DD265882A1 - Verfahren zur herstellung von modifiziertem hydratisiertem natriumtriphosphat - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydratisiertem Natriumtriphosphat, insbesondere fuer die Anwendung in Waschmitteln. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von hydratisiertem Natriumtriphosphat zu entwickeln, bei dem ein rieselfaehiges nicht verbackendes Produkt mit hohem Gebrauchswert entsteht und Hydrolysereaktionen bei der Hydratation vermieden werden. Erfindungsgemaess ist das Verfahren zur Herstellung von hydratisiertem Natriumtriphosphat dadurch gekennzeichnet, dass auf ein bewegtes Feststoffbett aus wasserfreiem Natriumtriphosphat 1 Ma.-% Phosphonsaeure und/oder Alkaliphosphonate als Feststoffe plus Wasser und/oder als waessrige Loesungen bis zu einem Kristallwassergehalt des Fertigproduktes von 0,5-21 Ma.-% aufgegeben werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydratisiertem Natriumtriphosphat, insbesondere für die Anwendung In Waschmitteln.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Das Hauptproblem bei der Herstellung von hydratisiertem NatrlumMphoephat aus einem wasserfreien Produkt und Wasser besteht darin, daß es schwierig ist, eine gleichförmige Hydratation ι υ bewirken, infolgedessen das Produkt noch fre es Wasser enthalten kann, weiches Im Ergebnis der später doch noch ablaufende.-« Hydratation schließlich zu verklumpten Produkten führt. Nachteilig ist au* h, daß die Hydratationsreaktion eine stark exotherme Reaktion Ist. Die Temperatur in dem hydratisieren Natriumtriphosphai kann örtlich so hoch steigen, daß eine Umwandlung in andere Phosphate durch Hydrolyse erfolgt. Ec sind mehrere Arbeitsweisen bekannt, mit denen versucht worden ist, diese Schwierigkeiten zu überwinden. Gemäß US-PS 3.046.092 wird unter Rühren des Produktes mit Eis hydratisiert, dabei wird die Temperatur niedrig gehalten und die Hydratation verläuft relativ gleichförmig. Nach diesem Verfahren kann der hydrolytische Zerfall des Natriumtriphosphates war vermindert werden, doch abgesehen von der Unwirtschaftlichkeit der Zumischung des Eises hängt die Einheitlichkeit dos Endproduktes weitestgehend vom Mischungsgrad beider Komponenten ab. Durchgesetzt hat sich das Verfahren demgemäß nirgendwo.

Eine weitere Arbeitsweise ist aus dam Stand der Technik gemäß DE-OS 1.792.158 zu entnehmen. N<>ch diesem Verfahren wird mit einem Wasserüberichuß bis etwa 30% (bezogen auf die stöchiometrische Wassermenge, die erforderlich ist um das Hexahydrat zu bilden) gearbeitet, um — mittel* der latenten Verdampfungswärme des überschüssigen Wassers—die Temperatur dea Reaktionsgutes auf etwa 50 bis BO C *u halten. Diese Methode weist energetische Vorttelle auf und gestaltet überdies eine Verfahrensvcelnfachung, doch tritt eine ctttrke Agglomeration des Pulvers unter teilweiser Verklumpung ein. Infolgedessen wird zwangsläufig der Wärmeaustausch erheblich gestört, so daß die teilweise feuchte, heiße und klumpige Masse zur partiellen Hydrolyse unter Bildung von Di- und Monophosphat neigt.

Im DD-WP 103.871 ist ein Verfahren zur Herstellung von hydratisiertom Natriumtriphosphat beschrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß auf festes Natriumtriphosphat > 1 Ma.-% Natriumsulfat, vorzugsweise 10-30Ma.-%, bezogen auf die Menge wasserfreies Natri.mtriphosphat, zugegeben werden und anschließend das Reaktionsgemisch mit Wasser oder Natriumsulfatlösung besprüht wird. Dabei wirkt das Natriumsulfat bei höheren Temperaturen durch Schmelzen im eigenen Kristallwasser nach Art elnar .Innenkühlung* und verhindert dadurch ein bis in den unerwünschten Bereich der Hydrolyse führendes Ansteigen der Reaktionstemperatur. Nachteilig an dieser Verfahrensvariante ist vor allem ein deutlicher Anstieg der benötigten Hydratationszeiten.

Nach der DE-OS 3.128.079 wird ein hydmttsiertes Natriumtriphosphat unter Zusatz von 0,01 bis 2,0Gew.-% Calcium- oder Magnesium- oder Zink- oder Strontiumionen hergestellt. Dadurch wird die Hydratationszeit und -temperatur gezielt verändert. Einerseits wird durch die Anwesenheit o. a. Ionen die an sich vorhandene Neigung des partiell hydratleierten Vriphosphates zur Bildung eines hochvltkosen Slurrys aufgehoben, andererseits aber die Hydratations&eschwindigkeit durch diese Metallionen nicht to weh verlangsamt, daß- es zu unvollständiger Wasserbindung kommt. Als schwerwiegender Nachteil muß dafür aber eine Minderung der Gebrauchseigenschaften, hinsichtlich der Fähigkeit des Natriumtriphosphates Ca⁺* und Mg⁺* sowie weiter Kationen in hartem Wasser zu maskieren, gewertet werden.

Ziel dt* Erfindung

Ziel der Erfindung Ist ns, ein Verfahren zur Herstellung von hydratishrtem Natriumtriphosphat zu entwickeln, bei dem ein rieselfähfgos nicht verbackendes Produkt mit hohem Gebrauchswert e"»steht und Hydrolysereaktionen bei der Hydratation vermieden werden.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technologisch einfachst und kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von hydratieiertem Natriumtriphosphat zu entwickeln, bei dem die Hydratation des Natriumtriphosphates unter Vermeidung von hohen Temperaturspitzen erfolgt, was bedeutet, daß Hydrolysereaktionen des !»phosphates zu Di· und Monophosphat verhindert werden und gleichzeitig die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Hydratation erhöht wird. Die Aufgabe konnte überraischenderweise dadurch gelöst werden., daß ein einfaches Verfahren zur Herstellung von hydratieiertem Natriumtriphosphat zur Anwendung kommt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß auf ein, in einem Drehrohr odor auf einem Granulierteller oder in einer Wirbelschicht u. a. erzeugtes, bewegtes Feststoffbett aus wasserfreiem Natriumtriphosphat 1-15Ma.-% Phosphonsäuren bzw. deren Alkalisalze oder Mischungen von Phosphonsäuren untereinander bzw. nicht Alkallphosphonaten als Feststoff, wäßrige Suspension bzw. wäßrige Lösung oder auch kombiniert bis zu einem Kristallwassergehalt von 0,5-21 Ma.-%, bezogen auf das Endprodukt, aufgegeben werden. Die Verfahrensparameter werden dabei so eingestellt, daß das Endprodukt vorzugsweise 2-10Ma.-% Phosphonsäuren bzw. Phosphonate oder deren Gemische enthalten. Als Phosphonsäuren und deren Alkalisalze werden vorzugsweise Aminotris-(methylenphosphonsäure), 1-Hydioxyäthan-1,1-diphosphonsäure, Äthyle.ndiamintetra-(methylenphosplionsäure). Hexamethylendiamintetra-(methylenphosphonsäure) und Diäthylentrlaminpenta-fmethylenphosphonsäure) eingesetzt. Vergleiche der erfindungsgomäß vorgeschlagenen Verfahrensvarianten mit der Behandlung von wasserfreiem Natriurntriphoephat mit reinem Wasser ergaben deutliche Unterschiede beim Temperaturanstieg pro Zeiteinheit während der Hydratation. So lagen die Temperaturen bei der reinen Wasserbehandlung des Na₆P₃Oi₀ bis zu 50% höher als bei der Behandlung mit wäßrigen Phosphonsäuren und deren Alkalisalzen. Je höher der aufgesprühte Wasseranteil (in Form von Wasser oder als wäßrige Phosphonsäurelösung) war, desto größer war die Temperaturdifferenz zwischen beiden Verfahrensvarianten. Besonders vorteilhaft wirkte sich bei dem erfindungsgemäßan Verfahren das Aufsprühen von wäßrigen Phosphonsäurelösungen aus. Bei dieser Verfahrensvariante wird die Hydratationszeit, bezogen auf die Behandlung des Na₆P₃OiO mit reinem Wasser, teilweise auf ein Viertel verkürzt, bei gleichzeitiger Vermeidung von Temperaturspitzen. Die Einarbeitung von Phosphonsäuren und/oder deren Alkalisalzen bew)> kt nicht nur eine verfahrenstechnisch günstige Beeinflussung, der Hydratation von wasserfreiem Natriumtriphosphat, sondern im Ergebnis dieses Kombinationsprozesses — Polyphosphat/Phoephonsäure bzw. Phosphonat —entstehen überdies Produkte mit einzigartigen Eigenschaften für Zwecke der Wasserbehandlung sowie im Wasch- und Reinigungsprozeß. So treten erhebliche Kosteneinsparungen durch den teilweise oder kompletten Ersatz onderer Produkte auf. Speziell beim Wasch- und Reinigungsprozeß kann der Phosphatanteil erheblich durch die Anwendung der erfindungsgemäß hergestellten hydratleierten Natriumtriphosphate bei gleichen bzw. sogar verbesserton Gebrauchseigenschaften verringert werden. So werden das Komplexbindevermögen und die Waschkraft der Waschmittel erhöht, wobei insbesondere die Rückvergrauung der Wäsche vermindert wird. Weitere Verbesserungen der Gebrauchseigenschaften betreffen die Löseeigenschaften und die Rieselfähigkeit des Produktes. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Produktes im Wasch· und Reinigungsprozeß bewirkt nicht zuletzt eine deutlich spürbare Verminderung der Phosphatbalastung ier Haushaltsabwässer

Die Erfindi»..;> wird nachfolgend anhand von Ausführungsboispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Wasserfreies Natriumtriphosphat wurde auf einer·; Granulierteller innerhalb von 1 mh mit 6%, 12% und 20% Wasser, belogen auf eingesetztes Natriumtriphosphat, besprüht. Für jeden Versuch wurden etwa 150 g der Probe in ein wärmeisoliertes G6täß gegeben und dort die ablaufende Hydratation durch die Aufnahme der Temperatur-Zel (-Kurve verfolgt. Folgende Werte wurden gemessen:

Zeit	Temperaturverlauf bei Zugabe von	12%H,0	20% H2O
	6% H1O	24,6 "C	25,30C
0	25,7 0C
Ausgangsma-
terialtemp.
vor dem Be
sprühen		49,8 "C	62,70C
1 min	39,30C	50,0"C	65,70C
2 min	42,0"C	51,8 "C	ee.rc
3 min	42,8 0C	62,20C	66,4 °C
4 min	43.O0C	62,40C	64,80C
5 min	42,9"C	52,20C	63,8 X
SmIn	42,80C	51,80C	63,30C
7 min	42,5 0C

Beispiel 2

Wasserfreies Natriumtriphosphat wurden 10Ma.-% Na₂SO₄ — bezogen auf das wasserfreie Natriumtriphosphat —zugegeben und vermischt. Auf einem Granulierteller wurde innerhalb einer Minute 20% Wasser, bezogen auf das eingesetzte Natriumtriphosphat, aufgesprüht. Zur Aufnahme der Temperatur-Zeit-Kurve wurde wie im Beispiel 1 verfahren.

Folgende Werte- wurden gemessen: Zeit Temperaturverlauf bei Zugabe von

20% H₂O

0 25,1 X Auegans «<ma· terialtemp

vor dem Besprühen

1 min 30,1⁰C

2 min 30,8 ⁰C

3 min 31,4 "C • 4min 31.9X

5 min 32,5⁰C

β min 32,7 ⁰C

7 min 33,1 X

8 min 33,6 ⁰C

9 min 34,2 ⁰C 1OmIn 34,9 X 1ImIn 35,5 X 12min 36,OX 13min 36,OX

14min 35,7 X

Beispiel*

Wasserfreies Natriumtriphosphat wurde auf einem Granulierteller innerhalb von 1 min mit einer 33,1%igen Aminotris-(methylenphosphonsfiure) besprüht. Die Menr Pi wurden so berechnet, daß das Natriumtriphosphat nach der Hydratation wie im Beispiel 1 6%, 12% und 20% K1stallw*«sr enthielt. 150g der Probe wurden in ein w8rmeisoliertes Gefäß gegeben und die Temperatur-Zelt-Kiirve wahrend der Hydrata _ui aufgenommen.

Zeit	Temperaturverlauf bei Zugabe von Aminotris-(methylenphosphonaaure),	12% Kristall-	20% Kristall
	hergostel h .vu rde ein Triphosphat mit	wasser	wasser
	8%Kristall-	25,5 X	25,5 X
	wnsser	39.0X	46,2 X
0	24,5 X	39,5 X	46,1 X
1min	33,2 X	39,4 X	45.8 X
2 min	33,2 X	39,2 X	45,5 X
3 min	33,OX	39,OX	45,2 X
4 min	32,9 X	38,7 X	44,9 X
5 min	32,8 X
6 min	32,5 X

Beispiel 4

Wasserfreies Natriumtriphosphat wurde auf einem Granulierteller mit einer 15%igen Tetranatriumaminotrin-(methylenphosphonslure)-Losung besprüht. Die Menge wurde so bemessen, daß das Natriumtriphosphat nach der Hydratation 6% Kristallwasser enthielt. 150 g der Probe wurden in das wär.ioisollerte Gefäß gegeben und die Hydratation anba 'der Temperatur-Zeit-Kurve verfolgt. Die Meßwerte sind in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet.

Zeit Temperaturverlauf beider Zugabeeiner 15%lgen Natrlumsalztfsung der Aminotris-(methylenphosphonslure) (Endprodukt enthielt 6 % Krlstallwasser)

0	24,4 X
1min	28,3 X
2 min	28.6X
3 min	28.9X
4 min	29,OX
5 min	29,2 X
6 min	29,6 X
7 min	29,7 X
8 min	29,9 X
9 min	30,OX
10min	30,3 X
19 min	31 2 X als Temperaiurspitze

Beispiels

Wasserfreies Natriumtriphosphat wurde mit 5% Äthylendiammintetra-(methylenphosphonsäure) gemischt und auf einem Granulierteller innerhalb 1min mit einer 38%igen1-Hydroxyäthan-1,1-diphosphonsüure besprüht. Das Endprodukt enthielt nach dem Besprühen 6% bzw. 12 % Kristallwaeser. Der Verlauf dor Hydratation wurde anschließend anhand der aufgenommenen Temperatur-Zeit-Kurve verfolgt. Dazu wurde wie in den vorherigen Beispielen 160g Probe in ein wärmeisol'ertes Gefäß gegeben

Zeit	Temperaturverlauf bei	12%Kristallwasser
	6% Kristall wasser	25,49C
0	25,1"C	rsy/c
1 min	32,8 0C	3i\0°C
2 min	33,0 0C	38,70C
3 min	32,9"C	38,40C
4 min	32,7 °C	38,O0C
5 min	32,40C	37,70C
6 min	32,10C

Beispiele

Wasserfreies Natriumtriphoephat wurde in einer Drehtrommel innerhalb einer Minute mit einer 48%igen Amlnotris-(methylenphosphonslure) besprüht. Di« Menge wurde so berechnet, daß das Natriumtriphosphat nach der Hydratation 21 % Kristallwasser enthielt. 150g der Probe wurde in ein wfirmeisoliertes Gefäß gegeben und die Hydratation anhand dor Temperatur-Zeit-Kurve beobachtet. Folgende Meßwerte wurden ermittelt:

Zeit Temperaturverlauf bei der Zugabe einer

48%igAnAmino(ris-(mothylenphosphonsäure)

0 1min

2 min

3 min

4 min

5 min

6 min

Claims (2)

1. Verfahrer, mr Herstellung von modifiziertem hydratisieitem Natriumtriphosphat, dadurch gekennzeichnet daß auf ein bewegtes Feststoffbett aus wasserfreiem Natriumtriphosphat 1 bis 15Ma.-% Phosphonsäuren und/oder Alkaliphosphonate als Feststoffe plus Wasser und/oder als wäßrige Lösungen bis zu einem Kristallwassergehalt des Fertigproduktes von 0,5-21 Ma.-% aufgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise als Phosphonsäuren bzw. PhosphonsäuregemischeAminotris-fmethylenphosphonsävire), i-Hydroxyäthan-1,1-diphosphonsäure, Äthylendiamintetra-imethylenphosphonsüure), Hexamethylendiamintetra-(methylenphosphonsäure) und Diäthy)entriaminpenta-(methylenphosphonsäure) bzw. deren Alkalisaize eingesetzt werden.