DE1112053B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Alkaliphosphaten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Alkaliphosphaten

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DE1112053B DEK39461A DEK0039461A DE1112053B DE 1112053 B DE1112053 B DE 1112053B DE K39461 A DEK39461 A DE K39461A DE K0039461 A DEK0039461 A DE K0039461A DE 1112053 B DE1112053 B DE 1112053B
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Dr-Ing Gerhard Hartlapp
Dr Phil Waldemar Bielenberg
Dr Rer Nat Harri Kribbe
Dr Klaus Beltz
Friedrich Thomas
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/30Alkali metal phosphates

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Alkaliphosphaten Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkaliphosphaten aus Alkalihalogeniden, Phosphor, Sauerstoff und gegebenenfalls Wasser sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Arbeitsweise gemäß der Erfindung beruht darauf, daß das Alkalihalogenid innerhalb und gleichgerichtet mit dem den Sprühkegel bildenden Zuführungsstrom der die Flammenzone speisenden Komponenten, bestehend aus flüssigem Phosphor sowie Sauerstoff und/oder Luft, in Flammenrichtung fein zerstäubt wird, worauf das Reaktionsprodukt nach an sich bekannten Verfahren aufgearbeitet wird.
  • Als Alkalihalogenide werden insbesondere Alkalichloride eingesetzt. Der erforderliche Sauerstoff kann in Form von Luft bzw. Luft-0.-Gemischen zugeführt werden. Schließlich kann das Alkalihalogenid vorteilhafterweise in einem Sauerstoff- und/oder Luftstrom suspendiert zerstäubt werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Phosphorflamme durch Verbrennen von 100 g Phosphor mit etwa 90 bis 5001, vorzugsweise etwa 1801 Sauerstoff erzeugt. Der Reaktionszone kann zusätzlich Wasser in Form von Wasserdampf zugeführt werden. Als Alkalihalogenide werden insbesondere Natriumchlorid oder Kaliumchlorid eingesetzt. Die Phosphorflamme wird gemäß vorliegender Erfindung vorteilhafterweise mit schmelzflüssigem Phosphor gespeist.
  • Beim Arbeiten ohne Wasserdampfzusatz wird der Sauerstoff in mindestens einer Menge zugeführt, die ausreicht, um neben der Umsetzung zu Alkaliphosphaten noch eine Oxydation des Chlorions zu freiem Chlor zu gewährleisten. Hierzu wird ein Sauerstoffüberschuß von mindestens etwa 300/a, bevorzugt etwa 50 %@, bezogen auf die stöchiometrisch berechnete Menge, eingesetzt. Schließlich wird ein Verhältnis von P2 0.: Mez O (Me=Alkalimetall) wie zwischen etwa 1:1 und 1:2 eingehalten.
  • Beim Arbeiten nach dem Verfahren der Erfindung brennt die Phosphorflamme mit abwärts gerichteter Flammenzone aus einem am oberen Ende eines Turmes angeordneten Brenner heraus. Die anfallende heiße Schmelze der Reaktionsprodukte wird entweder nach Kühlen und Erstarren gemahlen oder unter Rühren in Wasser bzw. wäßriger Phosphatlösung gelöst und auf kristallisierte Phosphate verarbeitet. Das im Abgas mitgerissene Phosphat und/oder P., 0S wird schließlich in geeigneter und bekannter Weise, beispielsweise durch Auswaschen und Absorption mittels konzentrierter Phosphorsäure, aus diesem Abgas abgeschieden und mit der Hauptmenge des Reaktionsproduktes vereinigt. Der im aus dem Auswaschprozeß abströmenden Abgas enthaltene Chlorwasserstoff wird zweckmäßigerweise anschließend durch eine wäßrige HCl-Lösung absorbiert, während der im aus dem Auswaschprozeß abströmenden Abgas bei wasserfreier Arbeitsweise enthaltene Chlorgasanteil auf Chlorwasserstoff verarbeitet und anschließend als solcher absorbiert werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Gedanken der vorliegenden Erfindung werden die Innenwandungen des Reaktionsraumes durch geeignete Außenkühlung auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Reaktionsproduktes gehalten, wodurch die Ausbildung einer entsprechenden Schutzschicht an diesen Innenwandungen gewährleistet ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens besteht aus einem senkrechten Reaktionsturm mit einem am oberen Ende angebrachten und in Form einer Mischdüse ausgebildeten Brenner sowie aus einem dem unteren Gasabzug nachgeschalteten Waschturm und gegebenenfalls einer Chlorwasserstoffherstellungs- und Chlorwasserstoffabsorptionsanlage sowie aus einer Kühlwalze bzw. einem Lösegefäß für das am Boden des Reaktionsturmes abgezogene Reaktionsprodukt. Die am oberen Ende des Reaktionsturmes zentral angebrachte und nach unten gerichtete, den Brenner bildende Mischdüse ist mit -einer Zuleitung für das gegebenenfalls in Luft oder Sauerstoff suspendierte Alkahhalogenid, einer Zuleitung für den insbesondere schmelzflüssigen Phosphor, einer Zuleitung für die gegebenenfalls mit Sauerstoff angereicherte Luft und einer gegebenenfalls unbenutzten Zuleitung für den Wasserdampf versehen. Schließlich besteht diese den Brenner bildende Mischdüse aus je mit einer der genannten Zuleitungen versehenen, konzentrisch ineinandergeschobenen Rohrstutzen verschiedenen Durchmessers. Diese Rohrstutzen sind in Richtung des Brenneraustritts verengt, wobei einzelne Rohrenden vom jeweils weiteren Rohrende überragt werden können. Diese Maßnahme ist jedoch nicht zwingend.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eignen sich insbesondere zur Durchführung der folgenden Reaktionen: wobei die Größe x Werte von 2 bis 8 annehmen kann und unter dem Begriff Me ein Alkalimetall zu verstehen ist.
  • Im einzelnen ist zur erfindungsgemäßen Arbeitsweise und zum Stand der Technik noch folgendes zu sagen: Die in den Formeln genannten Umsetzungen wurden bisher technisch nicht durchgeführt, weil sich ihrer Verwirklichung viele Schwierigkeiten entgegenstellten. Versuche, die Reaktionen in einem Drehofen durchzuführen, scheiterten, weil die Umsetzungen in einer Schmelze zu langsam und zu unvollständig ablaufen und die Korrosionsschwierigkeiten nicht zu bewältigen waren. Man ließ in einen Drehofen eine Phosphorflamme hineinbrennen und gab im Gegenstrom oder im Gleichstrom das Alkalichlorid in die Schmelze ein. Die hierbei erhaltenen Produkte waren aber in erheblichem Maße mit nicht umgesetztem Alkalichlorid verunreinigt, und die Reaktionen in der Schmelze erforderten der verhältnismäßig geringen Oberfläche wegen sehr lange Zeit.
  • Zur Durchführung der Reaktion nach Gleichung (I) ist bereits bekannt, die Umsetzung in der Gasphase ablaufen zu lassen. Um hierbei eine vollständige Verbrennung des Phosphors zu Phosphorpentoxyd zu erreichen, wird der Phosphor vorher bei 280° C verdampft und der Phosphordampf einem Brennerkranz zur Verbrennung zugeführt. Durch diese Anordnung, die zwar eine vollständige Verbrennung des Phosphors ermöglicht, ist es aber recht schwierig, im Reaktionsraum die für den Ablauf der Umsetzung notwendige Energiedichte zu erzeugen, da die Zuführungsrichtung der Einzelkomponenten verschieden ist und die notwendige Abstimmung der Winkel- und Druckverhältnisse technisch sehr schwierig ist, um die Konzentrierung der Energiedichte in bestimmten Punkten zu erreichen. Es wurden daher zusätzliche Heizmöglichkeiten mit Hilfe von Wasserstoff, Heizöl, Heizgas und zusätzlichem Sauerstoff oder mit Hilfe des elektrischen Stromes vorgesehen.
  • Bei den bekannten Verfahren dieser Art wurden die Phosphorverbrennung und die Alkalichloridzuführung getrennt voneinander angeordnet. Das Alkalichlorid wurde folglich nicht an der heißesten Stelle und damit dem Ort der größten Wärmeentwicklung, nämlich in der Flamme des Phosphors, mit dem gebildeten Phosphorpentoxyd zur Reaktion gebracht, sondern an einer örtlich getrennten Stelle des Reaktionsgefäßes im Gegenstrom oder Gleichstrom zugeführt. Es bildete sich hierbei im allgemeinen eine Schmelze aus Alkalichlorid und bereits entstandenem Phosphat, die dann erst durch längere Wärmebehandlung und Einwirkung von Phosphorpentoxyd mehr oder weniger chlorarm erhalten werden konnte.
  • Eine solche Entchlorung erfolgt nun um so eher, je besser Sorge für eine möglichst feine Verteilung der Schmelze getragen wird. So hat es sich gezeigt, daß die Reaktion am schnellsten und vollständigsten abläuft, wenn die Bildung der gewünschten Endprodukte erfolgt, ehe überhaupt eine zusammenhängende Schmelze entstanden ist. Bei Durchführung der Reaktion in der Gasphase bekommt man eine vollständige Umsetzung. Beim Arbeiten in der Gasphase werden auch viele Korrosionsschwierigkeiten umgangen, weil der Angriff der Schmelze auf die von außen gekühlten Wandungen des Reaktionsgefäßes weitgehend unterbunden wird. Es ist zu diesem Zweck bereits bekannt, in einen Phosphorflammenring Alkalichlorid einzudüsen; dieser Flammenring bestand aber aus einer größeren Anzahl von mit Phosphordampf gespeisten Einzelflammen, wodurch nicht die Bildung einer scharf begrenzten, heißen Flammenzone, sondern die Heizung eines größeren Reaktionsraumes bewirkt wurde. Auf diese Art können keine so großen Energiemengen auf kleinsten Raum konzentriert werden, wie sie beispielsweise zum raschen und vollständigen Ablauf der genannten Reaktionen notwendig sind und andererseits bei der Verbrennung von geschmolzenem Phosphor erzielt werden können. Außerdem wurde das Alkalichlorid bei der bekannten Arbeitsweise nicht gleichsinnig mit der Phosphorflamme, sondern in einem Winkel zum Flammenring aufgegeben. Aus den angeführten Gründen führte auch diese bisherige Anordnung nicht zur technischen Ausführung der Verfahren.
  • Die Erzielung einer für die Umsetzung notwendigen Energiedichte, wobei der Ablauf der Reaktion auf eine sehr kleine, örtlich begrenzte Zone beschränkt wird, also die Konzentrierung großer Energiemengen auf einen kleinen Raum, gelingt am besten, wenn man gemäß vorliegender Erfindung mittels einer Düse schmelzflüssigen Phosphor so fein versprüht, daß bei genügendem Sauerstoffangebot eine vollständige Verbrennung des Phosphors zu Phosphorpentoxyd auch dann noch erfolgt, wenn in diese Flamme gleichzeitig und gleichsinnig Alkalichlorid hineingesprüht und außerdem bei Ablauf der Reaktion nach obiger Gleichung (I) für einen genügenden Wasserdampfgehalt im Reaktions- und Sprühturm gesorgt wird. Insbesondere die Reaktion nach Gleichung (I1), d. h. ohne Hz O, erfordert höhere Temperaturen und eine größere Energiedichte, was mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensanordnung und durch Verwendung eines Sauerstoffüberschusses und Arbeiten mit schmelzflüssigem Phosphor gewährleistet ist.
  • Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise und Anordnung ist hier zu erwähnen, daß ein rückläufiger Ablauf der Reaktion nach den obigen Gleichungen (I) und (1I) nicht mehr eintritt, so daß eine Abschreckung der sich bildenden Schmelztröpfchen unmittelbar hinter der Reaktionszone nicht mehr zwingend notwendig wird, sondern in vorteilhafter Weise auch erst außerhalb des Reaktionsturmes erfolgen kann.
  • Durch die erfinderische Verwendung einer Düse zur Versprühung von schmelzflüssigem Phosphor mit Hilfe von Luft, Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft, wobei innerhalb dieser Düse eine weitere Düse zur Versprühung von Alkalichlorid angeordnet ist, wodurch eine Art Mischdüse entsteht, werden bei kleinstem Aufwand und auf kleinstem Raum die größtmögliche Energiedichte und der größte Stoffumsatz bewirkt.
  • Die Verbrennung von flüssigem Phosphor mit Luft oder Sauerstoff ist zwar von der Phosphorsäureherstellung auf thermischem Wege her bekannt, bei dieser Arbeitsweise wird aber in die Phosphorflamme kein weiterer Stoff, wie im vorliegenden Falle etwa Alkalichlorid, eingebracht. Eine zeitweise schlechte und unvollständige Verbrennung des Phosphors kann bei der Arbeitsweise zur Herstellung von Phosphorsäure dadurch wiedergutgemacht werden, daß eine Nachoxydation niederwertiger Phosphoroxyde auch in der im Verbrennungsturm umlaufenden Phosphorsäure möglich ist. Wenn jedoch bei der vorliegenden Alkaliphosphatherstellung die Verbrennung unvollständig abläuft, kann das Phosphat, nachdem es die Flammenzone passiert hat, nicht mehr nachträglich oxydiert werden. Bei dem vorliegenden Verfahren werden deshalb an die Phosphorverbrennung wesentlich höhere Anforderungen gestellt als bei den bisherigen Arbeitsweisen.
  • Ein weiteres Kennzeichen des Verfahrens der Erfindung ist die Anordnung der Mischdüse, die als Mehrstoffdüse ausgebildet ist, zentral am Kopf eines Sprühturmes und mit senkrecht nach unten gerichteter Phosphorflamme. Alle Reaktionsteilnehmer und das anfallende Reaktionsprodukt werden im Gleichstrom mit den Abgasen von oben nach unten durch den Sprühturm hindurchgeführt. Dadurch wird ein sehr starker Temperaturabfall von der zentral gelegenen heißen Reaktionszone nach der Wandung des Sprühturmes hin erreicht, wodurch bei zusätzlicher Kühlung der Wandung des Sprühturmes mit Luft oder Wasser der Korrosionsangriff durch die Schmelze praktisch vollständig unterbunden wird. Die fertige Schmelze kann unten am Reaktionsturm abgezogen, gekühlt und gemahlen oder auch vom Reaktionsturm aus in Wasser geleitet und darin gelöst werden. Im letzteren Falle kann die anfallende Phosphatlösung auf andere kristallisierte Phosphate, wie beispielsweise Triphosphat, Pyrophosphat oder Orthophosphat, verarbeitet werden.
  • Als weiteres vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die bei der Reaktion auftretende bzw. anfallende kleine Abgasmenge zu erwähnen. Da die Phosphorflamme als einzige Heizquelle und sauerstoffverbrauchende Einrichtung nur einen gewissen Sauerstoffüberschuß von etwa 10 bis 100% benötigt, kann insbesondere bei Verwendung von mit Sauerstoff angereicherter Luft oder lediglich von Sauerstoff die Abgasmenge sehr klein gehalten werden. Weil mit der Abgasmenge auch die aus dem Reaktionsturm mitgerissene und ausgetragene Phosphat- und Phosphorpentoxydmenge wächst, sind bei kleinen Abgasmengen die hinter dem Reaktionsturm auszuwaschenden und zu absorbierenden Phosphat-und Phosphorpentoxydmengen gering. Die notwendige Wascheinrichtung für die Abgase kann also klein gehalten werden. Auch die nachgeschalteten Absorptionsanlagen für Chlorwasserstoff können verhältnismäßig klein gehalten werden, wenn letzterer nicht durch große Abgasmengen zu stark verdünnt ist.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Fließschema durch die Gesamtanlage und Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des als Mischdüse ausgebildeten Brenners 5.
  • Im einzelnen besteht diese Vorrichtung aus einem als Mischdüse ausgebildeten Brenner 5, der gleichzeitig als Brenner für die Phosphorflamme und als Zuteilorgan für die Reaktionspartner dient. Dieser Brenner 5 ist als Mehrstoffdüse ausgebildet. Wasserdampf wird dieser Mehrstoff- bzw. Mischdüse durch die Zuleitung 4 zugeführt, sofern Reaktionen nach obiger Gleichung (I) stattfinden sollen, Phosphor durch die Zuleitung2, Alkalichlorid, in Luft und/oder Sauerstoff suspendiert, durch die Zuleitung 1 und Luft oder Sauerstoff durch die Zuleitung 3, wobei jedoch die genannte Reihenfolge der zugeführten Ausgangsstoffe nur als beispielhaft anzusehen ist und eine andere Reihenfolge der Zuleitungen zur Mischdüse nicht ausschließt. Die Mischdüse bzw. der von ihr gebildete Brenner 5 ist am oberen Ende eines Sprüh- bzw. Reaktionsturmes 6 zentral und nach unten gerichtet angebracht.
  • Die im Sprühturm 6 gebildete Schmelze gelangt durch die Schmelzeableitungen 7 bzw. 9 wahlweise auf eine Kühlwalze 8 oder in ein Löse- bzw. Rührgefäß 10. Auf der Kühlwalze 8 wird festes Produkt erzeugt. Im Rührgefäß 10 werden durch Auflösen der Schmelze in Lösungsmitteln, etwa in Wasser, Lösungen hergestellt und daraus kristallisierte Phosphate gewonnen.
  • Das Abgas aus dem Sprühturm 6 gelangt durch den unteren Gasabzug 11 zur Absorption des mitgerissenen, insbesondere Phosphorpentoxydes in den Wasch- bzw. Absorptionsturm 12, der am Kopf eine Düse zum Versprühen der Waschlösung oder eine Zentrifuge besitzt. Die Waschlösung wird aus dem Auffanggefäß 13 vermittels der Umlaufpumpe 14 durch die Kreislaufleitung 15 der Düse im Waschturm 12 zugeführt.
  • Das von mitgerissenen Teilen befreite Abgas verläßt den Waschturm 12 durch die Gasableitung 16, falls nach obiger Gleichung (1I) gearbeitet wird, oder aber durch die Gasableitung 17, falls nach obiger Gleichung (I) gearbeitet wird. Die erste Gasableitung 16 führt das chlorhaltige Abgas der Chlorwasserstoffherstellungsanlage 18 zu. Aus dieser bzw. über die zweite Gasableitung 17 gelangt das chlorwasserstoffhaltige Abgas in die Chlorwasserstoffabsorptionsanlage 19. Von hier aus werden die Restgase über die Restgasableitung 20, das Gebläse 21 und über den Kamin 22 abgeleitet. Wenn bei geringem Anfall kein Chlorwasserstoff isoliert zu werden braucht, genügt es, die Abgase über einen mit Kalk beschickten Turm zu leiten.
  • Beispiel 1 434 kg gemahlenes Natriumchlorid mit einem Gehalt von 99,8% NaCl werden zusammen mit 100 m=" Sauerstoff in suspendierter und damit feinstverteilter Form pro Stunde über die Zuleitung 1 durch Verdüsung in eine Phosphorflamme eingebracht, die über die Zuleitung 2 mit 190 kg schmelzflüssigem Phosphor mit einem Gehalt von praktisch 1000/0P und über die Zuleitung 3 mit 550 m3 mit Sauerstoff angereicherter Luft (mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 509/o) pro Stunde gespeist wird. Die Zuleitungen stehen unter einem Druck von etwa 2 bis 3 atü. Das Molverhältnis von gebildetem P., 0.: Na. O beträgt hierbei 1:1,20.
  • Das nach Zerstäubung der Reaktionsteilnehmer in der Mischdüse 5 gebildete Reaktionsprodukt von etwa 600 kg pro Stunde fällt am unteren Ende des Reaktions- und Sprühturmes 6 als heiße Schmelze mit einer Temperatur von etwa -!-600 bis -l-700° C an. Diese Schmelze besitzt eine Zusammensetzung von etwa 6511/o P20,59 34'% Na., O, 0,0311/e Cl und 0,06% P.., 0;3. Sie erstarrt beim Abkühlen zu nicht kristallinem Polyphosphatglas. Hierzu wird sie auf der Kühlwalze 8 gekühlt und dann gemahlen. Sie kann aber auch im Rührgefäß 10 gelöst werden, worauf aus dieser Lösung nach bekannten Verfahren das kristallisierte Phosphat gewonnen wird.
  • Die ebenfalls etwa -!-600 bis -f-700° C heißen Abgase, die noch etwa 10°/o des gebildeten Phosphorpentoxydes in Form des Alkaliphosphates enthalten, werden über den unteren Gasabzug 1.1 aus dem Sprühturm 6 abgezogen und in einem anschließenden Wasch- und Absorptionsturm 12 mittels konzentrierter Phosphorsäure als Waschlösung ausgewaschen, wobei das Phosphat abgeschieden und mit der Lösung des Reaktionsproduktes vereinigt wird. Konzentrierte H3 P 04 wird als Waschlösung vorgezogen, um eine Lösung von im Abgas enthaltenem Chlor bzw. Chlorwasserstoff zu vermeiden. Etwa 256 kg Chlorgas pro Stunde verlassen diesen Waschturm 12 und werden einer nachgeschalteten Vorrichtung 18 zur Herstellung von Chlorwasserstoff bzw. einer sonstigen Weiterverwendung zugeleitet. Der in der Chlorwasserstoffherstellungsanlage 18 gebildete Chlorwasserstoff wird in der Chlorwasserstoffabsorptionsanlage 19 absorbiert. Das restliche Abgas wird über die Restgasableitung 20, das Gebläse 21 und den Kamin 22 abgeleitet.
  • Die Ausbeute an Phosphat beträgt etwa 99,50/0, bezogen auf den ursprünglich eingesetzten schmelzflüssigen Phosphor, wobei dieses Polyphosphat praktisch frei von NaCl ist und höchstens noch etwa 0,02 bis 0,0591o NaCl enthält. Diese Restverunreinigung liegt somit nur in Größenordnungen vor, die auch in dem dem Prozeß zugeführten Frischwasser enthalten sind. Beispiel 2 460 kg gemahlenes Kaliumchlorid mit einem Reinheitsgrad von 99,8% KCl werden zusammen mit 100 m3 Sauerstoff in suspendierter und damit feinstverteilter Form pro Stunde durch Verdüsung in eine Phosphorflamme eingebracht, die mit 190 kg schmelzflüssigem Phosphor und 400 m3 mit Sauerstoff angereicherter Luft (mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 509/o) pro Stunde gespeist wird. Hierzu wird die erfindungsgemäße Mischdüse 5 gemäß Fig. 2 verwendet. Das Verhältnis von gebildetem P2 05 : K2 O beträgt hierbei 1:1,0. Das gebildete Reaktionsprodukt von etwa 650 kg pro Stunde besteht aus einer Schmelze, die 35,591o K20, 62,89/o P205, weniger als 0,01% Cl- und 0,1% P203 enthält. Die Schmelze wird mit Wasser gekühlt und gleichzeitig gelöst, worauf aus dieser Lösung nach bekannten Verfahren das kristallisierte Phosphat gewonnen wird. Die Abgase werden ebenso aufgearbeitet, wie im Beispiel 1 beschrieben, wobei 210 kg Chlorgas pro Stunde anfallen.
  • Die Ausbeute an Phosphat beträgt etwa 99,6%, bezogen auf den ursprünglich eingesetzten schmelzflüssigen Phosphor, wobei dieses Phosphat nur noch Spuren von etwa 0,02 bis 0,05% KCl enthält. Das Polyphosphat fällt damit in genügender, einwandfreier Reinheit und praktisch frei von Alkalichlorid an.
  • Beispiel 3 600 kg gemahlenes Natriumchlorid mit einem Reinheitsgrad wie im Beispiel l werden zusammen mit 90m3 Sauerstoff in suspendierter und damit feinstverteilter Form pro Stunde durch Verdüsung in eine Phosphorflamme eingebracht, die mit 190 kg schmelzflüssigem Phosphor und 560 m" mit Sauerstoff angereicherter Luft (mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 55 'IM) pro Stunde gespeist wird. Zur Durchführung des Verfahrens dient der erfindungsgemäße, als Mischdüse ausgebildete Brenner 5. Das Verhältnis von gebildeter P2 0.: Nag O beträgt hierbei 1:1,63.
  • Das gebildetete Reaktionsprodukt von etwa 660 kg pro Stunde besteht aus einer Schmelze, die 39,5% Na20, 59'0/0P205, 0,020/9C1- und 0,12%P203enthält. Diese Schmelze wird mit wäßriger Phosphatlösung gekühlt und gleichzeitig gelöst, worauf aus dieser Lösung nach bekannten Verfahren das kristallisierte Phosphat gewonnen wird. Die Abgase werden ebenso aufgearbeitet, wie im Beispiel 1 beschrieben, wobei 350 kg Chlorgas pro Stunde anfallen.
  • Die Ausbeute an Phosphat beträgt etwa 99,8 010, bezogen auf den ursprünglich eingesetzten schmelzflüssigen Phosphor, wobei dieses Phosphat nur noch etwa 0,12 bis 0,05% NaCl enthält. Beispiel 4 390 kg Natriumchlorid mit einem Reinheitsgrad wie im Beispiel 1 werden zusammen mit 80 m3 Sauerstoff in suspendierter Form pro Stunde durch Verdüsung in eine Phosphorflamme eingebracht, die mit 190 kg Phosphor in schmelzflüssiger Form und 380 m3 mit Sauerstoff angereicherter Luft (mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 54 %) pro Stunde gespeist wird. Es wird hierzu wiederum die in Fig. 2 dargestellte Mischdüse verwendet, wobei jedoch gleichzeitig 80 kg Wasserdampf mit einer Temperatur von -!-156° C über die Zuleitung 4 dem Reaktionsgemisch zugeführt werden.
  • Das gebildete Reaktionsprodukt von etwa 570 kg pro Stunde besteht aus einer Schmelze, die 300;0 Nag O, 69'% P2 O5, weniger als 0,01% Na Cl und 0,089/o P203 enthält. Diese Schmelze besteht nach der Abkühlung aus Polyphosphatglas. Die Abgase werden ebenso aufgearbeitet, wie im Beispiel l beschrieben, wobei 236 kg Chlorwasserstoff pro Stunde anfallen und aus dem Waschturm 12 über die zweite Gasableitung 17 abgezogen und der Chlorwasserstoffabsorptionsanlage 19 zugeleitet werden.
  • Die Ausbeute ist ebensogut wie in den vorangegangenen Beispielen, und die Reinheit des gewonnenen Polyphosphates ist bei dieser Arbeitsweise mit Wasserdampfzusatz einwandfrei; das Polyphosphat ist praktisch vollkommen frei von Na Cl.

Claims (15)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Alkaliphosphaten aus Alkalihalogeniden, Phosphor, Sauerstoff und/oder Luft sowie gegebenenfalls Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalihalogenid innerhalb und gleichgerichtet mit dem den Sprühkegel bildenden Zuführungsstrom der die Flammenzone speisenden Komponenten, bestehend aus flüssigem Phosphor sowie Sauerstoff und/oder Luft, in Flammenrichtung fein zerstäubt wird, worauf das Reaktionsprodukt nach an sich bekannten Verfahren aufgearbeitet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalihalogenid, in einem Sauerstoff- und/oder Luftstrom suspendiert, zerstäubt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorflamme durch Verbrennen von 100 g Phosphor mit etwa 90 bis 5001, vorzugsweise etwa 1801 Sauerstoff erzeugt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionszone zusätzlich Wasser in Form von Wasserdampf zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalihalogenid Natriumehlorid oder Kaliumehlorid eingesetzt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Arbeiten ohne Wasserdarnpfzusatz der Sauerstoff in mindestens einer Menge zugeführt wird, die ausreicht, um neben der Umsetzung zu Alkaliphosphaten noch eine Oxydation des Chlorions zu freiem Chlor zu gewährleisten.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sauerstoffüberschuß von mindestens etwa 30%, bevorzugt von etwa 50%, bezogen auf die stöchiometrisch berechnete Menge, eingesetzt wird. B.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von P2 O1. : Met O (Me=Alkalimetall) wie zwischen etwa 1:1 und 1: 2 eingehalten wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallende heiße Schmelze der Reaktionsprodukte unter Rühren in Wasser oder wäßrigen Phosphatlösungen gelöst und auf kristallisierte Phosphate verarbeitet wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandungen des Reaktionsraumes durch geeignete Außenkühlung auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Reaktionsproduktes gehalten werden, wodurch die Ausbildung einer entsprechenden Schutzschicht an diesen Innenwandungen gewährleistet ist.
  11. 11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reaktionsturm (6) der am oberen Ende angebrachte Brenner (5) als Mischdüse ausgebildet ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die am oberen Ende des Reaktionsturmes (6) zentral angebrachte und nach unten gerichtete, den Brenner (5) bildende Mischdüse mit einer Zuleitung (1) für das gegebenenfalls in Luft oder Sauerstoff suspendierte Alkalihalogenid, einer Zuleitung (2) für den insbesondere schmelzflüssigen Phosphor, einer Zuleitung (3) für die gegebenenfalls mit Sauerstoff angereichterte Luft und einer gegebenenfalls unbenutzten Zuleitung (4) für den Wasserdampf versehen ist.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die den Brenner (5) bildende Mischdüse aus je mit einer der Zuleitungen (1 bis 4) versehenen, konzentrisch ineinandergeschobenen Rohrstutzen verschiedenen Durchmessers besteht.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstutzen in Richtung des Brenneraustritts verengt sind.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Rohrenden vom jeweils weiteren Rohrende überragt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 792 284.
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