DE1816839B2

DE1816839B2 - Fuer die herstellung von waschmitteln geeignetes, partiell hydratisiertes alkalitripolyphosphat und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE1816839B2
Application number: DE19681816839
Authority: DE
Inventors: Hans Werner DipL-Chem. Dr.; Walz Kurt; 6800 Mannheim Hörnig
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1968-12-24
Filing date: 1968-12-24
Publication date: 1977-04-14
Also published as: NL156373B; FR2030955A5; DE1816839A1; ES374799A1; AT300729B; DK132529B; ZA698848B; CH544724A; DK132529C; US3672826A; JPS5130037B1; CA931323A; NO129141B; NL6919163A; SE358619B; BE743638A; GB1295658A

Description

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Tripolyphosphat ist als Gerüstsubstanz ein wesentli- *5 eher Bestandteil der pulverförmigen Waschmittel. Sein mengenmäßiger Anteil an der Gesamtzusammensetzung ist so beträchtlich, daß die Tripolyphosphateigenschaften sowohl die Slurry-Beschaffenheit stark beeinflussen als sich auch in der Pulverstruktur bemerkbar machen.

Natriumtripolyphosphat kristallisiert monoklin und kommt in zwei verschiedenen Modifikationen vor, die herstellungsbedingt sind. Es handelt sich dabei um die Hoohtemperaturform (Phase 1) und die Tieftemperaturform (Phase Π). Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Modifikationen besteht dann, daß Phase-I-Natriumtripolyphosphat sehr viel schneller hydratisiert als Phase-II-Natriumtripolyphosphat Bei der Hydratation bildet sich ein Natriumtripolyphosphathexahydrat. Die Hydratationsgeschwindigkeit von im wesentlichen Phase-I haltigem wasserfreien Tripolyphosphat ist so groß, daß es bei der Herstellung eines Slurryansatzes zur Bildung von Klumpen und Verkrustungen führt Andererseits bedingt die große Hydratationsgeschwindtgkeit, daß nur eine geringe Zeit bis zum Erreichen einer konstanten Viskosität des Slurryansatzes erforderlich ist

Die Viskosität ist dann konstant, wenn das Natriumtripolyphosphat die zur Hexahydratbildung notwendige 5» Menge Wasser dem S!arryansatz entnommen hat bzw. ein hoher Hydratisierungsgrad erreicht ist Dieser ist notwendig, um nach dem Versprühen Waschpulver zu erhalten, die eine gute Rieselfähigkeit besitzen.

Gegenüber Phase-I-Tripolyphosphat hydratisiert Phase-Il-Tripolyphosphat sehr langsam und neigt zur Bildung übersättigter Lösungen. Die geringfügige Neigung zur Hydratation äußerst sich in einer verlangsamten Einstellung der Viskositätskonstanz des Slurry. Von Nachteil ist ferner, daß dadurch längere Rührzeiten notwendig werden, womit die Gefahr einer verstärkten Hydrolyse des Tripolyphosphats zur Ortho- und Pyrophosphat verbunden ist Aus übersättigten Tripolyphosphat-II-Lösungen kristallisiert das Hexahydrat nur langsam und in großen Kristallen aus, wodurch die Beschaffenheit des Sprühpulvers ungünstig beeinflußt wird. Waschpulver, die Natriumtripolyphosphat das mit überwiegend Phase-II-Gehalt eingesetzt wurde, neben beispielsweise Alkylbenzolsulfonat, Seife und Nonionics enthalten, sind weich, sind nicht freifließend· und] Ig iien sieh klebrig an. Man stiebt deshalb in konfintteniehen Anlagen die Verwendung von Phase-I-Tripolyphosphat an, das meistenteils unhydratisiert eingesetzt wird. Trotzdem gelingt es auch bei Einsäte von Tripolyphosphat mit hohem Gehalt an Phase I nicht, Waschpulver, die hohe Anteile an Aniomcs, Seife und Nonionics enthalten, mit guten Fließeigenschaften und in einem Arbeitsgang, z. B. nach dem Spruhverfahren, zu erzeugen.

Es mangelt auch, nicht an Vorschlägen, Natriumtripolyphosphat dahingehend zu modifizieren, daß es zur Herstellung eines gut sprühfähigen Slurryansatzes geeignet ist und nach der Sprühtrocknung in einem Produkt vorliegt, das befriedigende Pulvereigenschaften besitzt Es ist beispielsweise aus der DT-PA P 7507 rVa/23e (bekanntgemacht am 16.836) bekannt, Natriumtripolyphosphat das mindestens 10% Tripoly phosphat der Phase I enthält mit 0,8 bis 10 Gewichtsprozent Wasser partiell zu hydratisieren. Die Hydratisierung erfolgt hier nach dem Rieselverfahren oder durch Versprühen des Wassers auf in einen Mischkessel befindliches Tripolyphosphat.

Es ist ferner aus der CAPS 8 17 864 bekannt handelsübliches Natriumtripolyphosphat, das etwa 15 bis 45% der Phase I enthält und in Mengen von mindestens 5%, vorzugsweise 50 bis 100%, vorhydratisiert wurde, in einem Slurry zu verarbeiten.

Die GB-PS 11 1» 729 beschreibt die Herstellung eines Natriumtripolyphosphats, welches einen unbestimmten Hydratisierungsgrad aufweist nämlich einen Wassergehalt von O^ bis 22.7 Gew.-%, entsprechend einem theoretischen Gehalt von 22 bis 100% Mexahydrat. Dabei wird offenbart daß das Alkalitripolyphosphat vorzugsweise eines der Phase I sein soll und daß bei Verwendung eines Tripolyphosphats der Phase Il ein möglichst hoher Wassergehalt vorhanden sein muß. Ausdrücklich wird in dieser Patentschrift erwähnt daß bei Verwendung von Natriumtripolyphosphat das zu über 90% aus Phase II besteht ein Wassergehalt von 5,0 bis 15,0 Gew.-% vorhanden sein muß, entsprechend einem theoretischen Gehalt von 22 bis 66% Hexahydrat Die Hydratisierung des Tripolyphosphats geschieht dadurch, daß man das Tripolyphosphat in einer wasserdampfreichen Atmosphäre während längerer Zeit ruhen läßt, oder durch Aufsprühen von flüssigem Wasser auf bewegtes Tripolyphosphat.

Es wurde nun gefunden, daß hartes, freifließendes Pulver dann erhalten wird, wenn Natriumtripolyphosphat während seiner pneumatischen Förderung, z. B. bei der Waschmittelherstellung, mit Wasserdampf behandelt wird. Es entstehen dabei neben einigen größeren Hexahydratkeimkristallagglomeraten vor allem eine Vielzahl von wesentlich kleineren Hexahydratkeimkristallen, die die Größe, Form und Zahl der dann im Slurry entstehenden Hexahydratkristalle bestimmen.

Es konnte festgestellt werden, daß Größe und Form der Hexahydratkristalle im Slurry die Pulverqualität ausschläggebend beeinflussen. Die Pulverstruktur ist um so besser, je kleiner die sich im Slurry ausbildenden Tripolyphosphathexahydratkristallesind.

Erfindungsgemäß können Kristalle von der Größenordnung (1 bis 10) χ (5 bis 20) μ, vorzugsweise sogar von der Größenordnung (1 bis 3) χ (6 bis 10) μ, im Slurry erhalten werden. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sich bildenden wirksamen Hexahydratkeimkristalle auf der Tripolyphosphatoberfläche

sind etwa von der Größe 1 bis 3 μ, die bei dem bekannten Verfahren nicht erhalten werden können.

Überraschenderweise ist es also nut der erfindungsgemäßen Arbeitsweise möglich, bei der Herstellung «ines Waschpulvers mit gotea Füeßejgenscbaften auf die Verwendung der nur mit größerem technischen Aufwand erhältlichen und demzufolge teuereren Hochtemperaturform (Phase 1) des Tripolyphosphats 2» verachten und ein billigeres TPP einzusetzen, das vorzugsweise ausschließlich oder zum weitaus uberwiegenden TeD, normalerweise zu mehr als 90%, aus der Tief temperaturmodifikation (Phase II) besteht, während andererseits selbst bei Einsatz von nichthydratisiertem Tripolyphosphat mit hohem Gehalt an Phase I, d. h. mit Phase-I-Gehalt von 20 bis 45%, die Fließeigenschaften bestimmter damk hergestellter Sprühpulver, insbesondere solcher, die hohe Anteile an Alkylbenzolsulfonat Seife und Nonionics enthalten, unbefriedigend bleiben.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein insbesondere für die Herstellung von Waschmitteln geeignetes, partiell hydratisiertes Alkalitripolyphosphat mit einem Phase-H-Gehalt von über 90%, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es einen Hydratisierungsgrad entsprechend einem theoretischen Gehalt von 4-9, vorzugsweise 5-7 Gew.-% Hexahydrat aufweist und Hexahydratkeimkristalle etwa von der Größe 1 - 3 Mikron so weit Die Erfindung betrifft ferner das Verfahren zur Herstellung eines solchen partiell hydratisierten Alkaliiripolyphosphates durch Wasserbehandlung von Alkalitripolyphosphat mit einem Phase-H-Gehalt von über 90%, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man feinkörniges, wasserfreies bis wasserarmes Alkalitripolyphosphat mit einem Phase- Il -Gehalt von über 90% während der pneumatischen Förderung mit Wasserdampf behandelt, der dem Trägergasstrom zugesetzt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Vorhydratisieren bei der ohnehin im Rahmen der Waschmittelherstellung notwendigen Förderung des Natriumtripolyphosphats erfolgen. Die Hydrolyse zu Ortho- und Pyrophosphat liegt im Rahmen des bei der Verwendung von Natriumtripolyphosphat Phase I gegebenen Bereichs, je nach der Pulver- bzw. Slurry-Zusammensetzung wird im Slurry ein Hydratisierungsgrad von 70 bis 90% gefunden, wodurch eine Reifezeit für das gesprühte Pulver nicht erforderlich ist, die einkalkuliert werden müßte, wenn de.* Hydratisierungsgrad ungenügend ist Bei der Vorhydratisierung während der pneumatischen Förderung wird ein Hydratisierungsgrad erreicht, der einem Gehalt von 4 bis 9, vorzugsweise 5 bis 7 Gewichtsprozent Hexahydrat entspricht

Im wesentlichen werden die tripolyphosphathaltigen Waschpulver im Heißsprühverfahren hergestellt Die Hauptverfahrensstüfen des Heißsprühverfahrens bestehen aus der Silierung der Waschmittelbestandteile, der automatischen Abwägung und Förderung zum Mischkessel, der kontinuierlichen Herstellung eines wässerigen pastenartigen Slurryansatzes, dem Pumpen in den Sprühturm und Zerstäuben in ein Vorerhitztes Luftgemisch und Austragen des Pulvers, das in Form von Hohlkugeln am Turmboden anfällt

Das erfindungsgemäße Verfahren kann während jeder verfahrenstechnischen Stufe von der Slurrybereitung oder tanz unabhängig von dieser durchgeführt werden. Dabei wird das Natriumtripolyphosphat in einer Bedampfungsleituhg gefördert, in der es pneumatisch an einer oder mehreren hintereinander gelegenen Dampfstrahldüsen vorbeigeblasen wird.
- Die Anzahl der Dampfstrahldüsfln wird sich nach der Länge der Bedampfungsleinwg richten, wobei eine Vergrößerung der Anzahl eine gleichmäßigere Bedampfung bzw. eine Erhöhung des Triporyphospkatdurchsatzes ermöglicht Die Luftmenge wird fiber ein Reduzierventil automatisch gesteuert Das Mengenverhältnis von Tripolyphosphat: Trägergas verhält sich etwa wie 1000:100 bis 1000: SOO kg/kg, vorzugsweise 1000:20a Das Verhältnis von Wasserdampf: Trägergas wird zweckmäßig in den Grenzen (40 bis 300): 1000 kg/kg gehalten.

Die Dampfstrahldüsen werden derart mit Dampf geeigneten Sättigungsgrads beschickt, daß das Verhältnis von Wasserdampf: Tripolyphosphat an jeder einzelnen Zugabestfile das Verhältnis 50:1000 nicht übersteigt und in der Mischstrecke (5 bis 50): 1000, vorzugsweise (20 bis 30): 1000 beträgt Der Sättigungsgrad des Wasserdampfes wird zweckmäßig möglichst niedrig gehalten, & h. so, daß gerade in der Zuleitung keine unerwünschte Kondensation auftritt und der Dampf nach dem Austritt aus der Düse gesättigt vorliegt Diese Forderungen sind im allgemeinen erreichbar bei der Verwendung eines Dampfes, der bei 105 bis 150° C gesättigt und auf etwa 200⁰C überhitzt ist Durch die Entspannung in der Düse kühlt sich der Wasserdampf so weit ab, daß er gesättigt wird und auf den Tripolyphosphatpartikeln kondensiert Die Dampfstrahldüsen sind zweckmäßig genau in Rohrmitte angebracht und werden gleichmäßig von Tripolyphosphat umspült Dadurch wird eine Benetzung der Rohrwand und damit eine Krustenbildung an der Wandung weitgehend vermieden Die Strömungsgeschwindigkeit an jeder Zugabestelle beträgt zweckmäßig 20 bis 30 m/sec, und die Reynoldsche Zahl beträgt im Rohrquerschnitt et« a 10^s.

Das Verfahren ist „ η wendbar für die Herstellung sowohl handelsüblicher Waschmittelzusammensetzungen als auch anderer Zusammensetzungen, z. B. die einen höheren Gehalt an waschaktiven Substanzen enthalten, welche in der Regel zu nicht freifließenden Pulvern führen und ist von besonderem Vorteil bei Waschmitteln mit der Dreierkombination Anionics, wie z. B. Alkylbenzolsulfonat Nonionics und Seife. Es wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels, welches die Herstellung eines solchen Waschmittels betrifft schematisch und beispielsweise näher beschrieben.

Ausführungsbeispiel

Aus einem Tripolyphosphat-Vorratsbehälter wird handelsübliches nicht künstlich an Phase 1 angereich er tes Tripolyphosphat mit einem Gehalt an Phase 1 von 8% mit einer Zellenradschleuse in eine 19 m lange Bedampfungsleitung gefördert in der es pneumatisch an 4 Dampfstrahldüsen vorbeigeblasen wird. Die Fördermenge beträgt 3500 kg/h TPP. Die Luftmenge für den Tripolyphosphat-Transport wird über ein Reduzierventil automatisch gesteuert und beträgt ca. 500 bis 550 NmVh bei 0,5 bis latü.

Die Bedampfungsleitung hat eine lichte Weite von 100 mm und ist mit ihrem Ende an einen Dosierbehälter der Slurryanlage angeschlossen. Die 4 Dampfstrahldüsen, die mit Dampf von 9 kp/cm² beschickt werden, haben eine Kapazität von je 20 bis 60 kg Dampf/h. Sie sind genau in Rohrmitte angebracht und werden gleichmäßig von gefördertem Tripolyphosphat umspült

Der Dampf wird vor Eintritt in das Düsensystem entwässert und seine Gesamtmenge mittels einer Dampfmeßblende gemessen lind aufgezeichnet Aus dem so erfindungsgemäß vorhydratisierten Tripofyphosphat wird ein Waschmittel folgender Zusammensetzung in an sich bekannter Weise in einem Sprühturm hergestellt

Alkylbenzolsulfonat	5,1
Nonionics (überwiegend
AlkylphenoI-EO-Kondensat	93
Seife	33
CMC
Natriumtripolyphosphat
Silicate	8.0

Salze

Alkali, Wasser, Aufheller

15,2
14,4

Das so hergestellte Waschpulver enthält eine Vielzahl' kleiner Hexahydratkristalle der Größenordnung (1 bis 10) χ (5 bis 20) μ.

Im Gegensatz hierzu traten in einem Waschpulver gleicher Zusammensetzung, das jedoch unter Anwendung eines an sich herkömmlichen Verfahrens mit einem ca. vierfachen Wasserüberschuß hydratisieren Tripolyphosphat mit einem Gehalt von 45% Phase I hergestellt worden war, größere Mengen blockförmigem oft auch fächerförmiger Kristalle der Größe (5 bis 10) χ (20 bis 50) μ und vereinzelt sogar Kristalle bis zu einer Größe von 150 μ auf, die zu einem kriechenden und weichen Waschpulver führtea

Claims

Patentansprüche:

1. ΕΟγ die Herstellung von Waschmittel!! geeignetes; partiell hydratisiertes Alkalitripolypbosphat mit einem Phase-II-Gehalt von über 90%, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Hydratisjerungsgrad entsprechend einem theoretischen Gehalt von 4—S Gew.-% Hexahydrat aufweist und Hexahydratkeimkristalle von der Größe 1-3Mikronenthält

2. Verfahren, jqir Herstellung des partiell hydratisierten A'jkptr^lyj>hosphates nach Ansprücji 1 durch Wasserbehandlung von Alkalitripolyphosphat mit einem Phase-H-Gehalt von Ober 90%, dadurch gekennzeichnet, daß man feinkörniges, wasserfreies bis wasserarmes Alkalitripolyphosphat mit einem Phase-II-Gehalt von über 90% während der pneumatischen Förderung mit Wasserdampf behandelt, der dem Trägergasstrom zugesetzt wird.

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