Verfahren zur Herstellung von Alkalitriphosphaten oder Alkalipyrophosphaten oder Gemischen derselben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von Alkalitriphosphaten oder Alkalipyro- phosphaten oder Gemischen derselben durch Er hitzen einer wässrigen Mischung von Alkaliortho- phosphaten in einer einzigen Verfahrensstufe.
Die Herstellung von Natriumtriphosphat ge schieht nach bekannten Verfahren bislang ausschliess lich im Drehofen. Man geht dabei von einem Ge misch aus primärem und sekundärem Natrium orthophosphat mit einem Molverhältnis von P205: Na20 wie 3:5 aus und erhitzt das Gemisch auf Tem peraturen von 300 bis 400 C im Drehofen. Man kann bei diesen bekannten Verfahren auch von beliebigen andern Phosphaten ausgehen, sofern das oben angegebene P205: Na20-Molverhältnis eingehal ten wird.
Man kommt bei diesen bekannten Verfahren noch vorteilhafter zum Ziel, wenn man von Ortho- phosphorsäure ausgeht und diese mit Natriumcarbo- naten oder Natriumhydroxyd neutralisiert, bis sie etwa 67 ö Dinatriumphosphat enthält, was einem Verhältnis von P205: Na20 wie<B>3:5</B> entspricht, dann das Gemisch calciniert und dem Drehofen zuführt.
Es ist auch bekannt, dass die Umwandlung von Orthophosphaten bzw. Pyrophosphaten und Meta- phosphaten zu Triphosphaten dann besonders rasch erfolgt, wenn das zur Umwandlung bestimmte Ge misch besonders fein gepulvert wird bzw. wenn es in feiner Verteilung vorliegt. Es ist darum auch schon vorgeschlagen worden, die bis zum notwendigen P205:
Na20-Molverhältnis neutralisierte Orthophos- phorsäure in den Drehofen direkt einzudüsen oder in einem Sprühturm zu versprühen und dann in feinster Verteilung dem Drehofen zuzuführen. Die bekannten Verfahren sind jedoch mit Nach teilen verbunden insofern, als sie in. mehreren Stufen und mit verhältnismässig langen Reaktionszeiten arbeiten, die sich auf die Raum-Zeit-Ausbeute un günstig auswirken.
Es wurde nun ein neues Verfahren gefunden, gemäss welchem die Umwandlung von der Ortho- phosphat- z. B. zur Triphosphatstufe in kurzer Zeit, wie etwa in 2 bis 15 Sekunden, bewirkt werden kann. Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung ist es mög lich, auf kleinstem Raum grösste Umsätze durch zuführen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Alkalitriphosphaten oder Alkalipyrophosphaten oder Gemischen derselben durch Erhitzen einer wässrigen Mischung von Alkaliorthophosphaten ist dadurch gekennzeichnet, dass dieses Gemisch in einer einzigen Verfahrensstufe in einem Sprühturm ver- düst und gleichzeitig erhitzt wird.
Beispielsweise wird die Orthophosphorsäure zur Herstellung von Na- triumtriphosphat bis zum Molverhältnis von P205: Na20 wie 3:5 und zur Herstellung von Gemischen aus Natriumtriphosphat und Natriumpyrophosphat bis zum Molverhältnis von P205: Na20 wie 1:2 bis 3:5 neutralisiert, oder es werden entsprechende Ge mische von Natriumorthophosphaten verwendet.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann überraschenderweise ein sehr lockeres Alkalitriphos- phat höchster Reinheit erhalten werden, das ein sehr geringes Schüttgewicht von unter 600 g/Liter hat, wobei unter Schüttgewicht das Gewicht eines Liters des lose, ohne jedes Rütteln in einen Mess- zylin.der eingefüllten Stoffes verstanden wird. Es liegt in körniger, leicht löslicher Form vor und ent hält nur sehr geringe Mengen an Staubanteilen, weshalb es auch beim Lagern nicht zusammenbackt.
Bei Anwendung von Düsen, die mit einem wesentlich erhöhten Druck betrieben werden, gelingt es sogar, das Schüttgewicht der verdüsten Produkte bis unter etwa 200 g/Liter zu senken und die Salze in einer besonders ausgeprägten Hohlkugelform zu erhalten.
Bisher herrschte immer die Ansicht vor, dass zur Triphosphatbildung eine gewisse Temperungszeit not wendig sei. Es hat sich nun aber ganz überraschender weise herausgestellt, dass diese Temperungszeit völlig unnötig ist und man in kürzester Zeit vom Ortho- phosphat zum Triphosphat gelangen kann.
Zweckmässig werden bei der Durchführung des neuen Verfahrens im Sprühturm während der Sprü- hung solche Bedingungen eingehalten, dass die Abgase mit einer Temperatur von 200 bis 500 C, vorzugs weise von 250 bis 380 C, den Turm verlassen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Abgase kann sich zwischen 60 und 400 g H20/kg Abgas bewegen. Durch Wärme- austauscher kann die von den Abgasen mitgeführte Wärme zum grössten Teil zurückgewonnen werden, so dass lediglich die Verdampfungs- und Umwand lungswärme aufgebracht werden müssen.
Die Leistung des Verdüsungsturmes hängt nur von der zur Ver fügung stehenden Wärmemenge ab, diese lässt sich bequem in beliebiger Menge zuführen.
Das Verfahren eignet sich besonders zur Her stellung eines reinen, lockeren Natriumtriphosphates, das frei von Trimethaphosphat ist. Es kann aber gleichfalls zur Herstellung von Natriumpyrophospha- ten angewendet werden, wenn die Orthophosphor- säure bis zu einem P205: Na20-Molverhältnis von 1:2 neutralisiert wird. Genau so kann jede Mischung von Natriumpyro- und Natriumtriphosphat durch Einstellung des PZ05:Na20-Molverhältnisses zwischen 1:2 und 3:5 hergestellt werden.
Die Darstellung von Metaphosphaten aber gelingt auf diesem Wege nicht. In analoger Weise wie die Na-Salze können die ent sprechenden K-Salze hergestellt werden.
Die nach der Erfindung gewonnenen Produkte sind besonders gut zur Herstellung phosphathaltiger Wasch- und Reinigungsmittel geeignet, insbesondere wenn diese Herstellung durch mechanisches Mischen der Waschkomponenten mit dem Phosphat erfolgt. Derartige Wasch- und Reinigungsmittel können mit Vorteil insbesondere zur Behandlung von Textilien aller Art dienen, z. B. auch zum Waschen von Haus haltswäsche. Sie sind weiterhin auch anwendbar als Spülmittel für Geschirr, wie auch als Mittel zum Entschmälzen bei Textilprozessen, insbesondere zum Entfernen von schmierigen Stoffen, die bei Textil veredelungsprozessen eingesetzt werden, wie z. B. Schmälzölen und Schlichten auf Basis von fetten Ölen.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der art hergestellter Alkalitriphosphate, Alkalipyrophos- phate oder Gemische derselben mit einem Schütt gewicht von höchstens 600 g/Liter zur Herstellung von körnigen, nicht zusammenbackenden Reinigungs- und Waschmitteln durch trockenes Vermischen mit waschaktiven Substanzen mit praktisch dem gleichen Schüttgewicht.
Die waschaktive Substanz kann z. B. durch Sprüh trocknung hergestellt sein.
Es können ausserdem noch weitere als Bestand teile von Waschmitteln geeignete Stoffe zugesetzt werden, z. B. indem sie dem Sprühansatz der aktiven Komponente zugegeben oder gleichzeitig mit dem Phosphat trocken zugemischt werden.
Zur Herstellung von körnigen phosphathaltigen Waschmitteln führt man nach dem heutigen Stand der Technik das Heisssprühverfahren durch. Der hierzu bereitete Ansatz enthält die organischen Waschrohstoffe, die Phosphate, gegebenenfalls wei tere anorganische Salze, wie Soda, Natriumsulfat und Wasserglas, und andere Waschmittelzusätze in wässriger Lösung oder Aufschlämmung. Nachteilig ist, dass sich hierbei eine Veränderung der Phosphate nicht vermeiden lässt. Insbesondere wird bei der Durch führung des Heisssprühverfahrens immer ein Teil des Triphosphates zu Pyro- und Orthophosphat abgebaut, was eine Wertminderung bedeutet.
Es ist auch schon versucht worden, das Wasch mittel ohne Phosphat zu versprühen und das Phos phat nachträglich zuzumischen. Mit den bis heute verfügbaren Phosphatqualitäten konnte ein solches Verfahren jedoch nicht durchgeführt werden. Es ist hierzu nämlich erforderlich, dass das Phosphat und das Waschmittel etwa gleiche Körnung, gleiches Schüttgewicht und gleiche Löslichkeit haben. Ein gemahlenes, staubförmiges Phosphat ist also nicht verwendbar; hierdurch wird das Waschmittel un ansehnlich, stäubt bei der Verwendung und backt beim Lagern zusammen. Ferner ist es nicht möglich, ein Phosphat mit hohem Schüttgewicht von 600 bis 1000 g/Liter mit einem leichten Waschmittel mit einem Schüttgewicht von 300 bis 600 g/Liter zu mischen.
Eine solche Mischung entmischt sich bei Bewegung, Transport usw. wieder. Granulierte Phos phate schliesslich sind bisher nur mit hohem Schütt gewicht, grösser als 600 g/Liter, bekannt.
Unter Verwendung der erfindungsgemäss her gestellten Phosphate ist es nun möglich, phosphat haltige Waschmittel unter Vermeidung der oben stehenden Nachteile herzustellen.
Die so gewonnenen Waschmittel haben weiter den Vorteil, selbst nach langem Lagern nicht klumpig zu werden. Das Aussehen ist ausserdem gleichmässig, da die Körnung des Phosphates derjenigen des Wasch mittels angepasst werden kann. Das Waschmittel stäubt nicht und entmischt sich nicht.
Durch Verwendung von erfindungsgemäss her gestellten Triphosphaten ist es erstmalig möglich, ein wirklich pyrophosphatfreies Triphosphat in ein Wasch mittel einzubauen.
Solche Waschmittel gibt es bisher nicht. Die chromatographische Analyse der bisherigen Wasch mittel hat erstmalig in aller Deutlichkeit gezeigt, dass in heissgesprühten Waschmitteln immer etwa 10 bis 30% Zersetzungsprodukte des Natriumtriphosphates vorliegen, selbst wenn reines Natriumtriphosphat ein gesetzt wird.
Wird eine Mischung von Pyro- und Triphosphat gewünscht, so ist das Mischungsverhältnis durch Wahl des entsprechenden Phosphates genauer zu treffen, als es bei dem üblichen Heisssprühverfahren, bei dem sich Triphosphat teilweise zersetzt, möglich ist.
Die trockene Zumischung der Phosphate be deutet gegenüber der Waschmittelherstellung durch Heisssprühung eine Energieersparnis, da diejenige Menge Wasser, die beim Sprühverfahren zur Auf lösung bzw. Aufschlämmung des Phosphates er forderlich und anschliessend im Sprühturm wieder zu verdampfen ist, gespart werden kann. Da moderne Waschmittel einen grossen Anteil von bis zu 50% Triphosphat enthalten, ist die Einsparung von Wärme energie beträchtlich.
Als waschaktive Substanzen oder Komponenten kommen die bisher üblichen anionaktiven, kation- aktiven oder nichtionogenen Stoffe in Betracht. <I>Beispiel I</I> 50 g Orthophosphorsäure mit 75 /p H3P04 und 34,5 kg wasserfreie Soda (98%ig) werden in 37,5 Liter Wasser in Lösung gebracht und in einem Sprüh turm verdüst. Die Abgastemperatur liegt bei 380 C und der Feuchtigkeitsgehalt bei 100 g H20/kg Abgas.
Es fällt in 98%iger Ausbeute ein Natriumtriphosphat mit einem Gehalt von 57 /o Gesamt-P205 an, das als etwa 99% iges Na5P301o bestimmt wird.
<I>Beispiel 2</I> 75 kg 75%ige Orthophosphorsäure werden mit 57 Liter Wasser verdünnt und mit 53,4 kg 98%iger Soda bei etwa 60 bis 90 C neutralisiert. Die Lösung wird im Sprühturm bei einer Temperatur von 400'C versprüht. Es fällt ein lockeres Triphosphat mit etwa 99%iger Reinheit an. Die Materialausbeute beträgt praktisch 100 /. <I>Beispiel 3</I> 17,5 kg Orthophosphorsäure mit 32,5% P205 werden mit 8,13 kg 98% iger Soda bei 60 bis 100'C neutralisiert. Die Mischung wird bei etwa<B>300'C</B> versprüht und der Feuchtigkeitsgehalt des Abgases auf 200 g H20 pro Liter eingestellt.
Es fällt ein lockeres Gemisch mit 53,7% P205 an, das zu 75% als Natrium- pyrophosphat und zu 24% als Natriumtriphosphat identifiziert wird. Die Ausbeute beträgt etwa 98%. <I>Beispiel 4</I> 10 kg Orthophosphorsäure mit 57% P205 werden in Gegenwart von 7,5 Liter Wasser mit 8,44 kg 98%- iger Soda bei 60 bis 100 C neutralisiert. Die Mischung wird bei 320 C versprüht.
Es fällt ein Produkt mit 53 / Gesamt-P205 an, das zu 88,6% aus Natrium- pyrophosphat besteht. Der Rest bis zu 100% liegt als Natriumtriphosphat vor. Die Ausbeute beträgt 98 ;ä. <I>Beispiel S</I> Ein Ansatz, bestehend aus 15% Aktivsubstanz, 100%ig, beispielsweise Alkyl- arylsulfonat, Laurylsulfat oder dergleichen, 15<B>%</B> Natriumsulfat, 9% Natriumsilikat, 1% Carboxymethylcellulose und 60% Wasser wird mit Heisssprühung getrocknet.
Das Trockenprodukt fällt körnig mit einem Schütt gewicht von 400 g/Liter an. 55 Teile hiervon werden anschliessend mit 45 Teilen des nach Beispiel 1 er haltenen Natriumtriphosphates gleicher Körnung und gleichen Schüttgewichtes mechanisch gemischt. Es resultiert ein Universal-Haushaltwaschmittel folgen der Zusammensetzung: 17% Aktivsubstanz, 17% Natriumsulfat, 10% Natriumsilikat, etwa 10/" Carboxymethylcellulose, 10% Wasser und 45% Natriumtriphosphat.
<I>Beispiel 6</I> 59 Teile eines versprühten Gemisches, bestehend aus etwa 34% Alkylarylsulfonat, 34% Natriumsulfat, 16% Soda, 14% Wasser und etwa 2% Carboxymethyl- cellulose werden mit 30 Teilen eines Phosphatgemi- sches, bestehend zu etwa 65% aus dem nach Bei spiel 2 und zu etwa 35% aus dem nach Beispiel 1 gewonnenen Produkt, und mit 5 Teilen Perborat und 6 Teilen Magnesiumsilikat trocken gemischt. Die beiden Hauptkomponenten sowie das fertig gemischte Produkt haben ein Schüttgewicht von etwa<B>450g[</B> Liter und sind gleichmässig gekörnt.
Das fertige Waschmittel setzt sich folgendermassen zusammen: 20 /o Alkalarylsulfonat, 20% Natriumsulfat, 15% Natriumpyrophosphat, 15 /o Natriumtriphos- phat, 10% Soda, 8% Wasser, 6% Magnesiumsilikat, 5% Perborat und etwa 1% Carboxymethylcellulose.