AT250908B - Verfahren zur Herstellung von Natriumtrimetaphosphat - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Natriumtrimetaphosphat 
Es ist bekannt, dass beim Erhitzen von Mononatriumphosphat unter Abgabe von Wasser über das saure
Pyrophosphat ein wasserunlösliches Polyphosphat, das sogenannte Maddrellsche Salz, entsteht. Durch
Erhitzen auf Temperaturen zwischen 505 und 6070 C, vorzugsweise zwischen 550 und 6070 C, geht dieses
Salz in einer technisch annehmbaren Zeit in das wasserlösliche Natriumtrimetaphosphat    (NaP0) über.  
Diese Umwandlung erfolgt also in einem engen Temperaturbereich. Dieser kann in einer einfachen, für die kontinuierliche Herstellung geeigneten Vorrichtung, beispielsweise in einem im Inneren gasbeheizten
Drehrohrofen, nur schwierig eingehalten werden. Wird die genannte Mindesttemperatur nicht erreicht, so findet keine vollständige Umwandlung des Maddrellschen Salzes statt.

   Wird jedoch die Schmelztemperatur, die bei etwa 6200 C liegt, überschritten, so entstehen kettenförmige hochkondensierte Phosphate. 



   Nach einem andern bekannten Verfahren gelangt man zu kristallinem wasserfreiem Natriumtrimetaphosphat, indem man geschmolzenes Natriumhexametaphosphat (Grahamsches Salz) abkühlt. Die Abkühlung muss dabei sehr langsam erfolgen, da sich das Trimetaphosphat nur in dem genannten engen Temperaturbereich bildet. 



   Im Hinblick auf diese Schwierigkeiten hat man auch schon ein Gemisch von Natrium- und Kaliumtrimetaphosphat, das zwischen etwa 12 und etwa 53   Gew. -0/0   als Kaliumsalz enthält, statt des reinen Natriumtrimetaphosphats hergestellt. Dieses Verfahren soll den besonderen Vorteil haben, dass das Endprodukt nur noch geringe, zwischen 0, 5 und etwa   10/0 liegende   Beimengungen von wasserunlöslichem Polyphosphat enthält. 



   Es ist weiter bekannt, dass man die   Bildungsgeschwindigkeit von Tripolyphosphatoder   höheren Homologen aus Orthophosphat erheblich steigern kann, wenn man dem Ausgangsgemisch noch mindestens   lGew.-"/o   eines oder mehrerer Nitrate zusetzt. Als geeignete Nitrate werden die Alkalinitrate, besser aber Erdalkalinitrate, Aluminium- oder Ammoniumnitrat angegeben. 



   Es ist schliesslich bekannt, Gemische von stöchiometrischen Mengen von Dinatriumhydrogenphosphat und Ammoniumnitrat zu erhitzen. Das Reaktionsprodukt enthält etwa die Hälfte des Natriums in Form von Natriumnitrat und die andere Hälfte in Form von Trimetaphosphat, das mit Maddrellschem Salz verunreinigt ist. Zu diesem Verfahren bemerken Karbe und Jander in den Kolloid-Beiheften, Band 54 [1942], S. 35, folgendes : "Wie bei allen genannten Verfahren ist jedoch auch hier die Menge des gebildeten unlöslichen Maddrellschen Salzes von Fall zu Fall auch unter Einhaltung scheinbar gleicher äusserer Bedingungen sehr verschieden. Im allgemeinen erhält man jedoch eine ganz gute Ausbeute an Trimetaphosphat."
Es wurde nun überraschend gefunden, dass man in einfacher Weise ein praktisch reines Natriumtrimetaphosphat erhalten kann.

   Erfindungsgemäss erhitzt man ein Gemisch von Natriumdihydrogenphosphat    (NaH PO4)   mit mindestens 0, 5%, bezogen auf das Gewicht des Natriumdihydrogenphosphats, eines Salzes aus einer höchstens zweibasischen anorganischen Säure, vorzugsweise der Salpetersäure, und Ammoniak oder eines Salzes aus der genannten höchstens zweibasischen anorganischen Säure und einer beim Erhitzen Ammoniak liefernden Verbindung, oder eines Gemisches solcher Salze auf Temperaturen zwischen 3000 C und dem Schmelzpunkt des Reaktionsgemisches. Im allgemeinen liegt die Temperatur unterhalb 6100 C und vorzugsweise zwischen 400 und 5500 C. 

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   Die Ammoniumsalze werden zweckmässig in einer Menge von 1, 5 bis 10, vorzugsweise von 2 bis
6   Gew. -0/0   verwendet. Es können aber auch grössere Mengen, z. B. 20   Gel.-%   zugesetzt werden. Geeignete Ammoniumsalze sind z. B. das Ammoniumchlorid, Ammoniumcarbonat, Ammoniumsulfat oder Ammoniumpersulfat, vor allem aber das Ammoniumnitrat. Geeignete Ammoniak liefernde Verbindungen sind z. B. Harnstoff und Guanidin. Auch Gemische mehrerer Salze können verwendet werden. Naturgemäss ist die Verwendung von solchen Salzen bevorzugt, die unter den Reaktionsbedingungen ganz zu gasförmigen Produkten zersetzt werden. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren konnte aus dem bekannten Stand der Technik auch deswegen nicht hergeleitet werden, weil die Ammoniumverbindungen, soweit sie bei bekannten Verfahren in katalytischen Mengen verwendet werden, zur Beschleunigung der Bildung von kettenförmigen Phosphaten und nicht etwa von ringförmigen Phosphaten zugesetzt worden sind. Ausserdem wird in der deutschen Patentschrift Nr. 966681 ausdrücklich angegeben, dass Nitrate bei der Herstellung von saurem Natriumpyrophosphat nicht katalytisch wirken. Da aber Natriumdihydrogenpyrophosphat eine Zwischenstufe bei der Herstellung von Natriumtrimetaphosphat ist, war die katalytische Wirkung gerade der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verbindungen bei dem Verfahren nicht vorauszusehen.

   Die Tatsache, dass sie sich zur Beschleunigung der Bildung von ringförmigem Natriumtrimetaphosphat besonders eignen, ist daher in hohem Masse überraschend, umsomehr, als die Herstellung des   Kalium-und Ammoniumtrimetaphosphats   in analoger Weise nicht möglich ist. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren kann sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich in hiefür ge-   eigneten, z.   B. an sich bekannten Apparaturen, ausgeführt werden. Beispielsweise kann man im Drehrohrofen, mit besonderem Vorteil aber im Sprühturm, arbeiten. Vielfach setzt man die katalytisch wirksame Verbindung einer wasserhaltigen Schmelze von Natriumdihydrogenphosphat zu, die z. B. durch Schmelzen des Dihydrats erzeugt werden kann. Man kann aber auch das Gemisch von Natriumdihydrogenphosphat und der wirksamen Verbindung, z. B. Ammoniumnitrat, bei einer relativ niedrigen Temperatur zu einem festen Produkt,   z. B.   durch Versprühen, verarbeiten und dieses dann in Natriumtrimetaphosphat umwandeln. 



   Nach der Erfindung kann man ein Produkt erhalten, das ein praktisch   zigues   Natriumtrimetaphosphat ist, das auch keine oder nur geringe Spuren von Maddrellschem Salz enthält. Unter optimalen Be- 
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 waren die   1'eigen   wässerigen Lösungen der Reaktionsprodukte immer noch trüb. Dagegen wurde schon   beim Erhitzen des Ausgangsmaterials, dem 2 Gew. -0/0 NH NO zugesetzt war, innerhalb 22 min von 100 auf 4500 C ein von Maddrell-Salz freies, d. h. vollkomnfen 1dar wasserlösliches Trimetaphosphat er-   halten. 



   Beispiel 2 : In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammengestellt, die beim Erhitzen   eines Gemisches von 24, 2 g NaH PO mit den angegebenen Mengen des Zusatzstoffes während 1 h bei 4000 C erhalten werden.   
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> 



  Zusatzstoff <SEP> % <SEP> Unlösliches <SEP> 
<tb> a) <SEP> kein <SEP> Zusatzstoff <SEP> 63
<tb> b) <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> g <SEP> Ammonnitrat <SEP> 4
<tb> c) <SEP> 0, <SEP> 24 <SEP> g <SEP> Ammonnitrat <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> d) <SEP> 0, <SEP> 48 <SEP> g <SEP> Ammoiinitrat <SEP> O
<tb> e) <SEP> 1, <SEP> 28 <SEP> g <SEP> Ammonchlorid <SEP> 4. <SEP> 6 <SEP> 
<tb> f) <SEP> 0, <SEP> 95g <SEP> Ammonsulfat <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> g) <SEP> 0, <SEP> 97gAmmoncarbonat <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> h) <SEP> 0, <SEP> 97 <SEP> g <SEP> Harnstoffnitrat <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> i) <SEP> 1, <SEP> 99 <SEP> g <SEP> Guanidincarbonat <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 
 
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 erheblich verbessern. 



   Beispiel 3 : 24, 0 g Mononatriumorthophosphat werden mit 0, 96 g Ammonnitrat und 0. 4 g Harn- 

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 stoffnitrat intensiv verrieben und anschliessend 1 h auf   450    C erhitzt. Es werden 19, 45 g eines klarlöslichen reinen Natriumtrimetaphosphats erhalten. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
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 Natriumdihydrogenphosphat mit mindestens   0, 50/0,   und im allgemeinen unter   20%,   bezogen auf das Gewicht des Natriumdihydrogenphosphats, eines Salzes aus einer höchstens zweibasischen anorganischen Säure und Ammoniak oder eines Salzes aus der genannten Säure und einer beim Erhitzen Ammoniak liefernden Verbindung oder eines Gemisches solcher Salze auf Temperaturen zwischen 3000 C und dem Schmelzpunkt des Reaktionsgemisches erhitzt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Salz aus einer höchstens zweibasischen anorganischen Säure und Ammoniak oder aus der genannten Säure und einer beim Erhitzen Ammoniak liefernden Verbindung oder das Gemisch solcher Salze in einer Menge von 1, 5 bis 1 Olo, vorzugsweise von 2 bis 6%, bezogen auf das Gewicht des Natriumdihydrogenphosphats, eingesetzt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch auf eine Temperatur zwischen 300 und 6100 C, vorzugsweise zwischen 400 und 5500 C, erhitzt wird.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein solches Salz des Ammoniaks oder einer beim Erhitzen Ammoniak liefernden Verbindung verwendet wird, das unter den Reaktionsbedingungen ganz zu gasförmigen Produkten zersetzt wird. EMI3.2 wasserhaltigen Schmelze des Natriumdihydrogenphosphats zugesetzt wird.

   7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Sprühturm ausgeführt wird.