DE3627469A1 - Verfahren zur ueberfuehrung von organophosphonsaeuren in die alkali- oder ammoniumsalze - Google Patents
Verfahren zur ueberfuehrung von organophosphonsaeuren in die alkali- oder ammoniumsalzeInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überführung von
Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäuren in die Alkali- oder Ammoniumsalze,
wobei diese in Form rieselfähiger, staubarmer Pulver erhalten
werden.
Die bekannten Verfahren zur Neutralisation von Organophosphonsäuren
sehen vor, daß diese in Form wäßriger Lösungen mit wäßrigen
Lösungen der Alkalihydroxide oder des Ammoniaks vereinigt
werden. Dabei fallen verdünnte wäßrige Lösungen der Salze an,
die in dieser Form z. B. für den Einsatz in wasserfreie oder wasserarme
Formulierungen ungeeignet sind. Auch erfordert der
Transport verdünnter wäßriger Lösungen erhebliche Kosten. Daher
ist es erforderlich, daß den verdünnten wäßrigen Lösungen
der Salze unter erheblichem Energieaufwand, entweder durch
Sprühtrocknung oder durch z. B. Walzentrockner das Wasser entzogen
wird. Insbesondere die genannten Trocknungsverfahren
weisen neben dem hohen Energiebedarf noch andere Nachteile auf:
Bei der Sprühtrocknung entstehen sehr feinteilige die
infolge der starken Luftbewegung mitgerissen werden, was zu erheblichen
Verlusten führen kann. Werden Lösungen z. B. auf Walzentrocknern
eingedampft, so entstehen meist grobe Agglomerate,
die einen anschließenden Mahlvorgang notwendig machen.
Diese und andere Nachteile der bekannten Verfahren können vermieden
werden, wenn man Organophosphonsäuren in der erfindungsgemäßen
Weise in die Alkali- oder Ammoniumsalze überführt. Das
erfindungsgemäße Verfahren erstreckt sich auf Organophosphonsäuren,
wie sie z. B. gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 23
43 196 hergestellt werden, insbesondere auf die Azacycloheptan-
2,2-diphosphonsäure, ist jedoch auch auf andere Organophosphonsäuren
anwendbar ist, die ähnliche physikalische Eigenschaften
aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überführung von
Organophosphonsäuren der Formel (I)
in der n=3-5 und R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe
mit 1 bis 3 C-Atomen ist, in die Alkali- oder Ammoniumsalze dadurch
gekennzeichnet, daß man
- - die kristallinen Organophosphonsäuren in Form des bei der Herstellung anfallenden feuchten Filterkuchens mit einem Wassergehalt von 10 bis 40 Gew.-% H₂O mit der berechneten Menge Alkalihydroxid oder Ammoniak wasserfrei oder in konzentrierter wäßriger Lösung und einer gegebenenfalls erforderlichen Menge Wasser umsetzt, wobei sich eine Paste mit einem Wassergehalt von 20 bis 80 Gew.-% H₂O, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-% H₂O, bildet, die man starken Scherkräften von Misch-, Dispergier- und Kneteinrichtungen aussetzt (Neutralisationsstufe)
- - und aus der Paste unter Wärmezufuhr und vermindertem Druck sowie gegebenenfalls unter weiterer Einwirkung der Misch-, Dispergier- oder Kneteinrichtungen so lange Wasser abzieht, bis diese in ein rieselfähiges Pulver übergeht (Trocknungsstufe).
Bei der Herstellung der Organophosphonsäuren gemäß deutscher
Offenlegungsschrift 23 43 196 werden diese als feuchte Kristallmassen
(Filterkuchen) erhalten, deren Wassergehalt bei 10 bis 40
Gew.-% H₂O liegen kann. Die für die Neutralisation erforderliche
Menge an Alkalihydroxid oder Ammoniak richtet sich danach, ob
man das Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-alkalisalz oder das Mono-,
Di-, Tri- oder Tetraammoniumsalz dieser vierbasischen Säuren
herstellen will. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für
die Herstellung jeder beliebigen Neutralisationsstufe, also der
sauren, neutralen und der basischen Salze. Das Alkalihydroxid
oder der Ammoniak kann in wasserfreier Form oder in Form von
wäßrigen Lösungen zugeführt werden. Wenn wasserfreie Basen in
fester Form oder gasförmiger Ammoniak verwendet werden, sollte
erforderlichenfalls zusätzlich Wasser in einer Menge zugegeben
werden, daß bei der Neutralisation eine Paste mit einem Wassergehalt
von 20 bis 80 Gew.-% H₂O, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-%
H₂O entsteht. Die zusätzliche Wasserzufuhr ist nicht erforderlich,
wenn die eingesetzte Kristallmasse bereits mehr als 30 Gew.-%
Wasser enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Apparaten durchgeführt,
die heizbar, kühlbar, evakulierbar und mit starken Misch- und
Zerteilungseinrichtungen ausgestattet sind, die auch auf zähflüssige
Pasten starke Scherkräfte zur Anwendung bringen können.
Geeignet sind hierfür z. B. Behälter mit Rotor-Stator-Maschine,
Mischer und Kneter. Besonders gut bewährt hat sich ein
Schaufeltrockner mit eingebauten Stift- und Messermühlen.
Während des Einmischens des Alkalihydroxids oder des Ammoniaks
geht die anfangs noch feuchte Kristallmasse in eine zähe Paste
über, in der nun unter dem Einfluß der starken Scherkräfte der
Misch-, Dispergier- oder Kneteinrichtungen in kurzer Zeit eine
gleichmäßige Umsetzung zum Salz stattfindet. Die Reaktion ist
exotherm und es kann erforderlich werden, durch Kühlung die
Temperatur des Produktes in einem Bereich von 30 bis 150°C,
vorzugsweise 50 bis 100°C zu halten. Eine Kühlung kann entfallen,
wenn durch eine besonders langsame Zugabe des Alkalihydroxids
in kleineren Ansätzen die Reaktionstemperatur nicht
über 100°C ansteigt.
Die Trocknung der Paste nach dem Neutralisationsschritt wird
unter vermindertem Druck unter Wärmezufuhr durchgeführt. Bei
Drucken unterhalb 500 mbar wird so viel Wärme zugeführt, daß
die Produkttemperatur bei etwa 50 bis 100°C liegt. Dabei zieht
man kontinuierlich Wasserdampf ab, bis die Paste unter der Einwirkung
der Misch-, Dispergier- oder Kneteinrichtungen in ein
rieselfähiges Pulver übergeht. Man kann auf diese Weise zu einem
staubfeinen, weitgehend entwässerten kristallinen Organophosphonsäure-
Salz kommen. Es empfiehlt sich aber, die Trocknung
nur bis zu einer Restfeuchte von 8 bis 12 Gew.-% H₂O durchzuführen.
Auf diese Weise wird ein besonders leicht auflösbares,
staubarmes aber gut rieselfähiges Pulver erhalten.
Das folgende Beispiel soll das erfindungsgemäße Verfahren näher
erläutern.
150 g rohe, feuchte Azacycloheptan-2,2-diphosphonsäure (Wassergehalt
27 Gew.-%, 425 Mol Diphosphonsäure) wurde in einen
Schaufeltrockner mit eingebauter Messermühle gefüllt. Dann wurde
das Mischwerk eingeschaltet und 67,7 kg einer 50%igen Natronlauge
(846 Mol) innerhalb einer Stunde aufgesprüht. Durch
Außenkühlung wurde die Temperatur des sich erwärmenden Reaktionsgemisches
auf 60 bis 70°C gehalten.
Nach 30 Min. wurde der Reaktormantel auf 150°C aufgeheizt und
der Druck im Innern auf 160 mbar gesenkt. Dabei verdampfte Wasser
und kühlte den Reaktorinhalt auf ca. 60°C. Gegen Ende der
Wasserverdampfung stieg die Temperatur des Reaktorinhalts auf
+70°C an, während der Druck auf 100 mbar absank.
Nach Abstellen der Beheizung, Belüftung der Apparatur und Abstellen
des Mischwerkes hatte sich ein feines, nichtstaubendes
Kristallpulver in einer Menge von 144 kg mit einem Wassergehalt
von 11 Gew.-% H₂O gebildet.
Claims (4)
1. Verfahren zur Überführung von Organophosphonsäuren der
allgemeinen Formel (I)
in der n=3-5 und R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe
mit 1 bis 3 C-Atomen ist, in die Alkali- oder Ammoniumsalze,
dadurch gekennzeichnet, daß man die kristallinen
Organophosphonsäuren in Form des bei der Herstellung anfallenden
feuchten Filterkuchens mit einem Wassergehalt von
10 bis 40 Gew.-% H₂O mit der berechneten Menge Alkalihydroxid
oder Ammoniak wasserfrei oder in konzentrierter wäßriger
Lösung umsetzt, wobei sich eine Paste mit einem Wassergehalt
von 20 bis 80 Gew.-% H₂O bildet, die man starken
Scherkräften von Misch-, Dispergier- oder Kneteinrichtungen
aussetzt (Neutralisationsstufe) und unter Wärmezufuhr und
vermindertem Druck sowie gegebenenfalls unter weiterer
Einwirkung der Misch-, Dispergier- oder Kneteinrichtungen
so lange Wasser aus der Paste abzieht, bis diese in ein
rieselfähiges Pulver übergeht (Trocknungsstufe).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man während der Neutralisation gegebenenfalls durch Kühlung
und während der Trocknung durch Wärmezufuhr die
Produkttemperatur bei 50 bis 100°C hält.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Trocknungsstufe bis zu einer Restfeuchte
von 8 bis 12 Gew.-% H₂O durchführt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß man es in einem Schaufeltrockner mit eingebauten
Stift- oder Messermühlen durchführt.
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|---|---|---|---|
| DE19863627469 DE3627469A1 (de) | 1986-08-13 | 1986-08-13 | Verfahren zur ueberfuehrung von organophosphonsaeuren in die alkali- oder ammoniumsalze |
Publications (1)
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Country Status (2)
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| DE (1) | DE3627469A1 (de) |
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1986
- 1986-08-13 DE DE19863627469 patent/DE3627469A1/de not_active Withdrawn
-
1987
- 1987-08-12 US US07/084,530 patent/US4851525A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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