DE1145148B - Process for the production of alkali phosphates and carbon dioxide - Google Patents

Process for the production of alkali phosphates and carbon dioxide

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DE1145148B
DE1145148B DEF32673A DEF0032673A DE1145148B DE 1145148 B DE1145148 B DE 1145148B DE F32673 A DEF32673 A DE F32673A DE F0032673 A DEF0032673 A DE F0032673A DE 1145148 B DE1145148 B DE 1145148B
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carbon dioxide
tank reactor
alkali
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John Lester Morrow
James Wilding
William E Yates
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Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

F 32673 IVa/12iF 32673 IVa / 12i

ANMELDETAG: 1. DEZEMBER 1960REGISTRATION DATE: DECEMBER 1, 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG XJND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 14. MÄRZ 1963NOTICE THE REGISTRATION XJND ISSUE OF EDITORIAL: MARCH 14, 1963

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Umsetzung von Alkalicarbonaten mit Phosphorsäure unter Bildung von Alkaliphosphaten und Kohlendioxyd höchster Reinheit als wertvolles Nebenprodukt.The invention relates to an improved method for reacting alkali carbonates with phosphoric acid with the formation of alkali phosphates and carbon dioxide of the highest purity as valuable By-product.

Die Umsetzung verschiedener Natriumcarbonate mit Phosphorsäure wird in großem Maßstab zur Herstellung von Mononatrium- und Dinatriumphosphaten durchgeführt, die isoliert und als solche angewandt oder durch weitere chemische Umsetzung in Trinatriumphosphat oder durch Hitzebehandlung in Tetranatriumpyrophosphat, Natriumtripolyphosphat, Natriummetaphosphat usw. umgewandelt werden können. Andere Alkaliphosphate werden oder können durch Umsetzung der entsprechenden Carbonate mit Phosphorsäure hergestellt werden.The reaction of various sodium carbonates with phosphoric acid is used on a large scale for production of monosodium and disodium phosphates, isolated and applied as such or by further chemical conversion into trisodium phosphate or by heat treatment be converted to tetrasodium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, sodium metaphosphate, etc. can. Other alkali metal phosphates can be or can be obtained by reacting the corresponding carbonates be made with phosphoric acid.

Ein Nebenprodukt der Umsetzung von Alkalicarbonaten und Phosphorsäure ist Kohlendioxyd. Es ist eine wertvolle chemische Zwischenverbindung und ebenso wertvoll für verschiedene andere Zwecke nach Überführung in die flüssige oder feste Form. Für jede Verwendung ist es wünschenswert, daß es mit konstanter Geschwindigkeit und mit einem hohen Reinheitsgrad gebildet wird. Früher wurde es gewöhnlich vergeudet, zum Teil deshalb, da es nicht mit einer stetigen Geschwindigkeit gebildet wurde und da es Luft und andere Verunreinigungen enthielt.A by-product of the conversion of alkali carbonates and phosphoric acid is carbon dioxide. It is a valuable intermediate chemical compound and is of value for various other purposes as well after conversion into liquid or solid form. For any use it is desirable that it is formed at a constant rate and with a high degree of purity. It used to be common wasted, in part because it was not formed at a steady rate and as it contained air and other impurities.

Die Entwicklung von Kohlendioxyd während der Reaktion von Alkalicarbonaten mit Phosphorsäure führt zu ernsten Schaumproblemen. Diese Probleme werden insbesondere dann akut, wenn gewisse Natriumcarbonate angewandt werden, die Spuren an schauminduzierenden Verunreinigungen enthalten. Wegen dieser Schaumprobleme war es erforderlich, die Reaktion diskontinuierlich mit gelegentlicher Unterbrechung der Zugabe des Alkalicarbonate durchzuführen, um ein Abnehmen des Schäumens zu gewährleisten.The evolution of carbon dioxide during the reaction of alkali carbonates with phosphoric acid leads to serious foam problems. These problems become particularly acute when certain Sodium carbonates are used, which contain traces of foam-inducing impurities. Because of these foam problems it was necessary to carry out the reaction batchwise with occasional Interrupt the addition of the alkali carbonate to reduce the foaming guarantee.

Es wurde gefunden, daß bei einem kontinuierlichen Verfahren eine geringere Ausrüstung angewandt werden konnte, daß die Vorrichtungen und Maßnahmen reduziert werden konnten und daß ein Kohlendioxyd hoher Reinheit mit stetiger Geschwindigkeit gebildet werden konnte. Die Größe der Apparatur ist bei der Herstellung von Phosphaten aus Phosphorsäure und Alkali von beachtlicher Bedeutung, da die Apparatur aus einem korrosionsresistenten Material, wie z. B. rostfreiem Stahl, gebaut sein muß.It has been found that less equipment is used in a continuous process could be that the devices and measures could be reduced and that a Carbon dioxide of high purity could be formed at a steady rate. The size of the apparatus is of considerable importance in the production of phosphates from phosphoric acid and alkali, since the apparatus is made of a corrosion-resistant material, such as. B. stainless steel have to be.

Der in der Beschreibung und in den Ansprüchen gebrauchte Ausdruck Alkalicarbonat umfaßt alle Verbindungen, die durch Umsetzung von Alkali-Verfahren zur Herstellung
von Alkaliphosphaten und Kohlendioxyd
The term alkali carbonate used in the description and in the claims includes all compounds which are produced by reaction of alkali processes
of alkali phosphates and carbon dioxide

Anmelder:Applicant:

FWC Corporation,FWC Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. F. Zumstein,Representative: Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. AssmannDipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,and Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4Patent Attorneys, Munich 2, Bräuhausstr. 4th

William E. Yates, Lawrence, Kan.,William E. Yates, Lawrence, Kan.,

James Wilding, South Charleston, W. Va.,James Wilding, South Charleston, W. Va.,

und John Lester Morrow, Severna Park, Md.and John Lester Morrow, Severna Park, Md.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden
(V. St. A.),
have been named as inventors

hydroxyden mit Kohlensäure erhalten werden. Der Ausdruck umfaßt somit normale Carbonate, saure Carbonate, Sesquicarbonate usw., die wasserfrei oder hydratisiert sein können.carbonated hydroxides can be obtained. The term thus includes normal carbonates, acidic Carbonates, sesquicarbonates, etc., which can be anhydrous or hydrated.

Gemäß der Erfindung werden eine Alkaliphosphatlösung und Kohdendioxyd hergestellt, indem Phosphorsäure, ein Alkalicarbonat und Wasser kontinuierlich in das eine Ende eines röhrenförmigen Reaktors gegeben werden, in dem die erwähnte Säure und das Carbonat vermischt werden, wobei sie teilweise miteinander reagieren, und indem die teilweise umgesetzte Mischung vom anderen Ende des Reaktors abgezogen wird, indem die erwähnte Mischung kontinuierlich in einen Tankreaktor mit Rührvorrichtung geleitet wird, in dem es zu einer weiteren Reaktion kommt und in dem sich gasförmiges Kohlendioxyd von der flüssigen Phase ohne wesentliches Schäumen abscheidet, indem das Kohlendioxyd kontinuierlich von der Spitze des erwähnten Tankreaktors mit Rührvorrichtung abgezogen wird und indem die Alkaliphosphatlösung kontinuierlich von dem unteren Teil des erwähnten Tankreaktors mit Rührvorrichtung abgezogen wird.According to the invention, an alkali phosphate solution and carbon dioxide are prepared by adding phosphoric acid, an alkali carbonate and water continuously into one end of a tubular reactor be given in which the mentioned acid and the carbonate are mixed, with them partially react with each other, and by removing the partially reacted mixture from the other end of the reactor is withdrawn by the mixture mentioned continuously in a tank reactor with a stirrer in which there is a further reaction and in which there is gaseous carbon dioxide separates from the liquid phase without substantial foaming by removing the carbon dioxide is continuously withdrawn from the top of the mentioned tank reactor with stirrer and by continuously using the alkali phosphate solution from the lower part of the mentioned tank reactor Stirring device is withdrawn.

Es kann ein dritter Reaktor angewandt werden, der ebenfalls ein Tankreaktor und ■ vorzugsweiseA third reactor can be used, which is also a tank reactor and preferably

309 539/354309 539/354

größer als der erste sein kann, um eine im wesentlichen vollständige Abtrennung des Kohlendioxyds von der Flüssigkeit zu gewährleisten.larger than the first can be by substantially one to ensure complete separation of the carbon dioxide from the liquid.

Der Ausdruck »röhrenförmiges Reaktionsgefäß« bedeutet einen ausgedehnten Reaktionsraum, z. B. ein Rohr, in den die ReaMonsteünehmer kontinuierlich am einen Ende eingefühlt und kontinuierlich vom anderen Ende entfernt werden, ohne daß die Reaktionsteilnehmer mit vorher eingeführtem Material wesentlich vermischt werden. Wenn zwei Ströme eingefühlt werden, vermischt sich die Substanz in dem einen Steom mit der gleichzeitig eingeführten Substanz in dem anderen Strom, jedoch erfolgt eine Vermischung mit vorher oder nachher eingeführter Substanz in dem einen oder anderen Strom nicht in wesentlichem Ausmaß. Man kann sagen, daß die Substanz den Reaktor in etwa laminarer Strömung durchläuft.The term "tubular reaction vessel" means an extensive reaction space, e.g. B. a pipe into which the ReaMonsteemann continuously are felt at one end and continuously removed from the other end without the Reactants are substantially mixed with previously introduced material. If two If currents are sensed, the substance in one steom mixes with the one introduced at the same time Substance in the other stream, but mixing with before or after imported substance in one stream or another not to a significant extent. One can say that the substance flows through the reactor in an approximately laminar flow.

Im Gegensatz dazu ist ein Tankreaktor mit Rührvorrichtung ein. solcher, dessen Dimensionen eher die eines Tanks als die eines Rohres sind und in dem die eingeführte Substanz mit vorher eingeführter Substanz vermischt wird. Der Reaktor wird mit einem Rührer oder einer anderen Vorrichtung versehen, die das Vermischen der neu eingeführten Substanz mit der in dem Tank bereits vorhandenen Substanz gewährleistet.In contrast, a tank reactor with a stirrer is a. such, whose dimensions are rather the of a tank than that of a pipe and in which the introduced substance with previously introduced Substance is mixed. The reactor is provided with a stirrer or other device, the mixing of the newly introduced substance with the substance already present in the tank guaranteed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt der erste Teil der Reaktion in einem Minimumvolumen an Substanz, da das Alkalicarbonat und die Phosphorsäure zuerst in einen röhrenförmigen Reaktor eingeführt werden, wobei eine Verdünnung mit vorher eingeführter Substanz vermieden wird. Dies bewirkt eine große Reaktionsgeschwindigkeit, da die Konzentration der Reaktionsteilnehmer hoch ist. Eine weitere Wirkung ist die, daß das Volumen der Flüssigkeit, von der das während der Reaktion gebildete Kohlendioxyd abgetrennt werden muß, auf ein Minimum reduziert wird.In the method according to the invention, the first part of the reaction in a minimum volume of substance, as the alkali carbonate and the phosphoric acid first be introduced into a tubular reactor, with a dilution beforehand imported substance is avoided. This causes a great reaction speed, since the Reactant concentration is high. Another effect is that of the volume of the Liquid from which the carbon dioxide formed during the reaction must be separated is reduced to a minimum.

Obwohl die Leichtigkeit, mit der sich das Kohlendioxyd von der Flüssigkeit des Ausflusses aus dem röhrenförmigen Reaktor abscheidet, nicht völHg erklärt werden kann, nimmt man an, daß sie mit dem kleinen Volumen der Flüssigkeit im Verhältnis zu dem Volumen des Kohlendioxyds zusammenhängt.Although the ease with which the carbon dioxide is removed from the liquid of the discharge from the tubular reactor separates, can not be fully explained, it is assumed that they with the small volume of liquid in relation to the volume of carbon dioxide.

Der Anteil der Reaktion, der in den Tankreaktoren mit Rührvorrichtung erfolgt, variiert mit der Durchsatzgeschwindigkeit, ist jedoch vorzugsweise weniger als die Hälfte der Gesamtreaktion. Die Geschwindigkeit und die anderen Bedingungen werden so gesteuert, daß das Volumen des in den Tankreaktoren gebildeten Gases genügend klein ist, damit es leicht, ohne wesentliches Schäumen, abgetrennt werden kann.The proportion of the reaction that takes place in the tank reactors with a stirrer varies with the Throughput rate, however, is preferably less than half of the total reaction. The speed and the other conditions are controlled so that the volume of the in the tank reactors formed gas is sufficiently small that it can be easily separated without significant foaming can.

Eine Ausführungsweise des Verfahrens wird in der Zeichnung illustriert. Durch die Leitungen 1 und 2 werden jeweils eine Natriumcarbonatlösung oder -aufschlämmung und Phosphorsäure in einen ersten Reaktor 3, einen Röhrenreaktor, geleitet. Der Reaktor 3 ist so angelegt, daß er durch die öffnung 4 in einen Reaktor 6, der ein Tankreaktor mit Rührvorrichtung ist, entleert wird. Ein Prallblech 5 an der Öffnung 4, um den eintretenden Strom von dem Ausgang 8 des Reaktors wegzulenken, bilden eine Platte, die über das Ende des Reaktors 3 gesetzt wird, und ein gerade über der Platte aus dem Rohr herausgeschnittener halbkreisförmiger Abschnitt. Der Querschnitt der Öffnung 4 ist vorzugsweise mindestens so groß wie der Querschnitt von Reaktor 3, so daß in dem Reaktor kein Druck entsteht.One embodiment of the method is illustrated in the drawing. A sodium carbonate solution or slurry and phosphoric acid are each passed through lines 1 and 2 into a first reactor 3, a tubular reactor. The reactor 3 is designed in such a way that it is emptied through the opening 4 into a reactor 6, which is a tank reactor with a stirring device. A baffle 5 at the opening 4 to divert the incoming flow away from the exit 8 of the reactor forms a plate which is placed over the end of the reactor 3 and a semicircular section cut out of the tube just above the plate. The cross section of the opening 4 is preferably at least as large as the cross section of the reactor 3, so that no pressure arises in the reactor.

Der Reaktor 6 wird mit einem Rührer 7, mit einem Ausgang 8 für Kohlendioxyd und Wasserdampf, einem Ausgang 9 zur Entfernung der Lösung und vorzugsweise mit einer Dampfschlange (nicht gezeigt) zum Erhitzen versehen. Der Ausgang 9 besitzt eine solche Größe, daß er nicht als Siphon wirkt, wenn die Lösung durchläuft.The reactor 6 is provided with a stirrer 7, with an outlet 8 for carbon dioxide and water vapor, an outlet 9 for removing the solution and preferably with a steam coil (not shown) for heating. The outlet 9 is of such a size that it does not act as a siphon when the solution passes through.

ίο Sowohl Ausgang 8 wie Ausgang 9 werden in einen zweiten, größeren Tankreaktor 10 entleert. Kohlendioxyd und Wasserdampf verlassen das System durch Ausgang 12, und die Phosphatlösung wird durch Ausgang 13 entfernt. Der Reaktor 10 enthält auch eine Dampfschlange (nicht gezeigt).ίο Both output 8 and output 9 are combined into one second, larger tank reactor 10 emptied. Carbon dioxide and water vapor leave the system Exit 12 and the phosphate solution is removed through exit 13. The reactor 10 also contains a steam coil (not shown).

Bei einer bevorzugten Ausführungsweise zur Herstellung von Natriumphosphat wird eine Natriumcarbonataufschlämmung durch die Leitung 1 in den Reaktor 3 gepumpt. Die Verwendung einer Aufschlämmung verringert die Menge an zu dem System gegebenen Wasser mehr als eine Lösung. Dies ist wünschenswert, da das gesamte zugegebene Wasser am Schluß von dem Produkt abgetrennt werden muß. Die Aufschlämmung kann hergestellt werden, indem man einen oder sogar mehrere Gewichtsteile Natriumcarbonat zu jedem Teil Wasser gibt. Bei Vermischen von gleichen Gewichtsteilen Wasser und Natriumcarbonat (50%ige Aufschlämmung) und Erhitzen auf eine Temperatur in der Nähe des Siedepunkts wird annähernd die Hälfte des Natriumcarbonats gelöst und der Rückstand in Suspension vorliegen. Es können Aufschlämmungen mit Konzentrationen von etwa 63% angewandt werden.In a preferred mode of making sodium phosphate, a sodium carbonate slurry is used pumped through line 1 into reactor 3. The use of a slurry more than one solution reduces the amount of water added to the system. This is desirable because all of the added water must be separated from the product at the end. The slurry can be made by adding one or even more parts by weight of sodium carbonate gives water to every part. When mixing equal parts by weight of water and sodium carbonate (50% slurry) and heating to a temperature near the boiling point approximately half of the sodium carbonate is dissolved and the residue is in suspension. It can Slurries at concentrations of about 63% can be used.

Der Reaktor 3 ist günstigerweise aus einem Rohr mit einem Durchmesser von mehreren Zentimetern gebaut, wobei die tatsächliche Größe mit dem Durchsatz variiert. Für einen Betrieb in großem Maßstab kann der Durchmesser 15,24 bis 20,32 cm betragen. Der Durchmesser soll klein genug sein, um eine genügend große Flüssigkeitsgeschwindigkeit zu gewährleisten, damit ein Absitzen von Alkalicarbonat vermieden wird, wenn das letztere in Form einer Aufschlämmung angewandt wird.The reactor 3 is advantageously made of a tube with a diameter of several centimeters built, with actual size varying with throughput. For a large-scale operation the diameter can be 15.24 to 20.32 cm. The diameter should be small enough to be enough to ensure high liquid velocity, so that a settling of alkali carbonate is avoided when the latter is applied in the form of a slurry.

Die Länge des Reaktors 3 soll so gewählt werden, daß in ihm die Reaktion zumindest zu 50% vollendet wird. Eine Länge von 0,91 bis 1,22 m genügt in den meisten Fällen, jedoch kann gegebenenfalls eine größere Länge angewandt werden. Die Einleitrohre in den Reaktor 3 sollen so angelegt werden, daß die Phospohrsäure und das Alkalicarbonat bei Eintreten in den Reaktor miteinander vermischt werden. Gewöhnlich wird ein entsprechendes Mischen der beiden Ströme gewährleistet, wenn die Einlaßöffnungen eng benachbart sind. Das Vermischen wird durch die Bildung eines großen Volumens Kohlendioxyd bei der Reaktion unterstützt.The length of the reactor 3 should be chosen so that the reaction in it is at least 50% complete will. A length of 0.91 to 1.22 m is sufficient in most cases, but a greater length can be applied. The inlet pipes in the reactor 3 should be created so that the Phosphoric acid and the alkali metal carbonate are mixed together on entering the reactor. Usually adequate mixing of the two streams is ensured if the inlet openings are narrow are adjacent. Mixing is caused by the formation of a large volume of carbon dioxide Reaction supported.

Für den Reaktor 6 ist eine große Kapazität nicht erforderlich. Normalerweise ist eine Kapazität von 380 bis 7601 genügend. Der Reaktor 10 könnte ebenfalls relativ klein sein, jedoch ist eine beträchtliche Kapazität wünschenswert, um sowohl die Reaktion wie die Abtrennung des Kohlendioxyds von der Lösung mit 100% zu ermöglichen.A large capacity is not required for the reactor 6. Usually a capacity of 380 to 7601 are sufficient. The reactor 10 could also be relatively small, but is a considerable one Capacity desirable to both the reaction and the separation of the carbon dioxide from the Enable solution with 100%.

Zur Herstellung von Natriumphosphaten können als Alkalicarbonat-Reaktionsteilnehmer Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat oder Natriumsesquicarbonat angewandt werden. Zu anderen Alkalicarbonaten, die angewandt werden können, gehörenFor the production of sodium phosphates, sodium carbonate, Sodium bicarbonate or sodium sesquicarbonate can be used. To other alkali carbonates, that can be applied belong

Kaliumcarbonat, Kaliumbioarbonat, Lithiumcarbonat, Lithiumbicarbonat usw. Die Carbonate können in Lösung oder in Aufschlämmung oder in trockener Form zugegeben werden. Die trockene Form wird jedoch nicht bevorzugt, da es schwierig ist, die Einführung geringer Mengen Luft zu vermeiden, die das Kohlendioxyd zugleich mit dem Carbonat verunreinigen würde, und da die Reaktion wegen der Zeit, die zur Lösung des gesamten Carbonats erforderlich ist, weniger schnell verläuft.Potassium carbonate, potassium bicarbonate, lithium carbonate, Lithium bicarbonate, etc. The carbonates can be in solution or in slurry or in dry Form can be added. However, the dry form is not preferred because it is difficult to introduce to avoid small amounts of air, which contaminate the carbon dioxide at the same time as the carbonate would, and because of the reaction, because of the time required for all of the carbonate to dissolve is, runs less quickly.

Es wird eine 75%ige Phosphorsäure bevorzugt, jedoch kann auch eine stärkere oder schwächere Säure angewendet werden. Konzentrationen unter 50% sollen im allgemeinen vermieden werden, da sieA 75% phosphoric acid is preferred, but a stronger or weaker one can also be used Acid can be applied. Concentrations below 50% should generally be avoided as they

hältnis der Reaktionsteilnehmer war so, daß eine Mischung von Dinatriumphosphat und Mononatriumphosphat in einem Molverhältnis von 2: 1 gebildet wurde. Eine derartige Mischung ist wertvoll zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat.The ratio of reactants was such that a mixture of disodium phosphate and monosodium phosphate was formed in a molar ratio of 2: 1. Such a mixture is valuable for manufacture of sodium tripolyphosphate.

Die Reaktionsmischung wurde aus dem ersten Reaktor in einen zweiten Reaktor geleitet, der aus einem 454-1-Tank bestand, der mit einem Rührer versehen war. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde mit Hilfe von Dampf auf etwa 88° C erhöht, um eine vollständigere Reaktion zu erreichen. Die Reaktion der in den zweiten Reaktor eintretenden Mischung war zu etwa 72% und die der diesen Reaktor verlassenden Mischung zu etwa 90% voll-The reaction mixture was passed from the first reactor into a second reactor, the out a 454-1 tank fitted with a stirrer. The temperature of the reaction mixture was raised to about 88 ° C with the aid of steam to achieve a more complete reaction. The reaction of the mixture entering the second reactor was about 72% and that of these Mixture leaving the reactor to about 90%

war mit einem Rührer sowie mit geschlossenen Dampfschlangen versehen, die zur Erhöhung der Temperatur der Lösung auf etwa 100° C angewandt wurden. In diesem Tank kam es zu einer weiteren Reaktion, wobei die Vollständigkeit der Reaktion auf 99% oder mehr gesteigert wurde. Die Phosphatlösung wurde zur weiteren Verarbeitung vom Boden des Tanks abgezogen und das Kohlendioxyd von derwas equipped with a stirrer and closed steam coils to increase the Temperature of the solution to about 100 ° C were applied. There was another in this tank Reaction, the completeness of the reaction being increased to 99% or more. The phosphate solution was withdrawn from the bottom of the tank for further processing and the carbon dioxide from the

zu relativ verdünnten Lösungen des Produkts führen. 15 ständig.
Die Temperatur der Phosphorsäure ist nicht kritisch Aus dem zweiten Reaktor lief die Flüssigkeit durch
lead to relatively dilute solutions of the product. 15 constantly.
The temperature of the phosphoric acid is not critical. The liquid ran through the second reactor

und kann von Normaltemperatur bis zu 100° C oder ein Überlauf rohr in einen dritten Reaktor, der aus sogar höher variieren. einem Tank mit einem Durchmesser von 3,66 m undand can run from normal temperature up to 100 ° C or an overflow pipe into a third reactor, which is made from vary even higher. a tank with a diameter of 3.66 m and

Wie erwähnt, ist es vorteilhaft, das Alkalicarbonat einer Höhe von 3,66 m bestand, und das Kohlendiin Form einer Aufschlämmung zuzugeben. Die Tem- 20 oxyd wurde durch eine Deckenrohrleitung in den peratur der Aufschlämmung soll vorzugsweise in der Gasraum desselben Tanks geleitet. Der dritte Reaktor Nähe des Siedepunkts liegen, damit in dem Röhrenreaktor eine große Reaktionsgeschwindigkeit gewährleistet wird. Jedoch können gegebenenfalls niedrigere
Temperaturen angewandt werden.
As mentioned, it is advantageous to have the alkali carbonate at a height of 3.66 m and to add the carbon diamine in the form of a slurry. The tem- perature was passed through a ceiling pipe at the temperature of the slurry should preferably be in the gas space of the same tank. The third reactor should be close to the boiling point so that a high reaction rate is ensured in the tubular reactor. However, lower
Temperatures are applied.

Im allgemeinen werden die Säure und die Konzentrationen der Aufschlämmung so gewählt, daß eine
konzentrierte Lösung des Produkts gebildet wird, jedoch ohne daß es zu einer Ausfällung des Produkts
während der Reaktion kommt. Gegebenenfalls kann 30 Spitze. Nach Kühlung zur Kondensierung des Wasserdie Konzentration der Lösung des Produkts variiert dampfes besaß das Kohlendioxyd eine Reinheit von oder durch Zuführung eines getrennten Wasserstroms über 99 % und wurde zur Herstellung von Trockenin den ersten Reaktor oder in einen der späteren eis verwendet.
In general, the acid and the concentrations of the slurry are chosen so that one
concentrated solution of the product is formed, but without any precipitation of the product
during the reaction comes. If necessary, can tip 30. After cooling to condense the water, the concentration of the solution of the product varies, the carbon dioxide had a purity of or by supplying a separate water stream above 99% and was used to make dry in the first reactor or in one of the later ice.

Reaktoren reguliert werden. In anderen Ansätzen in derselben VorrichtungReactors are regulated. In other approaches in the same device

Gegebenenfalls können andere Substanzen zusam- 35 wurde Natriumcarbonat mit Geschwindigkeiten von men mit dem Alkalicarbonat und der Phosphorsäure etwa 10 200 kg pro Stunde zugeführt, in den Reaktor 3 oder in irgendeinen der späteren
Reaktoren gegeben werden, vorausgesetzt, daß derartige zugesetzte Substanzen die Schaumtendenz der
Flüssigkeit nicht erhöhen. Beispielsweise kann ein un- 40
reines Produkt in Reaktor 3 zugegeben werden und
unter Bildung einer Substanz mit Standardqualität
umgearbeitet werden.
If necessary, other substances can be added together with the alkali carbonate and phosphoric acid at rates of about 10,200 kg per hour, in reactor 3 or in any of the later ones
Reactors are given, provided that such added substances the foaming tendency of the
Do not increase liquid. For example, an un- 40
pure product are added in reactor 3 and
to form a substance of standard quality
be reworked.

In jedem der Reaktoren wird im wesentlichen derselbe Druck aufrechterhalten. Dieser Druck ist vor- 45 ben, wobei der Tank bis zu 0,61 m gefüllt wurde, zugsweise etwa Atmosphärendruck, obwohl gege- und der Rührer wurde gestartet. Dann wurden gleichzeitig Natriumcarbonat und Phosphorsäure in solchen Mengen zugegeben, daß eine Mischung von Dinatriumphosphat und Mononatriumphosphat in entsprechen-50 den Mengen von 2:1 gebildet wurde. Die Mischung wurde bei etwa 100° C gehalten.Essentially the same pressure is maintained in each of the reactors. This pressure is given, with the tank being filled up to 0.61 m, preferably about atmospheric pressure, although countered and the stirrer was started. Then were at the same time Sodium carbonate and phosphoric acid are added in such amounts that a mixture of disodium phosphate and monosodium phosphate was formed in corresponding amounts of 2: 1. The mixture was held at about 100 ° C.

Wenn der Tank mit Flüssigkeit halb gefüllt war, hatte der Schaum die Spitze des Tanks erreicht, und es wurde nötig, die Zugabegeschwindigkeit der 20,32 cm bestand, das horizontal angeordnet war. 55 Reaktionsteilnehmer zu verringern, um ein Absetzen Die Reaktionsmischung wurde aus dem gegenüber- des Schaums zu ermöglichen. Die absatzweise Zuliegenden Ende des Rohres durch eine Öffnung,
deren Querschnitt dem des Rohrs entsprach, in einen
zweiten Reaktor entleert. Die Natriumcarbonataufschlämmung wurde durch Vermischen von etwa 60
60 Gewichtsteilen wasserfreiem Natriumcarbonat mit
When the tank was half full with liquid, the foam had reached the top of the tank and it became necessary to pass the addition rate of 8 inches which was placed horizontally. 55 Reactants Reduce To Allow Settling The reaction mixture was made from the opposite foam. The intermittent end of the tube through an opening,
whose cross-section corresponded to that of the pipe, into a
second reactor emptied. The sodium carbonate slurry was made by mixing about 60
60 parts by weight of anhydrous sodium carbonate with

Vergleichsbeispiel 1 zu Beispiel 1Comparative example 1 to example 1

Eine diskontinuierliche Reaktion wurde in einem 3,66 X 3,66-m-Tank durchgeführt, der dem in dem vorstehenden Beispiel als dritten Reaktor angewandten Tank ähnlich war. Wasser und annähernd 1810 kg trockenes Natriumcarbonat wurden zugege-A batch reaction was carried out in a 3.66 X 3.66 meter tank similar to that in the previous example was similar to the tank used as the third reactor. Water and approximate 1810 kg of dry sodium carbonate were added

benenfalls geringere oder höhere Drücke angewandt werden können.if necessary, lower or higher pressures can be used.

Beispielexample

Eine Natriumcarbonataufschlämmung und Phosphorsäure wurden in das eine Ende eines ersten Reaktors gepumpt, der aus einem 1,06 m langen Rohr aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser vonA sodium carbonate slurry and phosphoric acid were added to one end of a first Pumped reactor, which consists of a 1.06 m long stainless steel pipe with a diameter of

gäbe der Reaktionsteilnehmer wurde so schnell fortgesetzt, wie es die Schaumbildung erlaubte, bis insgesamt 10 700 kg Natriumcarbonat zugegeben waren.if the respondent continued so quickly as the foam formation allowed, until a total of 10,700 kg of sodium carbonate had been added.

Die zur Zugabe erforderliche Zeit betrug 6 Stunden, wobei die durchschnittliche Zugabegeschwindigkeit bei 2450 kg pro Stunde lag.The time required for addition was 6 hours, with the average addition rate was 2450 kg per hour.

Unter Berücksichtigung der Zeit, die zur Leerung des Tanks und zum Start einer neuen Charge erfor-Taking into account the time required to empty the tank and start a new batch

40 Teilen Wasser hergestellt und bei einer Temperatur von 95° C und einer Geschwindigkeit von 5440 kg
Natriumcarbonat pro Stunde zugeführt. Die 75%ige
Phosphorsäure wurde bei einer Temperatur von 65 derlich war, betrug die durchschnittliche Zugabe-400C und mit einer Geschwindigkeit von 6000kg geschwindigkeit im ganzen Zyklus 1360 kg pro h Stunde, verglichen mit einem Maximum von
40 parts of water made and at a temperature of 95 ° C and a speed of 5440 kg
Sodium carbonate fed per hour. The 75%
Phosphoric acid was at a temperature of 65 that was, the average addition was -40 0 C and at a speed of 6000kg speed in the entire cycle 1360 kg per hour, compared with a maximum of

10200kg pro Stunde in dem System von Beispiel 1.10200kg per hour in the system of example 1.

g gg g

Phosphorsäure pro Stunde zugeführt. Die Temperatur in dem ersten Reaktor betrug etwa78°C. Das Ver-Phosphoric acid fed per hour. The temperature in the first reactor was about 78 ° C. The Ver-

Bei dein diskcMÄuieriicheta Verfahren, trat während der Unterbrechung bei der Natriumcarbonatzuga.be Luft in den Tank ein, und dies verringerte die Reinheit des isolierten Kohlendioxyds und machte es ungeeignet zur Überführung in Trockeneis.At your diskcMÄuieriicheta procedure, occurred during the interruption in the addition of sodium carbonate air into the tank, and this reduced the Purity of the isolated carbon dioxide and made it unsuitable for transfer to dry ice.

Vergleichsbeispiel 2 zu Beispiel 1Comparative example 2 to example 1

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde ohne Verwendung des ersten und des zweiten Reaktors durchgeführt, Natriumcarbonat und Phosphorsäure wurden kontinuierlich zugegeben und das Produkt kontinuierlich aus dem großem Tank entfernt. Die maximale Geschwindigkeit, mit der das Natriumcarbonat zugegeben werden konnte, betrug etwa 2720 kg pro Stunde, und die Schaumschicht betrug etwa 1,52 m.The procedure of Example 1 was carried out without using the first and second reactors, Sodium carbonate and phosphoric acid were added continuously and the product continuously removed from the large tank. The maximal Rate at which the sodium carbonate was added could be was about 2720 kg per hour and the foam layer was about 1.52 m.

Das Volumen des ersten und des zweiten Reaktors wirkt, bezogen auf den dritten Reaktor, nicht zusammen, wenn man jedoch den ersten und den zweiten Reaktor vor den großen Reaktor setzt, wird die Kapazität des letzteren auf etwa das Vierfache oder ao sogar mehr erhöht.The volume of the first and the second reactor does not work together with respect to the third reactor, however, if you put the first and the second reactor in front of the large reactor, the Capacity of the latter increased to about four times or even more.

Obwohl das Verfahren durch ein System illustriert wurde, in dem sich an den Röhrenreaktor zwei Tankreaktoren anschließen, können die wesentlichen Vorteile des Verfahrens unter Verwendung nur eines Tankreaktors zusätzlich zum Röhrenreaktor erreicht werden. Um jedoch die maximale Kapazität pro Einheit des Gesamtvolumens des Systems zu erreichen, sollten sich an den Röhrenreaktor zwei oder mehr Tankreaktoren anschließen.Although the process is illustrated by a system in which two tank reactors are connected to the tubular reactor, the main advantages of the process using only one tank reactor in addition to the tubular reactor will. However, in order to achieve the maximum capacity per unit of the total volume of the system, two or more tank reactors should be connected to the tubular reactor.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zur Herstellung einer Alkaliphosphatlösung and Kohlendioxyd durch Umsetzung von Phosphorsäure mit einem Alkalicarbonat, dadurch gekennzeichnet, daß Phosphorsäure, ein Alkalicarbonat und Wasser kontinuierlich in das eine Ende eines röhrenförmigen Reaktors eingeführt werden, daß die Säure und das Carbonat vermischt werden und teilweise miteinander reagieren, daß die teilweise .!umgesetzte Mischung von dem anderen Ende des Reaktors abgezogen wird, daß die Mischung kontinuierlich in einen Tankreaktor mit Rührvorrichtung geleitet wird, in dem eine weitere Reaktion erfolgt und sieh gasförmiges Kohlendioxyd von der flüssigen Phase ohne wesentliches Schäumen abscheidet, daß das Kohlendioxyd kontinuierlich von der Spitze des gerührten Tankreaktors abgezogen wird und daß die Alkaliphosphatlösung kontinuierlich von dem unteren Ende des gerührten Tankreaktors abgezogen wird.1. A method for preparing an alkali metal phosphate solution and carbon dioxide by reacting phosphoric acid with an alkali metal carbonate, characterized in that phosphoric acid, an alkali metal carbonate and water are continuously introduced into one end of a tubular reactor so that the acid and the carbonate are mixed and partially react with one another that the partially.! converted mixture is withdrawn from the other end of the reactor, that the mixture is continuously passed into a tank reactor with a stirrer, in which a further reaction takes place and see gaseous carbon dioxide separates from the liquid phase without significant foaming, that the Carbon dioxide is continuously withdrawn from the top of the agitated tank reactor and that the alkali phosphate solution is continuously withdrawn from the lower end of the agitated tank reactor. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalicarbonat Natriumcarbonat angewandt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the alkali carbonate is sodium carbonate is applied. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalicarbonat als wäßrige Lösung eingeführt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the alkali carbonate as an aqueous Solution is introduced. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalicarbonat als wäßrige Aufschlämmung eingeführt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the alkali carbonate as an aqueous Slurry is introduced. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxyd von der Spitze des Tankreaktors mit Rührvorrichtung kontinuierlich in den Gasraum eines zweiten TankreaktoTS mit Rührvorrichtung geleitet wird, daß die Lösung von dem unteren Teil des Tankreaktors kontinuiedieh in den zweiten Tankreaktor geleitet wird, daß das Kohlendioxyd kontinuierlich von der Spitze des zweiten Tankreaktors abgezogen wind und daß die Alkaliphosphatlösung kontinuierlich von dem unteren Ende des zweiten Tankreaktors abgezogen wird.5. The method according to claim 1, characterized in that that the carbon dioxide from the top of the tank reactor with stirring device continuously into the gas space of a second TankreaktoTS with stirrer is passed that the solution from the lower part of the tank reactor is continuously passed into the second tank reactor that the carbon dioxide is continuous withdrawn from the top of the second tank reactor and that the alkali phosphate solution is continuously withdrawn from the lower end of the second tank reactor. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Reaktionsmischung in dem ersten Tankreaktor auf etwa 90° C erhöht wird und daß die Temperatur der Reaktionsmischung in dem zweiten Tankreaktor auf etwa 100° C erhöht wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the temperature of the reaction mixture in the first tank reactor to about 90 ° C is increased and that the temperature of the reaction mixture in the second tank reactor is increased to about 100 ° C. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1086 678.Documents considered: German Auslegeschrift No. 1086 678. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ©309 539/35Φ3.63© 309 539 / 35-3.63
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1086678B (en) * 1959-06-13 1960-08-11 Knapsack Ag Process for the production of neutralization products from phosphoric acid, the concentration of which is above 40% HPO, and soda

Patent Citations (1)

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DE1086678B (en) * 1959-06-13 1960-08-11 Knapsack Ag Process for the production of neutralization products from phosphoric acid, the concentration of which is above 40% HPO, and soda

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