DE1014530B

DE1014530B - Verfahren zur Herstellung von Tetraalkalipyrophosphat mit niedrigem Schuettgewicht

Info

Publication number: DE1014530B
Application number: DEC6826A
Authority: DE
Inventors: Karl Hermes; Dr Otto Pfrengle; Dr Karl Schill
Original assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Current assignee: Chemische Fabrik Budenhiem KG
Priority date: 1952-12-15
Filing date: 1952-12-15
Publication date: 1957-08-29

Description

Verfahren zur Herstellung von Tetraalkalipyrophosphat mit niedrigem Schüttgewicht Die bisher auf dem Markt befindlichen Alkalipyrophosphate weisen ausnahmslos eine dichte Struktur und ein hohes Schüttgewicht auf. Für manche Anwendungsfälle ist es aber erwünscht, daß diese Phosphate in einer besonders leichten, voluminösen Form zur Verfügung stehen. So ist es insbesondere auf dem Gebiet der Wasch-und Reinigungsmittel von Vorteil, wenn die Phosphate beim Sprühen des Ansatzes nicht mitverdüst werden müssen, sondern dem fertig gesprühten Produkt hinterher zugemischt werden können, wobei eine voluminöse Form Voraussetzung ist. Es wird dabei Wärmeenergie gespart. Auch verfügen die kleineren Herstellungsfirmen häufig nicht über Sprühtürme und beziehen daher die waschaktive Substanz in fester Form als Sprühprodukt. Die übrigen Reinigungsmittelbestandteile müssen dann aber ebenfalls in leichter, voluminöser Form vorliegen, damit bei der Lagerung des Gemisches keine Entmischung eintritt.
Es ist bekannt, daß bei der Calcination irgendwelcher Lösungen in einem Sprühtuim ein leichteres Calcinat anfällt als beim Trocknen auf einer Calcinierwalze oder in einer Trockentrommel. Es war also auch zu vermuten, daß dies beim Sprühtrocknen von Alkaliorthophosphatlösungen der Fall ist. In der Tat haben z. B. die Sprübcalcinate von Dinatriumorthophosphat ein wesentlich niedrigeres Schüttgewicht als die auf der Calcinierwalze getrockneten Produkte. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man ein Tetraalkalipyrophosphat mit niedrigem Schüttgewicht dann erhält, wenn man Lösungen oder Schmelzen von Dialkaliorthophosphat in eine heiße Gaszone in an sich bekannter Weise derartig versprüht, daß die entstehenden calcinierten Orthophosphatteilchen vorwiegend eine Größenausdehnung von 0,02 bis 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,2 mm, aufweisen und das so erhaltene leichte Calcinat durch Erhitzen auf Temperaturen unter 550° in Tetraalkalipyrophosphat überführt, sofern durch schonende, örtlichen Überhitzungen, stärkeren mechanischen Beanspruchungen und dem Anbacken im Ofen entgegenwirkende Durchführung der Erhitzung die Struktur der Phosphatteilchen aufrechterhalten bleibt.
Die angegebenen Durchmesser der Orthophosphatcalcinatteilchen erhält man dann, wenn die Tropfengröße bei der Versprühung möglichst groß gehalten wird. Je gröber das Orthophosphat gesprüht ist, um so voluminöser ist das Endprodukt nach der Überführung. Die gröbere Versprühung erreicht man allgemein beim Arbeiten mit der Luftdruckdüse durch Verminderung der zum Versprühen verwendeten Luftmenge im Verhältnis zur versprühten Flüssigkeitsmenge, d. h. indem man bei gleichem Luftdruck mehr Flüssigkeit versprüht oder bei gleicher Verdüsungsleistung den Luftdruck reduziert. Bei der Herstellung von Tetranatriumpyrophosphat ergaben sich z. B. bei gleichem Luftdruck, jedoch verschiedenen Mengenleistungen folgende Schüttgewichte:

Schüttgewicht

Leistung (100 ccm 21/2 Minuten gestampft)

am Orthocalcinat am Tetrantrium-

pyrophosphat

112 kg/Std. 71 71

98 kg/Std. 94 94

66 kg/Std. 106

Entsprechend ist beim Arbeiten mit Druckdüsen, d. h. Einstoffdüsen, denen die zu versprühende Lösung unter Druck zugeführt wird, bzw. bei der Verwendung von Krause-Scheiben zu verfahren.
Das niedrige Schüttgewicht des gesprühten Dinatriumorthophosphatcalcinates beruht im wesentlichen darauf, daß dieses hauptsächlich aus glatten Hohlkügelchen von verschiedenem Durchmesser besteht. Die Struktur der Einzelteilchen muß bei der Überführung in Pyrophosphate erhalten bleiben. So muß z. B. vermieden werden, daß die Pyrophosphatteilchen im Drehrohrofen durch die Gasflamme oder die anschließende überhitzte Gaszone hindurchfallen, da sie dort zu glasklaren Kügelchen zusammenschmelzen, die das Schüttgewicht erhöhen. Je höher die Temperatur des Pyrophosphats im Drehrohrofen liegt, desto mehr haben die Einzelteilchen die Tendenz, sich zu kleinen oder größeren Klümpchen zu agglomerieren. Temperaturen über 550° sind daher zu vermeiden.
Bei der Überführung kann man Apparate verwenden, wie sie bei der Überführung von Orthophosphaten in Pyro- und Tripolyphosphate bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes gebräuchlich sind, z. B. Backöfen, Drehrohröfen oder Strömungstrockner.
Mechanische Beanspruchungen des Materials, z. B. durch Reiben, Quetschen, Kratzen, Aufprallen, sind ebenfalls zu vermeiden. So werden scharfe Biegungen in Zohrleitungen und andere Stellen, in denen das Sprüh-:)rodukt mit Luft befördert wird und auf eine feste Wand mit großer Geschwindigkeit aufprallen oder sich daran intensiv reiben kann, vermieden. Man kann ganz auf einen Zyklon verzichten und die Abscheidung z. B. in an sich bekannter Weise dadurch erzielen, daß das Sprühprodukt mit der Abluft vom Sprühturm von unten in einen größeren Raum eingeführt wird, wo durch die Geschwindigkeitsverringerung der Hauptanteil des Orthophosphatcalcinates sich absetzt. Man kann auch die Leitungen zwischen Sprühturm und Zyklon an einzelnen Stellen erweitern und zweckmäßigerweise nach unten konisch verjüngen, so daß sich dort die größeren Sprühcalcinatteilchen ansammeln.
Es wurde nun weiterhin gefunden, daß diese niedrigen Schüttgewichte nur dann erhalten werden, wenn das fertige Pyrophosphat nicht in der seither üblichen Weise einer Mahlung unterzogen, sondern lediglich gegebenenfalls einer Sichtung unterworfen wird. Durch die Sichtung werden die gröbsten Partien abgetrennt, die bei der erfindungsgemäßen vorsichtigen Überführung nur höchstens wenige Prozent der Gesamtmenge ausmachen dürfen. Der Rest besteht noch zum größten Teil aus den genannten kleinen Hohlkugeln, wodurch sich die leichte und voluminöse Form erklärt. Werden diese Hohlkugeln durch das Mahlen zerstört, dann ist das Schüttgewicht des Endproduktes von demjenigen, das aus einem Walzencalcinat erzeugt wurde, nicht verschieden.
In der USA.-Patentschrift 2 419 148 wird zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat empfohlen, die Orthophosphatlösung in oder auf ein sehr heißes Medium zu sprühen, um die Lösung rasch zu trocknen, um einen feingemischten Rückstand, vorzugsweise in feinen Partikelgrößen, zu erzielen. Hieraus und aus den weiteren Ausführungen ergibt sich, daß diese Art der Trocknung gewählt wird, um das richtige molekulare Verhältnis Dinatriumphosphat zu Mononatriumphosphat in allen Teilen gleichmäßig sicherzustellen. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Lösungen durch die Flamme eines Brenners hindurch auf das in einem Drehrohr umlaufende, bereits calcinierte und in der Umwandlung in Tripolyphosphat begriffene Material gesprüht. Hierbei entstehen jedoch keine besonders leichten Produkte, da die gesprühten Teilchen weder die erforderlichen Größen aufweisen, noch bei der Überführung mechanisch und thermisch schonend behandelt werden.
Man hat auch schon Tetranatriumpyrophosphat in der Weise hergestellt, daß man in einem Sprühtrockner Dinatriumorthophosphat calciniert und dieses bei einer Temperatur von 500° in einem Drehrohr in das Pyrophosphat übergeführt hat. Das Produkt wurde nach dem Verlassen des Drehrohrs und eines Kühlrohres durch ein 2- bis 3-mm-Sieb gesiebt. Die Maschenweite des Siebs zeigt, daß das Produkt bereits größere Agglomerationen aufwies, da man bei einem schonend in Pyrophosphat übergeführten Produkt mit leichtem Schüttgewicht z. B. höchstens 5 °/Q Rückstand auf einem 0,4-mm-Sieb (256 Maschen/qcm) hat und das Produkt ein 0,6-mm-Sieb (100 Maschen/qcm) praktisch vollständig passiert. Bei einem agglomerisierten Produkt ist jedoch das Schüttgewicht hoch; ein niedriges Schüttgewicht wurde auch gar nicht angestrebt und erhalten. Das Pyrophosphat wurde wieder in Wasser gelöst und mit Seife und anderen Alkalien zusammen als Waschmittel versprüht. Es werden keine Angaben gemacht, die einen Hinweis geben würden, welche speziellen Bedingungen zur Erzielung eines niedrigen Schüttgewichtes notwendig sind. Auch die Möglichkeit wird überhaupt nicht erörtert, daß sich Produkte mit den betreffenden Eigenschaften herstellen lassen, so daß nicht gefolgert werden konnte, daß man bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise ein besonders leichtes Pyrophosphat erhält. Beispiel Eine Schmelze von Dinatriumorthophosphat Nag H P 04 12 H20 wurde in einem Sprühturm durch eine Druckluftdüse versprüht. Der Luftverbrauch betrug 1700 kg/ Std., der Luftdruck auf der Düse 1,5 atü, die Lufteintrittstemperatur 180°, die Luftaustrittstemperatur 76°. Es wurden 112 kg/Std. durchgesetzt. Von dem so erhaltenen Dinatriumphosphatcalcinat wogen 100 ccm lose 50 g, 21I2 Minuten gestampft 65 g. Die Durchmesser der Teilchen lagen zwischen 0,05 und 0,3 mm.
Erhitzt man von diesem Produkt eine kleinere Menge in einem elektrischen Ofen 1 Stunde lang auf 350°, dann wiegen 100 ccm des erhaltenen Tetranatriumpyrophosphats lose 57 g, 21/`2 Minuten gestampft 74 g. Wird jedoch das Orthophosphat in einem Drehofen bei etwa 450° in Tetranatriumpyrophosphat übergeführt, dann wiegen die 100 ccm nach Aussieben durch das 256-Maschen-Sieb lose 58 g, 21/2 Minuten gestampft 71 g.
Entwässert man das Dinatriumphosphat dagegen in üblicher Weise auf einer Calcinationswalze und stellt daraus im Drehrohr Tetranatriumpyrophosphat her, dann hat dieses ein Schüttgewicht von 72 bis 75 g lose, 120 bis 125 g 21/` Minuten gestampft pro 100 ccm.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Tetraalkalipyrophosphat mit niedrigem Schüttgewicht, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen oder Schmelzen von Dialkaliorthophosphat in eine heiße Gaszone in an sich bekannter Weise versprüht werden, und zwar derart, daß die entstehenden calcinierten Orthophosphatteilchen vorwiegend eine Größenausdehnung von 0,02 bis 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 bis 0,2 mm, aufweisen, und daß das so erhaltene leichte Calcinat durch Erhitzen auf Temperaturen nicht über 550° in Tetraalkalipyrophosphat übergeführt wird, mit der Maßgabe, daß durch schonende, örtliche Überhitzungen, stärkere mechanische Beanspruchungen und dem Anbacken im Ofen entgegenwirkende Durchführung der Erhitzung die Struktur der Phosphatteilchen aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene Produkt ungemahlen gesichtet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 682 378; französische Patentschriften Nr. 374 351, 689 051; USA.-Patentschriften Nr. 2 423 451, 2 423 452.