DE69824498T2

DE69824498T2 - Verfahren zur Herstellung von Alkalipolyphosphaten

Info

Publication number: DE69824498T2
Application number: DE69824498T
Authority: DE
Inventors: Yasuko Kawasaki-shi Yamada; Kazuhiko Kawasaki-shi Mori; Takaaki Kawasaki-shi Arashida; Takayuki Kawasaki-shi Koda; Takeru Kawasaki-shi Satou; Hisao Kawasaki-shi Itoh
Original assignee: Ajinomoto Co Inc
Current assignee: Ajinomoto Co Inc
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2018-08-06
Also published as: JP3695072B2; BR9802836A; US5955047A; CN1131844C; ID20833A; JPH1160221A; EP0896950A1; EP0896950B1; DE69824498D1; CN1208717A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyphosphaten, wie ein Pyrophosphat, ein Tripolyphosphat, ein Hexametaphosphat und dergleichen, eines Alkalimetalls. Alkalimetallpolyphosphate sind als Aufbaustoff für Detergenzien oder als Nahrungsmittelzusatz nützlich.
2. Diskussion des Standes der Technik
Alkalimetallpolyphosphate werden herkömmlich dadurch hergestellt, dass mit einer hochreinen Phosphorsäure, die beispielsweise durch das Nassverfahren hergestellt wird, gestartet wird. Bekannte Verfahren zur Produktion eines Alkalimetallpolyphosphats umfassen ein zweistufiges Verfahren, das aus Sprühtrocknen und Kalzinieren besteht, und ein einstufiges Verfahren, das aus Sprühverbrennung besteht. Modifikationen sind eingeführt worden, um Kristalle mit verbesserter Löslichkeit zu erhalten. Für die Produktion eines Polyphosphats, bei der man von einer Phosphorsäurelösung, die organische Materialien enthält, ausgeht, umfasst ein Verfahren das Zugeben eines Oxidationsmittels zu Phosphorsäure, hergestellt durch das Nassverfahren, die bis zu 3 Gew.-% organische Materialien, bezogen auf P₂O₅, enthält, und das anschließende Erhitzen bei 300 bis 500°C (vergleiche JP-B-56-49847, der hier verwendete Ausdruck "JP-B" bedeutet "geprüfte Japanische Patentveröffentlichung"). Gemäß diesem Verfahren ist der zulässige Gehalt an organischen Materialien in der Ausgangsphosphorsäure begrenzt. Wenn der organische Anteil zu hoch ist, können die organischen Materialien nicht ausreichend eliminiert werden. Wenn die bei der vorstehend genannten Temperatur zu erhitzende Phosphorsäu re einen organischen Anteil enthält, der die Obergrenze übersteigt, ist eine zusätzliche Stufe zum Entfernen der restlichen organischen Materialien, die Kristallisation oder dergleichen, erforderlich, und zusätzlich sollten die so abgetrennten organischen Materialien einem Aktivschlammverfahren unterzogen werden. Dies macht das ganze Verfahren komplizierter und erhöht die Kosten.
Im Allgemeinen werden Alkalimetallpolyphosphate mit unterschiedlichem Phosphorsäurekondensationsgrad durch Kontrollieren des Molverhältnisses des Alkalimetallelements zu der Orthophosphatgruppe (PO₄) hergestellt (im Folgenden als M/P-Molverhältnis bezeichnet). Beispielsweise werden Säurepyrophosphate bei einem M/P-Molverhältnis von 1,0 und einer Erwärmungstemperatur von 200 bis 250°C hergestellt; Hexametaphosphate werden bei einem M/P-Molverhältnis von 1,0 und einer Temperatur von 300 bis 500°C hergestellt; Tripolyphosphate werden bei einem M/P-Molverhältnis von 1,7 bei einer Temperatur von 300 bis 550°C hergestellt; und Pyrophosphate werden bei einem M/P-Molverhältnis von 2,0 und einer Temperatur von 300 bis 550°C hergestellt (vergleiche Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A19, S. 487–492).
Andererseits wurde eine Reihe von Verfahren zur Verbrennung einer Lösung, die organische Materialien enthält, vorgeschlagen. Beispielsweise ist ein Verfahren bekannt, welches das Verbrennen von Abfallwasser, das organische Materialien und anorganische Materialien enthält, wobei es unschädlich gemacht wird, und das Gewinnen wertvoller anorganischer Materialien umfasst (vergleiche JP-B-55-10803). Die Gewinnung wertvoller anorganischer Materialien aus Fermentationsabfall aus einem Alkohol-Fermentationssystem, einem Glutaminsäure-Fermentationssystem, einem Fermentationssystem mit organischer Säure oder dergleichen ist ebenfalls durchgeführt worden (JP-B-55-11848). Diese Techniken sind jedoch auf die Gewinnung anorga nischer Materialien in ihrer ursprünglichen Form beschränkt und erstrecken sich nicht auf die Gewinnung eines Alkalimetallpolyphosphats aus einer Phosphorsäurelösung, die organische Materialien enthält, während unnötige organische Materialien eliminiert werden.
Mit dem in letzter Zeit steigenden Umweltbewusstsein sind die Vorschriften für Phosphor in Abfallwasser immer strenger geworden. In industriellen Bereichen, die Phosphor einsetzen, wird die effektive Verwendung von Phosphor im Abfallwasser immer wichtiger. Für den Umweltschutz ist es wichtig, organische Materialien aus einer Lösung, die Phosphorsäure und organische Materialien enthält, zu eliminieren und daraus industriell nützliches Polyphosphat herzustellen und zu gewinnen. Es ist auch wichtig, verschiedene Polyphosphate in derselben Vorrichtung durch Kontrollieren des Kondensationsgrades, nämlich der Anzahl der Phosphoratome pro Molekül, herzustellen und die Polyphosphate in der gewünschten Form zu gewinnen (beispielsweise als Lösung, Aufschlämmung, Kristalle oder dergleichen).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung umfangreiche Untersuchungen durchgeführt. Sie haben gefunden, dass die Verbrennung einer wässrigen Lösung mit Phosphationen, die organische Materialien enthält, zu einem Alkalimetallpolyphosphat mit ausreichender Reinheit für die Verwendung führt. Der Ausdruck "Alkalimetallpolyphosphat", der hier verwendet wird, umfasst Alkalimetallsalze von Hexametaphosphorsäure (Kondensationsgrad: 4 oder höher), Alkalimetallsalze von Tripolyphosphorsäure (Kondensationsgrad: 3), Alkalimetallsalze von Pyrophosphorsäure (Kondensationsgrad: 2) und Gemische dieser Polyphosphate.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Alkalimetallpolyphosphats bereit, welches zur Herstel lung des Alkalimetallpolyphosphats eine Heizstufe umfasst, bei der eine Lösung oder eine Lösung, welche mindestens teilweise zum Feststoff getrocknet wurde, in Anwesenheit eines Luftüberschusses auf eine Temperatur von 800 bis 1200°C erhitzt wird, wobei die Lösung Folgendes umfasst:
ein Lösungsmittel,
Alkalimetallionen,
Phosphationen und
3 bis 10 Gew.-% organische Substanz, die bei Temperatur von 800 bis 1200°C verbrennbar ist, wobei die Lösung insgesamt 5 bis 65 Gew.-% des Alkalimetallions und des Phosphations enthält und das Verhältnis von M/P 1,0 bis 3,0 ist, worin M die Molzahl das Alkalimetallions in der Lösung und P die Molzahl des Orthophosphations in der Lösung ist, und die Lösung Chloridionen enthält und vor der Heizstufe das Verhältnis (M – Cl)/P 1,0 bis 2,0 ist, worin Cl die Molzahl der Chloridionen in der Lösung ist.
Erfindungsgemäß kann ein Alkalimetallpolyphosphat mit einem Gesamtgehalt von organischen Kohlenstoffen (im Folgenden als TOC abgekürzt) von 10 ppm oder weniger aus einer Lösung, die organische Materialien enthält, erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Alkalimetallpolyphosphats bereit, welches das Erhitzen der vorstehenden Lösung in einer Tauchverbrennungsanlage bei einer Temperatur von 800 bis 1200°C in Anwesenheit von überschüssiger Luft umfasst, wobei eine Schmelze in der Heizstufe hergestellt wird, und die Schmelze wird in Wasser bei einer Temperatur von 30 bis 95°C gegossen, wobei das Alkalimetallpolyphosphat als wässrige Lösung oder Aufschlämmung erhalten wird.
Dieses Verfahren ermöglicht es, anorganische Materialien, die nicht die gewünschten Alkalimetallpolyphosphate sind, zu eli minieren, und es ist deshalb für Lösungen besonders wirksam, die andere anorganische Ionen als Alkalimetallionen und Phosphationen enthalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Alkalimetallionen, für die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, sind nicht besonders eingeschränkt und umfassen Kaliumionen, Natriumionen und dergleichen. Unter Berücksichtigung der Nützlichkeit des hergestellten Polyphosphats sind Natriumionen bevorzugt. Wenn das Alkalimetallion Natrium ist, wird Natriumpolyphosphat erhalten.
Erfindungsgemäß werden Chloridionen zu einer Lösung gegeben, die ein Alkalimetallion und ein Phosphation in einer Gesamtkonzentration von 5 bis 65 Gew.-% bei einem M/P-Molverhältnis von 1,0 bis 3,0 enthält, wobei ein (M – Cl)/P-Molverhältnis (worin Cl die Molmenge der Chloratome darstellt) von 1,0 bis 2,0 erzielt wird. Dadurch kann ein Alkalimetallpolyphosphat aus einer Lösung mit einem M/P-Molverhältnis von 2,0 oder höher mit verbesserter Effizienz erhalten werden.
Erfindungsgemäß kann das hergestellte Alkalimetallpolyphosphat mit einem TOC von 10 ppm oder weniger bereitgestellt werden.
Die Phosphationen enthaltende Lösung, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, ist eine Lösung, die ein Alkalimetallion und ein Phosphation in einer Gesamtkonzentration von 5 bis 65 Gew.-% bei einem M/P-Molverhältnis von 1,0 bis 3,0 und einem organischen Anteil von 3 bis 10 Gew.-% enthält. Eine wässrige Lösung ist bevorzugt. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise Wasser. Wenn das M/P-Molverhältnis einer zu behan delnden Lösung außerhalb des Bereichs von 1,0 bis 3,0 liegt, kann es durch Zugabe eines Alkalimetallhydroxids (beispielsweise NaOH, KOH und dergleichen), eines Alkalimetallcarbonats (beispielsweise Na₂CO₃, NaHCO₃ und dergleichen), eines Alkalimetallchlorids (beispielsweise NaCl, KCl und dergleichen), von Phosphorsäure, eines Alkalimetallphosphats (beispielsweise NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, Na₃PO₄ und dergleichen) und dergleichen eingestellt werden.
Wie vorstehend erwähnt, kann, wenn ein Chloridion zu der vorstehenden Lösung zum Einstellen des (M – Cl)/P-Molverhältnisses von 1,0 bis 2,0 zugegeben wird, ein Polyphosphat effizient erhalten werden. Die Chloridionenkonzentration kann durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure oder eines Chlorids eingestellt werden (beispielsweise Natriumchlorid, Kaliumchlorid oder dergleichen).
Die Gesamtkonzentration der Alkalimetallionen und der Phosphationen in der Lösung ist 5 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-%, noch stärker bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, wie 15, 20, 25, 35, 45, 50, 55 und 60 Gew.-%. Die organischen Materialien, die in der Lösung vorhanden sind, sind hinsichtlich ihres Ursprungs nicht eingeschränkt, solange sie bei Temperaturen von 800 bis 1200°C brennbar sind und umfassen Saccharide (wie Glucose und dergleichen); Aminosäuren (wie Glutaminsäure, Lysin und dergleichen); Nucleotide (wie Inosinsäure, Guanylsäure und dergleichen); Nucleoside (wie Inosin, Guanosin und dergleichen); organische Säuren (wie Essigsäure, Äpfelsäure und dergleichen); und feuchte mikrobielle Zellen in Fermentationsflüssigkeiten (wie feuchte mikrobielle Zellen vom Mikroorganismus der Gattung Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Escherichia, Lactobacterium, und dergleichen). Der organische Anteil in der Lösung ist 3 bis 10 Gew.-%. Die Lösung kann Substanzen enthalten, die vorstehend nicht beschrieben sind, beispielsweise eine Lösung, die von einer Fermentations flüssigkeit abgeleitet ist. Wenn die Lösung Salze enthält, die von einem Carbonation, einem Sulfation, einem Chloridion oder dergleichen abgeleitet sind, können solche Salze durch Gießen der Schmelze, die durch die Verbrennung entsteht, in Wasser und Kristallisation der erhaltenen Lösung oder Aufschlämmung oder dergleichen eliminiert werden.
Die organische Materialien enthaltende Lösung kann als solche direkt verbrannt werden. Falls gewünscht, kann die Lösung einmal durch Trocknen vor dem Verbrennen verfestigt werden. Das Trocknen zum Feststoff wird auf übliche Weise durch einen Sprühtrockner, Trommeltrockner und dergleichen durchgeführt.
Die Lösung mit einem kontrollierten M/P-Molverhältnis oder ein Feststoff davon wird in Anwesenheit überschüssiger Luft verbrannt. Ein nützlicher Verbrennungsapparat umfasst eine Tauchverbrennungsanlage, einen Drehofen und dergleichen. Während die einzusetzende Verbrennungsanlage nicht besonders eingeschränkt ist, solange die Verbrennung bei 800 bis 1200°C durchgeführt werden kann, ist eine Tauchverbrennungsanlage deshalb am besten geeignet, weil eine vollständige Entfernung des Staubes im Abgas ermöglicht wird. Als Beispiel einer Verbrennungsanlage unter Einsatz einer Tauchverbrennungsanlage ist in 1 gezeigt, worin die Zahlen 1 bis 5 einen Sprühverbrennungsofen, Kühltank, Gaswäscher, Rauchverhinderer und Kühler für eine Flüssigkeit in dem Kühltank angeben; die Symbole B-1, B-2 und P-1 bis P-4 geben ein Verbrennungsluftgebläse, einen Kühlluftventilator, eine Kerosinsprühpumpe, eine Sprühpumpe für die zuzugebende Lösung, eine Gaswäscherpumpe beziehungsweise eine Kühlflüssigkeitspumpe an; die Symbole A bis F stehen für Kerosin, komprimierte Luft, Verbrennungsluft, Zugabelösung, kondensierte Phosphatlösung beziehungsweise Brauchwasser; und die Symbole FI, FIC, TIC und LIC stehen für Flussanzeige, Fluss-anzeigendes Kontrollgerät, Temperatur- anzeigendes Kontrollgerät beziehungsweise Niveau-anzeigendes Kontrollgerät.
Die Verbrennungstemperatur ist 800 bis 1200°C, beispielsweise 850, 900, 1000, 1050, 1100 und 1150°C. Insbesondere ist eine geeignete Verbrennungstemperatur in einer Tauchverbrennungsanlage 950 bis 1200°C. Bei der Verbrennung unter den vorstehend beschriebenen Temperaturbedingungen in Anwesenheit überschüssiger Luft wird Alkaliphosphat getrocknet und entwässerungskondensiert, wobei ein Alkalipolyphosphat hergestellt wird und die organischen Materialien in der Lösung gleichzeitig oxidiert und eliminiert werden. Dementsprechend ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, ein Alkalimetallpolyphosphat mit einem TOC von 10 ppm oder weniger zu erhalten. Das TOC kann auch 8 ppm oder weniger, oder 5 ppm oder weniger sein.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "Anwesenheit überschüssiger Luft", dass die Luftmenge in der Verbrennungsanlage das 1,1- bis 1,5-fache der theoretischen Menge der Luft ist.
Beim Einsatz einer Tauchverbrennungsanlage geschieht die Verbrennungsreaktion im geschmolzenen Zustand, sodass das hergestellte Polyphosphat als Nebel eines geschmolzenen Salzes erhalten wird. Der erhaltene Nebel aus geschmolzenem Salz fällt durch die Innenwand der Verbrennungsanlage und/oder direkt in eine Flüssigkeit in einem Kühltank, der neben dem Verbrennungsofen angebracht ist, wodurch eine Lösung oder eine Aufschlämmung eines Alkalimetallpolyphosphats bereitgestellt wird. Die Flüssigkeit in dem Kühltank ist vorzugsweise Wasser. Um das erhaltene Polyphosphat vor Hydrolyse zu schützen, ist es wichtig, die Temperatur der Lösung in dem Kühltank innerhalb eines Bereichs von 30 bis 95°C, vorzugsweise 65 bis 85°C zu kontrollieren. Solange es zu keiner Beeinträchtigung der nachfolgenden Stufen kommt, kann die Flüssigkeit alkalisch ge macht werden, um sicherzustellen, dass die Hydrolysereaktion verändert wird.
Das Alkalimetallpolyphosphat kann als Kristalle aus der erhaltenen Lösung oder Aufschlämmung durch herkömmliche Kristallisationsverfahren, wie Konzentration, Kühlen und dergleichen abgetrennt werden. Wenn eine Ausgangslösung, die organische Materialien enthält, die kein Phosphat sind, mit einer Tauchverbrennungsanlage behandelt wird, enthält die erhaltene Lösung oder Aufschlämmung andere organische Salze neben dem Alkalimetallpolyphosphat. Auch in solchen Fällen kann hochreines Alkalimetallpolyphosphat den anderen anorganischen Salzen durch diese Kristallisationsstufe abgetrennt werden.
Die so abgetrennten Kristalle sind staubfrei und zeigen hervorragende Löslichkeit. Daneben kann, wenn eine Tauchverbrennungsanlage eingesetzt wird, ein Verlust aufgrund von Staubbildung, die bei anderen Verbrennungsanlagen, wie bei einem Drehofen, beobachtet wird, vermieden werden.
Da unterschiedliche Polyphosphate (d. h. Pyrophosphat, Tripolyphosphat, Hexametaphosphat und dergleichen) unterschiedliche chemische Eigenschaften haben, wie Schmelzpunkte, Reaktionstemperaturen und dergleichen, sind sie oft in den jeweiligen Vorrichtungen hergestellt worden, die ausschließlich entsprechend ihrer chemischen Eigenschaften konstruiert worden sind. In der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, weil der hergestellte Nebel aus geschmolzenem Salz in die Kühlflüssigkeit entweder direkt oder durch die Wand des Verbrennungsofens fällt, verschiedene gewünschte Polyphosphate unter Einsatz derselben Vorrichtung herzustellen, solange die ausgewählte Temperatur über dem Schmelzpunkt ist. Eine solche Produktionsflexibilität bedeutet einen großen Vorteil bei der industriellen Herstellung.
Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Tauchverbrennungsofen ist auch ein Drehofen nützlich, um die Verbrennungsreaktion durchzuführen. In diesem Fall sollte die Verbrennung bei einer Temperatur von 800°C oder höher in Anwesenheit überschüssiger Luft durchgeführt werden. Bei Temperaturen unter 800°C verbleiben die organischen-Materialien und führen nur zu einem verfärbten Alkalimetallpolyphosphat.
Wenn ein Drehofen eingesetzt wird, werden wasserfreie Alkalimetallpolyphosphatkristalle erhalten.
Der Grad des erhaltenen Alkalimetallpolyphosphats ist durch Verändern des M/P-Molverhältnisses der Ausgangslösung kontrollierbar. Beispielsweise wird ein Polyphosphat, das hauptsächlich ein Hexametaphosphat (Kondensationsgrad: 4 oder höher) enthält, bei einem M/P-Molverhältnis von 1,0 bis 1,2 erhalten; ein Tripolyphosphat (Kondensationsgrad: 3) wird bei einem M/P-Molverhältnis von 1,5 bis 1,8 erhalten; und Pyrophosphat (Kondensationsgrad: 2) wird bei einem M/P-Molverhältnis von 1,8 bis 3,0 erhalten.
Es war herkömmlich wichtig, das M/P-Molverhältnis auf 2 oder weniger zu begrenzen, weil Orthophosphorsäure als Hauptprodukt bei einem M/P-Molverhältnis über 2 hergestellt worden wäre. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Bildung von Orthophosphorsäure selbst bei einem M/P-Molverhältnis über 2,0 unterdrückt werden, wodurch Pyrophosphorsäure effizient gebildet wird, was einen überragenden Vorteil der vorliegenden Erfindung über die herkömmlichen Verfahren darstellt. Wenn insbesondere das M/P-Molverhältnis der Ausgangslösung 2,0 bis 3,0 ist, kann die Verhinderung der Bildung von Orthophosphorsäure durch Zugeben eines Chloridions, wobei das (M – Cl)/P-Molverhältnis auf 1,0 bis 2,0 eingestellt wird, sichergestellt werden, was die Effizienz der Produktion des gewünschten Polyphosphats erhöht.
Erfindungsgemäß kann Phosphorsäure als nützliches Alkalimetallpolyphosphat aus Abfallwasser, das Phosphorsäure und organische Materialien enthält, gewonnen werden, während die organischen Materialien eliminiert werden, um die Umweltbelastung zu verringern. Das hergestellte Polyphosphat ist in der Form einer wässrigen Lösung oder einer wässrigen Aufschlämmung in Abhängigkeit von der Endnutzung erhältlich. Da das (M – Cl)/P-Molverhältnis der zu behandelnden Lösung auf 1,0 bis 2,0 eingestellt wird, kann der Bereich des M/P-Molverhältnisses des Ausgangsmaterials, von dem ein Alkalimetallpolyphosphat hergestellt werden soll, verbreitert werden. Außerdem können verschiedene Alkalimetallpolyphosphate durch eine einfache Vorrichtung hergestellt werden, und ein hochreines Alkalimetallpolyphosphat kann aus einer Phosphorsäure enthaltenden Abfallflüssigkeit hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Beispiele eingehender veranschaulicht, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Falls nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Prozentangaben auf Gewichtsprozente.
BEISPIEL 1
NaH₂PO₄ oder Na₂HPO₄ wurde in Wasser gelöst, um Zugabelösungen (1) bis (8) mit einem variierten M/P-Molverhältnis und/oder einem variierten (M – Cl)/P-Molverhältnis herzustellen, wie in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt und eingestellt mit NaOH und/oder NaCl.
Die in dem Fließschema der 1 gezeigte Reaktionsvorrichtung wurde aufgebaut, und jede Lösung wurde in einen Tauchverbrennungsofen (Brenner: 20000 kcal/Stunde; Ofenkapazität: 61 l; Menge der Flüssigkeit im Kühltank: 10 l) bei einer Geschwindigkeit von 2 l/Stunde eingespeist und kontinuierlich bei der Ofentemperatur und der Flüssigkeitstemperatur, die in Tabelle 1 gezeigt sind, verbrannt. Nach kontinuierlicher 2-stündiger Verbrennung wurden die Phosphatkomponenten in der gewonnenen Flüssigkeit analysiert. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Es zeigt sich, dass die Verhältnisse der hergestellten Phosphate in Abhängigkeit von dem M/P-Molverhältnis der Zugabelösung variieren. Das heißt, die erhaltene Polyphosphatlösung enthielt hauptsächlich eine Hexametaphosphorsäurekomponente (Kondensationsgrad: 4 oder höher) bei einem M/P-Molverhältnis von 1,0 (Lösung (1)), eine Tripolyphosphorsäurekomponente (Kondensationsgrad: 3) bei einem M/P-Molverhältnis von 1,7 (Lösung (2)) oder eine Pyrophosphorsäurekomponente (Kondensationsgrad: 2) bei einem M/P-Molverhältnis von 2,0 bis 2,6 (Lösungen (3) bis (8)). Bei gleichen M/P-Molverhältnissen zeigt es sich, dass je höher die Chloridionenkonzentration der Zugabelösung war (d. h. je niedriger das (M – L)/P-Molverhältnis war), desto höher der Kondensationsgrad des erhaltenen Polyphosphats war (Lösungen (3) bis (4) und Lösungen (5) bis (7)).
Selbst wenn von einer Zugabelösung mit einem M/P-Molverhältnis von 2 oder höher (Lösungen (5) bis (8)) ausgegangen wird, wurde ein Polyphosphat (Pyrophosphat) in einer Ausbeute von 80% oder höher erhalten.
TABELLE 1 Zusammensetzung der Zugabelösung und Verbrennungsbedingungen
TABELLE 2 Zusammensetzungen der Zugabelösung und hergestelltes Polyphosphat
Anmerkung

1): Hexametaphosphat
2): Trimetaphosphat
3): Tripolyphosphat
4): Pyrophosphat
5): Orthophosphat

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Alkalimetallpolyphosphats, welches zur Herstellung des Alkalimetallpolyphosphats eine Heizstufe umfaßt, bei der eine Lösung oder eine Lösung, welche mindestens teilweise zum Feststoff getrocknet wurde, in Anwesenheit eines Luftüberschusses auf eine Temperatur von 800 bis 1200°C erhitzt wird, wobei die Lösung folgendes umfaßt: ein Lösungsmittel, Alkalimetallionen, Phosphationen und 3 bis 10 Gew.-% organische Substanz, die bei Temperaturen von 800 bis 1200°C verbrennbar ist, wobei die Lösung insgesamt 5 bis 65 Gew.-% des Alkalimetallions und des Phosphations enthält und das Verhältnis von M/P 1,0 bis 3,0 ist, worin M die Molzahl des Alkalimetallions in der Lösung und P die Molzahl des Orthophosphations in der Lösung ist, und die Lösung Chloridionen enthält und vor der Heizstufe das Verhältnis (M – Cl)/P 1,0 bis 2,0 ist, worin Cl die Molzahl der Chloridionen in der Lösung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, welches in einer Tauchverbrennungsanlage durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, welches in einer Tauchverbrennungsanlage bei einer Temperatur von 950 bis 1200°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches in einer Tauchverbrennungsanlage durchgeführt wird, wobei in der Wärmestufe eine Schmelze hergestellt und die Schmelze bei einer Temperatur von 30 bis 95°C in Wasser geschüttet wird, wobei das Alkalimetallpolyphosphat als wäßrige Lösung oder Aufschlämmung hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schmelze bei einer Temperatur von 65 bis 85°C in Wasser geschüttet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Alkalimetallionen Natriumionen oder Kaliumionen umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Lösungsmittel Wasser umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Alkalimetallpolyphosphat einen Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff (TOC) von 100 ppm oder weniger hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lösung insgesamt 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% der Alkalimetallionen und der Phosphationen enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der organische Stoff mindestens ein Mitglied umfaßt, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sacchariden, Aminosäuren, Nucleotiden, Nucleosiden, organischen Säuren und feuchten mikrobiellen Zellen besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Alkalimetallpolyphosphat ein Hexametaphosphat, ein Tripolyphosphat, ein Pyrophosphat oder ein Gemisch davon umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, welches in einem Drehofen durchgeführt wird.