FI72057C - Process for homogeneous, thermal and / or chemical treatment of flowing materials and application thereof to the preparation of acidic polyphosphates to sodium. - Google Patents

Process for homogeneous, thermal and / or chemical treatment of flowing materials and application thereof to the preparation of acidic polyphosphates to sodium. Download PDF

Info

Publication number
FI72057C
FI72057C FI822378A FI822378A FI72057C FI 72057 C FI72057 C FI 72057C FI 822378 A FI822378 A FI 822378A FI 822378 A FI822378 A FI 822378A FI 72057 C FI72057 C FI 72057C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
zone
phase
homogeneous
temperature
gas phase
Prior art date
Application number
FI822378A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI822378L (en
FI822378A0 (en
FI72057B (en
Inventor
Jean-Paul Bourgeois
Francois Prudhon
Claude Magnier
Frederic Couffin
Original Assignee
Rhone Poulenc Chim Base
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR8113221A external-priority patent/FR2508887A1/en
Priority claimed from FR8113222A external-priority patent/FR2508818A1/en
Priority claimed from FR8113223A external-priority patent/FR2508888A1/en
Application filed by Rhone Poulenc Chim Base filed Critical Rhone Poulenc Chim Base
Publication of FI822378A0 publication Critical patent/FI822378A0/en
Publication of FI822378L publication Critical patent/FI822378L/en
Priority to FI862888A priority Critical patent/FI74630C/en
Priority to FI862889A priority patent/FI74409C/en
Application granted granted Critical
Publication of FI72057B publication Critical patent/FI72057B/en
Publication of FI72057C publication Critical patent/FI72057C/en

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Fodder In General (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

1 720571 72057

Menetelmä juoksevan aineen homogeenista, termistä ja/tai kemiallista käsittelyä varten ja sen sovellutus natriumin happamien polyfosfaattien valmistukseenMethod for homogeneous, thermal and / or chemical treatment of a fluid and its application to the production of sodium acid polyphosphates

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää dispergoitavan, juoksevan faasin kuten varsinkin nesteen, puolinesteen tai jauheen käsittelemiseksi termisesti ja/tai kemiallisesti disper-goivalla kaasufaasilla.The present invention relates to a process for treating a dispersible, flowable phase, such as in particular a liquid, semi-liquid or powder, with a thermally and / or chemically dispersing gas phase.

Se kohdistuu erityisesti käsittelymenetelmiin, joissa lähdetään nestemäisestä väliaineesta ja jotka johtavat vähintään yhteen selvästi määriteltyyn tuotteeseen, ja joiden aikana tarjoutuu mahdollisuuksia rinnakkais- ja sivureaktioihin, ja/tai ainakin todennäköisten väli-yhdisteiden muodostumiseen .It is particularly directed to treatment methods which start from a liquid medium and which result in at least one clearly defined product and which offer the possibility of side and side reactions and / or the formation of at least probable intermediates.

Näitä herkkiä probleematyyppejä havainnollistavat erityisesti alkalisten polyfosfaattien kuten esimerkiksi Na:n ja K:n tripolyfosfaattien valmistuksen tapaukset.These sensitive types of problems are illustrated in particular by the cases of the preparation of alkaline polyphosphates such as Na and K tripolyphosphates.

Teoreettisesti natriumtripolyfosfaattia voidaan saada seuraa van kaavan mukaan:Theoretically, sodium tripolyphosphate can be obtained according to the following formula:

Nal^PO^ + 2Na2HPO^ lämpökäsittely^ Na^P^O^ + 21^0 liuos liuos mutta todellisuus on paljon monimutkaisempi. Muodostuu nimittäin neutraalia pyrofosfaattia ja enemmän tai vähemmän pitkäketjuisia polyfosfaatteja, mikä ilmenee varsinkin liukenemattomien aineiden syntymisenä. On helposti ymmärrettävissä, että reaktiojärjestelmää on vaikea hallita, mikä selittää sen, että tästä aiheesta on olemassa laaja ja vanha kirjallisuus. Kaavamaisesti voidaan sanoa, että turvaudutaan joko kaksivaiheisiin menetelmiin tai yksivaiheisiin menetelmiin.Nal ^ PO ^ + 2Na2HPO ^ heat treatment ^ Na ^ P ^ O ^ + 21 ^ 0 solution solution but the reality is much more complicated. Namely, neutral pyrophosphate and more or less long-chain polyphosphates are formed, which manifests itself in particular in the formation of insoluble substances. It is easy to understand that the reaction system is difficult to control, which explains the existence of an extensive and ancient literature on this subject. Schematically, it can be said that recourse is made to either two-step methods or one-step methods.

2 720572 72057

Niinpä US-patenttijulkaisussa 2 419 148 on ehdotettu kaavan (Na^P^O^Q)x mukaisia tripolyfosfaatteja, jossa kaavassa x on vähintään yhtä kuin 2 ja joka on paremmin veteen liukoista. US-patenttijulkaisussa 2 419 147 on myös ehdotettu vesiliuoksen muodostamista aineesta, joka sisältää 5-6 moolia Na20 3 moolia kohti P2°5' liu°ksen hajottamista, ja saadun hienojakoisen liuoksen äkkikuivatusta ja niin saadun kiinteän suolan lämmittämistä sitten 250-600°C:een.Thus, U.S. Patent No. 2,419,148 proposes tripolyphosphates of the formula (Na 2 P 2 O 2) x wherein x is at least equal to 2 and is more soluble in water. U.S. Pat. No. 2,419,147 also proposes the formation of an aqueous solution of a substance containing 5-6 moles of Na 2 O per 3 moles of decomposition of a P2 ° 5 'solution, and the abrupt drying of the resulting fine solution and then heating of the solid salt thus obtained to 250-600 ° C: C.

Itse asiassa liuos sumutetaan ympäristöön, joka on riittävän kuuma aiheuttaakseen äkkikuivumisen. Kyseessä on kuitenkin varsin monimutkainen ja lisäksi vaikeasti hallittavissa oleva menetelmä.In fact, the solution is sprayed into an environment hot enough to cause sudden drying. However, this is a rather complex and difficult-to-manage method.

DE-PS:ssa 649 757 on myös selitetty meta-polyfosfaatin valmistusmenetelmä lähtien orto-fosfaateista, käsittelemällä hyvin kuumassa kaasussa tai liekissä ja sitten jäähdyttämällä.DE-PS 649 757 also describes a process for the preparation of meta-polyphosphate starting from ortho-phosphates, by treatment in a very hot gas or flame and then by cooling.

US-patenttijulkaisun 3 385 661 mukaan valmistetaan vaiheen II tripolyfosfaattia sumuttamalla ortofosfaatin vesiliuosta, jossa suhde Na20/P20^ = 5/3, sumutustornissa, jonka lämpötila pysytetään välillä 180-280°C, niin että saadaan välituote, joka pääasiassa muodostuu pyrofosfaatista ja kalsi-noimalla sitten tämä välituote pyörivässä uunissa, jonka lämpötila pysytetään välillä 150-450°C, sen muuttamiseksi vaiheen II tripolyfosfaatiksi.According to U.S. Pat. No. 3,385,661, a stage II tripolyphosphate is prepared by spraying an aqueous solution of orthophosphate with a Na 2 O / P 2 O 2 ratio = 5/3 in a spray tower maintained at a temperature between 180 and 280 ° C to give an intermediate consisting mainly of pyrophosphate and calcium then picking up this intermediate in a rotary kiln maintained at a temperature between 150-450 ° C to convert it to a stage II tripolyphosphate.

Olosuhteita muuttamalla voidaan saada vaiheen I tripolyfosfaattia, niin kuin US-patenttijulkaisussa 3 387 929.By changing the conditions, a stage I tripolyphosphate can be obtained, as in U.S. Patent No. 3,387,929.

Yleisempään tapaan US-patenttijulkaisussa 3 338 671 on suojattu natriumtripolyfosfaatin rakeistamismenetelmä, joka käsittää ortofosfaattiliuoksen sumuttamisen ja senjälkeisen kalsinoimisen. Tässä patenttijulkaisussa jopa tarkennetaan, että tripolyfosfaatti voidaan saada suoraan sumuttamalla, jos sumutin on rakennettu asianmukaisella tavalla, kuitenkaan tätä asianmukaista tapaa selittämättä.More generally, U.S. Patent No. 3,338,671 discloses a process for granulating sodium tripolyphosphate comprising spraying an orthophosphate solution and subsequently calcining. This patent even specifies that tripolyphosphate can be obtained directly by spraying if the sprayer is constructed in a proper manner, without, however, explaining this proper manner.

Il 3 7205 7Il 3 7205 7

Ikävä kyllä koko ongelma onkin siinä.Unfortunately, the whole problem is there.

On myös ehdotettu saksalaisessa patenttijulkaisussa 1 097 421, että ortofosfaattiliuos sumutettaisiin erityistornin sisässä saattaen se kulkemaan liekkirenkaan läpi, veden poistamiseksi yksityisistä pikku pisaroista.It has also been proposed in German Patent 1,097,421 that an orthophosphate solution be sprayed inside a special tower, passing it through a ring of flame, to remove water from private little droplets.

Tällä menetelmällä on se varjopuoli, että pisarat, niiden kulkiessa liekkivyöhykkeen läpi, joutuvat alttiiksi eri suurille lämpötiloille. Siksi tämän asian korjaamiseksi on ehdotettu erilaisia ratkaisuja kuten vesihöyryn osapaineen muuttelemista, kts. saksalaista patenttijulkaisua 1 007 748. Valitettavasti, niin kuin ranskalaisessa patenttijulkaisussa 1 535 819 on tehty selväksi, nämä liuokset eivät ole tyydyttäviä muuta kuin varsin erikoisissa tapauksissa.The disadvantage of this method is that the droplets, as they pass through the flame zone, are exposed to various high temperatures. Therefore, various solutions have been proposed to remedy this, such as varying the partial pressure of water vapor, see German Patent 1 007 748. Unfortunately, as made clear in French Patent 1 535 819, these solutions are not satisfactory except in very special cases.

Tämän johdosta on jouduttu ehdottamaan erilaisia parannuksia, jotka koskevat esimerkiksi itse liekkivyöhykettä, kuten US-patenttijulkaisussa 3 499 476. On kuitenkin otettava huomioon, että tekniikan taso koostuu suuresta lukumäärästä tämän ongelman ratkaisuyrityksiä, jotka kohdistuvat joko menetelmän kemiaan tai sen teknologiaan, ja mikä vaikeinta, molempiin.As a result, various improvements have had to be proposed, for example for the flame zone itself, as in U.S. Pat. No. 3,499,476. However, it should be noted that the prior art consists of a large number of attempts to solve this problem, either in process chemistry or technology, both.

Itse asiassa on havaittu, että silloin kun liuos ei vastaa yhden ainoan, määrätyn yhdisteen muodostumista kuivattamalla, haihdutusvaiheen aikana esiintyy (kiteinen) erottuminen. Vähitellen muodostuvan kiinteän aineen koostumus on erilainen kuin liuoksen, ja se kehittyy kuivatuksen aikana. Tämä tila vastaa lömpödynaamisen tasapainon järjestelmiä ja sitä voidaan modifioida termisen prosessin aikana käytettyjen ilmiöiden kinetiikan avulla.In fact, it has been found that when the solution does not correspond to the formation of a single, specific compound by drying, (crystalline) separation occurs during the evaporation step. The composition of the gradually forming solid is different from that of the solution and it develops during drying. This state corresponds to thermodynamic equilibrium systems and can be modified by the kinetics of the phenomena used during the thermal process.

Yleisesti sanottuna tiedetään, että fysikaalis-kemiallis-ten työvaiheiden aikana toiminnassa ovat aineen ja lämmön siirrot ja että näiden siirtojen kinetiikkaa rajoittaa 4 72057 useimmiten nesteen ja kaasun rajapinnan läpi tapahtuva diffuusio.In general, it is known that during physico-chemical work steps, transfers of matter and heat take place and that the kinetics of these transfers are mostly limited by diffusion through the liquid-gas interface.

Tämä ilmenee siitä, että mitä tahansa fysikaalisia ja/tai kemiallisia keinoja tähän mennessä on käytetty, ei ole pystytty toteuttamaan tiettyjä kehityksiä.This is evident from the fact that whatever physical and / or chemical means have been used so far, it has not been possible to implement certain developments.

Näitä huomautuksia havainnollistavat täydellisesti ne tulokset, jotka on saatu esimerkiksi yritettäessä syntetisoida natriumtripolyfosfaattia lähtien natrium-ortofosfaattien liuoksesta, jossa kokonaissuhde Na/P = 1,667. Tämän liuoksen kiteytyminen vastaa seosta ortofosfaateista, joissa suhde Na/P on erilainen, (ortofosfaatteja, mono- ja di-natrium-fosfaatteja), ja jotka voivat kehittyä eristyneellä tavalla.These observations are fully illustrated by the results obtained, for example, in an attempt to synthesize sodium tripolyphosphate from a solution of sodium orthophosphates with a total Na / P ratio of 1.667. The crystallization of this solution corresponds to a mixture of orthophosphates with different Na / P ratios (orthophosphates, mono- and disodium phosphates) and which can develop in an isolated manner.

Tämä selittää ne epäonnistumiset, joita on todettu käytettäessä tunnetun tekniikan mukaista tyyppiä olevia mainitun tripolyfosfaatin valmistusmenetelmiä.This explains the failures observed in the use of prior art methods for the preparation of said tripolyphosphate.

Lisäksi tiedetään, että on patentoitu menetelmä, jossa dispersion kanssa käsitellään neste- tai puolinestefaasia, joka voi mahdollisesti sisältää suspendoituina kiintoaineita, ranskalaisen patenttijulkaisun 2 257 326 mukaan. Se käsittää menetelmän, jossa eri faaseissa olevia aineita saatetaan keskinäiseen kosketukseen ja jonka mukaan muodostetaan symmetrinen kuilu-pyörrevirtaus syöttämällä sisään kaasufaasia, ja syöttämällä sisään vähintään yhtä muuta ei-kaasufaasia pitkin mainitun virtauksen pyörinnän symmetriakeskiviivaa olennaisesti mainitun kuilupyörrevirtauksen alipainevyöhykkee-seen saakka. Tälle kuilu-pyörrevirtaukselle annetaan niin suuri liikesuure aksiaalisesti syötetyn faasin liikesuuree-seen verrattuna, että liikesuureen siirtymisen johdosta tapahtuu viimeksimainitun faasin dispergoituminen. Näin muodostetaan tilavuusosaspareja kaasufaasista ja aksiaalisesta faasista, kaasufaasista lähteville kulkuradoille, riippumatta tämän kaasufaasin aikaisemmasta historiasta.In addition, it is known that there is a patented process in which a liquid or semi-liquid phase, which may optionally contain suspended solids, is treated with the dispersion, according to French Patent 2,257,326. It comprises a method of contacting substances in different phases, forming a symmetrical gap-vortex flow by introducing a gas phase, and introducing at least one other non-gas phase along the symmetry center line of said flow rotation substantially into the vacuum zone of said shaft vortex flow. This shaft vortex flow is given such a large magnitude of motion as compared with the motion of the axially fed phase that dispersion of the latter phase occurs due to the displacement of the motion variable. In this way, volume pairs are formed from the gas phase and the axial phase, for the paths starting from the gas phase, regardless of the previous history of this gas phase.

5 72057 Käytännössä liikesuureiden suhde on vähintään 100, mieluimmin 1000-10 000, ja aksiaalisen faasin syöttönopeus on pieni, mieluimmin alle 10 m/sek. Paine kaasufaasissa on 5 5 myös pieni, alle 10 Pa, ja mieluimmin 0,4-0,6 10 Pa seoksen painetta suurempi.In practice, the ratio of the motion variables is at least 100, preferably 1000-10,000, and the feed rate of the axial phase is small, preferably less than 10 m / sec. The pressure in the gas phase is also low, less than 10 Pa, and preferably 0.4-0.6 10 Pa higher than the pressure of the mixture.

Tämä menetelmä sallii etenkin suuren lämpötilaeron käyttämisen käsittelyfaasin (kaasun) ja käsiteltävän juoksevan faasin (liuoksen tai suspension) välillä. Sillä on lisäksi se etu, että se käsittää mäntätyyppisen vyöhykkeen mitä pitoisuuksiin tulee ja äkkikuivatustyyppisen, mitä lämpötiloihin tulee.In particular, this method allows the use of a large temperature difference between the treatment phase (gas) and the liquid phase to be treated (solution or suspension). It further has the advantage that it comprises a piston-type zone in terms of concentrations and a sudden drying type in terms of temperatures.

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä vähintään yhden dispergoitavissa olevan juoksevan aineen käsittelemiseksi termisesti ja/tai kemiallisesti olosuhteissa, jotka tekevät mahdolliseksi erittäin nopean, varsinkin termisen siirtymäkinetiikan dispergoitavan aineen tai dispergoita-vien aineiden ja vähintään yhden dispergoivan aineen välillä.The present invention relates to a process for the thermal and / or chemical treatment of at least one dispersible fluid under conditions which allow very rapid, in particular thermal transition kinetics, between the dispersant or dispersants and the at least one dispersant.

Tämä menetelmä muodostaa uuden ja odottamattoman aineenkä-sittelykeinon.This method constitutes a new and unexpected means of material handling.

Se on menetelmä dispergoitavan, juoksevan, kuten etenkin nestemäisen, puolinestemäisen tai jauhemaisen faasin käsittelemiseksi termisesti ja/tai kemiallisesti, dispergoivalla kaasufaasilla, jolle on tunnusomaista, että kaasu-faasin vaikutuksesta, perättäin ja ilman epäjatkuvuutta: a) dispergoitava faasi muutetaan alkeistilavuuksien kuten pienten kiinteiden tai nestemäisten hiukkasten dispersioksi, jotka ovat olennaisesti tasaisesti jakautuneina mainittuun kaasufaasiin sillä tavoin, että saadaan systemaattisesti homogeeninen, näiden kahden, dispergoitavan ja dispergoivan faasin seos, b) tälle dispersiolle suoritetaan äkkikuivatuskäsittely mäntätyyppisessä virtausvyöhykkeessä, 6 72057 c) vyöhykkeestä b lähtevä dispersio saatetaan, vyöhykkeessä, jossa virtaus on homogeeninen viipymisaikojen jakaumaan nähden, alttiiksi käsittelylle, joka on yhtä aikaa olennaisesti sekä isoterminen että kemiallisesti homogeeninen.It is a process for the thermal and / or chemical treatment of a dispersible, flowable phase, such as in particular a liquid, semi-liquid or powdered phase, with a dispersing gas phase, characterized in that under the action of the gas phase, successively and without discontinuity: a) the dispersible phase is as a dispersion of liquid particles substantially evenly distributed in said gas phase in such a way as to obtain a systematically homogeneous mixture of the two dispersible and dispersing phases, b) this dispersion is subjected to a flash-drying process in the flow is homogeneous with respect to the distribution of residence times, subjected to a treatment that is simultaneously substantially both isothermal and chemically homogeneous.

Ensimmäisen vaiheen keston on oltava sellainen, että sekoitus tapahtuu lämpökäsittelyn alusta alkaen.The duration of the first stage must be such that the mixing takes place from the beginning of the heat treatment.

Äkkikuivatuskäsittelyllä (vyöhykkeessä b) ymmärretään käsittelyä, jonka kesto on lyhyt, mieluimmin alle sekunnin, suuren lämpötilaeron vaikutuksesta, joka voi olla useita satoja asteita dispergoivan ja dispergoitavan faasin välillä ja vastaa voimaperäistä lämmönsiirtoa dispergoitavan ja dispergoivan faasin välillä.By sudden drying treatment (in zone b) is meant a treatment of short duration, preferably less than one second, under the influence of a large temperature difference which may be several hundred degrees between the dispersing and dispersible phases and corresponding to a strong heat transfer between the dispersing and dispersing phases.

Tarkemmin sanottuna, keksinnön mukaan dispergoiva kaasufaasi suorittaa kolme tehtävää: 1. muodostaa dispersion, 2. suorittaa ensimmäisen äkkikuivatuskäsittelyn olennaisesti mäntätyyppisessä vyöhykkeessä, ja 3. suorittaa toisen käsittelyn olosuhteissa, jotka kineet-tisesti ja lämpödynaamisesti ovat erilaiset kuin edellämainitussa vyöhykkeessä.More specifically, according to the invention, the dispersing gas phase performs three functions: 1. to form a dispersion, 2. to carry out the first flash-drying treatment in a substantially piston-type zone, and 3. to carry out the second treatment under conditions which are kinetically and thermodynamically different from the above-mentioned zone.

Näin saadaan hyvin koossapysyvä yksikkötyövaiheiden ketju kestoajssa, joka voi olla äärimmäisen lyhyt, ja joiden lukumäärä ei ole rajoitettu edellä esitettyyn luetteloon.This results in a very cohesive chain of unit work steps, which can be extremely short and the number of which is not limited to the list above.

Oheisissa kuvioissa 1 ja 2 on kaaviollisesti esitetty tällaisen järjestelmän kvalitatiivisen käyttäytymisen malli. Kuvioiden 1, 2 ja 3 abskissoja on pidettävä toisistaan riippumattomina.Figures 1 and 2 below schematically show a model of the qualitative behavior of such a system. The abscissae in Figures 1, 2 and 3 must be considered independent of each other.

Kuvio 1 esittää kolmevaiheisen mallin tapauksessa faasien hydrodynaamista kaaviota, jossa G edustaa kaasua ja F dis-pergoitua juoksevaa ainetta, eikä aikamittakaavalla (t)Figure 1 shows, in the case of a three-stage model, a hydrodynamic diagram of the phases, in which G represents the gas and F the dispersed fluid, and not on the time scale (s)

IIII

7 72057 ole muuta merkitystä kuin osoittaa ajan kulkemisen suuntaa.7 72057 has no meaning other than to indicate the direction of the passage of time.

Kuvio 2 esittää faasien välistä lämpötilaeroa (T = TG - TF) eri vaiheissa. Kaaviollisesti voidaan katsoa, että toisessa vaiheessa (b) faasien välinen lämpötilaero on hyvin suuri hyvin lyhyen aikaa, kun taas kolmannessa vaiheessa (vyöhyke c) tilanne on täysin erilainen.Figure 2 shows the temperature difference between the phases (T = TG - TF) at different stages. Schematically, it can be considered that in the second step (b) the temperature difference between the phases is very large for a very short time, while in the third step (zone c) the situation is completely different.

Tässä on siis kysymyksessä uudenlainen reaktori, joka sallii sentyyppisiä kehityksiä kuin on esitetty kuviossa 3, joka vastaa sitä erikoistapausta, että neste L johtaa kiinteään aineeseen S. Tämä kaavio havainnollistaa sitä, että vaiheisiin b ja c voidaan yksinkertaiseen tapaan vaikuttaa näiden kehitysten hallitsemiseksi tai vakiinnuttamiseksi. Tunnusmerkillistä tälle menetelmälle on etenkin se, että sen termodynaamisen ja kemiallisen kehityksen vyöhykkeessä c määrää (TG -TF):n kehitys vyöhykkeissä a ja b.Thus, this is a novel reactor that allows developments of the type shown in Figure 3, corresponding to the special case that liquid L leads to solid S. This diagram illustrates that steps b and c can be influenced in a simple manner to control or stabilize these developments. This method is characterized in particular by the fact that its thermodynamic and chemical development in zone c is determined by the development of (TG -TF) in zones a and b.

Tällä tavoin, siinä tapauksessa, että dispergoituna juoksevana aineena on neste, vyöhyke c voi vastata termodynaamista aluetta, joka toimii kiintoaine/kaasu-reaktorina, tai kaasu/kaasu-reaktorina silloin kun siihen alunperin on syötetty yhtä nestettä ja yhtä kaasua.In this way, in the case where the dispersed fluid is a liquid, zone c may correspond to a thermodynamic region which functions as a solid / gas reactor, or as a gas / gas reactor when one liquid and one gas are initially fed to it.

Käytännössä keksinnön menetelmän mukaan vyöhykkeen c lämpötila ja/tai kemiallinen koostumus määräytyvät dispergoivan faasin lämpötilavaihtelujen mukaan vyöhykkeessä b sillä tavoin, että lämmönvaihto tapahtuu vyöhykkeessä b.In practice, according to the method of the invention, the temperature and / or the chemical composition of zone c is determined by the temperature variations of the dispersing phase in zone b in such a way that the heat exchange takes place in zone b.

Vyöhykkeen c lämpötila vastaa sitä lämpötilaa, joka on tarpeen sen muutoksen kinetiikalle, joka halutaan saavuttaa lähtien pienestä dispergoivan kaasufaasin lämpötilan ja dispergoitavan faasin lämpötilan välisestä erosta. Sitä vastoin vyöhykkeeseen b sisäänmenolämpötila määrätään ottaen huomioon se, että lämmönvaihto kahden alkufaasin välillä käytännössä tapahtuu vyöhykkeessä b.The temperature in zone c corresponds to the temperature required for the kinetics of the change to be achieved from the small difference between the temperature of the dispersing gas phase and the temperature of the dispersible phase. In contrast, the inlet temperature to zone b is determined taking into account that the heat exchange between the two initial phases takes place in practice in zone b.

8 720578 72057

Siten kaikki tapahtuu ikäänkuin keksinnön mukainen menetelmä tekisi mahdolliseksi disperaoivasta faasista saadun energian selektiivisen hyväksikäytön.Thus, everything happens as if the method according to the invention would allow the selective utilization of the energy obtained from the dispersing phase.

Itse asiassa siihen vaikuttaa tarkemmin sanottuna vyöhykkeessä a liike-energian hyväksikäyttö seoksen muodostukseen, ja vyöhykkeessä b lämpöenergian hyväksikäyttö dis-pergoidun faasin fysikokemialliseen muutokseen.In fact, it is more specifically affected in zone a by the utilization of kinetic energy for the formation of the mixture, and in zone b by the utilization of thermal energy for the physicochemical change of the dispersed phase.

Jos dispergoitava faasi on liuosta, lämpöenergia vaikuttaa erityisesti hiukkaseen haihdutuksen aikana (so. voimakkaas-tu endotermisenä muutoksena), mikä muodostaa uuden ja odottamattoman aineenkäsittelykeinon.If the dispersible phase is a solution, the thermal energy acts especially on the particle during evaporation (i.e. as a strong endothermic change), which constitutes a new and unexpected means of material treatment.

Lisäksi syntyvä, kiinteä tai nestemäinen hiukkanen on muodostumisensa aikana ja sen jälkeen suojattuna, koska se kehittyy ja tarpeen vaatiessa kemiallisesti ja/tai fysikaalisesti muuttuu olennaisesti isotermisessä ympäristössä. Vihdoin, se kehittyy kemiallisesti homogeenisessa kaasufaa-sissa, jonka koostumusta (esimerkiksi sen veden osapainet-ta) ja lämpötilaa voidaan nimenomaisesti asetella (vyöhyke c) .In addition, the resulting solid or liquid particle is protected during and after its formation because it develops and, if necessary, chemically and / or physically changes in a substantially isothermal environment. Finally, it develops in a chemically homogeneous gas phase, the composition (e.g. its water partial pressure) and temperature can be explicitly set (zone c).

Voidaan näin ollen myöntää, että päämääränä olevan tuotteen haitallisia muutoksia ei voi tapahtua (valitussa 3-vaihei-sessa mallissa), sikäli että järjestelmän termodynaamiset olosuhteet, jotka ovat kiinteät mäntävyöhykkeestä b lähtien, eivät salli niiden tapahtua.It can therefore be acknowledged that adverse changes to the target product cannot occur (in the chosen 3-step model) insofar as the thermodynamic conditions of the system, which are fixed from the piston zone b, do not allow them to occur.

Lisäksi on tähdennettävä, että dispergoivan faasin avulla vakautetut perättäiset virtausolosuhteet ovat erityisen sopivat aineen jatkuvatoimiseen käsittelyyn sellaisissa tapauksissa kuin: - kuivaus, jota seuraa kalsinointi, - kuivaus (endoterminen), jota seuraa (eksoterminen) poltto, 72057 kuivaus, jota seuraa lämpökondensaatio, jne....In addition, it should be emphasized that successive flow conditions stabilized by the dispersing phase are particularly suitable for continuous treatment of the substance in cases such as: - drying followed by calcination, - drying (endothermic) followed by (exothermic) combustion, 72057 drying followed by thermal condensation, etc. ...

Itse asiassa vyöhykkeessä a aluksi tapahtuva tasan jakaantuminen saattaa käsittää lievää eri parametrien hajaantumista keskiarvonsa molemmin puolin. Tämä ilmenee sitten hiukkaseen, sen tullessa vyöhykkeen c sisään, kohdistuvien termodynaamisten olosuhteiden (lämpötilan, dispergoivan faasin kemiallisten ominaisuuksien....) jakaumana.In fact, the initial even distribution in zone a may involve a slight dispersion of the various parameters on either side of its mean. This then manifests itself as a distribution of the thermodynamic conditions (temperature, chemical properties of the dispersing phase ...) applied to the particle as it enters zone c.

Tämän perusteella voisi odottaa, että tämä jakauma aiheuttaisi käsittelyjen erilaisuutta hiukkasesta toiseen. Sen sijaan havaitaan, että vyöhyke c aiheuttaa käsittelyolosuhteiden uudelleen homogenisoitumisen.Based on this, one would expect that this distribution would cause differences in treatments from one particle to another. Instead, it is observed that zone c causes re-homogenization of the processing conditions.

Keksinnön erään erityisen sovellutusmuodon mukaan suoritetaan endoterminen muutos vyöhykkeessä b, ja sen jälkeen toinen endoterminen tai eksoterminen muutos vyöhykkeessä c.According to a particular embodiment of the invention, an endothermic change is performed in zone b, followed by another endothermic or exothermic change in zone c.

Vyöhykkeen c jälkeen voidaan myös suorittaa vielä yksi, esimerkiksi terminen käsittely* esimerkiksi kaasufaasilla (vyöhyke d) .After zone c, another, for example thermal treatment * can also be carried out, for example with the gas phase (zone d).

Kuten aikaisemmin on sanottu, eräs menetelmä, joka hyvin sopii dispergoimisen suorittamiseen mäntävirtausvyöhykkeen sisäänmenokohdassa, on selitetty ranskalaisessa patenttijulkaisussa 2 257 326.As previously stated, one method which is well suited for carrying out dispersion at the inlet of the piston flow zone is described in French Patent 2,257,326.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan saadaan aikaan symmetrinen kuilupyörrevirtaus syöttämällä kaasufaasia, ja vähintään yhtä muuta faasia mainitun virtauksen pyörintäkes-kiviivaa myöten olennaisesti kuilupyörrevirtauksen alipaine-vyöhykkeeseen saakka. Mainitulle kuilupyörrevirtaukselle annetaan liikesuure, joka on niin suuri aksiaalisesti syötetyn faasin liikesuureeseen verrattuna, että tämän faasin hajaantuminen tapahtuu liikesuureen siirtymän johdosta ja sen käsittely kaasufaasilla tapahtuu kuilupyörrevirtauksen 10 72057 muodostamassa mäntävyöhykkeessä, jolle tunnusmerkillistä on se, että kaasujen sisäänmenolämpötilaa säädetään siten, että mäntävyöhykkeen alavirran puolelle muodostuu olennaisesti isoterminen ja kemiallisesti homogeeninen vyöhyke.According to an embodiment of the invention, a symmetrical shaft vortex flow is obtained by supplying a gas phase, and at least one other phase, up to the center line of rotation of said flow, substantially up to the vacuum zone of the shaft vortex flow. Said shaft vortex flow is given a motion magnitude so large as that of the axially fed phase that the dissipation of this phase occurs due to the displacement of the motion variable and its treatment in the gas phase takes place in the downstream piston zone of a substantially isothermal and chemically homogeneous zone.

Täten keksinnön mukaan dispergoivaa kaasuafaasia käytetään perättään seoksen muodostamiseen ja aikaansaamaan kaksi sarjaan kytkettyä, ominaisuuksiltaan erilaista reaktoria, mikä on erityisen hankala ongelma, silloin kun halutaan toimia jatkuvasti ja teollisessa mittakaavassa.Thus, according to the invention, the dispersing gas phase is used successively to form a mixture and to provide two reactors connected in series with different characteristics, which is a particularly difficult problem when it is desired to operate continuously and on an industrial scale.

Keksinnön mukaan siitä sen sijaan selvitään yksinkertaiseen tapaan vaikuttamalla dispergoivan faasin hydrodynamiikkaan ja sen alkulämpötilaan.According to the invention, it is instead solved in a simple manner by influencing the hydrodynamics of the dispersing phase and its initial temperature.

Käytännössä, taloudellisista syistä, dispergoitavalle faasille annetaan pieni alkunopeus, mieluimmin pienempi kuin 10 m/s ja mikäli mahdollista pienempi kuin 5 m/s, niin että dispergoivan faasin alku-liikesuuretta voidaan pienentää. Kaasufaasin liikesuureen suhteen dispergoitavan faasin liike-suureeseen on, ollakseen riittävä, tavallisesti oltava vähintään 100, mutta yleensä mieluummin 1000:nen ja 10 000:nen välillä.In practice, for economic reasons, the dispersed phase is given a low initial velocity, preferably less than 10 m / s and if possible less than 5 m / s, so that the initial motion of the dispersing phase can be reduced. The ratio of the gas phase to the displacement of the dispersed phase must, in order to be sufficient, usually be at least 100, but generally preferably between 1000 and 10,000.

Kaasufaasiin kohdistetaan myös pieniä paineita, jotka ovat c 5 vähemmän kuin 10J Pa ja oleellisesti 0,5:n - 0,6;n 10 Pa suurempia kuin keskipaine vyöhykkeessä c. Keksinnön puitteista ei kuitenkaan poiketa, jos tätä painetta suurennetaan, sikäli kun otetaan huomioon liikesuureiden suhde.The gas phase is also subjected to low pressures which are c 5 less than 10J Pa and substantially 0.5 to 0.6 Pa n greater than the average pressure in zone c. However, the scope of the invention is not deviated from if this pressure is increased, in so far as the ratio of the motions is taken into account.

Yksinkertaisesti on selvää, että on valittava ne taloudellisesti parhaat olosuhteet, jotka vastaavat teknisiä vaatimuksia.It is simply clear that the economically best conditions that meet the technical requirements must be chosen.

Yhtä suositeltava menetelmä ja laite on selitetty ranskalaisessa patenttijulkaisussa 2 431 321.An equally preferred method and apparatus is described in French Patent 2,431,321.

Il 11 72057Il 11 72057

Eräs keksintöä havainnollistava sovellutus on natriumtri-fosfaatin valmistus Na/P-suhteeltaan erilaisista ortofos-faattiliuoksista.One illustrative embodiment of the invention is the preparation of sodium triphosphate from orthophosphate solutions of different Na / P ratios.

Mitä tulee ravintoainealaan (sulatussuolat, suolaiset leikkeleet) tai eräisiin teollisuussovellutuksiin kuten puhdistusaineisiin, natriumtripolyfosfaattia käytetään niissä yleensä liuoksena; liukenemattomien aineiden läsnäolo voi silloin olla häiritsevää.As for the nutrient industry (melting salts, saline cuts) or for some industrial applications such as detergents, sodium tripolyphosphate is generally used as a solution; the presence of insoluble substances can then be disturbing.

Viimeksimainitut syötetään joko tripolyfcsfaatin (lähtöaineistaan) valmistusvaiheen ylävirran puolella, tai orto-fosfaattien lämpökondensaation aikana.The latter are fed either upstream of the tripolyphosphate (from its starting materials) production stage, or during the thermal condensation of the ortho-phosphates.

Ennen kalsinointia on kyseessä ennen kaikkea fosforihapossa läsnäolevat metallifosfaattien jäljet, jotka saostuvat vain epätäydellisesti H^PO^rn neutraloinnissa NaOHrlla. Yleensä näiden liukenemattomien aineiden suhteellinen määrä on hyvin pieni.Prior to calcination, these are mainly traces of metal phosphates present in phosphoric acid, which precipitate only incompletely in the neutralization of H 2 PO 4 with NaOH. In general, the relative amount of these insoluble substances is very small.

Sen sijaan ortofosfaattien kalsinoimisen jälkeen havaitaan usein liukenemattoman (NaP03)n:n esiintymistä huomattavin määrin, jotka vaihtelevat lämpökondensaation olosuhteiden mukaan. Tämä liukenematon aine on peräisin yksinomaan niiden ortofosfaattien, joiden Na/P-suhde on yhtä kuin 1, täydellisestä kalsinoitumisesta seuraavan reaktion mukaan:In contrast, after calcination of orthophosphates, the presence of insoluble (NaPO 3) n is often observed in significant amounts, which vary according to thermal condensation conditions. This insoluble matter results exclusively from the complete calcination of orthophosphates with a Na / P ratio of 1 according to the following reaction:

NaH2P04—MJa2H2P207—«anH2Pn03;rrT-» (NaP03)nNaH2PO4 — MJa2H2P207— «anH2Pn03; rrT-» (NaPO3) n

Jokainen tripolyfosfaatin muodostumismekanismi, jossa esiintyy homogeenisuuden puutetta (orto- tai pyrofosfaattien alueella) johtaa fosfaattiepäpuhtauksien (joista liukenematon on (NaP03)n) esiintymiseen.Any mechanism of tripolyphosphate formation in which there is a lack of homogeneity (in the region of ortho or pyrophosphates) results in the presence of phosphate impurities (of which insoluble (NaPO 3) n) is present.

Tämä pitää paikkansa jopa siinäkin tapauksessa, että Na/P-suhde on kokonaisuudessaan hyvin säädetty makroskooppisessa mittakaavassa.This is true even if the Na / P ratio as a whole is well regulated on a macroscopic scale.

12 72057 Tätä on tarkasteltava mikroskooppisessa mittakaavassa seu-raavissa tapauksissa: 1) Na/P-suhde = 5/3 2) Na/P-suhde / 5/3 3.°) Na/P = 5/312 72057 This must be considered on a microscopic scale in the following cases: 1) Na / P ratio = 5/3 2) Na / P ratio / 5/3 3. °) Na / P = 5/3

Jos seos on homogeeninen, saadaan tripolyfosfaatti, joka on vailla epäpuhtauksia, seuraavan nykyisin hyväksytyn mekanismin mukaan: 2 NaH2P04 —^ Na2H2P207 + H20 2 Na5P3°10 + 4H2°If the mixture is homogeneous, a tripolyphosphate free of impurities is obtained according to the following currently accepted mechanism: 2 NaH2PO4 - ^ Na2H2P207 + H2O 2 Na5P3 ° 10 + 4H2 °

4 Na2HP04 —> 2Na4P2Oy + 2 H2CK4 Na2HPO4 -> 2Na4P2Oy + 2 H2CK

2 NaH2P04 + 4Na2HP04 -^ 2 Na5P3°10 + 4H202 NaH2PO4 + 4Na2HPO4 - ^ 2 Na5P3 ° 10 + 4H2O

Toinen mahdollinen mekanismi (kulkeminen pyrotrinatrium-fosfaatin kautta) johtaa samaan tulokseen: 2NaH2P04 ^ 2Na3H2HP207 + 2H20 2Na2HP04 _^_---^:>2Na5P3O10 + 4H2° 2Na2HP04 Na4P207 + H20-----" 2NaH2P04 + 4Na2HP04--> 2Na5P301Q + 4H20 2°) Na/P ^ 5/3Another possible mechanism (passage through pyrotrin sodium phosphate) leads to the same result: + 4H 2 O 2 °) Na / P

Jos seos ei ole homogeeninen, se merkitsee, että paikallisesti joudutaan löytämään joko pienemmyyttä tai suuremmuutta kokonais-Na/P-suhteeseen nähden.If the mixture is not homogeneous, this means that either a smaller or a larger relative to the total Na / P ratio has to be found locally.

2.1 Kun Na/P-suhde on pinempi kuin 5/3, todetaan joko ensimmäisen mekanismin mukaisten liukenemattomien aineiden tai li 13 72057 toisen mekanismin mukaisten lyhyiden polyfosfaattien esiintymistä.2.1. When the Na / P ratio is greater than 5/3, the presence of either insoluble substances according to the first mechanism or short polyphosphates according to the second mechanism is detected.

Ensimmäinen mekanismi: 2£ edustaa mononatrium-ortofosfaat- timäärää, joka vastaa Na/P-suhteen pienemmyyttä.The first mechanism: 2 £ represents the amount of monosodium orthophosphate, which corresponds to a lower Na / P ratio.

2(l+f )NaH2P04 -^Na2H2P20? + H2Ov^> 21 (NaP03)n + 2£H2° ">2Na5P30io + 4H202 (l + f) NaH2PO4 - ^ Na2H2P20? + H2Ov ^> 21 (NaPO3) n + 2 £ H2O "> 2Na5P30io + 4H2O

4Na2HP04 -» 2Na4p207 + 2H2CT4Na2HPO4 - »2Na4p207 + 2H2CT

2(1+f)NaH2p04 + 4Na2HP04 -> 2Na5p3O10 + 2i (NaP03)n+2(2+£)H202 (1 + f) NaH2PO4 + 4Na2HPO4 -> 2Na5p3O10 + 2i (NaPO3) n + 2 (2 + £) H2O

Toinen mekanismi: ^-* 2£Na3Hp207 + 2tH20 cNa6p4013 + 3£H20 2 (l+£)NaH2p04 — 2Na3Hp207 + 2H20^.Second mechanism: ^ - * 2 £ Na3Hp2O7 + 2tH2O cNa6p4013 + 3 £ H2O2 (1 + £) NaH2PO4-2Na3Hp207 + 2H2O4.

2 (l+£) Na2HP04 2Na5P3°10 + 4H2° 2Na2HP04 -—> Na4p207 + H20 2 (l+t)NaH2p04 + 2 (2+£)Na2HP04 -> 2Na5p301C)-t:£Na6P4013+ (4+3£)H20 2.2 Kun Na/P-suhde on suurempi kuin 5/3, saadaan kalsinoitu tuote, joka sisältää tripolyfosfaattia jä.pyroneutria seuraahan reaktion mukaan . (2 £ edustaa dinatrium-ortofosfaattiamää-rää, joka vastaa Na/P-suhteen suuremmuutta): 2NaH2P04 Na2H2p207 + H2(K.2 (1 + E) Na 2 HPO 2 2 Na 5 P 3 O 10 + 4H 2 O 2 Na 2 HPO 4 -> Na 4 P 2 O 7 + H 2 O 2 (1 + t) NaH 2 PO 4 + 2 (2 + £) Na 2 HPO 4 -> 2Na5p301C) -t: £ Na6P4013 + (4 + 3 £) H2O 2.2. When the Na / P ratio is greater than 5/3, a calcined product containing tripolyphosphate and pyroneutria is obtained according to the reaction. (2 £ represents the amount of disodium orthophosphate corresponding to the greater of the Na / P ratio): 2NaH2PO4 Na2H2p207 + H2 (K.

-> 2Na5p3O10 + 4H20 2 (2 + £)Na2HP04^^~»2Na4p207 + 2H20^ 2eS>£Na4p207 + £E20 2NaH2p04 + 2 (2+<£)Na2HP04 -» 2Na5p301Q + (4+£)H20 + £ Na4p207 14 72057 Tämä havainnollistaa siis sitä, että jopa lähdettäessä aineesta, jossa Na/P-suhde kokonaisuudessaan on yhtä suuri kuin 5/3, saattaa muodostua haitallaisia kehityksiä, jotka voivat johtaa esimerkiksi liukeamattomien aineiden esiintymiseen.-> 2Na5p3O10 + 4H2O 2 (2 + £) Na2HPO4 ^^ ~ »2Na4p207 + 2H2O ^ 2eS> £ Na4p207 + £ E20 2NaH2PO4 + 2 (2+ <£) Na2HPO4 -> 2Na5p301Q + (4 + £) H2O + £ 4 Na 14 72057 This thus illustrates that even starting from a substance with an overall Na / P ratio of 5/3, harmful developments may occur, which may lead to the presence of insoluble substances, for example.

Edellä esitetyt reaktiot osoittavat itse asiassa, että yleisesti myönnetään, että kiinteät ortofosfaatit, tripolyfos-faatin esiaineet, jotka on saatu kuivattamalla joko pyörivässä uunissa tai atomisaattorissa, koostuvat yhtäältä NaH2P04:n ja Na2HP04:n ja toisaalta Na^H^(P04)2:n ja Na2HP04:n enemmän tai vähemmän perinpohjaisista seoksista.In fact, the above reactions show that it is generally accepted that solid orthophosphates, tripolyphosphate precursors obtained by drying in either a rotary oven or an atomizer, consist of NaH 2 PO 4 and Na 2 HPO 4 on the one hand and Na 2 H 2 (PO 4) 2 on the other. more or less thorough mixtures of n and Na 2 HPO 4.

Nämä ortofosfaattien seokset johtavat, menetelmistä riippuen, kalsinoinnin kautta monelaisiin pyrofosfaatteihin (Na2H2P20^ + Na4P20^) tai (Na3HP207 + Na4P2C>7) , jotka ovat kiteistä tai amorfista muotoa. Tripolyfosfaatti saadaan sitten lämpökon-densoimalla näitä pyrofosfaattiseoksia.These mixtures of orthophosphates, depending on the methods, lead to various pyrophosphates (Na 2 H 2 P 2 O 2 + Na 4 P 2 O 2) or (Na 3 HP 2 O 7 + Na 4 P 2 O 2), which are crystalline or amorphous, via calcination. The tripolyphosphate is then obtained by thermal condensation of these pyrophosphate mixtures.

Hakijan tietämän mukaan, olkootpa menetelmät mitkä hyvänsä, kuivatuksen jälkeen saatu seos koostuu aina vähintään kahdesta kiteisestä, hyvin tunnetusta ja tasapainokaavan Na20 -P2°5 - H2° ilmaisemasta yhdistelajista.To the best of the applicant's knowledge, whatever the methods, the mixture obtained after drying always consists of at least two crystalline, well-known and well-known compounds of the formula Na20 -P2 ° 5 - H2 °.

Tämä merkitsee siis sitä, että ennestään tunnetun tekniikan mukaiset menetelmät aiheuttavat ortofosfaattien tai pyrofos-faattien kiteisen erottumisen.This means that the methods according to the prior art cause the crystalline separation of orthophosphates or pyrophosphates.

Niinpä, yllättävästi, kun käytetään keksinnön mukaista menetelmää homogeeniseen mono- ja dinatrium-ortofosfaattien liuokseen, joka on aseteltu teoreettiseen suhteeseen, 5/3, voidaan tehdä seuraavat huomattavat havainnot: 1) lopputuote vastaa uutta tuotetta, joka on käytännöllisesti katsoen vailla liukenemattomia aineita* 2) on mahdollista eristää hyvin kiteytyneenä uusi ortofos-faatti, jonka suhde Na/P = 5/3, ja jolla on sille ominainen röntgensädespektri.Thus, surprisingly, when using the process according to the invention to a homogeneous solution of mono- and disodium orthophosphates set at a theoretical ratio of 5/3, the following significant observations can be made: 1) the final product corresponds to a new product which is practically insoluble * 2 ) makes it possible to isolate a well-crystallized new orthophosphate with a Na / P = 5/3 ratio and a characteristic X-ray spectrum.

15 7205715 72057

Toisin sanoen keksinnön mukainen menetelmä ei vastaa tunnettua sekoittimen, kuivattimen ja kalsinoimislaitteen yhdistelmää, koska sen käyttäytyminen on erilainen, varsinkin faasien kiteytymisen osalta.In other words, the process according to the invention does not correspond to the known combination of mixer, dryer and calciner, because its behavior is different, especially with regard to the crystallization of the phases.

Tutkimusten nykyvaiheessa hakija ei pysty antamaan varmaa selitystä näistä yllättävistä tuloksista.At the present stage of the studies, the applicant is not in a position to provide a definite explanation for these surprising results.

Hakija on havainnut, että keksinnön mukaan kiteistä erottumista voidaan voimakkaasti pienentää: aiheuttamalla erittäin nopean haihtumisen kinetiikka äkki-lämpokuivatus-sumentumis- ja kiteytymisolosuhteiden perusteellisesti moaifioimiseksi (ylikyllästystasolla) ja saatujen kiteiden koostumuksen saamiseksi siten ahtautumaan keskimääräisen koostumuksen ympärille, joka vastaa lähtöliuosta (vyöhykkeen b vaikutus).The Applicant has found that according to the invention the crystalline separation can be greatly reduced: by causing very fast evaporation kinetics to thoroughly modify the sudden-heat-drying-fogging and crystallization conditions (at the supersaturation level) and to cause the composition of .

. aiheuttamalla erittäin korkea hienojakoisuustila sumutta-malla liuos mahdollisten erottumisriskien rajoittamiseksi koostumukseltaan identtisten sumuhiukkasten mittakaavassa, siten helpottaen kaikkea yhtymistä (homogenisoitumista) hiukkasen sisässä tapahtuvan diffuusion kautta ja välttäen kehityskulkuja, jotka poikkeavat kiteytymistuotteista (vyöhykkeen a vaikutus).. by causing a very high state of fineness by spraying the solution to limit possible separation risks on the scale of mist particles of identical composition, thus facilitating all coalescence (homogenization) through diffusion within the particle and avoiding developments different from the crystallization products.

Yllättävästi hakija on saanut eristetyksi uuden tuotteen, joka sisältää yhtä ainoata kiteistä faasia, jonka Na/P-suhde on olennaisesti yhtä suuri kuin 5/3.Surprisingly, the applicant has isolated a new product containing a single crystalline phase with a Na / P ratio substantially equal to 5/3.

Tälle uudelle tuotteelle voidaan antaa seuraava kaava: Na5H4(P04)3The following formula can be given for this new product: Na5H4 (PO4) 3

Lisäksi sen röntgensädespektri on seuraava heijastusdiffrakto-metrisesti mitattuna.In addition, its X-ray spectrum is as follows as measured by reflection diffractometry.

72057 16 Säde n:o dÄ 1 8,9 2 5,35 3 4,68 4 4,63 5 3,85 6 3,81 7 3,75 8 3,67 9 3,66 10 3,63 11 3,33 12 3,28 13 3,15 14 2,77 15 2,72 16 2,71 17 2,68 18 2,64 19 2,5472057 16 Radius No. dÄ 1 8.9 2 5.35 3 4.68 4 4.63 5 3.85 6 3.81 7 3.75 8 3.67 9 3.66 10 3.63 11 3, 33 12 3.28 13 3.15 14 2.77 15 2.72 16 2.71 17 2.68 18 2.64 19 2.54

Keksinnön mukainen tuote voidaan tarkemmin sanottuna valmistaa menetelmällä, joka koostuu seuraavista vaiheista: a) valmistetaan liuos mono- ja dinatriumortofosfaateista sillä tavoin, että Na/P- kokonaissuhde tulee olemaan olennaisesti 1,667 + 0,01.More specifically, the product of the invention can be prepared by a process consisting of the following steps: a) preparing a solution of mono- and disodium orthophosphates in such a way that the total Na / P ratio will be substantially 1.667 + 0.01.

b) muodostetaan kuilu-pyörrevirtaus kuumasta kaasufaasista, jonka liikesuure on suuri.b) forming a gap-vortex flow from a hot gas phase with a large motion.

c) mainittu ortofosfaattiliuos syötetään kuilu-pyörrevirta-uksen alipainevyöhykkeeseen, niin että aiheutetaan mainitun ortofosfaattiliuoksen dispergoituminen kaasufaasin vaikutuksesta, ja dispersion kiteytyminen.c) feeding said orthophosphate solution to the vacuum zone of the gap-vortex flow so as to cause said orthophosphate solution to disperse under the action of the gas phase, and to crystallize the dispersion.

Käytännössä kuilu-pyörrevirtaukselle annetaan kaasufaasissa suuri liike-suure, joka ortofosfaattiliuokseen nähden on vähintään 100-kertainen, mieluimmin 1000 - 10.000-kertainen.In practice, the shaft-vortex flow is given a large momentum in the gas phase which is at least 100 times, preferably 1000 to 10,000 times, relative to the orthophosphate solution.

Lisäksi liuokselle annetaan pieni nopeus (pienempi kuin 10 m/sek) ja pieni ylipaine kaasuun nähden (pienempi kuin 105 Pa).In addition, the solution is given a low velocity (less than 10 m / sec) and a small overpressure relative to the gas (less than 105 Pa).

Vihdoin kaasufaasilla kiteyttämisreaktion lämpöprofiili säädetään.Finally, the thermal profile of the gas phase crystallization reaction is adjusted.

Il 17 72057 Käytännössä keksinnön mukaisessa menetelmässä kaasun kuilu-pyörrevirtaus ja nestefaasi muodostavat faasien kosketukseen tulemisesta lähtien kolme perättäistä, avaruudessa toisiaan ilman epäjatkuvuutta seuraavaa vyöhykettä, jotka ovat seuraa-vat: a) erittäin lyhyt dispersiovyöhyke, b) vyöhyke, jossa kaasun tilavuuselementit ja nesteen pikku-pisarat muodostavat kaasu/neste-pareja pitkin kulkuratoja, jotka kaasu määrää ja jotka olennaisesti noudattavat mäntävir-tausta, c) isoterminen vyöhyke.Il 17 72057 In practice, in the process according to the invention, the gas gap-vortex flow and the liquid phase form, from the contact of the phases, three successive zones in space without discontinuity, which are as follows: a) a very short dispersion zone, b) a zone with a gas volume droplets form gas / liquid pairs along the paths determined by the gas and which substantially follow the piston flow background, c) the isothermal zone.

Keksinnön mukaan koko faasien välinen lämmönvaihto ja kiteytyminen on saatava aikaan vyöhykkeessä b).According to the invention, the entire heat exchange and crystallization between the phases must be effected in zone b).

Tätä varten lämpötilan vyöhykkeessä c) on oltava riittävän pieni, suuruusluokkaa 100 - 160 °C, mieluimmin 120 ja 130 °C välillä.For this purpose, the temperature in zone c) must be sufficiently low, in the order of 100 to 160 ° C, preferably between 120 and 130 ° C.

Sensijaan kaasun sisäänmenolämpötilan on oltava riittävän suuri, koska tässä vyöhykkeessä täytyy poistaa kaikki vesi liuoksesta. Sen määrääminen riippuu menetelmän muista käyttöolosuhteista, mutta se on useita satoja asteita suurempi kuin iso-termisen vyöhykkeen lämpötila, ja edullisesti 400 - 600 °C suurempi kuin viimeksimainittu tavanomaisissa toimintaolosuhteissa.Instead, the gas inlet temperature must be high enough because all water in the zone must be removed from the solution. Its determination depends on the other operating conditions of the process, but is several hundred degrees higher than the temperature of the iso-thermal zone, and preferably 400 to 600 ° C higher than the latter under normal operating conditions.

Toimimalla edellä sanotun mukaisesti liuospisarat saadaan jakautumaan homogeenisesti. Järjestelmän termodynaamiset olosuhteet ovat sellaiset, että lois-kehityskulut kokonaan estyvät, ja että kiintoaineen koostumus pysyy identtisenä nesteen koostumuksen kanssa kiteytyksen aikana. Kyseessä on täysin uusi ja odottomaton tulos.By acting as above, the solution droplets are homogeneously distributed. The thermodynamic conditions of the system are such that the parasitic development costs are completely prevented and that the composition of the solid remains identical to the composition of the liquid during crystallization. This is a completely new and unexpected result.

Lisäksi mitä natriumtripolyfosfaattiin tulee, niin yleisesti sanottuna lähtöliuos voi olla valmistettu neutraloimalla 18 72057 H^PO^.-a NaOH.'lla tai ortofosfaattien seoksella Na2PO^ + 2Na2HPO^. Tätä liuosta käsitellään sitten yleensä tunnetuin menetelmin lämmöllä: sumutuksella, pyörivässä uunissa, lei-jukerroksessa tai liekissä yhdessä vaiheessa (tai kahdessa vaiheessa jos väli-ortofosfaatti erotetaan). Riippuen lämpö-kondensaation olosuhteista (lämpötilasta, veden osapaineesta, Na/P-suhteesta, epäpuhtauksista) saadaan tripolyfosfaatteja joko 100 % faasia I, tai 100 % faasia II tai faasien I ja II seosta.In addition, as far as sodium tripolyphosphate is concerned, in general the starting solution can be prepared by neutralizing 18 72057 H 2 PO 2 with NaOH or a mixture of orthophosphates Na 2 PO 3 + 2 Na 2 HPO 4. This solution is then treated with heat by generally known methods: spraying, rotary kiln, Lei bed or flame in one step (or in two steps if the intermediate orthophosphate is separated). Depending on the thermal condensation conditions (temperature, partial pressure of water, Na / P ratio, impurities), tripolyphosphates are obtained either 100% phase I, or 100% phase II or a mixture of phases I and II.

On tunnettua, että eräissä sovellutuksissa, nimenomaan ravintoaine- ja puhdistusaineteollisuuden alalla, tripolyfosfaatin liuottaminen hämmentämättömään tai huonosti hämmennettyyn väliaineeseen johtaa yleensä vaikealiukoisten kokkareiden muodostumiseen tai massakovettumisiin. Tällöin vedettömät faasit I ja II muodostavat osittaiskovettumia.It is known that in some applications, specifically in the nutrient and detergent industry, dissolving tripolyphosphate in a non-turbid or poorly agitated medium generally results in the formation of sparingly soluble lumps or mass curing. In this case, the anhydrous phases I and II form partial hardenings.

Vetinen faasi II johtaa täydelliseen ja äkilliseen kovettumiseen. Kun taas vetinen faasi I ei aiheuta lainkaan kovettumista. Liuokoisuudeltaan hyvä tripolyfosfaatti on sellainen tripolyfosfaatti, joka sisältää alle 40 % faasia I ja on esihydratoitu (seuraavasssa selitettävän testin mukaan).Aqueous phase II results in complete and sudden curing. While the aqueous phase I does not cause any hardening. A tripolyphosphate with good solubility is a tripolyphosphate which contains less than 40% of phase I and is prehydrated (according to the test to be explained below).

Esihydratointi voidaan saada aikaan sumuttamalla vettä synteesin jälkeen tai luonnollisella ilmakehän veden kiinnittymisellä. Esihydrataation tarpeellinen määrä, jotta liuotus kävisi ilman massakovettumista hämmentämättömässä väliaineessa, on vähintään 0,6 % mitattuna häviöllä 150 °C:ssa.Prehydration can be accomplished by spraying water after synthesis or by natural attachment of atmospheric water. The amount of prehydration required to allow dissolution without mass curing in an unstirred medium is at least 0.6% as measured at a loss at 150 ° C.

Niinpä hakija on keksinyt uuden natriumtripolyfosfaatin, jonka Na/P-suhde on 1,667 + 0,01 ja veden häviö 150 °C:ssa alle 0,6 % ja mieluimmin 0,02 % ja jolle tunnusmerkillistä on se, että sillä ei esiinny lainkaan massakovettumista hämmentämättömässä väliaineessa seuraavassa selitettävän testin mukaan-Accordingly, the applicant has invented a new sodium tripolyphosphate having a Na / P ratio of 1.667 + 0.01 and a water loss at 150 ° C of less than 0.6% and preferably 0.02%, characterized in that it has no mass curing at all. in an undisturbed medium according to the test described below.

Testi 7 g tripolyfosfaattia lisätään nopeasti (2 sek) 20 ml:aanTest 7 g of tripolyphosphate are added rapidly (2 sec) to 20 ml

IIII

19 72057 tislattua vettä. Liukenemattoman tripolyfosfaatti-laskeuman ulkonäkö ja kovuus havaitaan 2,5, 10 ja 20 min lisäämisen jälkeen. Kovettuminen voi olla nolla, osittainen tai täydellinen ja se voi kehittyä enemmän tai vähemmän nopeasti.19 72057 distilled water. The appearance and hardness of the insoluble tripolyphosphate precipitate is observed after 2.5, 10 and 20 min of addition. Curing can be zero, partial or complete and can develop more or less rapidly.

Tämä tuote on sitä yllättävämpi, kun liukoisuus havaitaan riippumatta siitä, mikä on faasin I suhteellinen pitoisuus ja tuotteen hiukkaskoko, ja tämä siitä huolimatta, että vesi-häviö 150 °C:ssa on alle 0,6 %.This product is all the more surprising when solubility is observed regardless of the relative concentration of phase I and the particle size of the product, and this despite the fact that the water loss at 150 ° C is less than 0.6%.

Kemiallisesti Na/P-suhde on 1,667 + 0,01.Chemically, the Na / P ratio is 1.667 + 0.01.

Faasin I ja faasin II suhde siinä voi olla vaihteleva.The ratio of phase I to phase II therein can vary.

Esillä olevan keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mukaan tripolyfosfaatin näennäinen tiheys on 0,5 - 1,1, agglomeraattien koko pienempi kuin 100 mikronia ja mieluimmin 90 ja 60 mikronin välillä ja faasin I pitoisuus 15 ja 60 % välillä, eikä siinä esiinny liukenemattomia aineita.According to a preferred embodiment of the present invention, the tripolyphosphate has an apparent density of 0.5 to 1.1, agglomerates having a size of less than 100 microns and preferably between 90 and 60 microns and a phase I content of between 15 and 60%, and free of insoluble matter.

Keksinnön mukainen tuote voidaan saada käyttämällä menetelmää, jonka mukaan: - valmistetaan alkalifosfaattien liuos, joissa Na/P-suhde on 1,64 ja 1,70 välillä, asetellen tämä suhde siihen arvoon, joka lopputuotteessa halutaan, - tätä liuosta syötetään symmetrisen kuilu-pyörrevirtauksen keskiviivaa myöten mainitun virtauksen alipainevyöhykkeeseen saakka, - mainitulle symmetriselle kuilu-pyörrevirtaukselle annetaan liikesuure, joka nestefaasin liikesuureeseen verrattuna on riittävä aiheuttamaan nestefaasin dispergoinnin ja käsittelyn kaasufaasilla mäntävyöhykkeessä, - kaasufaasille annetaan lämpötila, joka on riittävä muodostamaan mäntävyöhykkeen poistopäähän isotermisen vyöhykkeen, niin että käytännöllisesti katsoen koko faasien välinen lämmönsiirto tapahtuu kuilu-pyörrevirtauksen muodostamassa män-tävyöhykkeessä, 20 72057 - annetaan reaktion jatkua isotermisessä vyöhykkeessä, - saatu tuote otetaan talteen.The product according to the invention can be obtained by using a process according to which: a solution of alkali phosphates with a Na / P ratio of between 1.64 and 1.70 is prepared, setting this ratio to the value desired in the final product, - this solution is fed in a symmetrical gap-vortex flow downstream of said flow to the vacuum zone, the heat transfer takes place in the piston-zone formed by the shaft-vortex flow, - the reaction is allowed to continue in the isothermal zone, - the product obtained is recovered.

Käytännössä kaasufaasin ja nestefaasin liikesuureiden suhde on yli 100 ja mieluimmin 1000 ja 10.000 välillä.In practice, the ratio of the motion variables of the gas phase to the liquid phase is more than 100 and preferably between 1000 and 10,000.

Lähtöliuoksen syöttönopeus on pieni ja mieluimmin alle 10 m/sek.The feed rate of the starting solution is low and preferably less than 10 m / sec.

Ylipaine kaasufaasiin nähden on myös pieni, alle 10^ Pa, ja mieluimmin 0,4 ja 0,6 10^ Pa välillä.The overpressure relative to the gas phase is also small, less than 10 ^ Pa, and preferably between 0.4 and 0.6 10 Pa.

Kuten edellä on sanottu, Na/P-suhde on 1,64 ja 1,70 välillä. Edullisesti lähtöliuos sisältää 15 - 50 % kuiva-ainetta.As stated above, the Na / P ratio is between 1.64 and 1.70. Preferably, the starting solution contains 15 to 50% dry matter.

Mieluimmin lähtöliuos saadaan neutraloimalla H^PO^a ja NaOH:11a.Preferably, the starting solution is obtained by neutralization with H 2 PO 4 and NaOH.

Liuoksen käsittelylämpötila on 380 ja 450 °C välillä.The treatment temperature of the solution is between 380 and 450 ° C.

On muitakin, esillä olevan keksinnön sovellutuksia, jotka koskevat eräiden fosfaattien 1-tai 2-vaiheista valmistusta, joissa Na/P-suhde vaihtelee 1 ja 3 välillä ja jotka vastaavat alkali-, etenkin natrium- ja kaliumortofosfaattien ja poly-fosfaatin valmistusta. Saadut ortofosfaatit voidaan vuorostaan uudelleen käsitellä lämmöllä.There are other embodiments of the present invention relating to the 1- or 2-step preparation of certain phosphates, in which the Na / P ratio varies between 1 and 3, and which correspond to the preparation of alkali, especially sodium and potassium orthophosphates and polyphosphate. The resulting orthophosphates can in turn be re-treated with heat.

Keksinnön mukaan alkalifosfaattien liuos, jonka Me/P-suhde vastaa lopputuotteen samaa suhdetta, muodostaa dispergoitavan faasin, jossa Me edustaa alkalimetallia.According to the invention, a solution of alkali phosphates with a Me / P ratio corresponding to the same ratio of the final product forms a dispersible phase in which Me represents an alkali metal.

Yleisesti sanottuna todettakoon, että valmistettaessa ortofos-faatteja, joiden Me/P-suhde 2, lämpötilan vyöhykkeessä c on oltava pieni, edullisesti pienempi kuin 180 °C, ja mieluimmin 100 ja 160 °C välillä, kun taas muissa tapauksissa lämpötila vyöhykkeessä c on suurempi ja riippuu siitä tuotteesta, jota pyritään saamaan.In general, for the preparation of orthophosphates with a Me / P ratio of 2, the temperature in zone c must be low, preferably less than 180 ° C, and preferably between 100 and 160 ° C, while in other cases the temperature in zone c is higher and depends on the product being sought.

Il 21 72057 Käytettävä laitos on kaaviollisesti esitetty oheisessa kuviossa 4.Il 21 72057 The plant used is schematically shown in Figure 4 below.

Se käsittää disperfointipään 1, vastaanotto-kaksoiskartion ja syklonin 3.It comprises a dispersing head 1, a receiving double cone and a cyclone 3.

Päässä on reijitetty kori 4, joka rajoittaa rengasmaisen tilan 9, johon avautuu tangentiaalinen sisäänmenoputki 5. Tässä tilassa voidaan saada aikaan symmetrinen kuilu-pyörrevirtaus aukkojen 6 ja kaulan 7 avulla.At the end there is a perforated basket 4 delimiting an annular space 9 into which the tangential inlet pipe 5 opens. In this space a symmetrical gap-vortex flow can be achieved by means of the openings 6 and the neck 7.

Käsiteltävää faasia syötetään aksiaalista johtoa 8 myöten niin, että se tulee johdetuksi kuilu-pyörrevirtauksen ali-painevyöhykkeeseen saakka, so. kaksoiskartion 2 ylävirran puoliseen osaan.The phase to be treated is fed along the axial line 8 so that it is conducted up to the sub-pressure zone of the shaft-vortex flow, i. to the upstream portion of the double cone 2.

Käsittelykaasut syötetään kuumina rengasmaiseen tilaan. Esimerkki 1 Tämän esimerkin tarkoituksena on todistaa keksinnön mukaisen menetelmän mielenkiinto liukenematonta ainetta sisältämättömän tripolvfosfaatin valmistuksessa.The treatment gases are fed hot into the annular space. Example 1 The purpose of this example is to demonstrate the interest of the process of the invention in the preparation of insoluble tripolyphosphate.

Liuosta, joka sisältää 20,5 % ?2°5 3a 14'9 % Na2° (Na/p-sullde =-1,664) sumutetaan 880 °C:een kuumennetulla ilmavirralla, 3 jonka virtaama on 50 Nm /h. Liuoksen virtaama asetellaan niin, että kaasujen ja tuotteen poistumislämpötilaksi saadaan 405 - 420 °C.A solution containing 20.5%? 2 ° 5 3a 14'9% Na 2 ° (Na / p-sulfur = -1.664) is sprayed with an air stream heated to 880 ° C 3 with a flow rate of 50 Nm / h. The flow of the solution is adjusted so that the outlet temperature of the gases and the product is 405 to 420 ° C.

Tripolyfosfaatiksi muuntumissuhde on 97 % ja liukenemattomien aineiden suhteellinen määrä on alle 0,01 %.The conversion to tripolyphosphate is 97% and the relative amount of insoluble matter is less than 0.01%.

Tavanomaisessa liekki- tai pyöriväuuni-menetelmässä, kalsi-noitaessa liuosta, jonka Na/P-suhde on sama, samassa lämpötilassa saadaan seos, jossa on 95 % tripolyfosfaattia ja 3 % liukenematonta ja 2 % pyroneutraalia.In the conventional flame or rotary kiln process, calcining a solution with the same Na / P ratio at the same temperature gives a mixture of 95% tripolyphosphate and 3% insoluble and 2% pyroneutral.

22 7205722 72057

Liukenemattoman aineen suhteellinen määrä mitataan seuraaval- 3 la menetelmällä: 20 g tuotetta liuotetaan 400 cm :iin vettä ja keitetään 10 min. Liuos suodatetaan jäähdytyksen jälkeen sintterisuotimella n:o 4, jota etukäteen on kuivatettu 2 tuntia 110 °C:ssa. Mahdollisen sakan sisältävä sintterisuodin pestään ja kuivatetaan 2 tuntia 110 °C:ssa. Sintterisuotimen ennen ja jälkeen erottamista saatujen painojen erotuksesta lasketaan liukenemattoman aineen määrä.The relative amount of insoluble matter is measured by the following method: 20 g of product are dissolved in 400 cm of water and boiled for 10 min. After cooling, the solution is filtered through a sintered filter No. 4, which has been dried for 2 hours at 110 ° C. The sinter filter containing any precipitate is washed and dried for 2 hours at 110 ° C. From the difference between the weights obtained before and after the separation of the sinter filter, the amount of insoluble matter is calculated.

Esimerkki 2: eri tekijöiden vaikutus tripolyfosfaattiin. Tripolyfosfaatin valmistusolosuhteet ovat seuraavat: liuos saadaan neutraloimalla H^PO^ia NaOH:lla sillä tavoin, että suhde Na20/P2C>£- tulee olemaan 1,64 ja 1,70 välillä ja kuivapitoisuus 15 ja 50 % välillä. Kuumat kaasut syötetään 880 ja 950 välisessä lämpötilassa.Example 2: Effect of different factors on tripolyphosphate. The preparation conditions of the tripolyphosphate are as follows: the solution is obtained by neutralizing H 2 PO 4 with NaOH in such a way that the ratio of Na 2 O / P 2 O 2 - will be between 1.64 and 1.70 and the dry content between 15 and 50%. Hot gases are fed at a temperature between 880 and 950.

Säätämällä ilman virtaamaa (suoritetuissa kokeissa suuruus- 3 luokkaa 50 Nm /h) ja liuoksen virtaamaa voidaan saada aikaan isoterminen vyöhyke, jonka lämpötila edullisesti on 390 ja 450 °C välillä, mikä vastaa kalsinoidun tuotteen (tripolyfosfaatin) lämpötilaa.By adjusting the air flow (on the order of 50 Nm / h in the experiments performed) and the solution flow, an isothermal zone can be obtained, the temperature of which is preferably between 390 and 450 ° C, which corresponds to the temperature of the calcined product (tripolyphosphate).

Saadaan tripolyfosfaattia, joka on vailla fosfaatti-epäpuhtauksia, jos suhde on hyvin aseteltu arvoon 5/3. Päädytään seokseen, jossa on tripolyfosfaattia ynnä pyrohappoa tai tripolyfosfaattia ynnä pyroneutraalia pelkästään, jos Na/P-suhde on huonosti aseteltu. Täten saadun tripolyfosfaatin suhteellinen määrä on noin 90 % kokeessa 6 ja yli 98 % silloin kun Ts = 420 °C ja Na/P-suhde = 5/3 (koe 0).A tripolyphosphate is obtained which is free of phosphate impurities if the ratio is well set at 5/3. We end up with a mixture of tripolyphosphate plus pyroacid or tripolyphosphate plus pyroneutral only if the Na / P ratio is poorly set. The relative amount of tripolyphosphate thus obtained is about 90% in Experiment 6 and more than 98% when Ts = 420 ° C and Na / P ratio = 5/3 (Experiment 0).

Il 23 72057Il 23 72057

Ko- Na20 Ρ2°5 Na/P Kuiva- Kaasun Kaasun Faasi Näen- keet V pitoi- sisään- ulostu- I näis- suus meno- loläm- tiheys lämpöt. pötila % % % °C °C % 0 15,3 21,0 1,667 42 880 420 18 0,9Co- Na 2 O ° 2 ° 5 Na / P Dry Gas Gas Phase Examples V concentration inlet outflow flow temperature temp. %%% ° C% 0 15.3 21.0 1.667 42 880 420 18 0.9

Na/P-suhteen vaikutus 1 16,3 22,2 1,68 42 880 390 19 0,7 2 14,1 19,6 1,65 42 880 450 18 1,1 Lähtöliuoksen kuivapitoisuuden vaikutus 3 14,1 19,6 1,65 15 950 420 28 0,7 4 14,1 19,6 1,65 42 880 450 18 1,1Effect of the Na / P ratio 1 16.3 22.2 1.68 42 880 390 19 0.7 2 14.1 19.6 1.65 42 880 450 18 1.1 Effect of the dry concentration of the starting solution 3 14.1 19.6 1.65 15 950 420 28 0.7 4 14.1 19.6 1.65 42 880 450 18 1.1

Kalsinoimislämpötilan (ulostulolämpötilan) vaikutus 5 14,1 19,6 1,65 42 880 400 37 0,8 6 14,1 19,6 1,65 42 880 420 18 1,1 7 16,3 22,2 1,68 42 880 390 19 0,7 8 16,3 22,2 1,68 42 880 450 18 0,8 X) arvo 0,005 tarkkuudellaEffect of calcination temperature (outlet temperature) 5 14.1 19.6 1.65 42 880 400 37 0.8 6 14.1 19.6 1.65 42 880 420 18 1.1 7 16.3 22.2 1.68 42 880 390 19 0.7 8 16.3 22.2 1.68 42 880 450 18 0.8 X) value to the nearest 0.005

Kokeet % TPPExperiments% TPP

0 >98 % 1 >92 %0> 98% 1> 92%

2 >90 S2> 90 S

Lisäksi, kokeiden 1-8 mukaan saadut tripolyfosfaatit eivät sisällä liukenematonta ainetta.In addition, the tripolyphosphates obtained according to Experiments 1 to 8 do not contain an insoluble matter.

24 7205724 72057

Huomattakoon erityisesti, että kokeen 5 mukainen tripolyfosfaatti, jossa on 37 % faasia I, ei johda lainkaan massakovet-tumaan seuraavassa selitettävän testin mukaan, kun vesihäviö 150 °C:ssa on pienempi kuin 0,05 %.In particular, the tripolyphosphate of Experiment 5 with 37% phase I does not result in any mass cure according to the test described below when the water loss at 150 ° C is less than 0.05%.

Samoissa olosuhteissa, ennestään tunnetun menetelmän mukaan vedetön tripolyfosfaatti, joka sisältää saman verran faasia I, johtaa hyvin suureen massakovettumiseen.Under the same conditions, according to a previously known method, anhydrous tripolyphosphate containing the same amount of phase I results in a very high mass cure.

Kokeen 7 mukainen tripolyfosfaatti, joka sisälsi faasia I puolet edellisestä, ei johda mihinkään massakovettumaan ajan kuluessa, kun taas tunnetun tekniikan mukainen vedetön tripolyfosfaatti (jonka vesihäviö 150 °C:ssa on sama) joka sisältää faasia I yhtä paljon kovettuu massaksi.The tripolyphosphate according to Experiment 7, which contained phase I half of the above, does not lead to any mass curing over time, while the anhydrous tripolyphosphate according to the prior art (having the same water loss at 150 ° C) containing Phase I hardens to a mass.

Nämä yllättävien tulosten esimerkit havainnollistavat hyvin sitä, että keksinnön mukaisten keinojen yhteistoiminnalla saadaan aikaan uudenlainen funktio, joka johtaa uudenlaiseen tulokseen.These examples of surprising results are a good illustration of the fact that the co-operation of the means according to the invention results in a new type of function which leads to a new type of result.

Liukoisuustesti: 7 g tripolyfosfaattia lisätään nopeasti (2 sekunnissa) 20 ml:aan tislattua vettä. Havaitaan liukenemattoman tripolyfosfaatin ulkonäkö ja kovuus 2, 5, 10 ja 20 minuuttia lisäyksen jälkeen.Solubility test: 7 g of tripolyphosphate are added rapidly (in 2 seconds) to 20 ml of distilled water. The appearance and hardness of insoluble tripolyphosphate are observed at 2, 5, 10 and 20 minutes after addition.

Esimerkki 3 Tämän esimerkin tarkoituksena on havainnollistaa erästä toista keksinnön etua, joka tekee mahdolliseksi välttää kiteinen erottuminen. Tätä varten, jotta ortofosfaatti voitaisiin ottaa talteen, isotermisen vyöhykkeen lämpötilaa alennetaan kalsinoitumisen välttämiseksi, kun taas dispergoivan faasin lämpötilaero pysyy samana vyöhykkeen b sisäänmenokohdan ja u-lostulokohdan välillä.Example 3 The purpose of this example is to illustrate another advantage of the invention which makes it possible to avoid crystalline separation. To this end, in order to recover the orthophosphate, the temperature of the isothermal zone is lowered to avoid calcination, while the temperature difference of the dispersing phase remains the same between the inlet of zone b and the u-outlet.

Liuosta, joka sisältää 15,8 % P2°5 3a % NajO (Na/P = 1,667) ja jonka lämpötila on 40 °C, sumutetaan 10 1/hA solution containing 15.8% P2 ° 5 3a% Na 2 O (Na / P = 1.667) and a temperature of 40 ° C is sprayed at 10 l / h

IIII

25 72057 virtaamin kuumaan kaasuun (lämpötila = 640 °C; 50 Nm3/h) jossa sille tapahtuu äkkikuivatus. Kaasujen ja kiinteän tuotteen poistumislämpötila on 145 °C. Kromatograafinen analyysi osoittaa, että kyseessä on pelkästään ortofosfaatti, ja röntgensäde- ja infrapuna-kirjot osoittavat, että tämä kiteinen faasi ei ole missään tapauksessa seos kahdesta sellaisesta faasista kuin NaH2P04 ja Na.jH3 (P04) 2. Na/P-suhde, potentiometrisesti mitattuna on 1,663. Tälle uudelle ortofos-faatille voidaan näin ollen kirjoittaa kaava Na^H4(P04)3· Seuraavassa taulukossa esitetään luettelo heijastusdiffrakto-metrisesti määritetyistä verkkoetäisyyksistä ja kirjoviiva-voimakkuuksista (Siemens K 805-generaattori varustettuna CuK -yksivärisäteilyllä ja suhteellisella laskimella); näiden avulla tämä tuote voidaan yksikäsitteisesti luonneh-tila.25 72057 flow to hot gas (temperature = 640 ° C; 50 Nm3 / h) where it is suddenly dried. The outlet temperature of the gases and solid product is 145 ° C. Chromatographic analysis shows that it is only orthophosphate, and the X-ray and infrared spectra show that this crystalline phase is in no way a mixture of two phases such as NaH2PO4 and Na.jH3 (PO4) 2. Na / P ratio, measured potentiometrically is 1,663. The formula Na 2 H 4 (PO 4) 3 can therefore be written for this new orthophosphate. · The following table lists the network distances and line line intensities determined by reflection diffractometry (Siemens K 805 generator with CuK monochrome radiation and relative calculator); These allow this product to be unambiguously in nature.

Säde n:o dÄ Arvioidut voimakkuudet 1 8,9 ttf 2 5,35 tf 3 4,68 f 4 4,63 f 5 3,85 m 6 3,81 mf 7 3,75 mRadius No. Estimated intensities 1 8.9 ttf 2 5.35 tf 3 4.68 f 4 4.63 f 5 3.85 m 6 3.81 mf 7 3.75 m

8 3,67 mFΔ 3.67 mF

9 3,66 m 10 3,63 m 11 3,33 tf 12 3,28 mf 13 3,15 tf9 3.66 m 10 3.63 m 11 3.33 vol 12 3.28 m 13 13 3.15 vol

14 2,77 F14 2.77 F

15 2,72 mF15 2.72 mF

16 2,71 m16 2.71 m

17 2,68 mF17 2.68 mF

18 2,64 FF18 2.64 FF

19 2,54 f 26 7205719 2.54 f 26 72057

Huom. FF - voimakkuus hyvin suuri F - voimakkuus suuri mF - voimakkuus kohtalaisen suuri m - voimakkuus keskimääräinen mf - voimakkuus kohtalaisen heikko f - voimakkuus heikko tf - voimakkuus hyvin heikko ttf - voimakkuus hyvin, hyvin heikko Nämä esimerkit havainnolistavat siis hyvin sitä keksinnön tarjoamaa etua, että se tekee mahdolliseksi jollakin tavoin toteuttaa erään tyyppisiä kehityskulkuja, joita on mahdotonta muulla tavoin hallita, ja jotka analogisesti voidaan rajoittaa katalyyttiseen kehityskulkuun.Note. FF - intensity very high F - intensity high mF - intensity moderately high m - intensity average mf - intensity moderately weak f - intensity weak tf - intensity very weak ttf - intensity very, very weak These examples therefore illustrate well the advantage of the invention that it makes it possible in some way to carry out certain types of developments which are impossible to control in any other way and which, by analogy, can be limited to catalytic developments.

Tätä voidaan havainnollistaa seuraavilla tarkasteluilla: 1) puheenaolevalla alueella esiintyy kaksi stabiilia yhdis-telajia: mononatriumortofosfaatti ja dinatriumortofosfaatti, sekä enemmän tai vähemmän tunnettuja metastabiileja yhdis-telajeja, jotka vaativat korkeampia ylikyllästystasoja kitey-tyäkseen.This can be illustrated by the following considerations: 1) there are two stable compound species in the region in question: monosodium orthophosphate and disodium orthophosphate, as well as more or less known metastable compound species that require higher levels of supersaturation to crystallize.

Se, että tähän saakka tuntematon metastabiili yhdistelaji kiteytyy, osoittaa, että on saavutettu korkeita ylikyllästys-tasoja, mikä vastaa yhdistelajeja, jotka ovat aktivoituneet tämän sanan katalyyttisessä merkityksessä; 2) panostetaan kahta yhdistelajia, nimittäin mono- ja dinat-riumortofosfaattia, määrätyssä stökiömetriassa. Se, että lopputuotteessa havaitaan sama stökiömet.ria kuin lähdettäessä, yhtenä ainoana kiinteänä faasina, panee olettamaan, että näissä olosuhteissa metastabiilin yhdisteen kiteytymisnopeus ei ole paljoakaan pienempi kuin stabiilin yhdisteen kiteytymisnopeus, ja että se on suurempi kuin liuoksen ainesosien dif-fuusionopeus. Tällöin se yhdiste, jonka muodostuminen vaatii pienemmän diffuusioenergian, on edullisimmassa asemassa.The crystallization of a hitherto unknown metastable compound species indicates that high levels of supersaturation have been achieved, corresponding to species that are activated in the catalytic sense of this word; 2) batching two types of compounds, namely mono- and disodium orthophosphate, in a given stoichiometry. The fact that the same stoichiometry is observed in the final product as on departure, as a single solid phase, suggests that under these conditions the rate of crystallization of the metastable compound is not much lower than the rate of crystallization of the stable compound and that it is higher than the diffusion rate of the solution components. In this case, the compound whose formation requires less diffusion energy is in the most preferred position.

Il 27 72057 Tämä vastaa lähtöstökiömetriaa vastaavan kiteytyvän yhdiste-lajin ennaltamääräytymistä.Il 27 72057 This corresponds to the predetermination of the type of crystallizing compound corresponding to the starting stoichiometry.

Toinen esimerkki menetelmän soveltamisesta koskee happamien polyfosfaattien valmistusta.Another example of the application of the method concerns the preparation of acidic polyphosphates.

Esimerkki 4; ortofosfaatin, jonka Na/P-suhde on 1, lämpö-kondensaatio.Example 4; thermal condensation of an orthophosphate with a Na / P ratio of 1.

Tiedetään, että tällaisten ortofosfaattien lämpökondensaatio lämpötilavälillä 180 - 450 °C johtaa sellaisiin polyfosfaat-teihin kuin pyrohappo tai (NaPO^)n. Viimeksimainitut yhdisteet voivat olla joko liukoisia (lineaarisia tai syklisiä) poly-fosfaatteja tai liukenemattomia polyfosfaatteja.It is known that the thermal condensation of such orthophosphates at 180-450 ° C results in polyphosphates such as pyroic acid or (NaPO 4) n. The latter compounds can be either soluble (linear or cyclic) polyphosphates or insoluble polyphosphates.

Happamat polyfosfaatit ovat pyrohapon ja (NaPC>3)n:n keskisten kemiallisten välivaiheiden tuotteita ja vastaavat yleisiä kaavoja Na H^P O- (n J^2) .Acidic polyphosphates are the products of the central chemical intermediates of pyroic acid and (NaPC> 3) n and correspond to the general formulas Na H ^ P O- (n J ^ 2).

J n 2 n 3n +1J n 2 n 3n +1

Happamia polyfosfaatteja ei nykyisin voida eristää muuten kuin laboratoriomenetelmin. Niinpä Ν33Η2Ρβ0^φ voidaan valmistaa saostamalla etanolilla tripolyfosfaattiliuos, joka on hapo-tettu teoreettisella määrällä HCl.At present, acidic polyphosphates cannot be isolated other than by laboratory methods. Thus Ν33Η2Ρβ0 ^ φ can be prepared by ethanol precipitation of a tripolyphosphate solution acidified with a theoretical amount of HCl.

Hakija ei tiedä mitään teollista menetelmää tällaisen tuotteen valmistamiseksi lämpökondensoimalla, joskin lämpökondensaatio on sinänsä vanhastaan tunnettu.The applicant does not know of any industrial method for producing such a product by thermal condensation, although thermal condensation has long been known per se.

Keksinnön mukaan: - valmistetaan natriumortofosfaateista liuos, jossa Na/P-suhde on noin 1, asettaen tämän suhteen arvo lopputuotteen Na/P-suh-teen mukaiseksi, - tätä tuotetta syötetään symmetrisen kuilu-pyörrevirtauksen keskiviivaa myöten mainitun virtauksen alipainevyöhykkeeseen saakka, - mainitulle symmetriselle kuilu-pyörrevirtaukselle annetaan 28 72057 niin suuri kaasufaasin liikesuure, että se riittää aikaansaamaan sen, että kaasufaasi dispergoi ja käsittelee neste-faasin, - kaasufaasille annetaan lämpötila, joka homogeenisessa iso-termisessa vyöhykkeessä on 180 ja 450 °C välillä ja edullisesti 230 ja 320 °C välillä.According to the invention: - a solution of sodium orthophosphates with a Na / P ratio of about 1 is prepared, setting this ratio to correspond to the Na / P ratio of the final product, - this product is fed along the center line of the symmetrical shaft-vortex flow to the vacuum zone of said flow, the shaft vortex flow is given 28 72057 such a large phase motion that it is sufficient to cause the gas phase to disperse and treat the liquid phase, - the gas phase is given a temperature in the homogeneous isothermal zone between 180 and 450 ° C and preferably 230 and 320 ° C between.

Saatu happamien polyfosfaattien (n ^ 2) suhteellinen määrä riippuu lämpötilasta. Lämpötilavälillä 250 - 320 °C se on suuruusluokkaa vähintään 50 % ja mieluimmin 80 %, jolloin muina yhdisteinä on pyrohappoa, ortofosfaattia ja mahdollisesti pieniä määriä syklisiä polyfosfaatteja.The relative amount of acidic polyphosphates (n 2) obtained depends on the temperature. In the temperature range of 250 to 320 ° C, it is of the order of at least 50% and preferably 80%, the other compounds being pyroacid, orthophosphate and possibly small amounts of cyclic polyphosphates.

Täten keksinnön mukainen menetelmä tekee mahdolliseksi saada teolliseen tapaan tuotetta, joka on sinänsä tunnettua, mutta mahdotonta saada yksinkertaiseen tapaan.Thus, the process according to the invention makes it possible to obtain in an industrial manner a product which is known per se but impossible to obtain in a simple manner.

Tällaisella tuotteella on sovellutuksensa etenkin ravintoaine-ja puhdistusainealalla.Such a product has applications especially in the field of nutrients and detergents.

Käytännössä on suoritettu seuraava koe:In practice, the following test has been performed:

Vesiliuosta, jossa on 370 g/1 NaH2P04, syötetään aksiaaliseen johtoon 8.An aqueous solution of 370 g / l NaH 2 PO 4 is fed to the axial line 8.

Kuuman ilman sisäänmenolämpötila rengasmaiseen tilaan on 720 °C.The hot air inlet temperature to the annular space is 720 ° C.

Säätämällä ilman ja nesteen virtaamia voidaan kaksoiskartioon 2 saada aikaan isoterninen homogeeninen vyöhyke, jonka lämpötila on 286 °C, jota pidetään kemiallisen muuttumisen lämpötilana tässä esimerkissä.By adjusting the air and liquid flows, an isoternic homogeneous zone with a temperature of 286 ° C can be obtained in the double cone 2, which is considered to be the temperature of chemical change in this example.

Saadaan kiinteä tuote, jonka koostumus on: - NaH2P04 4 % - NaH2P207 16,2 % - happamia polyfosfaatteja 76,4 % - liukenematonta 0 %A solid product is obtained with a composition of: - NaH2PO4 4% - NaH2P207 16.2% - acidic polyphosphates 76.4% - insoluble 0%

IIII

29 72057 Tällaisen yhdistelmän 1 % liuoksen pH on 4,86.29 72057 The pH of a 1% solution of such a combination is 4.86.

Tässäkin koko menetelmä on määrätty lahtien vyöhykkeestä c, ottaen huomioon lämmönvaihdon vaatimukset.Here again, the whole method is prescribed for zone c of the bays, taking into account the requirements of heat exchange.

Lisäksi erittäin puhtaan happaman polyfosfaatin saamisen ehtona on tämän polyfosfaatin muodostumisen lämpödynaamisten olosuhteiden (lämpötilan ja veden paineen), jotka liittyvät tämän yhdisteen stabiliteettialueeseen, tarkka noudattaminen.In addition, obtaining a highly pure acidic polyphosphate is conditional on strict observance of the thermodynamic conditions (temperature and water pressure) associated with the stability range of this polyphosphate.

Tämä stabiliteettialue on nimittäin varsin ahdas. Ellei tätä toiminnan rajoitusta oteta huomioon (tuotteen lämpötila nousee vahingossa), tapahtuu ei-toivottavan hajaantumistuotteen muodostumista .This area of stability is quite narrow. If this limitation of operation is not taken into account (the temperature of the product accidentally rises), the formation of an undesirable decomposition product will occur.

Kuivumista vastaava endotermisyys on nimittäin selvästi suurempi kuin lämpökondensaatioreaktioiden, mikä merkitsee sitä, että pienikin sen energiamäärän ylittäminen mikä on tarpeen ja riittävä kuivumiseen, helposti muuttaa ja tuhoaa koko toivotun tuotteen, ellei tätä ole pysytetty niissä lämpödynaa-misissa olosuhteissa, jotka tekevät mahdolliseksi välttää tämän mahdollisuuden.Namely, the endotherm corresponding to drying is clearly higher than that of thermal condensation reactions, which means that even a small excess of the amount of energy necessary and sufficient for drying easily alters and destroys the entire desired product, unless this is maintained under thermodynamic conditions that avoid this possibility. .

Edellä esitetty esimerkki havainnollistaa varsin hyvin sitä lämpöenergian nimenomaista jakaantumista, joka vastaa keksinnön mukaista menetelmää.The above example illustrates quite well the specific distribution of thermal energy corresponding to the method according to the invention.

Lisäksi keksinnön mukaan voidaan valmistaa tietty määrä fosfaatteja. Esimerkit 5, 6, 7 ja 8 havainnollistavat natrium-ja kalium-ortofosfaatteja. Huomattakoon, että ortofosfaattien tapauksessa lähtölämpötila on alhainen, alle 180 °C, kun taas polyfosfaattien tapauksessa se on paljon korkeampi.In addition, a certain amount of phosphates can be prepared according to the invention. Examples 5, 6, 7 and 8 illustrate sodium and potassium orthophosphates. It should be noted that in the case of orthophosphates the starting temperature is low, below 180 ° C, while in the case of polyphosphates it is much higher.

Esimerkki 5: NaH^PO^ (natrium-divetyfosfaatti)Example 5: NaH 2 PO 2 (sodium dihydrogen phosphate)

Liuosta, joka sisltää 17,75 % P2°5 9a 7'7^ % Na2° (Na/p = 1Ό0) » sumutetaan ilmavirran avulla, jonka lämpötila on 600 °C ja 3 virtaama 50 Nm /h. Liuoksen virtaama asetellaan niin, että kaasun ja tuotteen poistumislämpötila tulee olemaan 150 °C.A solution containing 17.75% P2 ° 5 9a 7'7 ^% Na2 ° (Na / p = 1Ό0) »is sprayed with a stream of air at a temperature of 600 ° C and a flow of 50 Nm / h. The flow of the solution is adjusted so that the outlet temperature of the gas and the product will be 150 ° C.

30 7205730 72057

Tuloksena oleva tuote koostuu yksinomaan mononatrium-orto-fosfaatista (natriumdivetyfosfaatista), jonka näennäinen tiheys on 0,7 ja vesihäviö 150 °C:ssa pienempi kuin 0,3 %.The resulting product consists exclusively of monosodium orthophosphate (sodium dihydrogen phosphate) with an apparent density of 0.7 and a water loss at 150 ° C of less than 0.3%.

Esimerkki 6: Na^HPO^ (natriummonovetyfosfaatti)Example 6: Na 2 HPO 2 (sodium monohydrogen phosphate)

Liuosta, joka sisältää 15,0 % P2°5' ^,1 % Na2° (Na/p = 2,00) ja seuraavia epäpuhtauksia: - (Na2SO^:3,0 %; NaF:0,2 %; ΞίΟ^ίΟ,Ι %; NaCl:0,4 %; Ca:500 ppm; Mg:400 ppm, muita metallisia epäpuhtauksia yhteensä: 1000 ppm), - sumutetaan ilmavirran avulla, jonka lämpötila on 570 °C ja virtaama 55 Nm3/h. Liuoksen virtaama asetellaan sillä tavoin, että kaasujen ja tuotteen poistumislämpötilaksi tulee 125 °C.A solution containing 15,0% P2 O 5 ', 1% Na2O (Na / p = 2.00) and the following impurities: - (Na2SO4: 3.0%; NaF: 0.2%; ΞίΟ ^ ίΟ, Ι%, NaCl: 0,4%, Ca: 500 ppm, Mg: 400 ppm, total other metallic impurities: 1000 ppm), - sprayed with a stream of air at a temperature of 570 ° C and a flow rate of 55 Nm3 / h. The flow of the solution is set so that the outlet temperature of the gases and the product becomes 125 ° C.

Tuloksena oleva tuote koostuu yksinomaan dinatriumortofosfaa-tista (natriummonovetyfosfaatista), jonka näennäinen tiheys on 0,57 ja vesihäviö 150 oc:ssa alle 0,6 %.The resulting product consists exclusively of disodium orthophosphate (sodium monohydrogen phosphate) with an apparent density of 0.57 and a water loss at 150 ° C of less than 0.6%.

Esimerkki 7: Na^PO^ (trinatriummonofosfaatti)Example 7: Na 2 PO 2 (trisodium monophosphate)

Liuosta, joka sisältää 9,1 % P2°5 3a 12 % Na2° (Na/P = 3»02)» sumutetaan ilmavirran avulla, jonka lämpötila on 600 °C ja 3 virtaama 60 Nm /h. Liuoksen virtaama asetellaan siten, että kaasujen ja tuotteen poistumislämpötilaksi tulee 170 °C.A solution containing 9.1% P2 ° 5 3a 12% Na2 ° (Na / P = 3 »02)» is sprayed with a stream of air at a temperature of 600 ° C and a flow rate of 60 Nm / h. The flow of the solution is adjusted so that the outlet temperature of the gases and the product becomes 170 ° C.

Tuloksena oleva tuote koostuu yksinomaan trinatriumortofos-faatista (trinatriummonofosfaatista), jonka näennäinen tiheys on 0,35 ja vesihäviö 150 °C:ssa pienempi kuin 0,2 %.The resulting product consists exclusively of trisodium orthophosphate (trisodium monophosphate) with an apparent density of 0.35 and a water loss at 150 ° C of less than 0.2%.

Esimerkki 8: Κ^ΗΡΟ^ (kaliummonovetyfosfaatti)Example 8: Κ ^ ΗΡΟ ^ (potassium monohydrogen phosphate)

Liuosta, joka sisältää 21,6 % K20 ja 16,3 % Ρ2°5 (K/p = 2,00), sumutetaan ilmavirralla, jonka lämpötila on 600 °C ja virtaa- 3 ma 50 Nm /h. Liuoksen virtaama asetellaan sitten sillä tavoin, että kaasujen ja tuotteen poistumislämpötilaksi tulee 150 °C.A solution containing 21.6% K 2 O and 16.3% Ρ2 ° 5 (K / p = 2.00) is sprayed with a stream of air at a temperature of 600 ° C and a flow rate of 50 Nm / h. The flow of the solution is then adjusted so that the outlet temperature of the gases and the product becomes 150 ° C.

Tuloksena oleva tuote sisältää ainoastaan dikaliumortofosfaat-tia (kaliummonovetyfosfaattia), jonka näennäistiheys on 0,50 ja vesihäviö 150 °C:ssa pienempi kuin 0,4 %.The resulting product contains only dipotassium orthophosphate (potassium monohydrogen phosphate) with an apparent density of 0.50 and a water loss at 150 ° C of less than 0.4%.

Il 31 72057Il 31 72057

Esimerkki 9 : Μ^2—2—2—7 Tämä pyrofosfaatti Na2H2P20y °n lämpötilavälituote, jota saadaan kun NaH-PO. kalsinoidaan liukenemattomaksi (NaP0o) tai 2 4 3 n sykliseksi trimetafosfaatiksi, (NaPO^)^·Example 9: Μ ^ 2-2-2-2-7 This pyrophosphate is a temperature intermediate of Na2H2P20y ° obtained as NaH-PO. calcined to insoluble (NaPO 4) or 2 4 3 n cyclic trimetaphosphate, (NaPO 4) ^ ·

Se sovellutus varsinkin ravintoaineteollisuuteen happamana agenssina (nostatusaineena, sulatussuolana) vaatii liukenemattoman tai syklisen fosfaatin poissaoloa. Osoitetaan, että mononatrium-ortofosfaatista, joka on saatu tämän keksinnön mukaisella menetelmällä, voidaan, uunissa lämmittämällä, saada pyrohappoa, joka on sekä vailla liukenematonta (alle 0,02 %), vailla trimetafosfaattia (alle 0,2 %) että vailla mononatrium-ortofosfaattia (natriumdivetyfosfaattia) (alle 0,2 %).Its application, especially in the food industry, as an acidic agent (raising agent, melting salt) requires the absence of insoluble or cyclic phosphate. It is shown that the monosodium orthophosphate obtained by the process of this invention can, by heating in an oven, give pyroacid which is both insoluble (less than 0.02%), trimetaphosphate free (less than 0.2%) and monosodium orthophosphate free. (sodium dihydrogen phosphate) (less than 0.2%).

Tämä odottamaton tulos lasketaan useiden parametrien, kuten kalsinoimislämpötilan, ortofosfaatin Na/P-moolisuhteen ja uunissa vallitesevan veden osapaineen yhteisvaikutuksen ansioksi, mutta myös ja ennenkaikkea ortofosfaatin sellaisen kiteisyyden ansioksi, jota ei voida saavuttaa muuten kun keksinnön mukaisella menetelmällä.This unexpected result is calculated due to the combined effect of several parameters, such as the calcination temperature, the Na / P molar ratio of the orthophosphate and the partial pressure of the water in the furnace, but also and above all the crystallinity of the orthophosphate which cannot be achieved by the process.

Esimerkki: ortofosfaatti Na^PO^ on sitä, joka on saatu esimerkin 5 olosuhteissa.Example: the orthophosphate Na 2 PO 2 is that obtained under the conditions of Example 5.

Tämä ortofosfaatti lämmitetään 250 °C:een putkimaisessa uunissa, johon lisätyn veden osapaine on 133 10^ Pa, yhden tunnin aikana; tällöin saadaan pyrohappoa (natriumdivetyfosfaattia), jossa ei ole fosfaatti-epäpuhtauksia, so. jossa liukenemattoman aineen suhteellinen määrä on alle 0,2 % ja trimetafosfaatin ja ortofosfaatin suhteelliset määrät alle 0,2 %. Tämän pyro-hapon näennäinen tiheys on 0,55 ja hiukkaskokojakauma ahdas (80 % 15/am ja 60 /im välillä).This orthophosphate is heated to 250 ° C in a tubular furnace to which the added water has a partial pressure of 133 10 Pa for one hour; this gives pyroacid (sodium dihydrogen phosphate) which is free of phosphate impurities, i.e. wherein the relative amount of insoluble matter is less than 0.2% and the relative amounts of trimetaphosphate and orthophosphate are less than 0.2%. This pyroacid has an apparent density of 0.55 and a narrow particle size distribution (80% between 15 and 60).

Esimerkki 10: Na^P207 (tetranatriumdifosfaatti)Example 10: Na 2 P 2 O 7 (tetrasodium diphosphate)

Liuosta, joka sisältää 13,1 % Na20 ja 15 % P2°5 (Na/p = 2,0), sumutetaan ilmavirran avulla, jonka lämpötila on 815 °C jaA solution of 13.1% Na 2 O and 15% P 2 O 5 (Na / p = 2.0) is sprayed with a stream of air at 815 ° C and

OO

virtaama 45 Nm /h. Liuoksen virtaama asetellaan siten, että kaasujen ja tuotteen poistumislämpötilaksi tulee 425 °C.flow 45 Nm / h. The flow of the solution is adjusted so that the outlet temperature of the gases and the product becomes 425 ° C.

32 72057 Tällöin saadaan neutraalia pyrofosfaattia (tetranatriumdifos-faattia), (yli 99,8 %) , jossa ei ole ortofosfaatti- (natrium-monovetyfosfaatti-) eikä/tai trinatriumfosfaatti- tai natrium-polyfosfaatti- (natriumtrifosfaatti-) epäpuhtauksia (alle 0,2 %) ja jonka näennäinen tiheys on noin 0,4.32 72057 This gives neutral pyrophosphate (tetrasodium diphosphate) (more than 99.8%) without orthophosphate (sodium monohydrogen phosphate) and / or trisodium phosphate or sodium polyphosphate (sodium triphosphate), 2%) and has an apparent density of about 0.4.

Esimerkki 11; Κ4Ρ20^ (tetrakalium-difosfaatti)Example 11; Κ4Ρ20 ^ (tetrapotassium diphosphate)

Liuosta, joka sisältää 27,05 % K20 ja 20,4 % P2°5 (K/p = 2,00), sumutetaan ilmavirran avulla, jonka lämpötila on 920 °C ja 3 virtaama 55 Nm /h. Liuoksen virtaama asetellaan niin, että kaasujen ja tuotteen poistumislämpötilaksi tulee 500 °C.A solution containing 27.05% K 2 O and 20.4% P2 ° 5 (K / p = 2.00) is sprayed with a stream of air at a temperature of 920 ° C and a flow rate of 55 Nm / h. The flow of the solution is adjusted so that the outlet temperature of the gases and the product becomes 500 ° C.

Tällöin saadaan neutraalia kaliumpyrofosfaattia (tetrakalium-trifosfaattia) saantosuhteessa, joka on yli 99,5 %, ilman ortofosfaatti- (natriummonovetyfosfaatti- ja/tai trikaliumfosfaat-ti-) tai tripolyfosfaatti- (kaliumtrifosfaatti-) epäpuhtauksia (alle 0,2 %) ja ilman liukenematonta ainetta (alle 0,02 %). Tuotteen näennäinen tiheys on noin 0,25 ja sillä on hyvin suuri liuokenemisnopeus.In this case, neutral potassium pyrophosphate (tetrapotassium triphosphate) is obtained in a yield ratio of more than 99.5%, without orthophosphate (sodium monohydrogen phosphate and / or tripotassium phosphate) or tripolyphosphate (potassium triphosphate) 0.2% insoluble matter (less than 0.02%). The product has an apparent density of about 0.25 and a very high dissolution rate.

Qrtofosfaattien kalsinoiminen uunissaCalcination of phosphates in the furnace

On mahdollista saada neutraaleja natrium- ja kalium-pyrofos-faatteja (tetranatrium- ja tetrakalium-difosfaatteja), joiden tiheys on suurempi kuin esimerkkien 10 ja 11 mukaisten, suorittamalla uunikalsinointi keksinnön mukaisen menetelmän mukaan kuivattamalla saaduille ortofosfaateille Na2HPO^ ja vastaavasti K2HP04·It is possible to obtain neutral sodium and potassium pyrophosphates (tetrasodium and tetrapotassium diphosphates) having a density higher than that of Examples 10 and 11 by carrying out oven calcination according to the process of the invention on the dried orthophosphates Na2HPO4 and K2HPO4, respectively.

Esimerkki 12; Na^P20., (tetrana tr iumdif osfaatti)Example 12; Na ^ P20., (Tetrana tr iumdif phosphate)

Putkenmuotoiseen uuniin, jonka kämpötila on 350 °C, syötetään ortofosfaattia Na2HP0^ (natriummonovetysfosfaattia), joka on saatu esimerkin 6 mukaisella menetelmällä. Lämmitysaika isoter-misissä olosuhteissa on 2 tuntia. Tällöin saadaan neutraalia natriumpyrofosfaattia Na^P20^ (tetranatriumdifosfaattia), jossa ei ole fosfaatti-epäpuhtauksia (natrium-monovetyfosfaat-tia eikä/tai trinatriumfosfaattia (ortofosfaatteja)tai natriumtri-polyfosfaattia (vähemmän kuin 0,2 %). Tuotteen näennäinen tiheys on noin 0,60.Orthophosphate Na 2 HPO 4 (sodium monohydrogen phosphate) obtained by the method of Example 6 is fed to a tubular furnace with a temperature of 350 ° C. The heating time under isothermal conditions is 2 hours. This gives neutral sodium pyrophosphate Na 2 P 2 O 2 (tetrasodium diphosphate) which is free of phosphate impurities (sodium monohydrogen phosphate and / or trisodium phosphate (orthophosphates) or sodium tri-polyphosphate (less than about 0.2%). 60.

Il 33 72057Il 33 72057

Esimerkki 13: (tetrakaliumdifosfaatti)Example 13: (tetrapotassium diphosphate)

Putkenmuotoiseen uuniin, jonka lämpötila on 450 C, syötetään ortofosfaattia (kalium-monovetyfosfaattia) K2HPC>4, joka on saatu esimerkissä 8 selitetyllä menetelmällä. Lämmitysaika isotermisissä olosuhteissa on 2 tuntia. Tällöin saadaan ka-liumpyroneutria (K^P20^ (tetrakaliumdifosfaattia), jossa ei ole fosfaatti-epäpuhtauksia ortofosfaattia (kalium-monovetyfosfaattia eikä/tai trikaliumfosfaattia tai tripolyfosfaattia (kaliumtrifosfaattia) (vähemmän kuin 0,2 %) ja liukenematonta on vähemmän kuin 0,02 %. Tuotteen näennäinen tiheys on noin 0,4.An orthophosphate (potassium monohydrogen phosphate) K 2 HPO 4 obtained by the method described in Example 8 is fed to a tubular furnace at a temperature of 450 ° C. The heating time under isothermal conditions is 2 hours. This gives potassium pyroneutria (K 2 P 2 O 2 (tetrapotassium diphosphate) free of phosphate impurities orthophosphate (potassium monohydrogen phosphate and / or tripotassium phosphate or tripolyphosphate (potassium triphosphate) (less than 0,2%) and less than The apparent density of the product is about 0.4.

Edellä esitetyt esimerkit eivät tietenkään ole keksintöä rajoittavia, eikä keksinnön puitteista poiketa, jos yhdessä tai toisessa reaktiovyöhykkeessä tapahtuvien reaktioiden eksotermisyyttä tai endotermisyyttä muutellaan, tai aiheuttamalla monimutkaisempien reaktioiden sarja, tai muuntelemalla jotakin erityistä, vyöhykkeessä c saatua kemiallista yhdistettä.The above examples are, of course, not limiting of the invention, and the scope of the invention is not varied if the exotherm or endotherm of the reactions in one or the other reaction zone is altered, or by a series of more complex reactions, or by modification of a specific chemical compound in zone c.

Täten nähdään kaikki esillä olevan, kokonaan uudella tavalla suoritettavan menetelmän kaikki edut.Thus, all the advantages of the present method, which is carried out in a completely new way, are seen.

Claims (2)

34 7205734 72057 1. Förfarande för termisk och/eller kemisk behandling av en dispergerbar, flytande fas, speciellt t.ex. vätska, halv-vätska eller pulver, med en dispergerande qasfas, k ä n n e -tecknat av att man successivt och oavbrutet med hjälp av gasfasen a) omvandlar den dispergerbara fasen tili en dispersion av elementärvolymer säsom fasta eller vätskepartiklar, som är väsentligen jämnt fördelade i nämnda gasfas sä, att en sys-tematiskt homogen blandning av dessa bäda faser, nämligen den dispergerbara och den dispergerande fasen, erhälles; b) utsätter denna dispersion för snabbtorkningsbehandling i en strömningszon av kolvtyp; c) utsätter den frän zon b avgaende dispersionen i en zon, där strömningen är homogen med avseende pä kvardröjnings-tiderna, för en behandling, som samtidigt är väsentligen bade isoterm och kemiskt homogen.1. For use in thermal and / or chemical treatment of dispersants, fly ash, special t.ex. Vätska, halv-vätska eller Pulver, med en dispersand qasfas, kän nne -tecknat av att man manivivt och oavbrutet med hjälp av gasfasen these gases have, in particular, a homogeneous mixture of these particles, such as dispersants and dispersants; b) utstäten denna dispersion för snttorkningsbehandling i en strömningszon av kolvtyp; (c) utilizing the above-mentioned dispersions in a zone which is homogeneous with the addition of quaternary teas, for example, having the same viscous and chemically homogeneous levels. 1. Menetelmä dispergoitavan, juoksevan faasin kuten varsinkin nesteen, puolinesteen tai jauheen käsittelemiseksi termisesti ja/tai kemiallisesti dispergoivalla kaasufaasilla, tunnet-t u siitä, että perättäisesti ja keskeytyksettä kaasufaasin avulla: a) dispergoitava faasi muutetaan alkeistilavuuksien, kuten hienojen kiintoaine- tai nestehiukkasten dispersioksi, jotka ovat olennaisesti tasaisesti jakautuneina mainittuun kaasu-faasiin, niin että saadaan näiden kahden faasin, nimittäin dispergoitavan ja dispergoivan faasin, systemaattisesti homogeeninen seos; b) tämä dispersio saatetaan alttiiksi äkkikuivatuskäsittelyl-le mäntätyyppisessä virtausvyöhykkeessä; c) vyöhykkeestä b lähtevä dispersio saatetaan, vyöhykkeessä, jossa virtaus on homogeeninen viipymisaikojen jakaumaan nähden, alttiiksi käsittelylle, joka on yhtä aikaa olennaisesti sekä isoterminen että kemiallisesti homogeeninen.A process for treating a dispersible, flowable phase, in particular a liquid, semi-liquid or powder, with a thermally and / or chemically dispersing gas phase, characterized in that successively and without interruption by the gas phase: a) the dispersible phase is converted to elemental volumes such as finely divided solids or fines , which are substantially evenly distributed in said gas phase so as to obtain a systematically homogeneous mixture of the two phases, namely the dispersible and the dispersing phase; b) subjecting this dispersion to a sudden drying treatment in a piston-type flow zone; c) subjecting the dispersion from zone b, in a zone where the flow is homogeneous with respect to the distribution of residence times, to a treatment which is at the same time substantially both isothermal and chemically homogeneous. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vyöhykkeeseen b saapuvan dispergoivan faasin lämpötila säädetään vyöhykkeen c toivotun lämpötilan ja/tai kemiallisen koostumuksen mukaan ja vyöhykkeen b dispergoivan faasin lämpötilagradientin mukaan siten, että lämmönvaihto tapahtuu selektiivisesti vyöhykkeessä b.Process according to Claim 1, characterized in that the temperature of the dispersing phase entering zone b is adjusted according to the desired temperature and / or chemical composition of zone c and the temperature gradient of the dispersing phase of zone b so that the heat exchange takes place selectively in zone b. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vyöhykkeessä b suoritetaan endoterminen muutos, jota seuraa toinen endoterminen tai eksoterminen muutos vyöhykkeessä c.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that an endothermic change is carried out in zone b, followed by a second endothermic or exothermic change in zone c. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergoitavan faasin nopeus on pienempi kuin 10 m/sek ja mieluimmin pienempi kuin 5 m/sek, että kaasufaasin liikesuureen suhde dispergoitavan faasin liikesuureeseen on vähintään 100 ja mieluimmin välillä 100 - 10 000 ja että kaasu- faasin paine on pienempi kuin 10^ Pa ja on edullisesti 5 (0,4- 0,6) x 10 Pa suurempi kuin keskipaine vyöhykkeessä c. Il 35 72057Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the velocity of the dispersible phase is less than 10 m / sec and preferably less than 5 m / sec, that the ratio of the motion of the gas phase to the motion of the dispersible phase is at least 100 and preferably between 100 and 10,000 and that the pressure of the gas phase is less than 10 Pa and is preferably 5 (0.4-0.6) x 10 Pa higher than the average pressure in zone c. Il 35 72057 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisen menetelmän soveltaminen natriumin happamien polyfosfaattien valmistukseen lämpökondensoima11a ortofosfaatteja, tunnettu siitä, että: valmistetaan liuos natriumin ortofosfaateista, joissa suhde Na/P on noin 1, asettaen tämän suhteen arvo lopputuotteen Na/P-suhteen arvon mukaiseksi, tätä liuosta syötetään symmetrisen kuilu-pyörrevirtauksen keskiviivaa myöten mainitun virtauksen alipainevyöhykkeeseen saakka, mainitulle symmetriselle kuilu-pyörrevirtaukselle annetaan kaasufaasin liikesuure, joka on riittävä aiheuttamaan neste-faasin dispergoitumisen ja käsittelyn kaasufaasilla, ja kaasufaasille annetaan lämpötila, joka isotermisessä, homogeenisessä vyöhykkeessä on noin 180 ja 450°C välillä ja edullisesti 230 ja 320°C välillä.Application of a process according to any one of claims 1 to 4 for the preparation of sodium acid polyphosphates by thermally condensed orthophosphates, characterized in that: a solution is prepared from sodium orthophosphates having a Na / P ratio of about 1, setting this value to the Na / P value of the final product; the solution is fed along the center line of the symmetric shaft-vortex flow to the vacuum zone of said flow, said symmetrical shaft-vortex flow is given a gas phase motion sufficient to cause dispersion and treatment of the liquid phase at 180 ° C in the homogeneous phase, and the gas phase C and preferably between 230 and 320 ° C. 2. Förfarande enligt patentkravet 1,känneteck-n a t av att temperaturen hos den tili zon b inkommande2. A patent according to claim 1, which can be used for temperature control
FI822378A 1981-07-06 1982-07-05 Process for homogeneous, thermal and / or chemical treatment of flowing materials and application thereof to the preparation of acidic polyphosphates to sodium. FI72057C (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI862888A FI74630C (en) 1981-07-06 1986-07-09 SODIUM TRIPOLYPHOSPHATE OIL FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA.
FI862889A FI74409C (en) 1981-07-06 1986-07-09 NYTT SODIUM ORTHOPHOSPHATE AND FAR OIL FAR OVER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA.

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8113221 1981-07-06
FR8113222 1981-07-06
FR8113221A FR2508887A1 (en) 1981-07-06 1981-07-06 NOVEL SODIUM TRIPOLYPHOSPHATE, PROCESS FOR OBTAINING SAME AND APPLICATIONS
FR8113223 1981-07-06
FR8113222A FR2508818A1 (en) 1981-07-06 1981-07-06 METHOD FOR THE HOMOGENEOUS THERMAL AND / OR CHEMICAL TREATMENT OF A FLUID, AND APPLICATION TO POLYPHOSPHATES
FR8113223A FR2508888A1 (en) 1981-07-06 1981-07-06 NOVEL SODIUM ORTHOPHOSPHATE, PROCESS FOR OBTAINING SAME

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI822378A0 FI822378A0 (en) 1982-07-05
FI822378L FI822378L (en) 1983-01-07
FI72057B FI72057B (en) 1986-12-31
FI72057C true FI72057C (en) 1987-04-13

Family

ID=27251061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI822378A FI72057C (en) 1981-07-06 1982-07-05 Process for homogeneous, thermal and / or chemical treatment of flowing materials and application thereof to the preparation of acidic polyphosphates to sodium.

Country Status (10)

Country Link
BR (1) BR8203869A (en)
DK (1) DK300282A (en)
ES (1) ES513704A0 (en)
FI (1) FI72057C (en)
GR (1) GR77253B (en)
IE (1) IE54003B1 (en)
IL (1) IL66235A (en)
MA (1) MA19612A1 (en)
PT (1) PT75186B (en)
SU (1) SU1526578A3 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
DK300282A (en) 1983-01-07
IE54003B1 (en) 1989-05-10
ES8308806A1 (en) 1983-10-01
MA19612A1 (en) 1983-07-01
IL66235A (en) 1986-07-31
PT75186B (en) 1985-10-04
FI822378L (en) 1983-01-07
FI822378A0 (en) 1982-07-05
PT75186A (en) 1982-08-01
IL66235A0 (en) 1982-11-30
IE821600L (en) 1983-01-06
GR77253B (en) 1984-09-11
BR8203869A (en) 1983-06-28
SU1526578A3 (en) 1989-11-30
ES513704A0 (en) 1983-10-01
FI72057B (en) 1986-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5165904A (en) Process for producing ammonium polyphosphate
JP2020512265A (en) Method for producing Fe (II) P / Fe (II) MetP compound
US3310371A (en) Production of ammonium phosphate
DE1567822C3 (en) Process for the preparation of ammonium phosphate containing ammonium polyphosphate with self-masking properties
FI72057C (en) Process for homogeneous, thermal and / or chemical treatment of flowing materials and application thereof to the preparation of acidic polyphosphates to sodium.
FI74630C (en) SODIUM TRIPOLYPHOSPHATE OIL FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV DETSAMMA.
US2419147A (en) Manufacture of sodium tripolyphosphate
US5951831A (en) Condensation polymerization of phosphorus containing compounds
CA1190719A (en) Method of giving a fluid homogeneous heat and/or chemical treatment, and its application to synthesised inorganic phosphates
CN107628825A (en) The preparation method and product, evaporation concentration device of NPK or NP fertilizer comprising polyphosphate
US4671949A (en) Novel anhydrous sodium tripolyphosphate
US3309174A (en) Alkali metal tripolyphosphate product
KR910700198A (en) Method of Manufacturing Silicon Carbide
US3233968A (en) Manufacture of condensed phosphates
US3086844A (en) Process for the manufacture of neutralization products from phosphoric acid and sodium carbonate
US3734708A (en) Method for making ammonium phosphate fertilizer
US4334907A (en) Phosphoric acid ammoniation process to produce liquid fertilizers
US4341739A (en) Phosphoric acid ammoniation apparatus
US3647369A (en) Process for continuously producing alkali metal phosphates
US4017589A (en) Production of ammonium polyphosphates from melamine phosphates
FR2578239A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF A HOMOGENEOUS PARTICULATE MIXTURE OF POLYPHOSPHATES
CA2041122C (en) Production of concentrated aqueous polyphosphate solutions
PL148171B1 (en) Method of obtaining elementary sulfur
US4997634A (en) Preparation of medium density, fast-dissolving, tetrasodium pyrophosphate
TITIZ et al. Effect of amino acids on magnesium ammonium phosphate hexahydrate (struvite) crystallization

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: RHONE-POULENC CHIMIE