DE650258C

DE650258C - Herstellung von Alkaliorthophosphaten

Info

Publication number: DE650258C
Application number: DEK132433D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Grasshoff; Dr Oskar F Kaselitz
Original assignee: Kali Forschungs Anstalt GmbH
Current assignee: Kali Forschungs Anstalt GmbH
Priority date: 1933-12-10
Filing date: 1933-12-10
Publication date: 1937-09-18

Description

Herstellung von Alkaliorthophosphaten Es ist bekannt, daß bei der Erhitzung von Kaliumchlorid und Phosphorsäure, um eine rasche und vollständige Austreibung der Salzsäure zu erreichen, Temperaturen angewandt werden müssen, bei denen eine weitgehende Dehydration der Phosphate bzw. der gegebenenfalls überschüssigen Säure stattfindet. Die beim Erkalten solcher Schmelzen anfallenden Massen, die meist zähe, glasartige Beschaffenheit zeigen, bereiten einer weiteren Verarbeitung erhebliche Schwierigkeiten. Infolge ihrer Hygroskopizität und da die Möglichkeit einer Düngung mit Meta- und Pyrophosphat.en ohne Schädigung der Pflanze strittig ist, ist auch eine unmittelbare Verwendung der Schmelze nicht möglich. Es ist schon vorgeschlagen worden, solche Schmelzen durch Abschrecken, etwa auf Eisenplatten, in wasserlösliche Form zu bringen. Jedoch müssen diese löslichen Meta- und Pyrophosphate zwecks Überführung in Orthophosphate aufgelöst und durch eine besondere Operation von langer Dauer hydratisiert werden.
Zur vollständigen Austreibung der Salzsäure aus Lösungen von Chlorkalium in Phosphorsäure, die einen erheblichen überschuß an Phosphorsäure enthalten, sind, wenn eine Dehydratisierung vermieden werden soll, unter Aufrechterhaltung des Siedens bei 130i nicht zu überschreitender Temperatur mehrere Stunden erforderlich.
Auch durch Einleiten von Wasserdampf zwischen iao bis a50°, gegebenenfalls bei Gegenwart von S04-Ionen, soll eine Dehydratisierung vermieden werden; doch sind auch bei diesem Verfahren im allgemeinen längere Zeiträume erforderlich.
Bekannt ist auch die Herstellung von pyrophosphatfreiem Monophotphat nach Art eines Konversionsverfahrens aus dem primären bzw. sauren Ammoniumphosphat durch Erhitzen eines Gemisches dieses mit Chlorkalium oberhalb aoo° unter Entweichen von Ammoniumchlorid in Dampfform, wobei dieses als Nebenprodukt gewonnen wird.
Schließlich ist auch die Geninnung von Alkalimonophosphat über das aus Ferrophosphor mit Alkalisalzen erhaltene Trialkaliphosphat durch Vermischen dieses bzw. seiner Lösungen'mit Phosphorsäure bekannt.
Was die bekannten Verfahren betrifft, um Pyro- bzw. Metaphosphate bzw. die entsprechende Säure in Orthophosphorsäure oder deren Salze überzuführen, so -finden sich in der Literatur nur Angaben, nach denen ein sehr langes Kochen ihrer Lösungen, also bei etwa iio bis 13o°, erforderlich ist, bis diese Umwandlung ein beträchtliches Ausmaß erreicht hat: Bei den Verfahren, die an Chlorkalium und Phosphorsäure als Ausgangsmaterialien gebunden sind, wurde gefunden, daß es zweckmäßiger und wirtschaftlicher ist, davon abzusehen, die Pyrophosp@at- oder Metaphosphatbildung bei niederen Temperaturen und langer Reaktionsdauer, die zur Austreibung der Salzsäure erforderlich sind, zu vermeiden und in bekannter Weise die Austreibung der Salzsäure aus Alkalichlorid schnell bei höherer Temperatur vorzunehmen und die Bildung der Dehydratisierungsprodukte in den Kauf zu nehmen, da in dein vorliegenden Verfahren ein Weg gezeigt ist, nach dem es leicht gelingt, die Pyro- bzw. Metaphosphate in kürzester Zeit in Orthophosphate überzuführen, weil die Umwandlung der dehydratisierten Produkte bei Gegenwart von Wasser und hohen Temperaturen äußerst schnell erfolgt.
Für die Beurteilung des Gesamtvorganges der Überführung von Kaliumchlorid und Phosphorsäure in Monophosphat erweist sich der scheinbare Umweg über dehydratisiertes dann wieder zu hydratisierendes Produkt überraschenderweise als der technisch einfachere ,und wirtschaftlichere wegen des unter den offenbarten Bedingungen schnellen Ablaufs der .dem Verfahren zugrunde liegenden Reaktionen, die unmittelbar im Anschluß aneinander durchgeführt werden können.
Gegenstand. vorliegender Erfindung ist ein. Verfahren, das gestattet, Schmelzen, die ein Gemisch von Meta-, Pyro- und Orthophogphaben mit diesen Säuren :darstellen, in einem Arbeitsgang und momentan in Orthophösphate zu überführen. Das Verfahren besteht darin, daß die pyrophosphathaltig;e Schmelze noch heiß, oberhalb 25o°, bzw. ein auf diese Temperatur gebrachtes pyrophosphathaltiges Produkt möglichst intensiv mit Wasser, wässeriger Phosphorsäure oder Phosphatlösung, die gegebenenfalls freie Phosphorsäure enthalten können, gemischt wird. Dabei ist ges wesentlich, daß man nur solche Mengen dieser Zusätze, evtl. vorgewärmt, anwendet, daß unter Berücksichtigung des verdampfenden Wassers noch ein überschuß an Wasser verbleibt. Dadurch, :daß. lediglich die erforderlichen Mengen in die Schmelze eingebracht werden, gelingt es, die Hydratisierung bei möglichst hohler Temperatur und infolgedessen momentan durchzuführen. Die Reak- ° tionsmasse kann bei Verarbeitung von. Kaliumchlorid auf Phosphat erstarren und im wesentlichen aus dem sauren Salz K H2 P 04 . IIS P O4 bestehen, das nach bekannten Verfahren auf Kaliumorthophosphat aufgearbeitet werden kann. Anstatt die Schmelze mit- Phosphorsäure zu behandeln, kann man die bei der Aufarbeitung der Schmelze anfallende phosphorsaure Mutterlauge auch ganz oder teilweise in entsprechender Menge verwenden. Das Verfahren ist für die Hydratisierung sämtlicher Alkalisalze einschließlich des Ammoniums der Meta- und Pyrophosphorsäure, die auch Orthophosphate enthalten können, in Gegenwart der freien Säure oder von deren Gemischen anwendbar, sei es, daß sie als Schmelzen vorliegen oder für das Verfahren erst iii diesen Zustand übergeführt werden. Ausführungsbeispiele 1. 158.g KCl werden mit 387 g 89oloiger Phosphorsäure in 25 Minuten auf 3 i o° erhitzt. Dabei werden 96% des eingebrachten Chlors als Salzsäure abgetrieben. Das erhaltene, noch heiße Gemisch von Ortho-, Meta- und Pyrophosphat bzw. diesen Säuren wird mit z00 cm3 Wasser von 8o° -unter möglichst inniger Mischung behandelt, und es ergibt sich eine etwa i 15' heiße Lösung. Nach dem Abkühlen werden erhalten: 152 g feuchte Kristalle mit 49,8o % P205, 4o6 P207, 28,9o% K20. Dieses Produkt kann durch Umkristallisieren in bekannter Weise in pyrophosphatfreies Kaliumphosphat überführt werden, während die Mutterlaugen bei dem Prozeß wieder Verwendung finden.
z. 158g KCl werden mit 3879 89oloiger Phosphorsäure in 3o Minuten auf 32o° erhitzt. Dabei werden 96,6o/o des eingebrachten Chlors als Salzsäure ausgetrieben. Die erhaltene Schmelze wird bei 32o° mit 3449 .einer Mutterlauge mit 4z,76 0;o P205, 8,240/0 P207, i 4,o6 % K.0, die aus einer früheren Operation stammt, innig gemischt. Nach dem Erkälten erhält man 7579 feuchte Kristalle mit 5404% P20s, 3,09% P207 i947:% K20. Bei dieser Arbeitsweise fällt das saure Salz K H2 P 04 # H3 P 04 ,an, das in bekannter Weise auf KH2P04 verarbeitet werden kann.
3. 158g KCl werden mit 387g 89%iger Phosphorsäure in 3o Minuten auf 32o° erhitzt. Die erhaltene Schmelze wird in 3 Teile geteilt. Teil I -wird der natürlichen Abkühlung überlassen; Teil II wird in der üblichen Weise mit Wasser behandelt, jedoch erst, nachdem er auf zoo° abgekühlt ist; Teil III wird erfindungsgemäß, bei der Endtemperatur von 32o° mit Wasser behandelt. Die Analysen der drei Produkte ergeben: I. P2 07 `p2 05 - z 1791' Il. P= 07 : P2 05 - 1 : 2,02, III. P, 07 : P, 05 - 1 : 8,34.
Eine sehr 'weitgehende und .augenblickliche Hydratisierung findet also nur bei der Arbeitsiveise gemäß der Erfindung statt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Alkaliorthophosphatendurch Umwandlung von Meta- und bzw. oder Pyrophosphaten, die auch Orthophosphate :enthalten können, in Gegenwart einer oder mehrerer dieser Säuren, dadurch gekennzeichnet, daß die zu hydratisierenden Produkte oberhalb 25o° mit zweckmäßig heißem Wasser, wässerger Phosphorsäure oder Phosphatlösun,gen vermischt werden, worauf ,nach dem Abkühlen ein pyro- und metaarmes Kristallisat erhalten. wird, das gegebenenfalls durch Umkristallisieren gereinigt werden kann.