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La présente invention a pour objet des compositions de triphosphate de sodium contenant de l'eau de cristallisa- tion, en particulier l'hexahydrate du triphosphate de sodiam, obtenues à partir de triphosphate de sodium anhydre sous forme solide. L'invention se réfère aussi à un procédé de préparation de ces compositions.
Il y a trois formes définies de triphosphate de sodium Na5P3010' à savoir deux modifications anhydres, consistant en la modification de haute température, nommée forme I, et la modification de basse température, désignée comme forme II, ainsi qu'une forme contenant de l'eau de cristallisation
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de la formule -.NaSI'30.0 . 6H20.
On peut utiliser les produits contenant de l'eau de cristallisation obtenus selon le procédé de l'invention avec grand avantage, en particulier pour la fabrication'de dé- tergents.
Les produits de ce genre contenant de l'eau de
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'cristallisation ont mieux répondu à l'attente que les formes anhydres, particulièrement parce qu'ils ne sont pas hyros- copiques à l' encontre des formes anhydres, et peuvent par conséquent être plus facilement conserves en magasin.'
Dans les procédés connus pour la préparation d'hexa- hydrate du triphosphate de sodium on utilise le dépôt d'une solution aqueuse. Pourtant, ces modes opératoires entraînent des inconvénients sous maints rapports. Ainsi ils exigent des dépenses considérables d'appareillage et ne permettent pas d'opérer en continu. Le triphosphate de sodium s'hydro- lyse en solution aqueuse au-dessus de 80 , et on ne peut même pas éviter une certaine décomposition aussi à des tem- pératures plus-basses.
Les changements de solubilité dans la zone de température'disponible sont minimes, de sorte que l'on doit, soit faire circuler une grande partie de la matière avec la liqueur-mère , 'soit évaporer le solvant sous vide ou sous pression normale pendant une période prolongée à environ + 40 . On doit débarrasser les cristaux de la-li- queur-mère par centrifugation. Ils sont mous de sorte qu'ils agglomèrent pendant l'emmagasinage. L'hydrate broyé a un poids élevé en vrac ce qui n'est pas désirable pour de nom- breux champs d'application.
On peut éviter ces inconvénients par le procédé ob- jet de l'invention.
La demanderesse a trouvé un procédé de préparer-des compositions de triphosphate de sodium contenant de l'eau de cristallisation, procédé qui consiste à faire agir de l'eau sur du triphosphate de sodium anhydre à l'état solide.
On peut utiliser comme triphosphate de sodium la modifica- tion anhydre à haute température (Na5P3O10I) qui est stable à des températures comprises entre environ 580 et environ
450 , ou la modification de basse température (Na5P3O10II) qui est stable à des températures au-dessous d'environ 450 .
On peut aussi utiliser un mélange quelconque de ces deux
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modifications comme matière de départ pour le procède objet de l'invention.. On peut aussi utiliser du triphosphate de .sodium qui, par suite de son procédé de préparation, contient certaines autres substances comme, par exemple, du pyrophos- phate de sodium ou de l'orthophosphate de sodium. Ces sub- stances peuvent être présentes en des quantités d'environ
1 et d'environ 10% en poids.
On utilise la-matière de départ avantageusement sous une forme pulvérisée à granulée ; particules peuvent aus- si être granuleuses ou avoir la forme de boules creuses. On peut employer une matière poudreuse d'une finesse jusqu'à environ 5 il et une matière granulée jusqu'à une grosseur d'environ 5 mm.. En général, on utilise une matière de départ 'd'une composition quelconque en ce qui concerne la grosseur des particules et les pourcentages quantitatifs des diffé- rentes grosseurs de particules. Cependant, on peut aussi utiliser une matière qui, si possible, est disponible sous une forme homogène, par exemple sous la forme d'une matière granuleuse d'une grosseur aussi uniforme que possible.
Dans la plupart des cas, les matières de départ utilisées consis- tent'en particules d'une grosseur de plus de 40 . Toute- fois, on ne peut pas éviter quelquefois d'utiliser.une ma- 'tière contenant une certaine quantité de triphosphate de so- dium pulvérisée avec une grosseur de particules au-dessous de 40 Dans la plupart des cas, ces constituants sont présents en une quantité d'environ 2 à environ 15 % en poids.
La limite inférieure de la grosseur des particules peut êtreà environ 5 .
On peut mettre en oeuvre le procédé objet de l'inven- tion de manière discontinue ou continue. l'our le traitement de la matière de départ on utilise avantageusement une quantité d'eau telle qu'elle corresponde à la quantité théoriquement requise pour la formation de l'hexahydrate du triphosphate de sodium. Cependant, en met- tant ce procédé en pratique, l'expérience a montré que l'or-
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peut dépasser cette quantité jusqu'à environ 1,5 fois la quantité requise théoriquement sans que des désavantages soient entraînés. Pourtant, on peut aussi faire agir sur la matière de base employée, une quantité d'eau plus petite que la quantité requise pour la formation d'hexahydrate du tri- phosphate de sodium.
On obtient alors un triphosphate-de sodium contenant de l'eau de cristallisation, qui contient moins de 22,7 pour cent d'eau de cristallisation. La teneur en eau de 22,7 pour cent-correspond à la teneur en eau de cristallisation requise théoriquement d'hexahydrate du tri- -'phosphate de sodium. On peut parvenir à tous les degrés d'hy- dratation en modifiant la quantité d'eau agissant sur la ma- tière de départ'.
On peut traiter la matière de départ avec grand avan- tage d'une manière telle que l'on atomise de l'eau sur le triphqsphate de sodium anhydre à l'état solide par moyen d'une buse. L'atomisation s'effectue sous une pression com'- prise entre environ 0,10 et 10 atmosphères relatives.
Pendant ce procédé, la formation de l'hydrate s'ef- fectue en une seule opération, mais sans la formation d'une phase liquide et sans changement essentiel de la forme de la matière de départ qui a été utilisée. Un surplus éventuel d'eau s'évapore pendant l'atomisation par suite'de la chaleur de réaction qui s'est dégagée.
On choisit la durée et la vi- tesse de l'atomisation d'une manière telle que la chaleur de réaction soit diffusée et/ou dissipée à un haut degré afin de maintenir la température aussi basse que possible;. de pré- férence la température ne doit pas dépasser +80 0 parce que des températures plus élevées donnent lieu à une décomposition;
On règle l'atomisation de l'eau d'une manière telle qu'un surplus local d'eau dans la masse réactionnelle soit évité, ce qui peut être atteint, par exemple, en atomisant de l'eau aussi uniformément que possible sur la matière de de départ, par exemple sur différentes parties.
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Pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention selon les différents modes de réalisation susmentionnés, on peut aussi utiliser de l'eau qui contient le triphosphate de sodium à l'état dissous. Il est préférable de choisir pour ce mode opératoire de l'invention des solutions d'une teneur en triphosphate de sodium comprise entre environ 0,5 pour cent en poids et environ 16 pour cent en poids. On peut trai- ter la matière de départ avec des solutions de ce genre de la même manière que décrit auparavant avec référence à l'eau, par exemple en atomisant de telles solutions sur la matière de départ au moyen d'une ou plusieurs buses.
Si, dans la mise en oeuvre du procédé objet de l'inven- tion, on part d'une matière du genre susmentionné, qui con- - tient environ 2 à environ 10 pour cent en poids de constituants pulvérisés, le cas échéant des constituants d'une grosseur de particules au-dessous d'environ 40 , on réalise le procédé de la'présente invention-pour lier ces constituants pulvérisés/ d'une manière telle que l'on fasse agir des solutions aqueuses convenables sur la matière de départ au lieu de l'eau pour lier les constituants pulvérisés. On peut, par exemple, utili- ser des solutions aqueuses de substances dont la présente est désirée pendant l'utilisation du triphosphate de.sodium obte- nu.selon le procédé objet de l'invention et qui sont choisies en vue de ce but d'application.
On peut aihsi utiliser avec avantage des sels minéraux solubles dans l'eau, comme par exemple des silicates de sodium solubles dans l'eau, du sulfa- te de sodium, du carbonate de sodium. Entrent en ligne de comp- te aussi des substances organiques, comme, par exemple, les dé- rivés de cellulose solubles dans l'eau, comme l'éther de cel- lulose et l'ester de cellulose, par exemple la méthyl-cellulo- se, les glycolates de cellulose, la carboxy-méthyl-cellulose, la cellulose sulfitique, etc...
On peut utiliser un tambour rotatif pour une hydratation
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par portions. Dans une opération continue, on introduit continuellement le triphosphate de sodium anhydre dans un tube rotatif d'un diamètre convenable placé dans une posi- tion inclinée. Dans la partie supérieure du tube rotatif on atomise la quantité calculée d'eau au moyen d'une ou de plu- sieurs buses et on'hydrate la matière. Pendant la migration à travers le tube, la matière est refroidie à la température ambiante et peut tout de suite être utilisée pour des buts ultérieurs.
Les produits obtenus selon le procédé objet de l'in- vention se distinguent en particulier par le fait qu'ils ne sont pas hygroscopiques et peuvent particulièrement bien être emmagasinés. D'autres avantages de l'invention consis- tent en ce que -le procédé peut être réalisé continuellement, en évitant ainsi des dépenses considérables d'appareillage, que le degré de pureté et la composition de la grosseur des particules et les pourcentages quantitatifs des différentes grosseurs des particules de la matière de départ sont main- tenus, - peu importe si la matière de départ est disponible sous forme de poudre ou sous forme d'un produit granuleux - et si les constituants pulvérisés éventuellement présents de la matière granuleuse peuvent être liés.
Les matières de départ utilisées dans les exemples
1 à 5 qui suivent ont la composition suivante en ce qui concerne leur grosseur de particules en pourcentages (ana- lyse de tamis) :
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<tb> Résidu <SEP> sur <SEP> Mailles <SEP> : <SEP> EXEMPLES
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<tb>
<tb> le <SEP> tamis <SEP> en <SEP> : <SEP> par <SEP> cm2
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<tb> du <SEP> tamis <SEP> : <SEP> 1
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<tb> 500 <SEP> 144 <SEP> : <SEP> 55,7 <SEP> : <SEP> 13,2 <SEP> : <SEP> 42,5 <SEP> : <SEP> 13,2 <SEP> : <SEP>
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<tb>
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<tb> 200 <SEP> 900 <SEP> : <SEP> 24,6 <SEP> : <SEP> 61,4 <SEP> : <SEP> 25,9 <SEP> : <SEP> 61,4 <SEP> : <SEP> 3,2 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 150 <SEP> : <SEP> 1600 <SEP> 7,3 <SEP> : <SEP> 8,1 <SEP> : <SEP> 9,2 <SEP> : <SEP> 8,1 <SEP> :14,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 75 <SEP> : <SEP> 6400 <SEP> 10,6 <SEP> : <SEP> 12,5 <SEP> : <SEP> 13,7 <SEP> :
<SEP> 12,5 <SEP> :49,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 43- <SEP> 1,3 <SEP> : <SEP> 3,8 <SEP> : <SEP> 5,2 <SEP> 3,8 <SEP> :18,3
<tb>
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infér.à 40" : : 0,5 1,0 : "3,5 : 1,0 :14,8
Les exemples qui suivent illustrent la présente inven- tion sans, toutefois, la limiter.
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Exemple 1 :
On atomise 8 kilos d'eau pendant 12 minutes dans un tambour rotatif revêtu d'acier inoxydable etayant un dia- mètre de 100 cm sur 25 kilos de triphosphate de sodium com- mercial sous forme de boules creuses, nommées "beads" (per- les); disponible comme Na5P3O10I, avec une teneur en pyro- phosphate de sodium de 1%. La quantité d'eau utilisée pen- dant cette opération s'élève à 1,08 fois la quantité requise théoriquement. Pendant l'atomisation, la matière atteint spontanément une température allant jusqu'à 65 avec évapo- ration d'une'partie de l'eau d'atomisation. Avec un rendement de 98,0 pour cent, on obtient 31,8 kilos d'un produit, dont la teneur en eau s'élève à 21,4 pour cent en comparaison d'une teneur en eau théorique de 22,9 pour cent.
Exemple 2 :
Chaque heure, on introduit continuellement 150 kilos de triphosphate de sodium commercial sous forme II, avec une teneur en pyrophosphate de sodium de 9 pour cent, dans un tube rotatif en tôle d'acier ayant un diamètre de 90 cm et une longueur de 750 cm.
@
Chaque'heure, on atomise 'la ,matière de 75 kilos d'une solution à 15 pour cent dans l'eau, de triphosphate de sodium granuleux utilisé par trois buses de pression installées sur une distance d'atomisation de 125 cm.
La quantité d'eau utilisée s'élève à 1,20 fois la quantité requise théoriquement. La matière atteint spontané- ment une température allant jusqu'à 60 , avec évaporation d'une partie de l'eau ajoutée.
Après pesage , la matière s'élève à 213 kilos, la te neur en eau du produit final est de 24,3 pour cent en compa- raison d'une teneur en eau théorique de 24,7 pour cent, le .rendement s'élève à 99,5pour cent et les constituants pulvé- risés du produit final à 1,9 pour cent.
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Exemple 3 :
Dans l'installation décrite dans l'exemple 2, on in- troduit chaque heure 1. 50 kilos de triphosphate de sodium commercial sous forme de boules creuses, disponible sous forme I, avec une teneur en pyrophosphate de sodium ce 1% et une portion de poussière au-dessous de 40 de 3,5%.
Par heure, on atomise sur la matière 60 kilos d'une solution aqueuse à 1,25%de nonahydrate du silicate de di- sodium (Na2Si03 . 9H2O). La quantité d'eau utilisée s'élève à 1,32 fois la quantité requise théoriquement. Une partie de .l'eau d'atomisation s'évapore pendant l'hydratation, pendant laquelle la matière atteint spontanément une température allant jusqu'à.50 .
L'évacuation du produit final s'élève à 194,5 kilos, la teneur en eau du produit final à 22,7 pour cent à l'en- contre d'une teneur en eau théorique de 23,1 pour cent, le rendement s'élève à 99,5 pour cent et la portion de poussiè- re du produit final à -1,8 pour cent. Dans le produit final se trouve 0,4 pour cent de Na2Si03 . 9H2O.
Exemple 4 :
On introduit chaque heure 150 kilos du triphosphate de sodium granuleux décrit en détail dans-l'exemple 2 dans l'in- stallation décrite dans l'exemple 2-. On atomise par heure
72 kilos d'une solution aqueuse à 1 pour cent de carboxy- méthylcellulose sur la matière granuleuse. Tendant cette o- pération la matière atteint une température allant jusqu'à
55 . La quantité(d'eau s'élève à 1,43 fois la quantité requi- se par la théorie. Une partie de l'eau ajoutée s'évapore pendant l'atomisation.
On obtient 197 kilos d'un produit final dont la te- neur en eau s'élève à 23,5 pour cent à l'encontre d'une teneur en eau théorique de 24,@ pour cent.' La carboxy-méthyl- cellulose retient environ 100 pour cent de son propre poids en eau. Le rendement s'élève à 98,2 pour cent, la portion de @
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' poussière du produit final à 0,7 pour cent. Dans le produit
EMI10.1
obtenu se trouve 0,36 pour cent de carboxy-m6thylcellulose< Example 5 :
Par heure, on Introduit continuelle/fient 150 kilos d'une poudre de triphosphate de sodium commercial sous forme II, avec une 'teneur en pyrophosphate de sodium de un' pour cent dans l'installation décrite dans l'exemple 2. En- suite on atomisa 30 kilos d'eau sur la matière par heure.
Pendant cette hydratation incomplète la matière de départ atteintspontanément une température allant jusqu'à 35 . La quantité d'eau utilisée s'élève à 0,67 fois la quantité re- quise théoriquement. L'eau d'atomisation ne s'évapore qu'à un degré minime pendant cette opération .
Après pesage, on obtient 178 kilos d'un produit final contenant 18,7 pour cent d'eau, tandis que la teneur en eau théorique s'élève à 22,9 pour cent. Le rendement s'élève à 98,9'pour cent. Le résidu de 1,1 pour cent constitue l'eau @ qui .s'est évaporisée à un degré minime.
R E S U M E
La présente invention comprend notamment :
1/ Un procédé de préparation de compositions de tri- ' phosphate de sodium contenant de l'.eau de cristallisation, procédé qui consiste à faire agir de l'eau sur du triphospha- te de sodium anhydre à l'état solide.
2/ Des modes d'exécution du procédé spécifié sous 1/, présentant-les particularités suivantes prises , séparément ou selon les diverses combinaisons possibles : a) On utilise -.comme matière de départ la modification à haute température du triphosphate de. sodium, qui est stable à des températures comprises entre environ 580 et environ 450 . b) On utilise comme matière de départ la modification
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à basse température du triphosphate de sodium, qui est stable à des températures au-dessous d'environ 450 . c) On utilise couine matière de départ un mélange de la modification à haute température et de la modification à basse température du triphosphate de sodium.
d) On utilise un tri-phosphate de sodium qui, pa.r suite de sa préparation, contient d'autres substances comme, par exemple, le pyrophosphate de sodium, l'orhophosphate de so- dium, etc. e) On utilise la matière de départ sous une forme .pulvérisée à granulaire, à l'état granulé ou sous la forme de boules creuses. f) On utilise une matière de départ avec une grosseur de particules comprise entre environ 5 et environ 5 mm. g) On utilise une matière de départ contenant des cons- tituants avec une grosseur de particules au-dessous d'environ 40 . h) On utilise une matière de départ qui a été traitée avec une quantité d'eau telle qu'elle corresponde a la quan- tité requise théoriquement pour la formation de l'hexahydrate du triphosphate de sodium.
i) On utilise une matière de départ qui a été traitée avec jusqu'à 1,5 fois la quantité d'eau correspondant à la quantité requise théoriquement pour la formation de l'hexahy- drate du triphosphate de sodium. j) On utilise une matière-de départ qui a été traitée avec une quantité d'eau plus petite que la quantité requise théoriquement pour la formation de l'hexahydrate du triphos- phate de sodium. k) On utilise une matière de départ sur laquelle l'eau a été atomisée.
1) On utilise une matière de départ pour le traitement de laquelle la durée et la Vitesse de l'atomisation de l'eau sont choisies d'une manière telle que la température de la
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masse réactionnelle soit inférieure à 80 , avantageusement inférieure à 65 , par diffusion et/ou dissipation de la cha- leur de réaction qui s'est formée.
3/ A titre de produits industriels nouveaux :
Les compositions contenant du triphosphate de sodium obtenues par les, procédés spécifies sous 1/ et 2/' et l'appli- cation de ces compositions dans 1 '-indus trie..