DE2039104B2

DE2039104B2 - Verfahren zur herstellung von chlorhaltigem trinatriumphosphat

Info

Publication number: DE2039104B2
Application number: DE19702039104
Authority: DE
Inventors: Arthur Dock Fon Stamford Conn.; Bell Russell Norman Ardsley N.Y.; Toy (V.St.A.)
Original assignee: Stauffer Chemical Co., New York, N. Y. (V.St.A.)
Priority date: 1969-09-05
Filing date: 1970-08-06
Publication date: 1977-03-17
Also published as: GB1300313A; US3656890A; NL7012105A; DE2039104C3; DE2039104A1; FR2059234A5; ZA705200B; IT1003505B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von chlorhaltigem Trinatriumphosphat durch Vermischen von Natriumorthophosphat und Natrhimhypochlorit bei erhöhter Temperatur, Abkühlen des Gemisches und Aufarbeiten der Kristalle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von (an Verunreinigungen wie NaCl und Na₂HPO₄-2H₂O möglichst freiem) chlorhaltigem Trinatriumphosphat mit erhöhtem Gehalt an aktivem (verfügbaren) Chlor aus Natriumorthophosphat und Natriumhypochlorit zur Verfügung zu stellen.

Chlorhaltiges Trinatriumphosphat wird hauptsächlich in Haushalts-Waschmitteln verwendet In von Verunreinigungen freier Form dient dieses Produkt ferner als Sterilisierungsmittel für nahrungsmittelverarbeitende Einrichtungen, Milchzentralen, Brauereien und dgl. Durch das Natriumhypochlorit wird ein Gehalt an aktivem Chlor bereitgestellt. Die Chlormenge, die in aktiver Form vorliegt wird als »verfügbares Chlor« bezeichnet. Das verfügbare Chlor wird definiert als das doppelte der stöchiometrischen Menge an Chlor im Molekül; dieser Wert wird durch Standard verfahren ermittelt.

Beim üblichen Verfahren zur Herstellung von chlorhaltigem Trinatriumphosphat wird zu einer heißen Natriumphosphatlösung eine Natriumhypochloritlösung zugegeben Die Natriumphosphatlösung ist etwas weniger alkalisch als eine Trinatriumphosphatlösung, und sie wird gewöhnlich als »Di-Tri-Lauge« bezeichnet. Man läßt das heiße Gemisch dann abkühlen und kristallisieren, wobei sich ein Produkt bildet, dem die Formel

4(Na₃PO₄ 11 H₂O)NaOCI

zugeschrieben wird. Zu den in diesem Produkt vorgefundenen Verunreinigungen gehören Natriumchlorid und Na₂HPO₄-2H₂O. Die feuchten Kristalle aus einer Charge gelangen dann durch eine Trocknungsvorrichtung, wobei man das fertige kristalline Produkt erhält.

Bestimmte Faktoren haben einen wesentlichen Einfluß auf den Gehalt an verfügbarem Chlor im Produkt Zu diesen Faktoren gehören (1) de- Wassergehalt der Probe, (2) die Menge an zugesetztem Hypochlorit und (3) das Verhältnis von Na₂O zu P₂Os-

Die DL-PS 56 768 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fließfähigen und gut wasserlöslichen, lagerfähigen Gemischen, welche ein Hydratwasser enthaltendes Doppelsalz von Trinatriumphosphat und Natriumhypochlorit sowie außerdem Natriumsilikat enthalten, durch Eintragen von Natriumhypochloritlauge und einer phosphorhaltigen Reaktionskomponente in eine alkalische Wasserglaslösung, wobei alle Reaktionskomponenten in wäßriger Lösung ohne besondere Rücksicht auf ihren Wasseranteil (in handelsüblicher Form) anwendbar sind, so daß die bisher erforderliche Einstellung einer bestimmten Konzentration entfällt, und eine Aufarbeitung von Kristallen vermieden wird. Hierbei wird wäßrige Phosphorsäure als phosphorhaltige Reaktionskomponente verwendet, die Natriumchloritlauge und die Phosphorsäure nacheinander in die alkalische Wasserglaslösung eingetragen, und die erhaltene Reaktionslösung wird der Zerstäubungstrocknung unterworfen. Die erhaltenen Gemische zeichnen sich durch den verhältnismäßig großen Gehalt an Alkalimetallsilikat von zumindest 12%, auf Trockenbasis, aus; ihr Gehalt an aktivem (verfügbaren) Chlor liegt jedoch lediglich im Bereich von etwa 2 bis 2J5%.

Demgegenüber wurde überraschenderweise nun gefunden, daß der Zusatz geringer Mengen wasserlöslicher Alkalimetallsilikate zum Ansatz aus Natriumphoshaten und Natriumhypochlorit den Gehalt des Endproduktes an verfügbarem Chlor wesentlich verbessert

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von chlorhaltigem Trinatriumphosphat durch Vermischen von Natriumorthophosphat und Natriumhypochlorit bei erhöhter Temperatur, Abkühlen des Gemisches und Aufarbeiten der Kristalle, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Vermischen bei einer Temperatur von 85 bis 110⁰C in Gegenwart einer geringen Menge eines wasserlöslichen Alkalimetallsili kats erfolgt.

Geeignete wasserlösliche Alkalimetallsilikate sind beispielsweise die Natrium- und Kaliummetasilikate, wie z. B. Na₂SiO3; Natrium- und Kaliumorthosilikate. wie z. B. Na₄SiO₄; Natrium- und Kaliumsilikate, wie z. B. K₂Si₄O^ sowie auch flüssige alkalische Silikate mit wechselndem Verhältnis von Alkalimetalloxid zu Siliziumdioxid.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen so durchgeführt, daß man eine Lösung einer Natriumphosphatlauge mit dem gewünschten Verhältnis von Na₂O zu P₂Os und Alkalimetallhypochlorit in Gegenwart der entsprechenden Menge des wasserlöslichen Alkalimetallsilikats mischt. Die Reaktion kann diskontinuierlich oder kontinuierlich duichgeführt werden.

Geeignete Quellen für das Ausgangsmaterial Natriumphosphat sind solche, die zu einem Verhältnis von Na₂O zu P₂Os innerhalb des gewünschten Bereiches führen, der allgemein zwischen 2 :1 und etwa 3 :1 liegt; vorzugsweise beträgt das Verhältnis 2,5 :1 bis etwa 2,8:1. Natriumphosphatlaugen mit diesen Verhältniswerten sind als »Di-Tri-Laugen« bekannt Das geeignete Verhältnis Natriumoxid zu Phosphorpentoxid kann auf beliebige geeignete Weise eingestellt werden, beispielsweise durch Mischen von Orhtophosphorsäure und Natriumhydroxid, oder durch Mischen verschiedener Natriumorthophosphatsalze einschließlich der Mono- und Di-orthophosphate mit Natriumhydroxid oder Trinatriumorthophosphat Diese Gemische beziehen sich auf Natriumsalze von Orthophosphaten.

Bei der Reaktion wird die Di-Tri-Lauge bei einer Temperatur nahe dem Siedepunkt gehalten, um eine Kristallisation zu verhindern, d.h. das Natriumhypochlorit wird dieser Lauge bei einer Temperatur zwischen 85 und 110⁰C, vorzugsweise zwischen 90 und 10O⁰C, zugegeben. Das wasserlösliche Alkalimetallsilikat wird der Di-Tri-Lauge vorzugsweise derart zugesetzt, daß es vor Zugabe des Natriumhypochlorits

» der Lauge vollständig gelöst und damit vermischt ist FaBs erwünscht, kann das Alkalimetallsilikat vor dem Zumischen zur Di-Tri-Lauge in Wasser gelöst werden. Ferner kann das Alkalimetallsilikat auch dem Hypochlorit zugesetzt werden, obgleich diese Arbeitsweise nieht bevorzugt wird. Nach dem Mischen der Komponenten wird das Gemisch abgekühlt, wobei das chlorhaltige Trinatriumphosphat kristallisiert Die Kristalle werden dann vorzugsweise getrocknet und in der gewünschten Weise verpackt.

Die jeweilige Menge an Natriumhypochlorit, bezogen auf das Natriumphosphat, hängt von dem im Endprodukt angestrebten Hypochloritgehalt ab. Wie bereits erwähnt, ist einer der Faktoren, die für den Gehalt an verfügbarem Chlor verantwortlich sind, die prozentuale Menge an Natriumhypochlorit im Gemisch. Es wurde jedoch ge&inden, daß bei höheren Gehalten, unabhängig von der dem Gemisch zugesetzten prozentualen Menge an Natriumhypochlorit, die Anwesenheit des Alkalimetallsilikates die Chlor-Retention im Endprodukt verbes- «ert Im allgemeinen wünscht der Verbraucher den höchstmöglichen Gehalt an verfügbarem Chlor, der jedoch in der Praxis grob auf 3 bis 5% beschränkt ist

Beispiel 1 (Vergleich)

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Laboratoriumansatzes von chlorhaltigem Trinatriumphosphat ohne Additiv.

Etwa 44 g 50%iges Natriumhydroxid wurden mit 76 g Wasser vermischt und in einem Becherglas auf etwa 70⁰C erwärmt Dann wurden 107 g trockenes stückiges Na2HPO₄ im Verlauf von etwa 5 bis 10 Minuten zugesetzt Durch die Reaktionswärme stieg die Temperatur des resultierenden Gemischs auf fast 100⁰C. Die heiße Flüssigkeit wurde dann in einen Hobart-Mischer gegossen. Sobald die Temperatur auf etwa 90⁰C gesunken war, wurden 71 g einer Natriumhypochloritlösung (etwa 24 Gew.-% Natriumhypochlorit) zugesetzt. Man ließ den Mischer in Betrieb, bis der Inhalt sich abgekühlt hatte und kristallisiert war. Er wurde sodann aus dem Mischer entnommen und etwa 30 Minuten bis 1 Stunde lang an der Luft getrocknet. Danach wurde der Gehalt des trockenen Produktes an verfügbarem Chlor bestimmt, und zwar gemäß »Scotts Standard Methods of Chemical Analysis«, 5. Aufl., Bd. 1, Seite 289. Da es sich hier um ein festes Produkt handelte, wurde die jeweilige Analysenprobe gewogen und dann gelöst (anstelle der Verwendung eines bestimmten Flüssigkeitsvolumens).

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde die Di-Tri-Lauge, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt. Vor der Hypochlorit-Tabelle

zugabe wurden jedoch 1,5 g Natriummetasilikat Na2SiO₃ in Form eines trockenen Pulvers zugegeben. Dann wurde das Hypochlorit wie in Beispiel 1 beschrieben, zugesetzt

Der Gehalt an verfügbarem Chlor wurde nach der gleichen Methode, wie in Beispiel 1 bestimmt Das Produkt von Beispiel 1 wies einen Gehalt an verfügbarem Chlor von 4,2 Gew.-% auf, während der Gehalt an verfügbarem Chlor beim Produkt von

ίο Beispiel 2 4,69 Gew.-% betrug.

Um die Wirkung des Zusatzes variierender Mengen an Alkalimetallsilikat festzustellen, wurde ein weiteres Beispiel 3, wie nachstehend beschrieben, durchgeführt Zu beachten ist, daß die in Beispiel 2 verwendete

■5 Silikatmenge etwa 0,5% des Gesamtansatzes ausmacht Bei diesem Silikatgehalt erhält man eine schwach trübe Lösung. Mit höheren Silikatkonzentrationen wird die Trübung noch stärker, und man bevorzugt daher die Verwendung von 0,5 Gew.-% Silikat oder weniger, bezogen auf den Gesamtansatz.

Beispiel 3

Dieses Beispiel wurde im wesentlichen durchgeführt wie der Versuch gemäß Beispiel 1, mit der Abweichung, daß auf gleiche Weise wie in Beispiel 2 hier 0,75 g Natriummetasilikat zugesetzt wurden, wobei ein Gehalt an verfügbarem Chlor von 4,40 Gew.-% resultierte.

Beispiel 4

Dieses Beispiel veranschaulicht die erfindungsgemäße Herstellung (B) von chlorhaltigem Trinatriumphos-

phat in technischem Maßstab im Vergleich zur bekannten Herstellung ohne Silikatzusatz (A). Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt; sie bestätigen die im Laboratoriumsmaßstab erzielten Ergebnisse.

Das Produkt wurde erfindungsgemäß hergestellt, indem man ein abgemessenes Volumen der Di-Tri-Lauge von 105 bis 108⁰C in ein Rohr für Chargenversuche einführte. Dann wurde festes Natriummetasilikat als Zusatz zugegeben; das Rohr ermöglichte eine innige Vermischung der darin befindlichen Komponenten. Sodann wurde ein bestimmtes Volumen an Natriumhypochloritlösung in das Rohr eingeführt und dieses rotieren gelassen, bis hinreichend trockene Kristalle erzielt wurden. Eine Probe wurde entnommen und in dünner Schicht auf einem Bogen Papier an der Luft getrocknet. Nach sorgfältigem Trocknen wurde der Gehalt an verfügbarem Chlor nach der in Beispiel 1 genannten Methode bestimmt

Di-Tri-Lauge Be

Na2O/P2O5-Verhältnis Zusatz, 1

kg

Hypochloritlösung % verfügbares Chlor % freies NaOH Zusatz, 1 kg

58	56,3
2,58	2,58
24,4	23,5
582	549
15,0	15,65
5,4	5,0
15,3	13,0
279	236

5 Fortsetzung

	A	B
Silikatzusatz	ohne	Natrium
		metasilikat
kg	—	2,7
Gesamtansatz
kg	862	789
% freie Feuchtigkeit	10,6	12,7
% verfügbares Chlor, möglich	5,45	538
% verfügbares Chlor, gefunden	4,23	4,45
Differenz (Verlust an verfügbarem Chlor)	1,22	033

Beispiel 5 i₅ daß ein flüssiges Silikat mit etwa 9% Na₂O und 29% Das Verfahren von Beispiel 1 und 2 wurde im S1O2 als Zusatz verwendet wurde. Es wurde mit den in

wesentlichen wiederholt, jedoch mit der Abweichung, Beispiel 1 angegebenen Mengen an Di-Tri-Lauge und

daß als Alkalimetallsilikat Natriumorthosilikat verwen- Hypochlorit gearbeitet, ferner wurden 2fi g des

det wurde. Auch durch diesen Silikatzbsatz wurden die flüssigen Silikats der heißen Di-Tri-Lauge vor dem

Chlorretention und der Gehalt an verfügbarem Chlor im 20 Hypochloritzusatz zugegeben. Der Ansatz wurde Produkt verbessert sodann gerührt, wobei man Abkühlen und Kristallisie-

o . . . ren ließ. Die feuchten Kristalle wurden, wie in Beispiel 1

eispiei b beschrieben, getrocknet Auch durch den Zusatz von

Das Verfahren der Beispiele 1 und 2 wurde im flüssigem Silikat wird der Gehalt an verfügbarem Chlor

wesentlichen wiederholt, jedoch mit der Abweichung, 25 im getrockneten Produkt verbessert

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von chlorhaltigem Trinatriumphosphat durch Vermischen von Natriumorthophosphat und Natriumhypochlorit bei s erhöhter Temperatur, Abkühlen des Gemisches und Aufarbeiten der Kristeile, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermischen bei einer Temperatur von 85 bis 110⁰C in Gegenwart einer geringen Menge eines wasserlöslichen Alkalimetallsilik<uea to erfolgt