DE877751C - Herstellung von Trialkaliphosphat aus phosphoriger Saeure oder deren Salzen - Google Patents

Description

• Herstellung von Trialkaliphosphat aus phosphoriger Säure oder deren Salzen Es ist bekannt, daß man Trinatriumphosphat (N a3 P 0..) durch Umsetzung von Phosphorsäure mit Natronlauge oder mit Natriumkarbonat und Natronlauge erhält. Werden die Salze der phosphorigen Säure, wie Mono- oder Dinatriumphosphit, auf Temperaturen über etwa Zoo" erhitzt, so zersetzen sie sich unter Abspaltung von Phosphorwasserstoff in ein Gemisch von N atriumphosphat und N atriumpyrophosphat; die erhaltenen Stoffe sind durch gleichzeitig gebildeten und ausgeschiedenen roten Phosphor braun gefärbt.
• Weiterhin ist bekannt, daß man phosphorige Säure unter Zusatz von Oxydationsmitteln, wie Bromwasser, in Phosphorsäure überführen kann.
• Die Erfindung betrifft nun ein einfaches, in technischem Maßstab durchführbares Verfahren zur Erzeugung von Trialkaliphosphat aus phosphoriger Säure (H3P03) ohne zusätzliche Anwendung von Oxydationsmitteln, wobei die unerwünschte Bildung von Phosphorwasserstoff und bzw. oder von rotem Phosphor vermieden wird. Es treten also praktisch keine Verluste an Phosphor ein.
• Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird zu phosphoriger Säure die zur Bildung von Trialkaliphosphat rechnungsmäßig erforderliche Menge Alkalilauge gegeben, worauf das Gemisch auf Temperaturen über etwa 2oo°, vorzugsweise über q00", beispielsweise auf q.5o bis 5oo", erhitzt wird, wobei sich unter Wasserstoffentwicklung das Trialkaliphosphat bildet.
• Es steht nichts im Wege, statt der phosphorigen Säure deren Alkalisalze, wie Mononatriumphosphit (Na H2 P 03) oder Dinatriumpyrophosphit (Na2H2P20.), in der Ausgangsmischung unter Beibehaltung der angegebenen Verfahrensbedingungen einzusetzen. Es wurde gefunden, daß im Verlaufe der erfindungsgemäßen Umsetzung der im Gemisch vorhandenen Alkahlauge bzw. der darin vorliegenden Hydroxylgruppe die Wirkung eines Oxydationsmittels zuzuschreiben ist.
• Man kann nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ohne unerwünschte Nebenumsetzungen beispielsweise die folgenden, praktisch vollständig verlaufenden Umsetzungen durchführen H,P03 + 3Na0H = Na3P04 + 2H20 + H2, NaH,P03 + 2NaOH = Naj04 + H20 + H2, Na2H,P20, + 4NaOH = 2Na3P04 + H20 + 2H2.
• Zur Vermeidung des sich dann als notwendig erweisenden Verdampfens größerer Wassermengen ist es vorteilhaft, wenn auch nicht notwendig, bei dem Verfahren gemäß der Erfindung von möglichst konzentrierten Lösungen auszugehen, beispielsweise einer etwa g7°/@gen phosphorigen Säure bzw. einer gesättigten oder nahezu gesättigten Lösung eines Salzes der phosphorigen Säure und einer etwa 5o°/oigen Alkalilauge. Die Umsetzung der eingesetzten Stoffe vollzieht sich unter Wärmeentwicklung, wobei sich im allgemeinen Temperaturen von etwa ioö bis 12o° einstellen und zunächst eine Umsetzung nach der Gleichung H,P03 +3NaOH =Na2HP03 +NaOH +2H20 stattfindet. Hierbei verdampfen schon Teile des in dem Gemisch vorhandenen Wassers. Beim Erhitzen auf höhere Temperaturen geht das flüssige Gemisch in den festen Zustand über und beginnt bei etwa 21o° Wasserstoff abzuspalten, woraus zu schließen ist und durch Versuch auch bestätigt wurde, daß sich beispielsweise gemäß der Gleichung Na2HP03 + NaOH = Nä3P04 + H2 Trialkaliphosphat gebildet hat. Bei einer Temperatur von etwa 300° wird die Wasserstoffentwicklung und damit der Umsatz der im Einsatz vorliegenden Stoffe sehr lebhaft. Bei Erhitzung auf etwa 43o bis 45o° ist nach etwa 25 Minuten die Umsetzung vollständig geworden, und das entstandene Erzeugnis besteht praktisch vollständig aus Trialkaliphosphat. Enthält die phosphorige Säure noch Reste organischer Stoffe, so ist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Erzeugnis nicht weiß, sondern infolge nicht vollständiger Zersetzung der beigemengten Kohlenstoffteilchen od. dgl. grau gefärbt. Wird der Erhalt eines reinweißen Endstoffes angestrebt, so ist dieser leicht durch weitere Erhitzung auf Temperaturen über etwa 6oo° zu erhalten. Außerdem ist beim Erhitzen auf diese höheren Temperaturen die Umsetzung bereits nach etwa 15 Minuten erfolgt. Ausführungsbeispiel In ein mit Rührwerk versehenes und mit Steinzeugplatten innen ausgemauertes eisernes Gefäß werden 309 kg 97°/oiger phosphoriger Säure und 895 kg 49°/oiger Natronlauge gegeben. Das Gemisch setzt sich unter Wärmeentwicklung in Dinatriumphosphit, Natronlauge und teilweise verdampfendes Wasser um, wobei die Temperatur des Einsatzgemisches auf etwa 118° ansteigt. Das erhaltene, bei ioo° eine Dichte von 1,59 aufweisende sämige Gemisch wird nun in eine eiserne Doppelschnecke unter gleichzeitiger Zuführung von einer solchen Menge vorzugsweise am Ende des Verfahrens angefallenen, etwa Zoo bis 2oo° heißen Trialkaliphosphats geleitet, daß eine feuchtkrümelige Masse entsteht. Die Zusatzmenge an Trialkahphosphat beträgt vorteilhaft etwa das Doppelte des vorhandenen dickflüssigen Gemisches. Die feuchtkrümelige, mindestens ioo°, vorteilhaft 15o° heiße Masse wird nun dem Eintragende, also der Heizgasaustrittsseite eines im Innern mit Gas beheizten Drehrohrofens zugeführt. Die Temperaturen des den Ofen an der Zuführungsstelle der zu erhitzenden Masse verlassenden Heizgases betragen etwa 15o bis 2oo°. Im ersten Drittel der Ofenlänge kommt die sich darin vorwärts bewegende Masse auf Temperaturen von etwa 200°, wobei die Wasserstoffabspaltung und damit im Zusammenhang die Umsetzung der eingebrachten Stoffe langsam beginnt. Im zweiten Drittel des Ofeninnern steigert sich die Temperatur des den Ofen durchlaufenden Gutes auf etwa 3oo bis 400°, so daß die Umsetzung und damit im Zusammenhang die Wasserstoffentwicklung lebhafter werden. Im letzten Drittel des Drehofeninnern erreicht das den Ofen durchlaufende, nunmehr trockene Gemisch Temperaturen um 5oo°, gegebenenfalls auch 6oo° und darüber. Bei Temperaturen von 500° ist es noch grau gefärbt, während bei Anwendung höherer Temperaturen, beispielsweise über 6oo°, ein praktisch reinweißes Erzeugnis anfällt. Das beim Erhitzen auf 400° und darüber anfallende, aus Trialkaliphosphat bestehende Erzeugnis wird nach Bedarf abgefüllt, wobei Zoo bis 2oo° heiße Teilmengen davon in die das durch Vermischung von H3P03 und Na 0 H erhaltene Gemisch von Dinatriumphosphit und Natronlauge enthaltende Doppelschnecke rückgeführt werden. Die Verweilzeit der den Drehrohrofen durchlaufenden Masse ist abhängig von der im Ofen erreichten Wärme. Treten an dessen Austrittsseite für das Trialkaliphosphat Temperaturen von i ooo° und mehr auf, so ist nach dem Durchlaufen des Ofens im Verlaufe von 1o bis 12 Minuten die Umsetzung des eingefüllten Gutes beendet. Werden nur etwa 85o bis goo° erreicht, so beträgt die Laufzeit durch den Ofen etwa 2o und beim Erreichen von nur 7oo° etwa 4o Minuten. Ein Anbacken oder Verkrusten der Ofenwandungen tritt an keiner Stelle ein. Das den Ofen verlassende Erzeugnis enthält 4z,6 bis 42,8 °/o P20, d. h. es besteht zu 98 °/o bis 9g °/o aus Na. P04.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Trialkaliorthophosphat aus phosphoriger Säure, dadurch gekennzeichnet, daß phosphorige Säure mit der nach der Gleichung HJ03 + 3 NaOH = Naj04 + 2 H20 + H2 zur Bildung des Trialkaliphosphats erforderlichen Menge Alkalilauge vermischt und durch teilweise Entfernung des darin befindlichen Wassers, vorzugsweise durch Zusatz von am Schluß des Verfahrens angefallenem Trialkaliphosphat, zu einer feuchtkrümeligen Masse verarbeitet wird, worauf eine Erhitzung dieser Masse vorteilhaft in einem Drehrohrofen auf Temperaturen über etwa 2oo°, vorzugsweise über 400° erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekenn zeichnet, daB die Erhitzung der feuchtkrümeligen Masse bis auf 45o bis 5oo° im Verlaufe von etwa 25 Minuten erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB zum Erhalt eines weißen Erzeugnisses die Erhitzung der feuchtkrümeligen Masse auf eine Temperatur über etwa 6oo° erfolgt.
4. 4. Fortbildung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB statt der phosphorigen Säure Alkalisalze dieser Säure (Phosphite), entsprechend beispielsweise den Gleichungen Na HZ P 03 + 2 NaOH = Na3 P 04 + H20 + H2, Na2H2P20;+4NaOH=2Na3PO4+H20+zH2, umgesetzt werden.