DE1059894B

DE1059894B - Verfahren zur Herstellung von kondensierten Phosphaten, insbesondere Alkalipolyphosphaten

Info

Publication number: DE1059894B
Application number: DEC15524A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Geiersberger
Original assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Priority date: 1957-09-25
Filing date: 1957-09-25
Publication date: 1959-06-25

Description

Verfahren zur Herstellung von kondensierten Phosphaten, insbesondere Alkaiipolyphosphaten Die Möglichkeit, Phosphorsäure und Alkalisalze flüchtiger Säuren zu kondensierten Phosphaten umzusetzen, ist bekannt. So kann aus einer Lösung, die Phosphorsäure und Natriumchlorid in entsprechenden Verhältnissen enthält, durch Eindampfen im Vakuum bei Temperaturen bis 200° C saures Dinatriumpyrophosphat gewonnen werden. Der für ein Arbeiten im Vakuum stets erforderliche besondere technische Aufwand ist für die großtechnische Durchführung dieses Verfahrens nachteilig.
Etwa zur gleichen Zeit wurde ein anderes Verfahren zur Herstellung von neutralen Alkalipyrophosphaten bekannt. Nach diesem Verfahren wird Phosphorsäure oder Monoalkaliorthophosphat mit einer entsprechenden Menge eines Alkalichlorids versetzt und das erhaltene Gemisch bei normalem Druck durch Erhitzen auf Temperaturen über 250° C unter Auf-und Durchblasen von Wasserdampf in Alkalipyrophosphat übergeführt. Die normalerweise durch die im Reaktionsgemisch enthaltene Phosphorsäure oder die darin befindlichen sauren Phosphate hervorgerufene und über das normale Maß hinausgehende Korrosion des Vorrichtungsmaterials kann nach diesem Verfahren dadurch vermindert werden, daß dem Reaktionsgemisch Verdünnungsmittel zugesetzt werden, die gegen Phosphorsäure bzw. saure Phosphate und gegen Pyrophosphate beständig sind.
Gemeinsam ist beiden Verfahren der Nachteil, daß sie diskontinuierlich durchgeführt werden müssen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, aus Phosphorsäure und Alkalisalzen flüchtiger Säuren in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf kondensierte Phosphate, insbesondere Alkalipolyphosphate, herzustellen.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine wäßrige Lösung bzw. Paste einer Phosphorsäure hinreichender Reinheit mit Alkalisalzen Flüchtiger Säuren im Molverhältnis Met O: P,0., wie 1:1 bis 2:1, vorzugsweise 1,66:1, vermischt. Diese Mischung wird anschließend in Form einer wasserhaltigen Paste oder, gegebenenfalls nach Zusatz einer zur Auflösung möglicherweise entstandener Bodenkörper ausreichenden Menge Wasser, in Form einer wäßrigen Lösung in einen im Gegen- oder Gleichstrom geführten Heißgasstrom mit Temperaturen von 250 bis 600'° C, versprüht.
Als Ausgangsmaterial für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Phosphorsäuren jeglicher Konzentration eingesetzt werden. Der Reinheitsgrad der einzusetzenden Ausgangsmaterialien ist von den Reinheitsforderungen abhängig, die an das zu erzeugende Produkt zu stellen sind. Wird eine verdünnte wäßrige Phosphorsäurelösung in den angegebenen Molverhältnissen mit einem Alkalisalz einer flüchtigen Säure vermischt, so entsteht entweder eine klare Lösung oder eine Lösung mit Bodenkörper. Dieser möglicherweise sich bildende Bodenkörper kann durch Zusatz einer entsprechenden Menge Wasser in Lösung gebracht werden. Die in jedem dieser beiden Fälle erhaltene klare Lösung des Reaktionsgemisches kann dann in einem Sprühturm versprüht werden.
Ebenso erfolgreich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen, wenn das Reaktionsgemisch durch Zusatz eines AlkaEsalzes einer flüchtigen Säure zu hochkonzentrierter Phosphorsäure, gegebenenfalls unter Zugabe einer geringen Menge Wasser, als Paste erzeugt und als solche versprüht wird. Bei Vorhandensein wohlfeiler Wärmequellen kann es auch vorteilhaft sein, klar gelöste oder Bodenkörper enthaltende Reaktionsgemische erst zur Konsistenz einer Paste einzudampfen und diese anschließend zu versprühen. Während des Zusatzes der Alkalisalze flüchtiger Säuren zu der Phosphorsäure wird das entstehende Reaktionsgemisch vorteilhaft auf Temperaturen bis höchstens 90° C erwärmt und bis zum Versprühen auf dieser Temperatur gehalten. Das Reaktionsgemisch wird in einer geeigneten Vorrichtung bekannter Bauart, beispielsweise in einem Pastenzerstäuber oder Sprühturm, mittels Druckluft von 2 bis 6 ata, vorzugsweise 4 bis 5 ata, in einen möglichst in wendelförmigen Bahnen an der Innenwand der Sprühkammer verlaufenden Heißgasstrom versprüht. Werden dabei die wendelförmigen Bahnen des Heißgasstromes als Spirale betrachtet, so soll der Strahl der versprühten Lösung möglichst die Mittelachse dieser Spirale bilden.
Die Temperatur des in die Sprühvorrichtung möglichst tangential eingeblasenen oder eingesaugten, im Gegen- oder Gleichstrom zu dem versprühten Reaktionsgemisch geführten Heißgasstroms soll auf 250 bis 600° C, vorzugsweise 450 bis 500° C; gehalten werden. Hierbei ist es gleichgültig, ob die Gase außerhalb oder. innerhalb der Sprühvorrichtung aufgeheizt oder verbrannt werden. Günstiger ist es jedoch, die Gase bereits vor ihrem Eintritt in die Sprühkammer wenigstens teilweise vorzuheizen oder zu verbrennen.
Die Menge der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten kondensierten Phosphate läßt sich steigern, wenn in die Sprühkammer mit dem Heißgas zusammen oder an anderer Stelle Wasserdampf eingeblasen wird. Dieser Wasserdampf soll möglichst mit einer Temperatur von 300 bis 350° C und einem Druck von 3 bis 6 ata, vorzugsweise 4 bis 5 ata, in .die Sprühkammer eingeführt werden.
Durch die auf das versprühte Reaktionsgemisch in der Sprühkammer einwirkende Wärme setzen sich die Alkalisalze flüchtiger Säuren mit der Phosphorsäure zu Alkaliorthophosphaten und freien flüchtigen Säuren um. Die gebildeten Alkaliorthophosphate werden im Verlauf ihres weiteren Weges durch die Sprühkammer unter Wasserabspaltung zu Polyphosphaten kondensiert und beim Verlassen der Sprühkammer in einer geeigneten Vorrichtung gesammelt, während die entstandenen flüchtigen Säuren mit dem Abgasstrom weggeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet somit einen Weg, aus Phosphorsäure und Alkalisalzen flüchtiger Säuren in einem sehr schnell ablaufenden und kontinuierlich durchführbaren Verfahrensgang kondensierte Phosphate, insbesondere Alkalipolyphosphate, herzustellen. Beispiel 1 501 einer 85°/oigen Phosphorsäurelösung hinreichender Reinheit werden mit 70 kg Natriumchlorid und so viel Wasser (etwa 3001) versetzt, daß sich eine klare Lösung bildet. Diese Lösung wird auf 80° C erwärmt und in einem Sprühturm in einen auf 500° C vorgeheizten, in gleicher Richtung verlaufenden Gasstrom zerstäubt. Beispiel 2 501 einer 32,5o/oigen Phosphorsäurelösung hinreichender Reinheit werden mit 19,3 kg Natriumchlorid und so viel Wasser (etwa 40 bis 501) versetzt, daß eine klare Lösung entsteht. Diese Lösung wird auf 90° C erwärmt und in einem Sprühturm in einen auf 450° C vorgeheizten, in gleicher Richtung verlaufenden Gasstrom zerstäubt. In den Fällen der Beispiele 1 und 2 enthält das entstehende feste Reaktionsprodukt über 90°/o wasserlösliche Natriumpolyphosphate.
Beispiel 3 50 1 einer" 85°/aigen Phosphorsäurelösung hinreichender Reinheit werden mit 91 kg festem Kaliumchlorid versetzt. Es entsteht eine Paste, die nach vorherigem Erwärmen auf etwa 80° C und ständigem Rühren in einem Sprühturm in einen auf 500° C vorgeheizten, in Gegenrichtung verlaufenden Gasstrom zerstäubt wird.
Das entstehende feste Reaktionsprodukt enthält ebenfalls über 90°/o wasserlösliche Kaliumpolyphosphate.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung kondensierter Phosphate, insbesondere Alkalipolyphosphate, aus Phosphorsäure und Alkalisalzen flüchtiger Säuren, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung bzw. Paste einer Phosphorsäure hinreichender Reinheit mit Alkalisalzen flüchtiger Säuren im Molverhältnis Me20:P205 wie 1:1 bis 2:1, vorzugsweise 1,66:1, vermischt und die Mischung in Form einer wasserhaltigen Paste oder, gegebenenfalls nach Zusatz einer zur Auflösung möglicherweise entstandener Bodenkörper ausreichenden Menge Wasser, in Form einer wäßrigen Lösung in einen im Gegen- oder Gleichstrom geführten Heißgasstrom mit Temperaturen von 250 bis 600° C, vorzugsweise 450 bis 500° C, versprüht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch mittels Druckluft von 2 bis 6 ata, vorzugsweise 4 bis 5 ata, in den Heißgasstrom versprüht wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sprühkammer mit dem Heißgas zusammen oder an anderer Stelle Wasserdampf eingeblasen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf mit einer Temperatur von 300 bis 350° C und einem Druck von 3 bis 6 ata, vorzugsweise 4 bis 5 ata, in die Sprühkammer eingeblasen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 504 812, 565 388; britische Patentschrift Nr. 335 501.