehalten wird; c) Wiederholen des Schrittes b) solange bis die eingesetzten Gesamtmengen an K2CO3 oder KHCO3, und NH4HCO3 zugegeben wurden; d) gegebenenfalls Zugabe einer weiteren Dosis an H3PO4 bis die in den Schritten a) - d) eingesetzten Gesamtmengen an K2CO3 oder KHCO3, NH4HCO3 und HsPC einem vorbestimmten Molverhältnis von K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ : NH4HCO3 : H3PO4 entsprechen; e) Zugeben von weiterem H3PO4 bis der pH-Wert der Reaktionsmischung einen Wert im

Bereich von 6,5 bis 7,3 erreicht hat. e liegt in Schritt a) die Konzentration an K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ im Bereich von 0,05 bis 0,2 mol / I Wasser, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,15 mol / Wasser, die Konzentration an NH4HCO3 liegt im Bereich von 0,07 bis 0,2 mol / I Wasser, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,15 mol / I Wasser, und die Konzentration an H3PO4 liegt im Bereich von 0,3 bis 0,75 mol / I Wasser, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,15 mol / I Wasser.

Typischerweise beträgt in Schritt a) die erste Dosis an K2CO3 oder KHCO3 5 bis 20 % der eingesetzten Gesamtmenge, vorzugsweise 10 bis 15 % der eingesetzten Gesamtmenge, die erste Dosis an NH4HCO3 beträgt 7 bis 20 % der eingesetzten Gesamtmenge, vorzugsweise 10 bis 15 % der eingesetzten Gesamtmenge, und die erste Dosis an H3PO4 beträgt 30 bis 75 % der in den Schritten a) - d) eingesetzten Gesamtmenge, vorzugsweise 50 bis 60 % der eingesetzten Gesamtmenge.

Außerdem liegt in Schritt a) das Molverhältnis von K2CO3 oder KHCO3 : NH4HCO3 : HsPC in der Regel im Bereich von 0,05-02 : 0,07-0,2 : 0,3-0,75, vorzugsweise im Bereich von 0,1-0,15 : 0,1-0,15 : 0,5-0, 6.

Der Schritt b) wird bis zum Abschluss des Schrittes c) mindestens einmal wiederholt, kann jedoch auch öfter wiederholt werden, beispielsweise 2-40 mal oder 2-5 mal, typerweise 12- 25 mal. Durch öftere Wiederholung des Schrittes b) mit kleineren Portionen der jeweiligen Edukte kann eine präzisere Temperatursteuerung erreicht werden.

Das Molverhältnis K ₂ CO ₃ : NH4HCO3 : H3PO4, das sich durch die in den Schritten a) bis d) insgesamt eingesetzten Gesamtmengen von K2CO3 , NH4HCO3 und H3PO4 ergibt, kann im Bereich von 0,8-1, 2 : 0,8-1, 2 : 0.8-1, 2 variieren, bevorzugt sind jedoch etwa äquimolare Verhältnisse der Edukte im Bereich von 0,95-1,05 : 0,95-1,05 : 0.95-1,05, und besonders bevorzugt ein Verhältnis von ca. 1: 1 : 1.

Das Molverhältnis KHCO3 : NH4HCO3 : H3PO4, das sich durch die in den Schritten a) bis d) insgesamt eingesetzten Gesamtmengen von KHCO3, NH4HCO3 und H ₃ PO ₄ ergibt, falls in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens statt K2CO3 jeweils KHCO3 eingesetzt wird, kann im Bereich von 2, 4, -3, 6 : 2,4-3, 6 :l,6-2,4 variieren, bevorzugt sind tnisse der Edukte im Bereich von 2,85-3,15 : 2,85-3,15 : 1,9-2, 1, und besonders bevorzugt ein Verhältnis von ca. 3: 3 : 2.

Die Zugabe einer weiteren Dosis an H3PO4 in Schritt d) könnte eventuell entfallen, falls die in den Schritten a) - c) eingesetzten Gesamtmengen an K2CO3 oder KHCO3, NH4HCO3 und H3PO4 bereits einem vorbestimmten Molverhältnis von K2CO3 oder KHCO3 : NH4HCO3 : H3PO4 entsprechen, insbesondere einem Molverhältnis wie in den vorherigen Absätzen angegeben. Vorzugsweise beinhaltet diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch auch Schritt d).

Im letzten Schritt dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. in Regel in Schritt e), wird solange zusätzliche H3PO4 zugegeben (typischerweise ca. 95 % bis 100 % der in den Schritten a) - d) eingesetzten Gesamtmenge) bis der pH-Wert der Reaktionsmischung einen Wert im Bereich von 6,5 bis 7,3, vorzugsweise im Bereich von 6,5 bis 7,1, besonders bevorzugt im Bereich von 6,5 bis 6,9, erreicht hat.

Vorteilhafterweise sind alle Schritte dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, einschließlich der Einstellung des pH-Werts der Reaktionsmischung im letzten Schritt, in der Regel in einem Zeitraum von 1 bis 2 h abgeschlossen. Typischerweise beträgt die Dauer von Schritt a) ca. 10 min, die Dauer der Schritte b) - d) ca. 45-85 min, und die Dauer von Schritt e) ca. 5-25 min.

In einer anderen speziellen Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren mindestens die folgenden Schritte: a) Zugeben einer ersten Dosis von K2CO3 oder KHCO3, vorzugsweise von K2CO3, zu einer wässrigen Lösung von H3PO4 unter Rühren, wobei durch Regelung der Zugabemenge und Zugabegeschwindigkeit die Temperatur der Reaktionsmischung bei einer Temperatur von maximal 50°C gehalten wird, danach Einmischen einer ersten Dosis von NH4HCO3, wobei durch Regelung der Zugabemenge und Zugabegeschwindigkeit von NH4HCO3 die Temperatur der Reaktionsmischung bei einer Temperatur von mindestens 5°C, vorzugsweise von mindestens 20°C, gehalten wird; i einer weiteren Dosis von K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ , NH4HCO3 und gegebenenfalls H ₃ PO4 in dieser Reihenfolge, wobei durch Regelung der Zugabemenge und Zugabegeschwindigkeit der jeweiligen Edukte die Temperatur der Reaktionsmischung im Bereich von 5°C bis 50°C, vorzugsweise im Bereich von 20°C bis 34°C, gehalten wird; c) Wiederholen des Schrittes b) solange bis die eingesetzten Gesamtmengen an K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ , NF HCOS und H ₃ PO4 in den Schritten a) - c) einem vorbestimmten Molverhältnis von K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ : NFUHCOs : H ₃ PO4 entsprechen; d) Zugeben von weiterer H ₃ PO4 bis der pH-Wert der Reaktionsmischung einen Wert im Bereich von 6,5 bis 7,3 erreicht hat.

Typischerweise liegt in Schritt a) die Konzentration an H ₃ PO4 im Bereich von 0,3 bis 0,75 mol / I Wasser, vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,6 mol / I Wasser, die Konzentration an K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ im Bereich von 0,05 mol bis 0,2 mol / I Reaktionsmischung, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,15 mol/l Reaktionsmischung, und die Konzentration an NH4HCO ₃ im Bereich von 0,07 mol bis 0,2 mol / I Reaktionsmischung, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mol bis 0,15 mol / I Reaktionsmischung.

Typischerweise beträgt in Schritt a) die erste Dosis an K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ 5 bis 20 % der eingesetzten Gesamtmenge, vorzugsweise 10 bis 15 % der eingesetzten Gesamtmenge, die erste Dosis an NH4HCO ₃ beträgt 7 bis 20 % der eingesetzten Gesamtmenge, vorzugsweise 10 bis 15 % der eingesetzten Gesamtmenge, und die erste Dosis an H ₃ PO ₄ beträgt 30 bis 100 % der in den Schritten a) - c) eingesetzten Gesamtmenge, vorzugsweise 50 bis 60 % der eingesetzten Gesamtmenge.

Außerdem liegt in Schritt a) das Molverhältnis von K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ : NH4HCO ₃ : HsPC in der Regel im Bereich von 0,05-02 : 0,07-0,2 : 0,3-0,75, vorzugsweise im Bereich von 0,1-0,15 : 0,1-0,15 : 0,5-0, 6.

Der Schritt b) wird bis zum Abschluss des Schrittes c) mindestens einmal wiederholt, kann jedoch auch öfter wiederholt werden, beispielsweise 2-40 mal oder 2-5 mal, typerweise 12- 25 mal. Durch öftere Wiederholung des Schrittes b) mit kleineren Portionen der jeweiligen Edukte kann eine präzisere Temperatursteuerung erreicht werden. ier weiteren Dosis an H3PO4 in Schritt b) oder c) kann entfallen, falls die in Schritt a) eingesetzte Menge an HsPC und die in den Schritten b) bis c) eingesetzten Gesamtmengen an K ₂ CO ₃ oder KHCO ₃ und NH4HCO3 bereits einem vorbestimmten Molverhältnis von K2CO3 oder KHCO3 : NH4HCO3 : H3PO4 entsprechen, insbesondere einem Molverhältnis wie in den nächsten Absätzen angegeben. Diese Ausführungsform ist in Beispiel 2 beschrieben.

Das Molverhältnis K2CO3 : NH4HCO3 : H3PO4, das sich durch die in den Schritten a) bis c) insgesamt eingesetzten Gesamtmengen von K2CO3 , NH4HCO3 und H3PO4 ergibt, kann im Bereich von 0,8-1, 2 : 0,8-1, 2 : 0.8-1, 2 variieren, bevorzugt sind jedoch etwa äquimolare Verhältnisse der Edukte im Bereich von 0,95-1,05 : 0,95-1,05 : 0,95-1,05, und besonders bevorzugt ein Verhältnis von ca. 1: 1 : 1.

Das Molverhältnis KHCO3 : NH4HCO3 : H3PO4, das sich durch die in den Schritten a) bis c) insgesamt eingesetzten Gesamtmengen von KHCO3, NH4HCO3 und EhPC ergibt, falls in dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens statt K2CO3 jeweils KHCO3 eingesetzt wird, kann im Bereich von 2, 4, -3, 6 : 2,4-3, 6 :l,6-2,4 variieren, bevorzugt sind jedoch Verhältnisse der Edukte im Bereich von 2,85-3,15 : 2,85-3,15 : 1,9-2, 1, und besonders bevorzugt ein Verhältnis von ca. 3: 3 : 2.

Im letzten Schritt d) dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird solange zusätzliche H3PO4 zugegeben (typischerweise ca. 90 % - 100 % Prozent der in den Schritten a) - c) eingesetzten Gesamtmenge), bis der pH-Wert der Reaktionsmischung einen Wert im Bereich von 6,5 bis 7,3, vorzugsweise im Bereich von 6,5 bis 7,1, besonders bevorzugt im Bereich von 6,5 bis 6,9, erreicht hat.

Vorteilhafterweise sind alle Schritte dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, einschließlich der Einstellung des pH-Werts der Reaktionsmischung im letzten Schritt, in der Regel in einem Zeitraum von 1 bis 2 h abgeschlossen. Typischerweise beträgt die Dauer von Schritt a) ca. 10 min, die Dauer der Schritte b) - c) ca. 45-85 min, und die Dauer von Schritt d) ca. 5-25 min. esonderer Vorteil des beanspruchten Verfahrens besteht darin, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Kopplung und Abstimmung von exothermen und endothermen Teilreaktionen keinerlei externen Kühl- oder Heizvorrichtungen zur Temperatursteuerung der Umsetzung erforderlich sind.

Typischerweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem geschlossenen System durchgeführt und das während der Umsetzung als Nebenprodukt gebildete CO2 aufgefangen und gegebenenfalls einer weiteren Verwendung zugeführt. Auf diese Weise kann eine Umweltbelastung durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden.

Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern, ohne die Erfindung jedoch auf die speziellen Parameter und Verfahrensbedingungen dieser Ausführungsbeispiele zu beschränken.

BEISPIEL 1

In einem Rührgefäß mit 15 I Volumen wurden Kaliumcarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat und Phosphorsäure nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt umgesetzt, um einen Trikaliumphosphat und Triammoniumphosphat enthaltenden NPK-Dünger zu erhalten. a) In einem ersten Schritt des Verfahrens wurde das Reaktionsgefäß mit 9 I Wasser (Temperatur 24,8 °C) befüllt und dann wurden 700 g K2CO3 unter Rühren eingemischt. Es erfolgte ein heftiges Schäumen, die Temperatur im Reaktionsgefäß stieg auf 45,6 °C und der pH-Wert erreichte 12,83. Nach dieser Erwärmung wurde eine endotherme Reaktion für die Kühlung eingesetzt, indem zunächst 664 g NH4HCO3 unter Rühren eingemischt wurden. Es erfolgte wiederum ein heftiges Schäumen, die Temperatur im Reaktionsgefäß fiel auf 40 °C und der pH-Wert auf 12,3. Danach wurden 242 g H3PO4 (78%ig) unter Rühren hinzugegeben. Die Temperatur fiel weiter auf 25,4°C ab und der pH-Wert erreichte 9,78. b) Im nächsten Schritt des Verfahrens wurden in das Reaktionsgemisch 460 g K2CO3 unter Rühren eingemischt. Es erfolgte ein heftiges Schäumen, die Temperatur im Reaktionsgefäß stieg auf 38,0 °C und der pH-Wert erreichte 12,5. Danach wurden 322 g H3PO4 (78%ig) unter jegeben. Die Temperatur fiel wieder auf 32,8°C ab und der pH-Wert erreichte 9,98. Anschließendes Einmischen von weiteren 409 g NH4HCO3 unter Rühren führte wieder zu heftigem Schäumen und einem Temperaturabfall auf 26,4 °C sowie einem pH-Wert von 9,5. c) Nunmehr wurden in das Reaktionsgemisch 340 g K2CO3 unter Rühren eingemischt. Es erfolgte ein heftiges Schäumen, die Temperatur im Reaktionsgefäß stieg auf 30,9 °C und der pH-Wert erreichte 9,8. Danach wurden 436 g H3PO4 (78%ig) unter Rühren hinzugegeben. Die Temperatur stabilisierte sich bei 31,8°C und der pH-Wert erreichte 8,9. Anschließendes Einmischen von weiteren 247 g NH4HCO3 unter Rühren führte wieder zu heftigem Schäumen und einem Temperaturabfall auf 30,2 °C sowie einem pH-Wert von 8,8. d) Nach weiterer Zugabe von 611 H3PO4 (78%ig) unter Rühren stabilisierte sich die Temperatur bei 30,4°C und der pH-Wert erreichte 8,5. e) Anschließend wurden 436 g H3PO4 (78%ig) unter Rühren hinzugeben, um die Reaktionsmischung im Wesentlichen zu neutralisieren und Hydrogencarbonat in Kohlensäure zu überführen und als CO2 aus der Reaktionsmischung zu entfernen. Die Temperatur stabilisierte sich bei 30,2°C und der pH-Wert erreichte 7,04. Die Dichte der resultierenden flüssigen NPK-Düngermischung betrug 1,32 g/cm ³ .

In der folgenden Tabelle 1 sind wesentliche Reaktionsparameter dieses Ausführungsbeispiels für die Schritte a) - d) zusammengefasst.

Tabelle 1 BEISPIEL 2

In einem Rührgefäß mit 4 I Volumen wurden Kaliumcarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat und Phosphorsäure nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt umgesetzt, um einen Trikaliumphosphat und Triammoniumphosphat enthaltenden NPK-Dünger zu erhalten. a) In einem ersten Schritt des Verfahrens wurde das Reaktionsgefäß mit 0,7 I Wasser (Temperatur 22,4 °C) mit 359 g H3PO4 (78%ig) befüllt und dann wurden 62 g K2CO3 unter Rühren eingemischt. Es erfolgte ein heftiges Schäumen, die Temperatur im Reaktionsgefäß stieg an. Nach dieser Erwärmung wurde eine endotherme Reaktion für die Kühlung eingesetzt, indem zunächst 201 g NH4HCO3 unter Rühren eingemischt wurden. Es erfolgte wiederum ein heftiges Schäumen, die Temperatur im Reaktionsgefäß fiel auf 23,6 °C und der pH-Wert stieg auf 4,7. b) Im nächsten Schritt des Verfahrens wurden in das Reaktionsgemisch 48 g K ₂ CO ₃ unter Rühren eingemischt. Es erfolgte ein heftiges Schäumen, die Temperatur im Reaktionsgefäß stieg an und der pH-Wert erhöhte sich weiter. Anschließendes Einmischen von weiteren 83 g NH4HCO3 unter Rühren führte wieder zu heftigem Schäumen und einem Temperaturabfall auf 23,6 °C sowie zu einem pH-Wert von 8,1. c) Nunmehr wurden in das Reaktionsgemisch 36,5 g K2CO3 unter Rühren eingemischt. Es erfolgte ein heftiges Schäumen, die Temperatur im Reaktionsgefäß stieg an und der pH-Wert auch. Anschließendes Einmischen von weiteren 168,7 g NH4HCO3 unter Rühren führte wieder zu heftigem Schäumen und einem Temperaturabfall auf 23,6 °C sowie einem pH- Wert von 8,5. d) Zugabe von Phosphorsäure für Neutralisation: Anschließend wurden 331 g H3PO4 (78%ig) unter Rühren hinzugeben, um die Reaktionsmischung im Wesentlichen zu neutralisieren und Hydrogencarbonat in Kohlensäure zu überführen und als CO ₂ aus der Reaktionsmischung zu entfernen. Die Temperatur stabilisierte sich bei 23, 7°C und der pH-Wert erreichte 6,7. Die Dichte der resultierenden flüssigen NPK-Düngermischung betrug 1,32 g/cm ³ .

In der folgenden Tabelle 2 sind wesentliche Reaktionsparameter dieses Ausführungsbeispiels für die Schritte a) -d) zusammengefasst.