DE1542639C - Verfahren zur kontinuierlichen Her stellung von Alkaliorthophosphate^ - Google Patents

Description

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver- nung der Dialkaliorthophosphate. Ebenso hängt die

fahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkali- Anzahl der Verdampfungsstufen von der Konzen-

orthophosphaten durch Neutralisation von Phosphor- tration der Ausgangssubstanzen ab; so benötigt man

säure mit Alkalilaugen. z. B. auch für die Herstellung von Monoalkaliortho-

Bei der Neutralisation von z. B. Phosphorsäure mit 5 phosphaten schon mehrere Verdampferstufen, wenn Natronlauge zur Gewinnung der entsprechenden Salze die Konzentration der Ausgangssubstanzen an der gewird üblicherweise die Lauge und Säure in Gegenwart nannten unteren Grenze liegt und man die gesamte von Wasser in Rührbehältern unter Kühlung Chargen- Mutterlauge in das Entspannungsgefäß 5 zurückweise gemischt, eventuell filtriert und anschließend führen will.

die so erhaltenen Lösungen diskontinuierlich oder io Von der Verdampferstufe 7 bzw. 8 kann das Konkontinuierlich in einem Ein- oder Mehrstufenverfah- densat über die Leitungen 17 bzw. 18 gegebenenfalls ren eingedampft, bis die Salze auskristallisieren. in die Wärmeaustauscher 3 und 4 zurückgeführt und

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Neu- so vorteilhaft zur Erwärmung der Ausgangslösung

tralisationslösungen bis zur Sättigungsgrenze einzu- zusätzlich benutzt werden.

dicken und dann in Kristallisatoren unter Kühlung 15 An die Verdampferstufe 8 schließen sich über die auskühlen zu lassen, wobei die entstandenen Kri- Leitung 16 der Kondensator 9 und die Vakuumstalle von der Mutterlauge abgeschleudert oder ab- pumpe 10 an.
filtriert werden. Bei all diesen Verfahren ist es erf or- Beispiel!
derlich, erhebliche Wärmeenergie zur Konzentrie- _TT ^ „ ^. ^ . , , , _x .
rung der Neutralisationslösung aufzuwenden. 20 Herstellung von Dinatriumorthophosphat mit

Es wurde nun gefunden, daß man diese erhebliche . . ^l Knstallwasser
Wärmeenergieaufwendung auf ein Minimum herab- Für die Herstellung von Dinatriumorthophosphat setzen kann, wenn man Orthophosphorsäure mit "sind zwei Verdampfungsstufen nach dem Entspaneinem P₂O₅-Gehalt von 40 bis 65 Gewichtsprozent nungsgefäß zu schalten. Es werden 3450 kg/h Phos- und Alkalilaugen von 40 bis 70 Gewichtsprozent im 25 phorsäure mit 58% P₂O₅ (2000 kg/h P₂O₅) und geschlossenen Gefäß unter Rühren umsetzt, das hier- 4500 kg/h Natronlauge 50°/oig (1740 kg/h Na₂O) in bei gewonnene Reaktionsprodukt direkt in einem die vorstehend beschriebene Apparatur gepumpt. Im oder mehreren Vakuumverdampfern durch den im Entspannungsgefäß 5 entstehen 1150 kg/h Wasser-Neutralisationsgefäß unter den Bedingungen der Re- dampf von 112° C, die zur Beheizung der nächsten aktion gebildeten Wasserdampf als indirektes Heiz- 30 Verdampferstufe benutzt werden. In den nächsten mittel für die Verdampfung zur Kristallisation'bringt, beiden Verdampferstufen werden insgesamt 1800 kg/h das abgeschiedene Kristallisat ohne vorherige Küh- Wasser verdampft, wobei in der ersten Stufe die lung durch eine geeignete Vorrichtung von der Temperatur auf 84° C und in der zweiten Stufe auf Mutterlauge abtrennt und letztere in den Kreis- 60° C absinkt und der Druck 0,5 bzw. 0,2 ata in der prozeß, insbesondere in die Verdampfung zurück- 35 letzten Stufe beträgt. In das Entspannungsgefäß 5 führt. . werden außerdem noch 6580 kg/h Mutterlauge aus

Zur Durchführung des Verfahrens wird zweck- der Zentrifuge zugepumpt. In der letzten Verdampfermäßigerweise eine Vorrichtung benutzt, die etwa wie stufe wird" der gesamte Überlauf an Kristallbrei und folgt arbeitet: Mutterlauge mit 45 % gelöstem Feststoff bei einer

Mit Hilfe der Dosierpumpen 1 und 2 werden die 40 Temperatur von 58° C auf die Zentrifuge gepumpt,

konzentrierte Natronlauge und Phosphorsäure in für auf der 5000 kg/h Dinatriumorthophosphat · 2 H₂O

'das gewünschte Endprodukt richtigem Mischungsver- abgeschleudert werden. Auf diese Weise wird aus der

hältnis durch die Wärmeaustauscher 3 und 4 in das wäßrigen Phosphorsäure und der wäßrigen Natron-

mit einem Rührwerk 6 versehene Entspannungs- laugelösung alles Lösungswasser ohne einen weiteren

gefäß 5 geführt und dort zur Reaktion gebracht, wo- 45 Wärmeaufwand verdampft, so daß nur das trockene

bei Wasserdampf entsteht, der zum Beheizen der an- Kristallisat übrigbleibt,

schließenden Verdampfungsstufen 7 über die Leitung -

14 und 8 über die Leitung 15 geführt wird. Aus dem Beispiel 2

Entspannungsgefäß 5 wird die Reaktionslösung nach- Herstellung von Mononatriumorthophosphat
einander in die Verdampferstufen 7 und 8 uberge- 5° , .
führt und dort konzentriert. Mit Hilfe der Abzugs- Zur Herstellung von Mononatriumorthophosphat pumpe 12 wird das Konzentrat aus der Verdampfer- wendet man zweckmäßigerweise nach der Entspanstufe 8 zur Zentrifuge 11 gebracht und dort Kristalle nungskammer drei hintereinandergeschaltete Ver- und Mutterlauge voneinander getrennt. Über die dampferstufen an, 1840 kg/h Phosphorsäure mit Pumpe 13 wird"die Restmutterlauge aus der Zentri- 55 58% PoO,, (1065 kg/h P₂O₅) und 1200 kg/h Natronfuge 11 in das Entspannungsgefäß 5 (oder in eine der lauge 50%ig (465 kg/h Na₂O) werden in das Ent-Verdampferstufen 7 oder 8) zurückgeführt, je nach spannungsgefäß gepumpt. Dabei entstehen 320 kg/h der Art des Produktes und der Konzentration der Wasserdampf, der zur Beheizung der nächsten Ver-Ausgangssubstanzen. Sofern erforderlich, kann in den dampferstufen benutzt wird. In den drei nachfolgen-Kreislauf der Mutterlauge noch eine Reinigungsstufe 60 den Verdampferstufen verdampfen dann insgesamt eingebaut werden. nochmals 920 kg/h Wasser, wobei in die vorletzte Die Anzahl der Verdampfungsstufen hängt dabei Verdampferstufe nochmals Mutterlauge eingezogen davon ab, wie weit man den Anfall von Endmutter- wird. Aus der letzten Verdampferstufe wird der lauge reduzieren oder sogar ganz vermeiden will. Da- Kristallbrei bei einer Temperatur von 64° C abgebci gilt allgemein, daß man bei bestimmter Ausgangs- 65 pumpt und auf die Zentrifuge gegeben. In der konkonzentration der Säure und Lauge für die Gewin- tinuierlich arbeitenden Zentrifuge werden 1800 kg/h nung von Monoalkaliorthophosphaten eine größere Mononatriumorthophosphat abgeschleudert. Es fallen Anzahl Verdampferstufen benötigt als für die Gewin- gleichzeitig 2330 kg/h Mutterlauge mit einem ge-

lösten Feststoffgehalt von 65% an, die in die vorletzte Verdampferstufe zurückgepumpt werden. Die Verdampfer sind in ihren Heizflächen so ausgelegt, daß etwa ein gleichmäßiges Temperaturgefälle von 120° C Brüdentemperatur bei 14,4 ata in der Neu-■ tralisationsstufe, etwa 105° C (0,9 ata) im ersten, 85° C (0,5 ata) im zweiten und 65⁰C (0,25 ata) im letzten Verdampfer. Auch in diesem Falle wird ohne Verwendung zusätzlicher Heizenergie alles Lösungswasser weggedampft, so daß das reine wasserfreie Mononatriumorthophosphat übrigbleibt.

Beispiel 3
Herstellung von Monokaliumorthophosphat

Zur Herstellung von Monokaliumorthophosphat wendet man zweckmäßigerweise nach dem Entspannungsgefäß drei hintereinandergeschaltete Verdampferstufen an. 1540 kg/h Phosphorsäure mit 65% P₂O₅ (1000 kg/h P₂O₅) und 1580 kg/h Kalilauge ao 50%ig (663 kg/h K₂O) werden in das Entspannungsgefäß gepumpt. Dabei entstehen 310 kg/h Wasserdampf, der zur Beheizung der nächsten Verdampferstufen benutzt wird. In den drei nachfolgenden Verdampferstufen verdampfen dann insgesamt nochmals as 890 kg/h Wasser, wobei in die erste Verdampferstufe 2500 kg Mutterlauge eingezogen wird, die bei Verfahrensbeginn einmalig als gesättigte Monokaliumorthophosphatlösung zugegeben wurde. Aus der letzten Verdampferstufe wird der Kristallbrei abgepumpt und auf die Zentrifuge gegeben. In der kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge werden 1915 kg/h Monokaliumorthophosphat abgeschleudert. Die Verdampfer sind in ihren Heizflächen so ausgelegt, daß etwa ein gleichmäßiges Temperaturgefälle auftritt von 120° C Brüdentemperatur in der Neutralisationsstufe, etwa 105⁰C im ersten, 85° C im zweiten und 65° C im letzten Verdampfer. Auch in diesem Falle wird alles Lösungswasser weggedampft, so daß das reine wasserfreie Monokaliumorthophosphat übrigbleibt.

Beispiel 4

Herstellung von Dinatriumorthophosphat mit
2 Kristallwasser

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Es wird gemäß Beispiel 1 mit zwei Verdampferstufen nach dem Entspannungsgefäß gearbeitet. Es werden 5000 kg/h Phosphorsäure mit 40% P₂O₅ (2000 kg/h P₂O₅) und 3260 kg/h Natronlauge 69%ig (1740 kg/h Na₂O) in die genannte Apparatur gepumpt. Im Entspannungsgefäß 5 entstehen 1150 kg/h Wasserdampf, die zur Beheizung der nächsten Verdampferstufe benutzt werden. In den nächsten beiden Verdampferstufen werden dann noch insgesamt 2110 kg/h Wasser verdampft. In das Entspannungsgefäß 5 werden außerdem noch 6580 kg/h Mutterlauge aus der Zentrifuge gepumpt, die beim Anfahren einmalig als gesättigte Dinatriumorthophosphatlösung zugegeben worden ist. In der letzten Verdampferstufe wird der gesamte Überlauf an Kristallbrei und Mutterlauge auf die Zentrifuge gepumpt, auf der 5000 kg/h Dinatriumorthophosphat · 2 H₂O abgeschleudert werden.

Es ist auch möglich, die Phosphorsäure und Natronlauge so einzustellen, daß Gemische aus Mono- und Dinatriumorthophosphat erhalten werden, die als Vorprodukte zur Herstellung von kondensierten Phosphaten Verwendung finden können. Dabei ist zu berücksichtigen, daß im Anfahrzustand durch die geringere Löslichkeit des Na₂HPO₄ ein Produkt anfällt, das an Na₂HPO₄ reicher ist, als dem Ausgangsmischungsverhältnis von H₃PO₄ und NaHO entspricht. Jedoch stellt sich durch die Rückführung der Mutterlauge ein stationäres Verhältnis ein, wodurch ein Endprodukt erhalten wird, das dem Mischungsverhältnis der Ausgangskomponenten entspricht.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1-. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkaliorthophosphaten durch Neutralisation von Phosphorsäure mit Alkalilaugen, dadurch gekennzeichnet, daß man Orthophosphorsäure mit einem P,,O₅-Gehalt von 40 bis 65 Gewichtsprozent und Älkalilaugen von 40 bis 70 Gewichtsprozent im geschlossenen Gefäß unter Rühren umsetzt, das hierbei gewonnene Reaktionsprodukt direkt in einem oder mehreren Vakuumverdampfern durch den im Neutralisationsgefäß unter den Bedingungen der Reaktion gebildeten Wasserdampf als indirektes Heizmittel für die Verdampfung zur Kristallisation bringt, das abgeschiedene Kristallisat ohne vorherige Kühlung durch eine geeignete Vorrichtung von der Mutterlauge abtrennt und letztere in den Kreisprozeß, insbesondere in die Verdampfung zurückführt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kondensat aus der Verdampfung zur Vorwärmung von Phosphorsäure und Alkalilauge zusätzlich ausnutzt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen