DE1194383B - Verfahren zur Herstellung von Alkali- und/oder Erdalkaliphosphaten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.-.

COIb

Deutsche Kl.: 12 i - 25/26

Nummer: 1194 383

Aktenzeichen: K 48884IV a/12 i

Anmeldetag: 7. Februar 1963

Auslegetag: 10. Juni 1965

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkali- und/oder Erdalkaliphosphaten aus Phosphor, einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas sowie Lösungen von Hydroxyden und/oder solchen Salzen der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, die über ein flüchtiges Anion verfügen, wobei durch Verbrennen des Phosphors eine Flamme erzeugt wird.

Es ist bekannt, Alkaliphosphate zu gewinnen, indem man Phosphor in einem Reaktionsturm verbrennt, "> dessen Wände mit Alkalihydroxyd- oder Alkalicarbonatlösungen berieselt werden, welche die Phosphorverbrennungsprodukte absorbieren und mit diesen reagieren. Die Nachteile dieses Verfahrens sind unter anderem, daß ausschließlich Alkalicarbonat- oder Alkalihydroxydlösungen eingesetzt werden können und daß das Endprodukt in Form einer wäßrigen Lösung von Orthophosphaten bzw. Orthophosphatgemischen anfällt, die zu festen Phosphaten bzw. Polyphosphaten unter Aufwendung zusätzlicher Energie weiterverarbeitet werden muß.

Es ist auch bekannt, Phosphate dadurch herzustellen, daß man in einem mit Graphit ausgekleideten Drehrohrofen Phosphor in Gegenwart von Luft und Wasserdampf mit Metallsalzen umsetzt, die über ein flüchtiges Anion verfügen. Dabei läßt man den Drehrohrofen mit einer solchen Geschwindigkeit rotieren, daß infolge der auftretenden Zentrifugalkräfte die Graphitwand allseitig mit einer dicken Schicht aus einer schmelzflüssigen Mischung von Phosphat und Metallsalz bedeckt wird. Um zu verhindern, daß der Kohlenstoff das entstandene Phosphat reduziert, wird gleichzeitig die Graphitauskleidung, beispielsweise mit HiMe von Luft, auf Temperaturen von 1000 bis HOO⁰C gekühlt.

Erhebliche Nachteile dieses Verfahrens sind sowohl die Schwierigkeit, die insbesondere bei hohen Belastungen der Anlage frei werdenden großen Wärmemengen aus dem Reaktionsraum über die nur zum Teil direkt gekühlte Graphitausmauerung abzuführen, als auch der Umstand, daß nur feste Salze, die relativ teuer sind, als Ausgangsprodukte verwendet werden können. Außerdem wird durch das Arbeiten mit einem waagerechten Drehrohrofen die erhaltene Phosphatschmelze entweder durch den Kitt, der die Graphitausmauerung verbindet, verunreinigt, oder die Schmelze kommt mit dem die Graphitauskleidung umgebenden Eisenmantel in Berührung, indem sie durch die Fugen tritt, was besonders durch die auf die Schmelze einwirkenden Zentrifugalkräfte gefördert wird. Abgesehen davon verursachen rotierende Aggregate höhere Investitions- und Betriebskosten Verfahren zur Herstellung von Alkali- und/oder Erdalkaliphosphaten

Anmelder:

Knapsack-Griesheim Aktiengesellschaft,

Knapsack bei Köln

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Dr. Harri Kribbe,

Knapsack bei Köln;

Dipl.-Chem. Dr. Heinz Harnisch,

Lövenich bei Köln;

Dipl.-Chem. Dr. Joseph Cremer, Hermülheim - -

und sind in weitaus stärkerem Maße dem Verschleiß unterworfen als feststehende Aggregate.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man Alkali- und/oder Erdalkaliphosphate aus Phosphor, einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas, Lösungen von Hydroxyden und/oder solchen Salzen der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, die über ein flüchtiges Anion verfügen, wobei durch Verbrennen des Phosphors eine Flamme erzeugt wird, dadurch herstellen kann, daß man die Gesamtmenge der genannten Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen in Form wäßriger Lösungen oder Suspensionen direkt in eine oder in unmittelbarer Nähe einer durch Verbrennen von Phosphor erhaltenen Flamme zerstäubt und die Abgase sowie die Phosphate aus dem Reaktionsraum abzieht, letztere in Form einer Schmelze.

Hierbei ist es empfehlenswert, die Reaktionskomponenten gleichgerichtet und gleichsinnig der durch die Phosphorflamme gebildeten Reaktionszone zuzuführen, und zwar vorteilhafterweise konzentrisch zueinander, wobei z. B. die zu versprühende Lösung bzw. Suspension im Zentrum von den übrigen Komponenten konzentrisch umgeben und gemeinsam mit diesen der Reaktionszone zugeleitet wird.

Gilt es, große Mengen an Lösung bzw. Suspension zu versprühen, so ist es nicht immer möglich, die gesamte Flüssigkeit über die Phosphorverbrennungsdüse der Reaktionszone zuzuführen. In solchen Fällen kann über zusätzliche Düsen die Flüssigkeit von außen in Richtung auf das Zentrum der Phosphorflamme in diese hinein versprüht werden, doch ist zu vermeiden, daß die Sprühkegel die Phosphordüse berühren. Aus diesem Grunde sind Düsen vorzuziehen, die einen schmalen Sprühkegel erzeugen. Die Düsen

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sollen vorzugsweise Zweistoffdüsen sein und die Flüssigkeit mit Druckluft und/oder Sauerstoff zerstäubt werden. Aus Symmetriegründen sollten mindestens zwei, besser aber mehrere Düsen angeordnet werden.

Handelt es sich bei den Ausgangsflüssigkeiten um hochkonzentrierte Lösungen, bei denen die Gefahr besteht, in den Düsen auszukristallisieren, so empfiehlt es sich, mit angewärmter Luft oder Dampf zu versprühen. Der Reaktionszone muß freier Sauerstoff in solchen Mengen zugeführt werden, daß eine vollständige Oxydation des Phosphors zur fünfwertigen Stufe erreicht werden kann.

Zur Erzielung einer einwandfreien, stoß- und flatterfreien Verbrennung sind die Spaltweiten der Phosphorverbrennungsdüse so zu wählen, daß sich die Austrittsgeschwindigkeiten der Reaktionskomponenten aus der Düse innerhalb bestimmter Grenzen bewegen. So soll die Geschwindigkeit des Phosphors etwa 0,5 bis 5 m/sec, die der zu versprühenden Lösung bzw. Suspension etwa 1 bis 12 m/sec, die des Gases zum Versprühen der Flüssigkeit etwa 300 bis 1500 m/sec und die des zum Versprühen und Verbrennen des Phosphors erforderlichen Gases etwa 50 bis 350 m/sec betragen.

Ferner bietet das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, in der Abgaswäsche anfallende wäßrige Lösungen in den Reaktionsraum zurückzuführen. Bei allen bekannten Verfahren, bei denen das aus der Phosphorverbrennung entstehende P₂O₆ mit Alkali- und/oder Erdalkalisalzen umgesetzt wird, fällt ein Teil des Reaktionsproduktes in sehr fein verteilter Form an, da das Reaktionsprodukt zum Teil in Form sehr feiner Tröpfchen entsteht. Dieser feine Anteil ist nur sehr schwer im Reaktionsraum zur Abscheidung zu bringen, er verläßt ihn vielmehr mit dem Abgas und kann aus diesem nur durch eine Naßwäsche abgetrennt werden. Aus diesen Waschlösungen muß nach den bekannten Verfahren der Feststoff in einem besonderen, nachgeschalteten Verfahren abgetrennt und gewonnen werden, was einen zusätzlichen Energie- und Arbeitsaufwand bedeutet. Außerdem können auf diese Weise aus den Waschlösungen nur dann reine Produkte gewonnen werden, wenn man von Hydroxyden oder Carbonaten ausgeht. Will man aber als Ausgangsmaterial beispielsweise Alkalichlorid einsetzen, so löst sich ein Teil des bei der Reaktion frei werdenden Chlorwasserstoffs in der Waschlösung, abgesehen von eventuell mitgerissenem, nicht umgesetztem Alkalichlorid, so daß dann aus der Waschlösung nur chloridhaltige Produkte gewonnen werden können, deren Anwendungsmöglichkeiten beschränkt sind.

Gemäß vorliegender Erfindung ist es aber möglich, die gesamten eingesetzten Ausgangsstoffe in Form einer Phosphatschmelze zu gewinnen, und es kann dabei außer von Alkali- und/oder Erdalkalihydroxyden bzw. -carbonaten auch von Chloriden oder anderen Salzen leichtflüchtiger Säuren ausgegangen werden. Selbst wenn bis zu 50 % des Reaktionsproduktes vom Abgas mit aus dem Reaktionsraum hinausgeführt werden, ist es noch möglich, die dabei anfallenden Mengen an Waschlösung restlos in den Reaktionsraum zurückzuführen, ohne daß die Temperatur im Reaktionsraum zu weit absinkt.

Die Abgaswäsche erfolgt in Waschtürmen bekannter Art, wobei man ein- oder mehrstufig arbeiten kann.

Der Feststoffgehalt der Waschlösung in der ersten Stufe soll zwischen 10 und 60%. vorzugsweise zwischen 30 und 50%. liegen. In eventuell vorgesehenden weiteren Stufen kann die Lösung verdünnter sein. Da die Wasserverdampfung aus der Lösung hauptsächlich in der ersten Stufe erfolgt, läßt man hier laufend verdünnte Lösung aus den nachfolgenden Stufen zufließen. Frischwasser wird zweckmäßigerweise in der zweiten Stufe zugegeben.

Stehen keine Laugen oder Salzlösungen als Ausgangsmaterial zur Verfügung, so kann man festes Salz in feingemahlener Form in der Waschlösung suspendieren und diese Suspension verdüsen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des neuen Verfahrens besteht darin, daß man die Waschlösung, bevor sie in den Reaktionsraum zurückgeführt wird, in bekannter Weise, z. B. mit Hilfe von H₂S oder Na₂S, entarseniert. Auf diese Weise kann der Arsengehalt der entstehenden Phosphatschmelze um 50% und mehr gesenkt werden, was nach den bisher bekannten Verfahren nicht möglich ist.

Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem senkrecht stehenden Reaktionsraum ausgeführt, dessen Wände, über deren Innenflächen die entstandene Phosphatschmelze herabläuft, aus Graphit bestehen, der mittels eines Gases, z. B. Luft, gekühlt wird.

Diese Kühlung ist so einzustellen, daß die Innenflächen der Graphitwände auf Temperaturen unterhalb 900⁰C, vorzugsweise unterhalb 750° C, jedoch nicht tiefer als etwa 100⁰C unterhalb der Temperatur, bei welcher das herzustellende Phosphat als Schmelze zu fließen beginnt, gehalten werden.

Dabei kann die Kühlung der Graphitwände so variiert werden, daß sich auf ihren Innenflächen eine Schicht aus ganz oder teilweise erstarrter Phosphatschmelze ausbildet, deren Dicke weniger als 20 mm, vorzugsweise 5 bis 10 mm beträgt.

Ferner ist es vorteilhaft, die Schmelze sich als Sumpf im unteren Ende des Reaktionsraumes ansammeln zu lassen, bevor man sie abzieht. Die abgezogenen Mengen sollen dabei so bemessen sein, daß der verbleibende Sumpf die Produktionsmenge eines Zeitraumes von mehr als 10 Minuten, vorzugsweise mehr als 30 Minuten, enthält, als Ausgleich für etwaige kurzzeitige Schwankungen in der Zugabe des Phosphors oder der Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen, so daß eine Schmelze konstanter Zusammensetzung abläuft. Damit es leichter ist, den Schmelzsumpf flüssig zu halten, empfiehlt es sich, die Abgase in der Nähe des Sumpfes, vorzugsweise unmittelbar über dessen Oberfläche, aus dem Reaktionsraum abzuführen. Reicht die Wärmeabgabe der Abgase nicht aus, den Schmelzsumpf flüssig zu halten, so können zu diesem Zweck zusätzliche Heizquellen angebracht werden.

Um die gesamte Fläche der Graphitinnenwand auf einer möglichst gleichmäßigen Temperatur zu halten, ist es vorteilhaft, die Mengen der dem Graphit außen zugeführten Kühlgase, entsprechend dem Temperaturgefälle im Reaktionsraum, zu verteilen.

Durch Imprägnieren des Graphits mit einer Phosphatschmelze zu Beginn der Reaktion ist es möglich, ihn in seiner Oxydationsbeständigkeit erheblich zu verbessern, so daß — im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren — darauf verzichtet werden kann, eine mehrere Zentimeter starke Schutzschicht aus flüssiger Phosphatschmelze an der Graphitinnenwand herab-

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fließen zu lassen. Diese Imprägnierung wird so vor- unterschiedlich große Mengen an Kühlgas zugeführt

genommen, daß man zu Beginn der Reaktion eine werden können. Die Graphitwände können aus

dünnflüssige Phosphatschmelze, deren Alkalioxyd- Bauelementen, wie Blöcken, Platten oder Segmenten,

P₂O₅-Molverhältnis weniger als 1,3, vorzugsweise bestehen, die ohne Verwendung eines Bindemittels

weniger als 1,1 beträgt, über die Innenfläche der 5 oder Kittes fugenlos miteinander verbunden sind.

Graphitauskleidung herabfließen läßt, wobei die Werden Phosphate mit einem Alkalioxyd-P₂O₅-

Schmelze in die Poren des Graphits eindringt. Es Molverhältnis von gl,2 hergestellt, so empfiehlt es

empfiehlt sich, während der Imprägnierung den Druck sich, durch Einbauten im unteren Drittel des Reaktions-

im Kühlsystem der Graphitauskleidung so einzustellen, turmes den Grad der Abscheidung noch weiter zu

daß er geringer als der Druck im Reaktionsraum ist. io steigern. Diese Einbauten, die Rohre, Stäbe, Platten,

Hingegen soll während der Hauptreaktion der Druck Blöcke u. dgl. sein können, bewirken neben der

im Kühlsystem größer als im Reaktionsraum sein. Oberflächenvergrößerung eine vielfache Umlenkung

Neben dem großen Vorteil, in der Industrie häufig des Gasstromes und bestehen — ebenso wie die

als Neben- oder Abfallprodukte anfallende wäßrige Graphitwände selbst — vorteilhafterweise aus Elektro-

Lösungen bzw. Suspensionen von Alkali- und/oder 15 graphit, der gemäß bekannten Verfahren nach-

Erdalkalihydroxyden, -carbonaten oder -salzen anderer verdichtet worden ist.

leichtflüchtiger Säuren als Ausgangsmaterial zur Da eine Kühlung der Einbauten in den meisten Herstellung von Alkali- und/oder Erdalkaliphosphat- Fällen nicht möglich ist, läßt sich ihre Oxydationsschmelzen zu verwenden, zeichnet sich das vor- beständigkeit wesentlich erhöhen, wenn sie in der stehend beschriebene Verfahren auch durch große 20 gleichen Weise wie die Graphitwände zu Beginn der Raum-Zeit-Ausbeuten aus. Infolge der durch die Umsetzung imprägniert werden.
Verdampfung des Wassers bewirkten Innenkühlung Im Boden des Reaktionsturmes ist der Ablauf für die können somit bei gleicher Anlagengröße höhere Phosphatschmelze in Form eines Überlaufrohres anLeistungen erzielt werden. Dabei ist es überraschend, gebracht, welches gegebenenfalls in seiner Höhe daß die Möglichkeit besteht, große Flüssigkeitsmengen 25 variabel ist, um die Menge des Schmelzsumpfes direkt in eine Phosphorflamme einzudüsen, ohne daß regulieren zu können.

zumindest ein Teil des Phosphors nur bis zu einer In den nachfolgenden Zeichnungen ist eine Aus-Oxydationsstufe oxydiert wird, die geringer als die führungsform der genannten Vorrichtung, die jedoch fünfwertige ist, und daß trotz des starken Energie- nicht zwingend für die Durchführung des Verfahrens entzuges, der durch die Wasserverdampfung hervor- 30 ist, als Beispiel wiedergegeben. Gemäß F i g. 1 ist ein gerufen wird, die Temperatur im Reaktionsraum nicht Reaktionsraum von Graphitwänden 2 umgeben, die so weit absinkt, daß die entstandene Phosphat- mit Bohrungen und Kanälen (nicht gezeichnet) verschmelze an den Wänden nicht mehr ablaufen kann. sehen sind, welche ein Kühlsystem bilden. Zur

Produkte, die mit niederwertigen Verbindungen besseren Führung der Kühlgase können die Graphit-

des Phosphors verunreinigt sind, sind im höchsten 35 wände von einem Mantel 12 umgeben sein, der die

Maße unerwünscht, da sie, abgesehen von der Giftig- Graphitwände nicht berührt und so einen Zwischen-

keit von Verbindungen niederer Oxydationsstufen des raum mit diesen bildet.

Phosphors, beim Auflösen im Wasser einen unan- Am oberen Ende dieses Reaktionsturmes befindet

genehmen Geruch verbreiten. sich eine Mehrstoffdüse 1, in welcher beispielsweise

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- 40 der durch Leitung 5 zugeführte flüssige Phosphor fahrens verwendet man vorteilhafterweise eine Vor- mittels Preßluft aus Leitung 6 zerstäubt wird. Dem richtung, die aus einem feststehenden, vorzugsweise Zentrum dieser Düse wird die als Ausgangsmaterial zylindrischen Reaktionsturm besteht, der an seinem dienende Flüssigkeit über die Leitung 3 zugeführt und oberen Ende eine Phosphorverbrennungsdüse in mit Hilfe von durch Leitung 4 zugeleiteter Luft Form einer Mehrstoffdüse trägt und dessen senkrechte 45 ebenfalls zerstäubt. Die entstandene Phosphatoder nur wenig von der Senkrechten abweichende schmelze verläßt den Turm über den als Wehr aus-Wände aus fugenlos aneinandergefügtem Graphit gebildeten Ablauf 13 und wird in bekannter Weise bestehen, der mit Bohrungen oder Kanälen, welche zur abgeschreckt. Die untere Turmöffnung ist so dimen-Führung von Kühlgas dienen, versehen ist. sioniert, daß einerseits nicht die Gefahr einer Ver-

Gegebenenfalls umgibt man den Graphitturm noch 50 stopfung besteht und andererseits nicht zu viel

so mit einem Mantel, daß dieser die Außenwand des Falschluft angesaugt wird, wodurch die Abgasmenge

Graphits nicht berührt und zwischen Graphit und unnötig erhöht würde. Wehr sowie Schmelzablauf

Mantel ein Zwischenraum zur besseren Führung der sind ebenfalls aus dem mit Schmelze imprägnierten,

Kühlgase gebildet wird. vorzugsweise nachverdichteten Graphit-Material ge-

Auch ist die richtige Dimensionierung des Reaktions- 55 fertigt. Ein Abgasrohr, das zu einem Waschturm 8

raumes von großer Wichtigkeit, da einerseits die führt, ist mit Prallplatten 14 und mindestens einer

Temperatur der Wandung nicht zu hoch werden darf, Düse 15 versehen, die Waschflüssigkeit in das etwa

andererseits muß die Temperatur selbst am Boden 500 bis 900⁰C heiße Abgas sprüht,

des Reaktionsturmes noch so hoch sein, daß die Durch Wasserverdampfung aus der Waschflüssig-

entstandene Schmelze leichtflüssig ablaufen kann. 60 keit wird das Abgas auf eine Temperatur von 100°C

Aus diesem Grunde hat es sich als vorteilhaft erwiesen, oder darunter abgekühlt. Das soweit abgekühlte

die Abmessungen des Turmes so zu wählen, daß das Abgas gelangt dann in den zwei- oder mehrstufigen

Verhältnis von Höhe zu Durchmesser zwischen etwa Waschturm 8 bekannter Art, in welchem das mit-

2:1 und 5:1, vorzugsweise bei etwa 3:1, liegt. gerissene Produkt und das überschüssige P₂O₅ aus-

Ferner ist es zweckmäßig, das Kühlsystem in 65 gewaschen werden. Die Waschflüssigkeit wird durch mehrere horizontal übereinanderliegende und von- eine Pumpe im Kreislauf gefahren, wobei sie sich alleinander getrennte Kühlzonen zu untersteile, denen, mählich aufkonzentriert. Die konzentrierte Phosphatje nach dem Temperaturgefälle im Reaktionsraum, lösung kann dem Kreislauf entnommen und über die

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Leitungen 9 sowie die Zweistoffdüsen 7 in den Reaktionsraum eingedüst werden, gegebenenfalls nachdem die Konzentration der Lösung durch über Leitung 10 zufließende verdünntere Lösung etwas herabgesetzt worden ist. Das erforderliche Frischwasser wird bei 11 dem Kreislauf zugemischt.

F i g. 2 gibt eine detaillierte Darstellung der Mehrstoffdüse 1 mit den obengenannten Zuleitungen 3, 4, 5 und 6.

Beispiel 1

In einer Anlage mit einem Reaktionsturm von 6 m Höhe und 2 m Durchmesser wurden stündlich 1001, entsprechend etwa 170 kg, schmelzflüssiger Phosphor verbrannt. In die Phosphorflamme wurden zentral durch die Mehrstoffdüse stündlich 2561 50%ige Natronlauge mit 70 m⁸ Luft gesprüht. Die Gesamtmenge an Verbrennungsluft lag zwischen 1000 und 1200 m⁸ pro Stunde. Es wurden stündlich 370 kg Phosphat in Form einer Schmelze erhalten, entsprechend einer Ausbeute von etwa 68%· Der Phosphitgehalt des Produktes lag bei 0,005%. Der Rest fiel in Form einer 50%igen wäßrigen Lösung an, die nach entsprechender Einstellung mit weiterer Natronlauge auf Natriumpyrophosphat verarbeitet wurde. Es wurden stündlich 128 kg Na-Pyrophosphat erhalten. Die Gesamtausbeute an P₂O₅ lag bei 97%.

Beispiel 2

In der gleichen Anlage wie bei Beispiel 1 wurden stündlich 170 kg Phsophor mit einer Gesamtluftmenge von etwa 1200 m⁸ pro Stunde verbrannt. Durch das Zentrum der Düse wurden stündlich 43017O⁰C warme 50%ige Natronlauge mit 80 m^s Luft pro Stunde in die Flamme gesprüht. Es wurden stündlich 560 kg Schmelze erhalten. Die Ausbeute an Schmelze lag bei 88% und der Phosphitgehalt unter 0,01%. Der Rest wurde als 50%ige Lösung gewonnen, die wie bei Beispiel 1 auf Natriumpyrophosphat verarbeitet wurde. Die Gesamtausbeute, bezogen auf P₂O₅, lag bei 98 %.

Beispiel 3

In der gleichen Anlage wie bei Beispiel 1 und 2 wurden wieder stündlich 170 kg Phosphor verbrannt. Durch die Zentraldüse wurden stündlich 3501 50%ige Natronlauge mit 70 m³ Luft pro Stunde in die Flamme gesprüht. Nach 3stündigem Betrieb war der Feststoffgehalt der Waschlösung in der ersten Stufe der Naßwäsche auf 45% angestiegen, worauf stündlich 3501 dieser Lösung über drei konzentrisch um die Phosphordüse angeordnete Düsen mit je 100 m³ Druckluft pro Stunde in den Reaktionsturm eingedüst wurden. Aus der zweiten Stufe der Naßwäsche wurde so viel Lösung in den ersten Kreislauf gegeben, daß der Stand und der Feststoffgehalt konstant blieben. Der zweite Kreislauf wurde laufend mit Frischwasser ergänzt. Es wurden stündlich 580 kg Schmelze mit weniger als 0,01 % Phosphit erhalten, entsprechend einer Ausbeute von etwa 98 %·

Beispiel 4

In der gleichen Anlage wie bei den vorhergehenden Beispielen wurden stündlich 1001, entsprechend 170 kg, Phosphor mit etwa 1000 m³ Luft pro Stunde verbrannt. 420 kg feingemahlenes KCl wurden stündlich in 3301 der aus dem ersten Kreislauf der Naßwäsche entnommenen, etwa 30% Feststoff enthaltenden Lösung suspendiert und über eine Dosierpumpe, verteilt auf die Zentraldüse und die drei äußeren Düsen, in die Phosphorflamme gesprüht. Der auf die Zentraldüse entfallende Anteil wurde mit m³ Sauerstoff pro Stunde versprüht; die drei äußeren Düsen wurden mit je 150 m³ Luft pro Stunde betrieben. Der Feststoffgehalt der Lösung in der ersten Stufe der Naßwäsche wurde durch dauernden Zulauf von Lösung aus dem zweiten Kreislauf auf etwa 30 % gehalten. Es wurden stündlich 630 kg Schmelze erhalten, entsprechend einer Ausbeute von 97%. Der Chloridgehalt des Produktes lag bei 0,2% und der Phosphitgehalt unter 0,01 %.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Alkali- und/oder Erdalkaliphosphaten aus Phosphor, einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas und Lösungen von Hydroxyden und/oder solchen Salzen der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle, die über ein flüchtiges Anion verfügen, wobei durch Verbrennen des Phosphors eine Flamme erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der genannten Alkali- und/oder Erdalkaliverbindungen in Form wäßriger Lösungen oder Suspensionen direkt in die oder in unmittelbarer Nähe der Flamme zerstäubt und die Abgase sowie die Phosphate aus dem Reaktionsraum abgezogen werden, letztere in Form einer Schmelze.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu versprühende Lösung bzw. Suspension im Zentrum der konzentrisch zueinander geführten Reaktionspartner gemeinsam mit diesen der Reaktionszone zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der zu versprühenden Lösung bzw. Suspension von außen in Richtung auf das Zentrum der Phosphorflamme verdüst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionszone die Geschwindigkeit des Phosphors zwischen etwa 0,5 und 5 m/sec, die der zu versprühenden Lösung oder Suspension zwischen 1 und 12 m/sec, die des zum Verdüsen der Lösung oder Suspension verwendeten Gases zwischen 300 und 1500 m/sec und die des zum Verbrennen und Verdüsen des Phosphors erforderlichen Gases zwischen 50 und 350 m/sec beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase einer ein- oder mehrstufigen Naßwäsche zugeleitet werden und die dabei anfallende Waschflüssigkeit in den Reaktionsraum zurückgeführt und in die Phosphorflamme gedüst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das als Ausgangsprodukt verwendete Hydroxyd und/oder Salz flüchtiger Säuren der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle in der aus der Naßwäsche stammenden Waschflüssigkeit gelöst oder suspendiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsprodukte wäßrige Alkalilaugen mit einem Feststoffgehalt zwischen 10 und 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent, eingesetzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in einem senkrecht stehenden Reaktionsraum durchgeführt wird, dessen Wände, über deren Innenflächen die entstandene Phosphatschmelze herabläuft, aus Graphit bestehen, der mittels eines Gases gekühlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitwände so gekühlt werden, daß deren Innenflächen auf Temperaturen unterhalb 900°C, vorzugsweise unter 75O⁰C, jedoch nicht tiefer als etwa 100° C unterhalb der Temperatur, bei welcher das herzustellende Phosphat als Schmelze zu fließen beginnt, gehalten werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Graphitwände so eingestellt wird, daß sich auf ihren Innenflächen eine Schicht aus ganz oder teilweise erstarrter Phosphatschmelze ausbildet, deren Dicke weniger als 20 mm, vorzugsweise 5 bis 10 mm, beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende Phosphatschmelze, bevor sie aus dem Reaktionsraum abgezogen wird, in dessen unterem Ende als Sumpf gesammelt wird, wobei die Phosphat-

schmelze in solchen Mengen abgezogen wird, daß der verbleibende Sumpf die Produktionsmenge eines Zeitraumes von mehr als 10 Minuten, vorzugsweise mehr als 30 Minuten, enthält.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Prozesses die Graphitwände mit einer im Reaktionsraum erzeugten dünnflüssigen Phosphatschmelze imprägniert werden, deren Alkalioxyd-P₂O₅-Molverhältnis weniger als 1,3, vorzugsweise weniger als 1,1 beträgt und die man über die Innenwand der Auskleidung fließen läßt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß während der Imprägnierung im Kühlsystem der Graphitwände ein geringerer Druck als im Reaktionsraum aufrechterhalten wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß während der Hauptreaktion im Kühlsystem der Graphitwände ein höherer Druck als im Reaktionsraum aufrechterhalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 076 101, 1 112 053.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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