DE1188055B

DE1188055B - Verfahren zur Herstellung von Polyphosphaten mit niedrigem Schuettgewicht

Info

Publication number: DE1188055B
Application number: DEK48306A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Hartlapp; Dr Phil Waldemar Bielenberg
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1962-11-27
Filing date: 1962-11-27
Publication date: 1965-03-04
Also published as: NL300898A; US3378341A; AT242663B; CH435222A

Description

Verfahren zur Herstellung von Polyphosphaten mit niedrigem Schüttgewicht Unter Polyphosphaten versteht man Verbindungen der allgemeinen Formel Ment2@P"03R+@1 sofer darin Met ein einwertiges Metall darstellt und n 1 ist.
Vorliegende Erfindung betrifft ein einstufiges Verfahren zur Herstellung solcher Polyphosphate mit geringem Schüttgewicht, vorzugsweise jener, bei denen n > 2 bis <__ 4 ist, wie insbesondere Natriumtriphosphät.
Es ist bereits bekannt, hochvoluminöses Alkalipyro- und Triphosphat in zwei Verfahrensstufen dadurch herzustellen, daß eine Lösung bzw. Hydratschmelze eines Alkaliorthophosphates bzw. Orthophosphatgemisch unter Zusatz von 1 bis 7°/o eines Karbonates. welches sich bei Temperaturen bis 400° C zersetzt, versprüht und dabei zunächst ein Orthophosphatcalcinat erhalten wird. Dieses Calcinat wird dann anschließend in einer zweiten Verfahrensstufe, beispielsweise einem Drehrohrofen, durch etwa einstündiges Tempern bei Temperaturen unter 450= C in Pyro- und Tripolyphosphat übergeführt. Die Nachteile dieser Verfahrensweise sind das Arbeiten in zwei Stufen, die langen Temperzeiten sowie im Falle der Herstellung von Natriumtripolyphosphat die Tatsache, daß dieses Produkt in der Hauptsache in der als Tieftemperaturmodifikation oder Phase Il bezeichneten Form und nur in geringem Maße als Hochtemperaturmodifikation oder Phase I anfällt.
Ferner sind Verfahren bekannt, Alkalitriphosphate, gegebenenfalls im Gemisch mit Alkalipyrophosphaten, durch Versprühen von Orthophosphatlösungen in einer Verfahrensstufe herzustellen. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß hierbei die Polyphosphate mit hohen Schüttgewichten, beispielsweise 0,70 kg/l, anfallen und außerdem wie bei den bekannten zweistufigen Verfahren bei Herstellung von Natriumtripolyphosphat letzteres zum weitaus größten Teil in der Phase II (Tieftemperaturmodifikation) entsteht.
Im Gegensatz dazu findet in neuerer Zeit Natriumtripolyphosphat der Phase 1 mit einem geringen Schüttgewicht in zunehmendem Maße technisches Interesse, da sich bei der Herstellung von Waschmitteln, die als eine ihrer Komponenten Natriumtripolyphosphat enthalten, herausgestellt hat, daß von der Phase I des Na5PAo das Hexahydrat besser ausgebildet wird als von der Phase II und somit Waschmittel mit einem Gehalt an Na5p301a der Phase I sofort nach der Herstellung abgepackt werden können und nicht wie Waschmittel mit einem Gehalt an Na 5P3010 der Phase II vor dem Abpacken längere Zeit lagern müssen, damit sie nicht in der Verpackung später zur Klumpenbildung neigen.
Es wurde nun gefunden, daß man Polyphosphat mit geringem Schüttgewicht durch Sprühtrocknung herstellen kann, wenn man Lösungen oder Suspensionen von Phosphaten mittels einer Düse gemeinsam mit einer Lösung versprüht, die in der Lage ist, beim Versprühen CO, abzugeben.
Dabei wird letztere mit der unter dem zum Versprühen erforderlichen Druck stehenden Phosphatlösung bzw. -suspension, vorzugsweise erst in unmittelbarer Nähe des Ausgangspunktes des Verdüsungsstrahles, vor dem Versprühen vermischt. Diese Maßnahme bewirkt, daß das CO., nicht bereits entweichen kann, wenn die Phosphatlösung mit der CO, abgebenden Lösung zusammengebracht wird, sondern erst innerhalb der Sprühlösung frei wird und sich die Umsetzungen der Phosphate zu den Polyphosphaten in Gegenwart von CO., vollziehen können. Das Versprühen erfolgt hierbei in bekannter Weise durch eine Flammenzone hindurch, deren Temperatur so gewählt wird, daß die Abgase mit Temperaturen zwischen 280 und 450° C entweichen.
Zur Herstellung von Alkalipolyphosphaten werden zweckmäßigerweise Phosphate als Ausgangsmaterial verwendet, die P_,0.- Alkalioxyd-Molverhältnisse von 1: 2 bis 2 : 3 aufweisen.
Als COz abgebende Lösungen dienen beispielsweise Lösungen von Karbonaten und/oder Bikarbonaten der Alkalimetalle und/oder des Ammoniums, wobei diese Lösungen vorzugsweise bei Zimmertemperatur gesättigt sind. Die CO,, abgebenden Lösungen werden in einem solchen Mengenverhältnis zu den Orthophosphatlösungen eingesetzt, daß auf die Tonne umgesetztes P=05 etwa 0,275 bis 11 kg, vorzugsweise 0,55 bis 6,5 kg, abgegebenes CO, entfallen.
Ferner wurde bei der Herstellung von Natriumtripolyphosphat überraschenderweise gefunden, daß das entstehende Produkt nicht nur ein geringes Schüttgewicht, sondern darüber hinaus gleichzeitig einen hohen Gehalt an Phase I von mehr als 40%, vorzugsweise von mehr als 90%, aufweist, während nach allen bisher bekannten Verfahren Natriumtripolyphosphat erhalten wird, das im wesentlichen aus Phase 1I besteht. Dies ist um so erstaunlicher, als man die Phase I als sogenannte NHochtemperatunnodifikation« erst bei höheren Temperaturen erwarten sollte. Abgesehen davon müssen nach den bekannten Verfahren wesentlich größere Mengen an CO., abgebenden Stoffen eingesetzt werden als im vorliegenden Falle.
Zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat mit geringem Schüttgewicht und hohem Gehalt an Phase I wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Natriumorthophosphatlösung mit einem Molverhältnis von P,.05: Na20 wie etwa 3 : 5 mittels einer Düse gemeinsam mit einer etwa 20%igen Sodalösung# versprüht, wobei die Temperaturen der Abgase zwischen 280 und 450° C, vorzugsweise zwischen 380 und 430° C, liegen und das Versprühen mit besonderem Vorteil durch eine Flamme in bekannter Weise erfolgt.
Man kann dabei auch so verfahren, daß als Ausgangsprodukt eine Natriumorthophosphatlösung verwendet wird, deren Molverhältnis von P205: Na,0 um so viel größer als 3 :5 ist, als der auf die eingesetzte Sodalösung bezogenen Menge an Na 20 entspricht, damit im Endprodukt das gewünschte Molverhältnis von P205: Na,.O = 3 : 5 erhalten wird.
Ferner hat sich gezeigt, daß nach vorliegender Erfindung die Menge der zum Versprühen erforderlichen Luft in beträchtlicher Weise verringert werden kann. Beispiel 1 Bei einer Sprühleistung der Düse von 6,5 m3 Lösung je Stunde mit einem P205-Gehalt von 30% P"05 und einem Na,.0 : P205-Verhältnis von 5 : 3 (5,02tP,.05=21,4Mol und 2,210t Na20=35,6Mo1) wird bei einer Temperatur von 350° C im Abgas des Sprühturmes ich der deutschen Patentschrift 1018 394 ein Tripolyphosphat (5,23 t/h) der Phase 1I (praktisch frei von Phase I) mit einem Schüttgewicht von 0,7 kg/1 erhalten. Erhöht man die Abgastemperatur auf 420° C, so fällt bei gleichen Bedingungen ein Tripolyphosphat an mit maximal 30 % Phase I, Rest Phase TI. Das Schüttgewicht dieses Produktes liegt bei 0,7 kg/1. Beispiel 2 Bei einer Sprühleistung von 6,5 m3 Lösung je Stunde mit einem Gehalt von 30% P-,05 und einem Na20 : P.O. .-Verhältnis von 5 : 3,04 (2,187 t Na.0 und 3,02 t P20) fällt bei einer Abgastemperatur von 350° C in einem Sprühturm nach der deutschen Patentschrift 1018 394 ein Tripolyphosphat mit 40% Phase I (60% Phase 1I) an, wenn gleichzeitig 2001 Sololösung (20%ig) je Stunde unter Druck über die Düse zugegeben werden. Das Schüttgewicht liegt bei 0,45 kg/l. Erhöht man die Abgastemperatur auf 420°C, so fällt bei sonst gleichen Bedingungen ein Tripolyphosphat mit 90% Phase I, 10 0/0 Phase II und einem Schüttgewicht von 0,45 kg/l an.
Beispiel 3 In einer Natriumphosphatlösung mit einem Na.,O : P,05-Verhältnis von 5 : 3,2 (3,02 t P205 und 2,Ö75 t &a20) wurden 235 kg Soda (98%ig) aufgelöst und diese Lösung aus einem Vorratsgefäß über eine Pumpe der Düse eines Sprühturmes gemäß der deutschen Patentschrift 1018 394 zugeführt und versprüht. Bei einer Sprühleistung von 6,5 m3 Lösung je Stunde und einer Abgastemperatur von 350° C wurde ein Natriumtripolyphosphat mit einem Schüttgewicht von 0,6 bis 0,7 kg/1 erhalten, das frei von Phase I war. Das CO., der Sodalösung war zum größten Teil bereits entwichen, bevor es während des eigentlichen Sprühvorganges wirksam werden konnte.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Polyphosphaten mit geringem Schüttgewicht durch Sprühtrocknung, dadurchgekennzeichnet, daß Lösungen oder Suspensionen von Phosphaten in einer Verfahrensstufe gemeinsam mit einer Lösung versprüht werden, die in der Lage ist, beim Versprühen CO., abzugeben, wobei letztere mit der unter dem zum Versprühen erforderlichen Druck stehenden Phosphatlösung bzw. -suspension, vorzugsweise erst in unmittelbarer Nähe des Ausgangspunktes des Verdüsungsstrahles, vor dem Versprühen vermischt wird, das in bekannter Weise durch eine Flammenzone hindurch erfolgt, deren Temperatur so gewählt wird, daß die Abgase mit Temperaturen zwischen 280 und 450e C entweichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Alkalipolyphosphaten Alkaliorthophosphatlösungen mit P_,05 Alkalioxyd-Molverhältnissen von 1: 2 bis 2 : 3 verwendet werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als C02 abgebende Lösung eine Lösung von Karbonaten und/oder Bikarbonaten der Alkalimetalle und/ oder des Ammoniums verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Lösungen bei Zimmertemperatur gesättigt sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Orthophosphat-und die CO., abgebende Lösung in einem solchen Mengenverhältnis zueinander eingesetzt werden, daß auf die Tonne umgesetztes P205 etwa 0,275 bis 11,0 kg, vorzugsweise 0,55 bis 6,5 kg, abzugebendes CO., entfallen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat mit geringem Schüttgewicht und einem hohen Gehalt an Phase I eine Natriumorthophosphatlösung mit einem P,05: Na,0-Molverhältnis wie etwa 3 : 5 mittels einer Diise gemeinsam mit einer etwa 20%igen Sodalösung versprüht wird, wobei die Temperaturen der Abgase zwischen 280 und 450° C, vorzugsweise zwischen 380 und 430° C, liegen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Natriumorihophosphatlösung verwendet wird, deren Molverhältnis von P.0.: Na20 um so viel größer als 3 : 5 ist, wie der auf die eingesetzte Sodalösung bezogenen Menge an Na20 entspricht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 974 303; deutsche Auslegeschrift Nr. 1082 582.