DE2330174C3 - Process and device for the production of essentially water-insoluble, chain-like ammonium polyphosphates - Google Patents
Process and device for the production of essentially water-insoluble, chain-like ammonium polyphosphatesInfo
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Description
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen wasserunlöslichen, kettenförmigen Ammoniumpolyphosphaten der allgemeinen Formel (NH4PO3)m in der η einer ganzen Zahl von 10 bis 1000 entspricht, durch Erhitzen etwa äquimolekularer Mengen vom Ammoniumorthophosphat und Phosphorpentoxid auf Temperaturen zwischen 170 und 3500C in Gegenwart von gasförmigem Ammoniak und unter gleichzeitiger Bewegung des Reaktionsgutes. Außerdem betrifft sie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a process for the production of essentially water-insoluble, chain-like ammonium polyphosphates of the general formula (NH4PO 3 ) m in which η corresponds to an integer from 10 to 1000, by heating approximately equimolecular amounts of ammonium orthophosphate and phosphorus pentoxide to temperatures between 170 and 350 0 C in the presence of gaseous ammonia and with simultaneous movement of the reaction mixture. It also relates to a device for carrying out this method.
Ammoniumpolyphosphate, früher Ammoniumetaphosphate genannt, sind schon seit langem bekannt Die anfänglichen Versuche, kondensierte Ammoniumphosphate durch thermische Wasserabspaltung von Orthophosphaten analog den entsprechenden Alkali- und Erdalkalisalzen herzustellen, führten zu vernetzten, sogenannten Ultraphosphaten mit unerwünschten Eigenschaften, weil bei der für die Wasserabspaltung erforderlichen Temperatur der Zersetzungsdruck soAmmonium polyphosphates, formerly called ammonium metaphosphates, have been known for a long time initial attempts, condensed ammonium phosphates by thermal dehydration of orthophosphates analogous to the corresponding alkali and Producing alkaline earth salts led to crosslinked, so-called ultraphosphates with undesirable Properties because the decomposition pressure is so at the temperature required for dehydration stark anstieg, daß große Mengen NH3 aus den Produkten entwichen.increased so that large amounts of NH3 escaped from the products.
In den letzten Jahrzehnten wurde die Chemie der laboratoriumsmäßigen Herstellung von Ammoniumpolyphosphaten — im folgenden abgekürzt APP bezeich net — weiter untersucht, und es wurden Methoden gefunden, die diese Schwierigkeiten vermeiden. Grundlage all dieser Verfahren ist die Umsetzung von phosphathaltigen Substanzen mit einem KondensaIn the last few decades the chemistry of the laboratory production of ammonium polyphosphates - hereinafter abbreviated to APP - has been designated net - further researched and methods have been found to avoid these difficulties. All of these procedures are based on the implementation of phosphate-containing substances with a condensate tions- und einem Ammonisierungsmittel in Ammoniak atmosphäre bei erhöhter Temperatur.ionizing agent and an ammonizing agent in ammonia atmosphere at elevated temperature.
So wird in der deutschen Patentschrift 7 42 256 ein Verfahren beschrieben, bei dem Ammoniumorthophosphat unter Druck bei Temperaturen über 200° C mitFor example, German Patent 7 42 256 describes a process in which ammonium orthophosphate is used under pressure at temperatures above 200 ° C
behandelt wird. Zur Erniedrigung des wasserlöslichenis treated. To lower the water-soluble
deutschen Offenlegungsschrift 14 42 995 wird das Konstitutionswasser aus den Orthophosphaten durch Reaktion mit Harnstoff und/oder ähnlichen Substanzen, wie z. B. Melamin, Thioharnstoff, Dicyandiamid, durchgeführt Ik der technischen Durchführung besitzen dieseGerman Offenlegungsschrift 14 42 995 will be Constitutional water from the orthophosphates through reaction with urea and / or similar substances, such as B. melamine, thiourea, dicyandiamide, carried out Ik the technical implementation have this Verfahren aber den erheblichen Nachteil, daß aus der bei der Reaktionstemperatur weichen Reaktionsmischung große Mengen der bei der Umsetzung entstehenden Gase (CO2 und NH3) entfernt werden müssen. Bei der Verknüpfung zweier PO^-Gruppen zu However, the process has the considerable disadvantage that large amounts of the gases (CO 2 and NH 3 ) formed during the reaction have to be removed from the reaction mixture, which is soft at the reaction temperature. When linking two PO ^ groups to einer P—O—P-Bindung der Kette wird je ein Molekül Harnstoff benötigt aus dem dabei 1 Mol CO2 und 2 Mol NH3 entstehen. Je nach Art der phosphathaltigen Substanz werden bis 1 Mol NH3 als Kation in APP gebunden, d. h., es werden bei der Kondensation vonFor a P — O — P bond in the chain, one molecule of urea is required, from which 1 mole of CO 2 and 2 moles of NH3 are formed. Depending on the type of phosphate-containing substance, up to 1 mole of NH 3 is bound as a cation in APP, ie during the condensation of 1 Mol Orthophosphat zu langen Ketten 2 bis 3 Mole Gas abgegeben. Das entspricht bei der mittleren Reaktionstemperatur von 2500C einer Gasmenge von fast 1 m3/kg APP. Beim Entweichen dieser großen Gasmengen bläht die weiche Reaktionsmasse stark auf1 mole of orthophosphate is released into long chains of 2 to 3 moles of gas. At the mean reaction temperature of 250 ° C., this corresponds to an amount of gas of almost 1 m 3 / kg APP. When these large amounts of gas escape, the soft reaction mass swells up considerably und bereitet dadurch große apparative Schwierigkeiten, verursacht geringe Raum-Zeit-Ausbeuten und verteuert das Verfahren erheblich. Die großen Mengen von entweichendem NH3 und CO2 reagieren außerdem in den kälteren Apparateteilen miteinander zu festenand thereby causes great difficulties in terms of apparatus, causes low space-time yields and makes the process considerably more expensive. The large amounts of escaping NH 3 and CO 2 also react with one another to form solid substances in the colder parts of the apparatus Verbindungen, die Verkrustungen und Verstopfungen verursachen.Connections that are caking and clogging cause.
Zur Verringerung der apparativen Schwierigkeiten wird vorwiegend mehrstufig gearbeitet So wird gemäß einer Ausführungsform der deutschen AuslegeschriftIn order to reduce the difficulties with the apparatus, work is predominantly carried out in several stages an embodiment of the German Auslegeschrift 15 67 692 eine Schmelze aus Orthophosphorsäure und Harnstoff hergestellt. Diese wird auf ein heißes Umlaufbett aus Rückgutmaterial als Wärmeträger gesprüht und in einer dritten Stufe wird das Bett zur Vollendung der thermischen Kondensation in einen15 67 692 a melt of orthophosphoric acid and Urea produced. This is transferred to a hot circulating bed made of returned material as a heat transfer medium sprayed and in a third stage the bed is turned into a complete thermal condensation indirekt beheizten Brennraum geführtindirectly heated combustion chamber out
In einer weiteren Ausführungsform der obengenannten Schrift wird nach Herstellen einer Schmelze aus den Umsetzungsteilnehmern bei 100° C die gleiche Menge Rückgut hinzugefügt und auf 135° C erhitzt, so lange, bisIn a further embodiment of the above-mentioned document, after a melt has been produced from the Reaction participants at 100 ° C the same amount Return material added and heated to 135 ° C until die CO2- und NH3-Entwicklung beendet ist Dann erst wird die Temperatur auf 275° C erhöht um die Reaktion zu Ende zu führen.the evolution of CO 2 and NH 3 has ended. Only then is the temperature increased to 275 ° C. in order to complete the reaction.
Aus der deutschen Auslegeschrift 17 67 205 ist ferner ein Verfahren bekannt, gemäß dem AmmoniumpolyFrom the German Auslegeschrift 17 67 205 is also a method known according to the ammonium poly phosphate aus Ammoniumorthophosphate^ Phosphor pentoxid und gegebenenfalls Harnstoff in Gegenwart von Ammoniak in einem Tunnelofen oder einem Drehrohrofen hergestellt werden.phosphate from ammonium orthophosphate ^ phosphorus pentoxide and optionally urea in the presence of ammonia in a tunnel furnace or a Rotary kiln are manufactured.
Nach diesem älteren Verfahren müssen die Ausgangssubstanzen in einer sehr feinteiligen Form und in inniger Vermischung miteinander vorliegen, bevor sie durch eine Reaktionszone hindurchbewegt werden, in der sie nach einem möglichst exakt einzuhaltenuen Temperatur-Zeit-Programm erhitzt werden.According to this older process, the starting substances must be in a very finely divided form and in an intimate manner Mixing with each other before they are moved through a reaction zone in which they be heated according to a temperature-time program that must be adhered to as precisely as possible.
Wird nun nicht mit Hilfe eines Tiuiiiilofens, durch den ein Stahlband läuft, sondern in einem Drehrohrofen gearbeitet, der mit Stahlkugeln zur Zerkleinerung des Endproduktes versehen ist, so muß jeweils die Hälfte des Endproduktes als Rückgut in den Prozeß zurückgeführt werden, was eine beträchtliche Verminderung der Kapazität der Anlage bedeutetIs not now with the help of a Tiuiiiilofens through the a steel belt runs, but worked in a rotary kiln that uses steel balls to crush the End product is provided, half of the end product must be returned to the process as return material, which is a considerable reduction in the Means capacity of the plant
Der Einsatz einer innigen Vormischung der vorher feingemahlenen Ausgangsprodukte ist dabei zwingend notwendig, weil das Ausgangsmaterial bei der Umsetzung zusammensintert und sich dann nicht mehr vermischen kann.The use of an intimate premix of the previously finely ground starting products is essential necessary because the starting material sintered together during implementation and then no longer can mix.
Selbst bei Einsatz einer innigen Mischung der feinteiligen Ausgangskomponenten wirr! daher kein homogenes Endprodukt erhalten.Even when using an intimate mixture of the finely divided starting components confused! therefore no obtained homogeneous end product.
Die bekannten Produkte bestehen z. T. aus langkettigem Ammoniumpolyphosphat, z.T. aber aus sauren Ultraphosphaten. Noch wesentlich ungünstiger sind die Ergebnisse, wenn man die Rohstoffe ungemischt, z. B. über 2 parallel gesteuerte Dosierorgane simultan in das Drehrohr dosiertThe known products consist, for. Partly from long-chain ammonium polyphosphate, but partly from acidic Ultraphosphates. The results are even more unfavorable if the raw materials are not mixed, e.g. B. Dosed simultaneously into the rotary kiln via 2 parallel controlled dosing devices
Praktisch unmöglich ist es jedoch, nach dem bekannten Verfahren grobteiliges Ausgangsmaterial einzusetzen.However, it is practically impossible to use the known process to obtain coarse starting material to use.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeiden kann, wenn man das Erhitzen etwa äquimolekularer Mengen von Ammoniumorthophosphat und Phosphorpentoxid auf Temperaturen zwischen 170 und 3500C in Gegenwart von gasförmigern Ammoniak unter ständigem und gleichzeitigem Mischen, Kneten und Zerkleinern des Reaktionsgutes durchführt, wobei man das Mischen, Kneten und Zerkleinern in der ersten Phase des Erhitzens, in der das Reaktionsgemisch teigig ist, mit relativ geringer Drehzahl und, nachdem ein feinteiliges Produkt entstanden ist, in der zweiten Phase des Erhitzens mit so hohen Drehzahlen durchführt, daß aus dem Reaktionsprodukt eine Art Wirbelbett gebildet wird.Surprisingly, it has now been found that one can avoid these disadvantages, when performing the heating approximately equimolar amounts of ammonium orthophosphate and phosphorus pentoxide at temperatures from 170 to 350 0 C in the presence of gasförmigern ammonia with continuous and simultaneous mixing, kneading and comminution of the reaction mixture, wherein the mixing, kneading and crushing in the first heating phase, in which the reaction mixture is doughy, is carried out at a relatively low speed and, after a finely divided product has been formed, in the second heating phase at such high speeds that the reaction product turns out a kind of fluidized bed is formed.
Durch Einstellen einer bestimmten Reaktionstemperatur läßt sich dabei die Wasserunlöslichkeit des Endproduktes regeln, wobei die Wasserunlöslichkeit mit zunehmender Reaktionstemperatur steigt.By setting a certain reaction temperature, the water insolubility of the Regulate the end product, the water insolubility increasing with increasing reaction temperature.
So erhält man Endprodukte mit einer Löslichkeit von 22% bei 2000C; mit einer Löslichkeit von 13% bei 21O0C; mit einer Löslichkeit von 9% bei 230° C; mit einer Löslichkeit von 6% bei 2500C und mit einer Löslichkeit von 2 bis 3% bei 2700C, wobei dazwischenliegende Werte im Bereich einer Kurve liegen, die sich aus einer graphischen Darstellung der genannten Werte ergibtEnd products with a solubility of 22% at 200 ° C. are thus obtained; having a solubility of 13% at 21O 0 C; with a solubility of 9% at 230 ° C; with a solubility of 6% at 250 ° C. and with a solubility of 2 to 3% at 270 ° C., with values in between lying in the range of a curve which results from a graphic representation of the values mentioned
Ein erster Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber bekannten Arbeitsweisen ist es, daß die Rohstoffe Ammoniumorthophosphat und Phosphorpentoxid ohne vorheriges Mischen in der Vorrichtung zu APP umgesetzt werden können. Auch ist es nicht nötig, die zu verwendenden Ammoniumphosphate, die bekanntlich bei längerer Lagerung zu schwer zerkleinerbaren Brocken erhärten, vorher zu zerkleinern.A first advantage of the present invention over known procedures is that the Raw materials ammonium orthophosphate and phosphorus pentoxide without prior mixing in the device to APP can be implemented. Also it is not necessary to use the ammonium phosphates that as is known, harden into chunks that are difficult to grind after prolonged storage, to be grinded beforehand.
Ein zweiter Vorteil ist es, daß die Reaktion in einem einzigen Reaktor durchgeführt wird, wobei die Temperatur des Heizmantels der Vorrichtung für ein Produkt mit bestimmten Eigenschaften während der gesamtenA second advantage is that the reaction is carried out in a single reactor, with the temperature of the heating jacket of the device for a product with certain characteristics throughout Reaktionszeit konstant ist Das mehrstufige Arbeiten in verschieden temperierten Reaktionsapparaten bzw. das entsprechende Durchlaufen von Temperaturprofilen in Tunnel- und Drehrohröfen entfälltResponse time is constant The multi-stage work in differently tempered reaction apparatus or the corresponding passage through temperature profiles in Tunnel and rotary kilns are not required
Ein dritter Vorteil liegt darin, daß das NH3 mittels eines einfachen Gasverteilers, z.B. eines gelochten Rohres, gleich mäßig auf die Oberfläche des Reaktionsgutes geblasen wird, wo es gemäß nachfolgender Bruttoreaktionsgleichung mit den andeien Komponenten reagiertA third advantage is that the NH 3 is blown evenly onto the surface of the reaction material by means of a simple gas distributor, eg a perforated pipe, where it reacts with the other components according to the general reaction equation below
(NH4J2HPO4 + 1/2 P4O10 + NH3 = -(NH4PO3L(NH 4 J 2 HPO 4 + 1/2 P 4 O 10 + NH 3 = - (NH 4 PO 3 L
Diese Reaktion verläuft äußerst rasch, da durch den Knetvorgang laufend neue Oberflächen erzeugt werden, an denen das NH3 abreagieren kann. Hierdurch wenien wesentlich kürzere Verweilzeiten erreicht, als dies bei den bekannten Verfahren, z. B. gemäß der deutschen Patentschrift 7 42 256, der Fall ist wo die noch verhältnismäßig wasserlöslichen Produkte einer ersten Reaktionsstufe feinteilig zerkleinert werden und ein zweites Mal einer Wärmebehandlung unterworfen werden.This reaction takes place extremely quickly, as the kneading process continuously creates new surfaces on which the NH 3 can react. As a result, significantly shorter dwell times are achieved than with the known methods, e.g. B. according to German Patent 7 42 256, the case is where the still relatively water-soluble products of a first reaction stage are finely divided and subjected to a second heat treatment.
Ein vierter Vorteil der Erfindung ist, daß praktisch nur überschüssiges NH3 aus dem Reaktor abgeführt werden muß. Große Mengen anderer Gase, z. B. COj, brauchen nicht entfernt zu werden, wodurch Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Mindestpartialdruckes wegfallen, wie sie beispielsweise gemäß der deutschen Offenkgungsschrift 15 67 698 benötigt werden oder in dem Verfahren gemäß der deutschen Auslegeschrift 17 67 205, wo die überschüssigen und freiwerdenden Gase an den Enden der Reaktionsapparate abgesaugt werden müssen.A fourth advantage of the invention is that practically only excess NH 3 has to be removed from the reactor. Large amounts of other gases, e.g. B. COj do not need to be removed, which eliminates devices for maintaining a certain minimum partial pressure, as required for example according to the German Offenlegungsschrift 15 67 698 or in the method according to the German Auslegeschrift 17 67 205, where the excess and released gases at the ends of the reaction apparatus must be suctioned off.
Außerdem entfallen bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise die sonst benötigten Vorrichtungen zur Aufarbeitung der großen Mengen an gasförmigem Ammoniak und Kohlendioxid bzw. zur Beseitigung der daraus entstehenden Sekundärprodukte.In addition, in the method of operation according to the invention, the otherwise required devices for Processing of the large amounts of gaseous ammonia and carbon dioxide or to remove the secondary products resulting therefrom.
Ein fünfter Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Löslichkeit des Produktes durch die Wahl der Endtemperatur festgelegt werden kann.A fifth advantage of the invention is that the solubility of the product can be determined by the choice of the final temperature.
Die erfindungsgemäße Arbeitsweise gestattet es also, den wasserlöslichen Anteil des Fertigproduktes vorher zu bestimmen. Da dieser, je nach Anwendungszweck, verschieden hoch gewünscht wird, können so durch eine einfache Maßnahme in derselben Vorrichtung Produkte mit verschiedenen Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungszwecke hergestellt werden.The method of operation according to the invention therefore allows the water-soluble portion of the finished product to be removed beforehand to determine. Since this, depending on the application, is desired at different levels, you can use a simple measure in the same device products with different properties for different Applications are produced.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise besteht darin, daß hierbei ein so feinteiliges Produkt anfällt, daß für die meisten Anwendungszwekke, wie die Verwendung als Rammschutzmittel in Polyurethanschäumen oder in Intumeszeiizfarben, eine anschließende Feinzerkleinerung durch Mahlung nicht erforderlich ist Vielmehr kann das Feinkorn von den geringen Anteilen Oberkorn durch eine einfache Siebung getrennt und das Überkorn wieder dem Reaktor zugeführt werden.Another advantage of the procedure according to the invention is that this is such a finely divided Product that is used for most purposes, such as use as a ramming protection in Polyurethane foams or in intumescent paints, no subsequent fine comminution by grinding Rather, the fine grain can be removed from the small proportions of the upper grain by a simple Separated sieving and the oversized grain fed back to the reactor.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in F i g. 1 schematisch dargestelltA device for carrying out the method according to the invention is shown in FIG. 1 shown schematically
Aus den Vorratsbehältern 1 und Γ weiden die Rohstoffe Ammoniumphosphat und Phosphorpentoxid über die Wägeeinrichtungen 2 und 2' durch die Zuführungsleitung 3 in den Reaktor 4 geführt Dieser besteht zweckmäßigerweise aus einem geschlossenen Trog, der mit einem Heizmantel 5 versehen ist, an demFrom the storage containers 1 and Γ graze Raw materials ammonium phosphate and phosphorus pentoxide via the weighing devices 2 and 2 'through the Feed line 3 led into the reactor 4. This expediently consists of a closed one Trough which is provided with a heating jacket 5 on which
Zu- und Abführungsstutzen 6 und 6' angebracht sind und welcher von einem Heizmedium durchflossen wird.Inlet and outlet nozzles 6 and 6 'are attached and which is traversed by a heating medium.
Während der gesamten Reaktionszeit wird über das Gasleitungsrohr 7 Ammoniak zugeführt, das mittels des Gasverteilungsrohres 8, welches aus einem mit einer Vielzahl von kleineren öffnungen versehenen Rohr besteht, gleichmäßig auf die Oberfläche der Reaktionsmasse geblasen wird. Überschüssiges Ammoniak entweicht über die Abgasleitung 9 aus dem Reaktor 4 und wird in einer nicht dargestellten Vorrichtung absorbiert.During the entire reaction time ammonia is fed in via the gas line pipe 7, which by means of the Gas distribution pipe 8, which consists of a pipe provided with a large number of smaller openings is blown evenly onto the surface of the reaction mass. Excess ammonia escapes via the exhaust gas line 9 from the reactor 4 and is in a device not shown absorbed.
Mittels der um eine waagerechte Achse rotierenden Werkzeuge 10 wird das Reaktionsgut gemischt, geknetet und zerkleinert Nach Beendigung der Reaktion wird das Produkt durch den Austragsstutzen 14 abgelassen und nach Durchlaufen einer Kühleinrichtung 11 in einer Siebmaschine 12 in Feinkorn und Überkorn getrennt. Das Feinkorn wird in einer Abfüllstation 13 abgepackt, das Grobkorn wird wieder dem Reaktor 4 zugeführt Alternativ kann natürlich auch das gesamte Produkt oder nach der Siebung das Grobkorn gemahlen werden.By means of the tools 10 rotating about a horizontal axis, the reaction material is mixed, kneaded and crushed After the reaction has ended, the product is discharged through the discharge nozzle 14 drained and after passing through a cooling device 11 in a screening machine 12 in fine grain and Oversized grain separated. The fine grain is packed in a filling station 13, the coarse grain is again fed to the reactor 4 Alternatively, of course, the entire product or, after sieving, the Coarse grain are ground.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Misch-, Knet- und Zerkleinerungswerkzeuge, in der Regel zwei mit variabler Drehzahl arbeitende, um parallel angeordnete waagerechte Achsen rotierende Doppel-Z-Schaufeln so auszuführen, daß die waagerechte Bewegungsrichtung der Reaktionsmasse von den lagerseitigen Wänden weg zur Mitte der Reaktionszone zeigt Hierdurch wird die Belastung von Lagern und Stopfbuchsen stark gemindert It has proven advantageous to use the mixing, kneading and crushing tools, usually two variable speed double-Z-blades rotating about parallel arranged horizontal axes so execute that the horizontal direction of movement of the reaction mass away from the bearing-side walls points towards the middle of the reaction zone This greatly reduces the load on bearings and stuffing boxes
Anordnungen mit schrägliegenden oder senkrechten Achsen sind auch möglich, jedoch weniger vorteilhaft.Arrangements with inclined or vertical axes are also possible, but less advantageous.
In einer weiteren Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen den beiden Werkzeugen 10 entsprechend den Fig.2 und 3 eine Schnecke 15 anzuordnen, deren Förderrichtung während der Reaktion in den Trog hineinzeigt Hierdurch wird die Reibung der Produktpartikeln wesentlich vergrößert was eine raschere Zerkleinerung zur Folge hat. Durch Umschalten der Antriebsrichtung wird die Schnecke 15 zum Austragsorgan.In a further embodiment, it has proven to be advantageous between the two tools 10 to arrange a screw 15 according to FIGS. 2 and 3, the conveying direction of which during the reaction points into the trough This significantly increases the friction between the product particles which results in faster shredding. By switching the drive direction, the worm 15 to the discharge organ.
Die Variierbarkeit der Drehzahl der Misch-, Knet- und Zerkleinerungswerkzeuge gestattet es zur Erzielung eines wirksamen Misch-, Knet- und Zerkleinerungseffektes, in den Phasen der Umsetzung, in denen das Reaktionsgemisch hart und klumpig oder teigig ist und in denen somit hohe mechanische Kräfte zu überwinden sind, mit niedrigen Drehzahlen zu arbeiten, während nach der erfolgten Zerkleinerung durch Erhöhen der Drehzahl aus dem Reaktionsgemisch eine Art Wirbelbett erzeugt werden kann, wodurch ein erhöhter Stoff- und Wärmeaustausch und damit eine Verkürzung der Reaktionszeit erreicht wird. Die Drehzahlregelung wird in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme ausgeführtThe variability of the speed of the mixing, kneading and crushing tools allows this to be achieved an effective mixing, kneading and crushing effect in the phases of implementation in which the reaction mixture is hard and lumpy or doughy and in which there are thus high mechanical forces have to be overcome to work at low speeds while after the crushing has taken place Increasing the speed of the reaction mixture a kind of fluidized bed can be generated, whereby a increased mass and heat exchange and thus a shortening of the reaction time is achieved. the Speed control is carried out depending on the power consumption
Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren noch weiter erläutert.The following examples are intended to explain the process according to the invention in more detail.
Beispiel 1 fo Example 1 fo
Eine innige Mischung aus 2640 g feinteiligem (NH4J2HPO4 und 2840 g feinteiligem P4Oi0 wurde in einem auf 265° C aufgeheizten, mit rotierenden Misch-, Knet- und Zerkleinerungswerkzeugen ausgestatteten Reaktor von 7 1 Inhalt eingefüllt und 1 Stunde lang 4001 NH3 und anschließend 1001 NH3Zh in den Reaktor eingeleitet Nach 2 Stunden wurde ein kristallines Produkt abgezogen. Das Produkt besaß ein NH3: P-Molverhältnis von 0,986 und einen wasserlöslichen Anteil (lprozentige Aufschlämmung in Wasser bei 25°C) von 3,6%. Der pH-Wert in dieser Aufschlämmung betrug 5,2. Die Menge Stickstoff, gebunden in Form von NH3, betrug 99,7%.An intimate mixture of 2640 g of finely divided (NH 4 I 2 HPO 4 and 2840 g of finely divided P 4 Oi 0 was poured into a reactor of 7 l, which was heated to 265 ° C. and equipped with rotating mixing, kneading and comminuting tools, and was charged for 1 hour 400 l of NH 3 and then 100 l of NH 3 Zh passed into the reactor after 2 hours a crystalline product was drawn off. The product had an NH 3 : P molar ratio of 0.986 and a water-soluble fraction (1 percent suspension in water at 25 ° C.) of 3.6%. The pH value in this slurry was 5.2. The amount of nitrogen, bound in the form of NH 3 , was 99.7%.
2640 g (NHi)2HPO4 in Form faustgroßer Brocken und 2840 g grobes P4OiO wurde nacheinander in einen auf 265° C aufgeheizten, mit rotierenden Misch-, Knet- und Zerkleinerungswerkzeugen ausgestatteten Reaktor von 7 1 Inhalt eingefüllt. In den Reaktor wurden eine Stunde lang 400 1 NH3 und danach 2001 NH3Zh eingeleitet. Nach 2 Stunden wurde ein kristallines Produkt abgezogen. Das Produkt besaß ein NH3 : P-Molverhältnis von 0,99 und einen wasserlöslichen .Anteil (lprozentige Aufschlämmung in Wasser bei 25°C) von 1,9%. Der pH-Wert in dieser Aufschlämmung betrug 5,3. Die Menge Stickstoff, gebunden in Form von NH3, betrug 99,4%.2640 g of (NHi) 2 HPO 4 in the form of fist-sized chunks and 2840 g of coarse P 4 OiO were poured one after the other into a reactor with a capacity of 7 l, heated to 265 ° C. and equipped with rotating mixing, kneading and comminuting tools. 400 l of NH 3 and then 2001 of NH 3 Zh were introduced into the reactor for one hour. After 2 hours a crystalline product was drawn off. The product had an NH 3 : P molar ratio of 0.99 and a water-soluble .Anteil (1 percent suspension in water at 25 ° C.) of 1.9%. The pH in this slurry was 5.3. The amount of nitrogen bound in the form of NH 3 was 99.4%.
2301 g NH4H2PO4 in Form faustgroßer Brocken und 2840 g grobes P4O10 wurden nacheinander in einen auf 265°C aufgeheizten mit rotierenden Misch-, Knel- und Zerkleinerungswerkzeugen ausgestatteten Reaktor von 7 1 Inhalt eingefüllt In den Reaktor wurden eine Stunde lang 800 1NH3 und danach 2001 NH3Zh eingeleitet. Nach 2 Stunden wurde ein kristallines Produkt abgezogen. Das Produkt besaß ein NH3: P-Molverhältnis von 0,99 und einen wasserlöslichen Anteil (lprozentige Aufschlämmung in Wasser bei 25° C) von 2,1%. Der pH-Wert in dieser Aufschlämmung betrug 5,3. Die Menge Stickstoff, gebunden in Form von NH3, betrug 99,6%.2301 g of NH 4 H 2 PO 4 in the form of chunks the size of a fist and 2840 g of coarse P4O10 were successively poured into a reactor with a capacity of 7 l, which was heated to 265 ° C. and equipped with rotating mixing, crushing and comminuting tools 1NH 3 and then 2001 NH 3 Zh introduced. After 2 hours a crystalline product was drawn off. The product had an NH 3 : P molar ratio of 0.99 and a water soluble content (1 percent slurry in water at 25 ° C) of 2.1%. The pH in this slurry was 5.3. The amount of nitrogen bound in the form of NH 3 was 99.6%.
Diammoniumphosphat und Phosphorpentoxid wurden analog Beispiel 2 umgesetzt und das Reaktionsprodukt wurde jeweils nach 2 Stunden aus der Reaktionszone abgezogen. In der folgenden Tabelle sind die Löslichkeiten der Reaktionsprodukte in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur aufgeführt:Diammonium phosphate and phosphorus pentoxide were reacted analogously to Example 2 and the reaction product was withdrawn from the reaction zone after every 2 hours. In the table below are the Solubilities of the reaction products are listed as a function of the reaction temperature:
26,4 kg (NH4J2HPO4 in Form faustgroßer Brockei und 28,4 kg P4Oi0 wurden nacheinander in einen au 27O0C aufgeheizten, mit zwei rotierenden Misch-, Knet und Zerkleinerungswerkzeugen ausgestatteten Reakto; von 701 Inhalt eingefüllt Zwischen den beidei Werkzeugen rotierte eine Schnecke. In den Reakto wurde in den ersten beiden Stunden 3,5 m3 NH3/] eingeleitet26.4 kg (NH 4 J 2 HPO 4 fist-sized in the form Brockei and P 28.4 kg 4 Oi 0 were added sequentially to a au 27O 0 C heated, equipped with two rotating mixing, kneading and comminuting tools Reacto; of 701 content filled A screw rotated between the two tools and 3.5 m 3 of NH 3 /] was introduced into the reactor in the first two hours
In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften de erhaltenen Endprodukte in Abhängigkeit von de jeweiligen Verweilzeit aufgeführt:The following table shows the de end products obtained depending on the respective residence time:
23 '50 17423 '50 174
Vcrweil/cil
(h)Vcrweil / cil
(H)
2
32
3
NIIi : I'
Mdlverhiilniis
mi lindproduklNIIi: I '
Mdlverhiilniis
mi lindprodukl
1.02
1.01
1.011.02
1.01
1.01
Als Nil, iiewifhis 'As Nile, iiewifhis'
98
94.3
10098
94.3
100
lui N ■ inlui N ■ in
Die gleiche Umsetzung wurde in einer ahnlichen Vorrichtung jedoch ohne die/wischen den Werkzeugen rotierende Schnecke durchgeführt. Um den gleichen Feinkornanteil zu erhalten, verlängerte sich die Verweilzcit um I bis 2 Stunden.The same implementation was done in a similar device but without the / wiping tools rotating screw carried out. In order to get the same fine grain content, the Dwell time from 1 to 2 hours.
26 kg (NHj))HPO4 in Form faustgroßer Brocken und
28,4 kg PjOki wurden nacheinander in einen auf 260"C
aufgeheizten, mit rotierenden Misch-, Knel- und Zerkleinerungswerkzeugen ausgestatteten Reaktor von
70 I Inhalt eingefüllt. In den Reaktor wurden 1 Stunde
lang 4 m'NHj und danach 0.5 m1 NH j/h eingeleitet. Die
Drehzahlen der rotierenden Misch-, Knet- und Zerkleinerungswerkzeuge wurden in Abhängigkeit von der
Leistungsaufnahme in zwei Stufen geregelt. Beim Durchfahren der teigigen und harte Brocken enthalten-I
.oslichkcil
("/<>)26 kg (NHj)) HPO 4 in the form of chunks the size of a fist and 28.4 kg PjOki were successively poured into a reactor with a capacity of 70 l, which was heated to 260 "C and equipped with rotating mixing, kneading and comminuting tools 4 m'NHj for an hour and then 0.5 m 1 NHj / h. The speeds of the rotating mixing, kneading and crushing tools were regulated in two stages depending on the power consumption. oslichkcil
("/ <>)
1.34
1.12
0,671.34
1.12
0.67
pllpll
5,1
5,3
5.J5.1
5.3
5.J
Kl)IHlIlIi-'Kl) IHlIlIi- '
< b 5 μιυ < b 5 μιυ
44.244.2
44.5
4H44.5
4H
den Produktphasen liefen die Werkzeuge mil l;iiigs;i men Drehzahlen (15 bzw. 21 llpm). Nach weitgehender Zerkleinerung des Produktes und absinkender Leistungsaufnahme wurden die Werkzeuge automatisch auf hohe Drehzahlen umgeschaltet (49/b4 llpm). Das nach 2 Stunden abgezogene Produkt hülle ein NHi: P-Molverhältnis von 0,985. Sein wasserlöslicher Anteil betrug 1,5%. Der pH-Wert in dieser AulschUim mung betrug 5,40. Die Menge Stickstoff, gebunden in form von N111. betrug 99,3%.the product phases ran the tools mil l; iiigs; i Men speeds (15 or 21 llpm). After more extensive Shredding the product and decreasing power consumption became the tools automatically switched to high speeds (49 / b4 llpm). The Product withdrawn after 2 hours had an NHi: P molar ratio of 0.985. Its more water soluble Share was 1.5%. The pH in this aulschUim mung was 5.40. The amount of nitrogen bound in the form of N111. was 99.3%.
Ein unter sonst gleichen Reaktionsbeiliiigiiugcn. jedoch mit während der ganzen Reaktionszeil langsam laufenden Misch-, Knet- und Zerkleinerungswerk/eugen in derselben Vorrichtung hergestelltes Produkt hatte nach 2 Stunden eine Wasserlöslichkeit von 3,8%. Das NH): P-Molverhältnis betrug 0,98, der pll Wen der Aufschlämmung betrug 5,20 und die Menge Stickstoff, gebunden in Form von NHs. betrug 99,1 %.One with otherwise the same reactions. however, with slowly running mixing, kneading and comminuting units during the entire reaction line Product made in the same device had a water solubility of 3.8% after 2 hours. The NH): P molar ratio was 0.98, the pll Wen the slurry was 5.20 and the amount of nitrogen bound as NHs. was 99.1%.
Hier/u I Blall ZeichnungenHere / u I blall drawings
Claims (5)
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| GB1588574A GB1446260A (en) | 1973-06-14 | 1974-04-10 | Process for the production of linear ammonium polyphosphates impact tool |
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| US05/475,820 US3978195A (en) | 1973-06-14 | 1974-06-03 | Process for the production of substantially water-insoluble linear ammonium polyphosphates |
| AT487174A AT352683B (en) | 1973-06-14 | 1974-06-12 | PROCESS AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF SUBSTANTIALLY WATER-INSOLUBLE, CHAIN-FORMED AMMONIUM POLYPHOSPHATES |
| CH804574A CH610578A5 (en) | 1973-06-14 | 1974-06-12 | |
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| IT51535/74A IT1023039B (en) | 1973-06-14 | 1974-06-14 | PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF AMMONIUM POLYPHOSPHATE |
| FR7420807A FR2241490B1 (en) | 1973-06-14 | 1974-06-14 | |
| BE145730A BE816345A (en) | 1973-06-14 | 1974-06-14 | METHOD AND APPARATUS FOR THE PREPARATION OF LINEAR POLYPHOSPHATES OF AMMONIUM ESSENTIALLY INSOLUBLE IN WATER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19732330174 DE2330174C3 (en) | 1973-06-14 | Process and device for the production of essentially water-insoluble, chain-like ammonium polyphosphates |
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| DE2330174A1 DE2330174A1 (en) | 1975-01-02 |
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| DE2330174C3 true DE2330174C3 (en) | 1978-01-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0049763A1 (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-21 | Hoechst Aktiengesellschaft | Process for producing long-chain ammonium polyphosphate |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0049763A1 (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-21 | Hoechst Aktiengesellschaft | Process for producing long-chain ammonium polyphosphate |
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