DE1258848B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von kondensierten Alkaliphosphaten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

COIb

Deutsche Kl.: 12 i-25/38

Nummer: 1 258 848

Aktenzeichen: K 36778IV a/12 i

Anmeldetag: 22. Januar 1959

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von kondensierten Alkaliphosphaten aus Phosphorsäure und Alkalichlorid. Kondensierte Alkaliphosphate werden heute im allgemeinen aus Alkaliorthophosphaten durch Wärmebehandlung hergestellt. Die Alkaliorthophosphate gewinnt man in den meisten Fällen durch Neutralisation von Phosphorsäure mit Alkalihydroxyden oder Alkalikarbonaten. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, kondensierte Alkaliphosphate ohne zwischenzeitliche Bildung von Orthophosphaten durch Einwirkung von Phosphorsäure auf Alkalichloride bei hohen Temperaturen herzustellen. Dabei erfolgen die Neutralisation der Phosphorsäure unter Abspaltung von Chlorwasserstoff sowie die Kondensation der Phosphate unter Abspaltung von Wasser gleichzeitig. Man erhält bei dieser Arbeitsweise zwischenzeitlich Produkte, die beim Abkühlen glasartig erstarren und Gemische von Polyphosphaten verschiedener Kettenlängen mit noch nicht umgesetztem Alkalichlorid darstellen.

Bei der Durchführung der bisher bekannten Verfahren zur Herstellung kondensierter Alkaliphosphate aus Phosphorsäure und Alkalichlorid treten insofern Schwierigkeiten auf, als das Reaktionsgemisch und das erhaltene Endprodukt mit dem Material des Gefäßes, in dem die Reaktion durchgeführt wird, reagieren. Da bei sehr hohen Temperaturen gearbeitet werden muß, um die Reaktion voranzutreiben, sind die entstehenden Phosphate und die obenerwähnten chloridhaltigen Zwischenprodukte meist schmelzflüssig und in diesem Zustand äußerst aggressiv, so daß sie jedes bekannte Gefäßmaterial zerstören. Das entstehende Phosphat wird daher in jedem Fall mehr oder weniger stark durch Bestandteile des Gefäßmaterials verunreinigt sein. Es wurden bereits Alkalichloride dadurch zu Alkaliphosphaten umgesetzt, daß man sie mit elementarem Phosphor und Sauerstoff zusammenbringt. Die Verbrennungswärme des Phosphors soll die für die Reaktion notwendige Energie liefern. So wurden beispielsweise Verfahren beschrieben, bei denen feingemahlenes Alkalichlorid in einen durch Verbrennen von Phosphor erzeugten, P₂O₅-haltigen heißen Gasstrom oder direkt in eine Phosphorflamme eingeblasen wird. Alle diese Arbeitsweisen haben den Nachteil, daß ein vollständiges Vermischen und ein vollständiger Umsatz der Reaktionspartner nicht erreicht wird. Da die beiden Reaktionspartner Alkalichlorid und Phosphor bzw. P₂O₅ auf verschiedenen Wegen und nicht vorgemischt in den Reaktionsraum gebracht werden, -läßt sich insbesondere ein gelegentlicher Mangel oder Überschuß des einen oder anderen Reaktionspartners nicht vermeiden, und es ist Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von kondensierten Alkaliphosphaten

Anmelder:

Knapsack Aktiengesellschaft,

5030 Hürth-Knapsack

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Chem. Dr. Klaus Beltz,
Dipl.-Chem. Dr. Franz Rodis,
5033 Knapsack;
Friedrich Thomas, 5030 Hürth

nicht möglich, zu einheitlichen Endprodukten zu kommen.

Es wurde gefunden, daß sich diese Schwierigkeiten überwinden lassen und kondensierte Alkaliphosphate, die frei von Verunreinigungen sind, aus Phosphorsäure und Alkalichlorid in guter Ausbeute erhalten werden können, wenn eine Mischung von Phosphorsäure und Alkalichlorid hergestellt und diese Mischung in einen Reaktionsraum zerstäubt wird, der heißes Gas enthält. Dabei wird das Gas zweckmäßig auf Temperaturen erhitzt, die höher sind als die Schmelztemperatur des herzustellenden Phosphats. Das Phosphat fällt dann als schmelzflüssiges Reaktionsprodukt an. Um die Innenseite der Wandungen des Reaktionsraumes vor einem korrodierenden Angriff durch das schmelzflüssige Phosphat zu schützen, ist es zweckmäßig, von außen mit gerade der Intensität zu kühlen, daß sich an der Innenseite der Wandung eine Schutzschicht aus festem Reaktionsprodukt in einer Dicke von 2 bis 250 mm, vorzugsweise von 20 bis 50 mm, bildet und diese erhalten bleibt. Als Ausgangsmischung kann sowohl eine Lösung von Alkalichlorid in verdünnter wäßriger Phosphorsäure, als auch eine Aufschlämmung von feingemahlenem Salz in konzentrierterer Phosphorsäure dienen.

Das heiße Gas, in das erfindungsgemäß das Gemisch der Reaktionspartner zerstäubt wird, ist wasserdampfhaltig, da aus dem Reaktionsgemisch Wasser verdampft und darüber hinaus die Brennstoffe, die zur Erzeugung des heißen Gases dienen, meist wasserstoffhaltig sind.

Es hat sich bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung als zweckmäßig erwiesen, den Wasserdampfpartialdruck durch Zugabe zusätzlicher

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Mengen Wasserdampf in den Reaktionsraum zu er- aus festem Reaktionsprodukt. Diese Schicht ist um so

höhen. Es wurde festgestellt, daß insbesondere die dicker, je stärker von außen gekühlt wird. Die Wan-

Herstellung von kondensierten Alkaliphosphaten mit dung wird zweckmäßig aus solchem Material herge-

einem Verhältnis von Alkali, berechnet als Me₈O, stellt, das eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, bei-

zu Phosphor, berechnet als P₂O₅, von größer als 1 da- 5 spielsweise aus Stahl, Metall oder auch Graphit. Da

durch begünstigt wird. der Korrosionsschutz bereits mit einer dünnen Schicht

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfin- erreicht wird, genügt es, die äußere Kühlung so zu dung dient eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist regulieren, daß mindestens eine 2 mm, vorzugsweise durch einen heißes Gas enthaltenden Reaktionsraum eine 20 bis 50 mm dicke Schutzschicht 6 gebildet wird, mit Düsen zum Zerstäuben der Ausgangsmischung io Zwecks Kühlung kann man an der Außenseite der und Heizvorrichtungen zum Erhitzen des Gases und Wandung 4 in Abständen Kühlmittel 5 vorsehen, z. B. durch an der Außenseite der Wandung des Reaktions- Wasserberieselung oder Vorrichtungen zum Anblasen raumes angeordnete Kühlmittel, die so eingerichtet von Luft; in vielen Fällen genügt bereits die durch Absind, daß die verschiedenen großen Wärmemengen, strahlung und Luftkonvektion sich von selbst ergebende die von innen auf die Wandung zur Einwirkung 15 Kühlung. Die sich an der inneren Wandung bildende kommen, durch Kühlung von außen gleichmäßig ab- Phosphatschicht wird immer gerade so stark sein, daß geführt werden. die aus dem Inneren des Reaktionsraumes 1 erfolgende

Eine beispielsweise Vorrichtung zur Durchführung Wärmeeinwirkung auf diese Schicht und die Ab-

des Verfahrens nach der Erfindung ist in der Zeichnung kühlung von außen im Gleichgewicht sind. Wenn

veranschaulicht. 30 dieses Gleichgewicht erreicht ist und weiteres Reak-

Die Mischung von Phosphorsäure und Alkali- tionsprodukt auf die Schicht aus festem Phosphat chlorid wird durch Zerstäubungsdüsen 2, die als auftrifft, erstarrt dieses nicht mehr, sondern fließt ab Einstoffdüsen oder Zweistoffdüsen ausgebildet und in und sammelt sich als Schmelze am Boden 7 des beliebiger Anzahl vorhanden sein können, in einen Reaktionsraumes 1, von wo es beispielsweise bei 8 Reaktionsraum 1 versprüht. Die heißen Gase erzeugt 25 abgestochen werden kann. Damit eine gleichmäßige man zweckmäßig dadurch, daß man Flammen in den Schutzschicht auch erhalten bleibt, nachdem sich diese Reaktionsraum 1 hineinbrennen läßt. Die heißen einmal gebildet hat, muß die Kühlung an den ver-Flammengase und die zerstäubten Tropfen können schieden stark der Wärmeeinwirkung von innen ausgesowohl im Gegenstrom zueinander als auch im Gleich- setzten Stellen der Wandung 4 auch verschieden strom miteinander strömen. Beim Gegenstromver- 30 intensiv durchgeführt werden, beispielsweise muß die fahren sind die Düsen 2 beispielsweise im oberen Kühlung in der Nähe der Heizvorrichtung 3 besonders Drittel des Reaktionsraumes 1 angeordnet, und im stark sein. In der Zeichnung ist dies dadurch veranunteren Drittel des Reaktionsraumes 1 sind zur Er- schaulicht, daß die Kühlmittels in der Nähe der zeugung des heißen Gases Gasbrenner 3 vorgesehen, Heizvorrichtung 3 in kurzen Abständen, weiter entderen Flammen in den Reaktionsraum 1 hinein- 35 fernt von der Heizvorrichtung in größeren Abständen brennen. Die Brenner werden so einreguliert, daß die angebracht sind. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft Verbrennungsgase mindestens eine Temperatur auf- erwiesen, die Innenseite der Wandung des Raumes 1 weisen, die höher liegt als die Schmelztemperatur des mit Rippen zu versehen, die sich mit der Phosphatherzustellenden Phosphats. Man erreicht auf diese schicht verzahnen; auf diese Weise kann ein Ab-Weise einen sehr hohen, gegebenenfalls einen voll- 40 blättern der festen Phosphatschicht vermieden werden, ständigen Umsatz der Phosphorsäure mit dem Alkali- Wird zum Kühlen der Außenwandung des Reakchlorid. Das Reaktionsprodukt fällt als schmelz- tionsraumes 1 Luft verwendet, so kann diese vorteilflüssige Masse an, die entsprechend heiß ist. haft anschließend als Verbrennungsluft für die

Infolge des Sprühvorganges setzen sich Teile dieser Brenner 3 dienen. Auf diese Weise wird ein großer heißen Schmelze in Form kleiner Tropfen an der 45 Teil der durch Kühlung abgeführten Wärmemenge inneren Wandung des Raumes 1 ab, was zu großen zurückgewonnen. Das Gas wird zusammen mit dem Schwierigkeiten führen kann, da die entstehenden durch die Reaktion entstandenen Chlorwasserstoff Phosphate, insbesondere, wenn sie noch Reste von und Wasserdampf kontinuierlich an geeigneter Stelle nicht umgesetztem Alkalichlorid enthalten, äußerst aus dem Reaktionsraum 1, beispielsweise durch ein aggressiv sind und zerstörend auf jedes bekannte 50 zentrales Gasabsaugrohr 9 am Kopf des Reaktions-Gefäßmaterial einwirken. Während die gebräuchlichen raumes, abgezogen. Der Chlorwasserstoff kann gege-Werkstoffe, wie Metalle oder oxydische, keramische benenf alls auf irgendeine bekannte Art aus dem Abgas Stoffe, von Alkaliphosphatschmelzen mehr oder gewonnen und technisch verwertet werden. Als Ausweniger schnell aufgelöst werden, wirkt Kohle bei gangsmischung kann durch die Düsen 2 beispielsweise Temperaturen oberhalb 600⁰C reduzierend auf Alkali- 55 eine Aufschlämmung von feingemahlenem Alkaliphosphatschmelzen ein, wobei elementarer Phosphor chlorid in Phosphorsäure oder eine Lösung von entsteht. Ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen würde Alkalichlorid in verdünnter Phosphorsäure versprüht daher das Reaktionsprodukt zwar nicht während der werden. Um eine vollständige Auflösung des Alkalieigentlichen Reaktion, aber zum Teil anschließend Chlorids in der Phosphorsäure zu erreichen, muß diese auf seinem Weg durch den Reaktionsraum 1 mehr oder 60 durch Zugabe von Wasser verdünnt werden. Die weniger verunreinigt. Solche Verunreinigungen lassen H₃PO₄-Konzentrationen von Phosphorsäuren, in denen sich jedoch sicher ausschließen, wenn man die Wan- sich die zur Herstellung von kondensierten Alkalidung 4 von außen auf Temperaturen kühlt, die unter phosphaten erforderliche Menge Alkalichlorid löst, der Schmelztemperatur des Reaktionsproduktes liegen. liegen zwischen 5 und 20 %> je nach Art des herzu-Durch die Kühlung wird ein sofortiges Erstarren der 65 stellenden Phosphats. Die Konzentration der Phosphor-Phosphatschmelze, wenn diese in Form von Tropfen säure, die zur Bildung der Aufschlämmung dient, ist die Wandung 4 berührt, erreicht. Auf diese Weise dadurch nach oben begrenzt, daß die Aufschlämmung bedeckt sich die innere Wandung mit einer Schicht 6 noch zerstäubbar sein muß.

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Unter kondensierten Alkaliphosphaten im Sinn der der Gesamtsatz nach Gleichung (3) vor sich geht, die

Erfindung werden alle bekannten Alkalipolyphosphate Summe von Gleichung (1) und (2) ist und Alkalimetaphosphate, wie beispielsweise Alkali-

pyrophosphate, Alkaliphosphate, Kurrolsche Salze, ^{3 JNaC1} + ^{3 Η}^^υ* ""*" ^Na5*3<J₁₀ + :> HU + 2 H₃U Grahamsches Salz, Phosphatgläser, saure Phosphat- 5 /3) glaser oder auch Mischungen aus den genannten Verbindungen, verstanden. In besonders einfacher Weise Die zweite Stufe der Reaktion, beispielsweise nach lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Gleichung (2), die unter Verbrauch von Wasser vor solche kondensierten Alkaliphosphate herstellen, bei sich geht, kann nun dadurch beschleunigt werden, daß denen das Verhältnis Me₂O : P₂O₅ klein, vorzugsweise 1 10 man den Reaktionspartnern eine große Wassermenge, oder kleiner als 1 ist, in solchen Fällen ist pro Mol insbesondere eine größere Wassermenge als im ersten Phosphorsäure 1 Mol oder weniger als 1 Mol Alkali- Teilabschnitt der Reaktion nach Gleichung (1) frei chlorid einzusetzen. So entsteht beispielsweise aus wird, anbietet. Analoge Vorstellungen lassen sich sinn-Phosphorsäure und Kaliumchlorid im Molverhältnis gemäß auch für alle anderen kondensierten Alkali-1:1 bei einer Gastemperatur im Reaktionsraum von 15 phosphate mit einem Me₂O: P₃O₅-Verhältnis von etwa 850° C eine Schmelze der Zusammensetzung KPO₃ größer als 1 entwickeln.

gemäß der Gleichung Einen hohen Wasserdampfpartialdruck in der

heißen Gaszone kann man dadurch erreichen, daß

H₃PO₄ + KCl -s- KPO₃ + H₂O + HCl man Wasserdampf, insbesondere überhitzten Wasser-

20 dampf, einströmen läßt, oder dadurch, daß man zur

Beim Abkühlen dieser Schmelze bildet sich das Heizung ein wasserstoffreiches Heizgas verwendet.

Kurrolsche Kaliumsalz (KPO^; dieses Salz hat einen Der technische Vorteil des neuen Verfahrens liegt

Schmelzpunkt von etwa 820⁰C. darin, daß man zur Herstellung von kondensierten

Entsprechend entsteht aus Phosphorsäure und Alkaliphosphaten an Stelle der üblicherweise einge-

Natriumchlorid im Molverhältnis 1:1 eine Schmelze, 23 setzten aus Chloriden hergestellten, Alkalikarbonate

die durch Abschrecken in das Grahamsche Salz oder -hydroxide die Chloride als solche einsetzen

(NaPOg)_x übergeführt wird; hierzu ist bei dem er- kann. Weiterhin kann man den abgespaltenen Chlor-

findungsgemäßen Verfahren in der Sprühzone eine wasserstoff als Nebenprodukt gewinnen.

Temperatur von etwa 65O⁰C erforderlich. τ. . · ι ι

Aber auch die Herstellung von kondensierten Alkali- 30 e 1 s ρ 1 e

phosphaten, deren Me₂O: P₂O₅-Verhältnis größer ist Zur Herstellung von Kurrolschem Kaliumsalz

als 1, beispielsweise von Alkalitriphosphaten (Me₂O: (KPO₃)^ wurde Kaliumchlorid in Phosphorsäure auf-

P₂O₅ = 1,667) oder von Alkalipyrophosphaten (Me₂O geschlämmt. Das Kaliumchlorid wurde vorher durch

= 2,00) ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Mahlen auf folgende Siebfeinheit gebracht:

^möS^lich· ³⁵ 5% > 0,06 mm

Durch Einwirkung von zusätzlichem Wasserdampf 25 0/ _ q'o3 bis Ö 06 mm

kann der Umsatz beschleunigt werden. Eine mögliche 70°/° < θ'θ3 mm ' '

Erklärung hierfür wird in der Vorstellung gesehen, '

daß der Wasserdampf vor allem während des zweiten Die verwendete Phosphorsäure hatte einen H₃PO₄-

Teiles der Umsetzung zwischen Alkalichlorid und 40 Gehalt von 75 %= die Aufschlämmung enthielt 34,7 %

Phosphorsäure reaktionsbeschleunigend wirkt, nämlich P₂O₅, 36,4 % KCl und hatte eine Dichte von 1,715.

dann, wenn die über 1 Mol Alkalichlorid pro 1 Mol Das Molverhältnis KCl: H₃PO₄ in der Aufschläm-

Phosphorsäure hinausgehende Menge Alkalichlorid mung betrug 1:1.

unter Abspaltung von Chlorwasserstoff zersetzt wird. Die Verarbeitung dieser Aufschlämmung erfolgte in

Stellt man sich beispielsweise die Bildung von Natrium- 45 einer Vorrichtung gemäß der Zeichnung. Die Auf-

triphosphat aus Natriumchlorid und Phosphorsäure schlämmung wurde kontinuierlich in einer Menge

in zwei Teilabschnitten ablaufend vor, so wird in der von 4201/Std. mit Hilfe von vier Zerstäubungsdüsen 2

ersten Stufe pro Mol Phosphorsäure 1 Mol Natrium- in den als Reaktionsturm ausgebildeten Raum 1 ein-

chlorid zersetzt: gesprüht, der aus Stahl hergestellt war. Zur Heizung

50 dienten vier am unteren Ende des Reaktionsturmes angebrachte Gasbrenner 3, die insgesamt mit

5 NaU + 3 H₃PO_{4 240 m}3/_Std- Heizgas (3900 kcal/m³) und 1500 m³/Std.

³ μ r» r> r» 1 1 χτ /~i 1 1 un 1 aun m ^Luft betrieben wurden. Die Wandung 4 des Reaktions-

-* - JNa₂U · F₃U₅ + I JNaU + i HU + 5 H₂U (i) _turmes wurde zur Kühlung mit Luft aus ringförmig

55 um den Reaktionsturm angebrachten Rohren 5 angeblasen. Infolge der Kühlung bildete sich an den senkin der zweiten Stufe geht die Reaktion weiter bis rechten Wänden eine etwa 20 bis 50 mm starke _u , „, , .. 5 _Λ, , ,_T , . ,, ., Schichte aus festem Phosphat aus. Der Boden des

pro Mol Phosphorsaure _y Mol Natriumchlorid um- _{Reaktionsturmes war wasse} ^P _rgekühlt. _Aus der Boden-

gesetzt sind: 60 öffnung 8 abfließend wurde in einer Menge von

380 kg/Std. eine Phosphatschmelze der Zusammen-

³Μ»ηΡη4?Ν»Π-ίΗη^ρη -j- ? wn ^{setzung Ka}° ' ^Pa°⁵ S^ewonnen; ^beim Erstarren bildete -Na₂U-F₃U₅+ 2 NaU+ H₂U-^ Na₅F₃U₁₀+ 2HU _{sich dag} Kurrolsche Kaliumpolyphosphat (KPO₃)^

(2) Die Verunreinigung dieses Materials mit nicht umge-

65 setztem Kaliumchlorid betrug weniger als 0,5%· Die

Flammengase verließen zusammen mit dem durch die

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- Reaktion entstandenen Chlorwasserstoff und Wasserfahrens gehen beide Stufen ineinander über, so daß dampf den Reaktionsturm durch das Rohr 9. In einer

rcachgeschalteten Anlage (nicht gezeichnet) wurden aus diesen Abgasen zunächst die mitgerissenen Phosphatteilchen (etwa 4% der Ausbeute) ausgewaschen und dann der Chlorwasserstoff kondensiert und zu Salzsäure weiterverarbeitet. Bei der geschilderten. kontinuierlichen Arbeitsweise wurden an den fünf TemperaturmeßstelJen t_x bis i₅ folgende Temperaturen abgelesen: Jf₁ = SSO⁰C, i_a = 750°C, i₃ = 710°C, Z₄ = 58O⁰C, i₅ = 510°C.

XO

Beispiel 2

Die Herstellung des Grahamschen Salzes (NaPO₃)_a erfolgte in gleicher Weise wie die im Beispiel 1 geschilderte Herstellung des Kurrolschen Salzes. An Stelle von Kaliumchlorid wurde Natriumchlorid verwendet. Die Aufschlämmung hatte folgende Zusammensetzung:

38,8¹V₀P₈O₆, 31,9% Nad,

Molverhältnis NaCl: H₃PO₄ =1:1, Dichte 1,725.

4801/Std. dieser Aufschlämmung wurden in den Reaktionsturm zerstäubt. Der Heizgasverbrauch lag bei 255 m³/Std. Es fielen pro Stunde 430 kg wasserfreie Natriumphosphatschmelze an. Infolge der niedrigen Erstarrungstemperatur (616° C) der Nalriumphosphatschmelze war die an den senkrechten Wänden sich bildende Schicht aus festem Phosphat in diesem Fall nur 20 bis 30 mm stark. Aus dem gleichen Grund lagen die Temperaturen im Reaktionsturm niedriger: Z₁ = 620⁰C, i_a = 580°C, ?3 = 520°C, i₄ = 510°C, i₅ = 410⁰C.

Die aus dem Reaktionsturm auslaufende Schmelze wurde auf gekühlten Stahlflächen abgeschreckt. Es entstand das als Grahamsches Salz bekannte wasserlösliche Natriumpolyphosphatglas. Die Analyse ergab etwa 96 % hochmolekulares Phosphat, etwa 3 % Trimetaphosphat, weniger als 1 % Orthophosphat, 0,3 % Natriumchlorid.

Beispiel3

Die nach Beispiel 2 hergestellte Natriumpolyphosphatschmelze wurde nicht abgeschreckt, sondern langsam abgekühlt, und zwar in der Weise, daß das Material etwa 30 Minuten lang im Temperaturbereich 500 bis 45O⁰C gehalten wurde. Dabei entstand Natriummetaphosphat (NaPO₃)₃.

Beispiel 4

Zur Herstellung von Natriumpolyphosphat wurde eine Lösung von Natriumchlorid in verdünnter Phosphorsäure als Ausgangsmaterial verwendet. Die Lösung hatte folgende Zusammensetzung:

16.7 Gewichtsprozent H₃PO₄,
16,5 Gewichtsprozent NaCl,

66.8 Gewichtsprozent H₃O.

60

Die Lösung wurde in einer Menge von etwa 4201/Std. in den Reaktionsturm hineinzerstäubt. Zur Heizung wurden 230 bis 260 m³ Gas pro Stunde verbraucht. Es fielen pro Stunde 104 kg einer Phosphatschmelze der Zusammensetzung 5 Na₂O · 2 P₂O₅ an, die durch Regelung des Temparaturverlaufs beim Abkühlen in bekannter Weise in Natriumtripolyphosphat Na₅P₃O₁₀, umgewandelt werden konnte. Der Restgehalt an Chlorid beträgt 0,6%.

Beispiel 5

Eine Aufschlämmung von feingemahlenem Kaliumchlorid in Phosphorsäure hatte folgende Zusammensetzung:

53,5 Gewichtsprozent KCl, 25,3 Gewichtsprozent P₂O₅. Das Molverhältnis KCl: H₃PO₄ betrug 2:1.

Diese Aufschlämmung wurde in dem im Beispiel 1 erläuterten Reaktionsturm verarbeitet, und zwar kg/Std. Zur Heizung wurden 240 m³/Std. Kokereigas verbraucht. Die Salzschicht an der Wand des Reaktionsturmes hatte eine Dicke von 5 bis 35 mm.

Die Temperaturen betrugen: J₁ = 760° C, t_z = 680 ° C, t_s = 64O⁰C, *₄ = 610⁰C, i₅ = 550⁰C.

Die aus dem Reaktionsturm in einer Menge von kg/h ablaufende Schmelze hatte folgende Zusammensetzung: etwa 45% K₄P₂O₇, etwa 34% Kaliumpolyphosphate verschiedener Molekülgröße, etwa % Kaliumchlorid.

Das Kaliumpyrophosphat kann aus dem erhaltenen Gemisch durch Extraktion mit Wasser herausgelöst werden. Die als Nebenprodukt anfallenden hochmolekularen Kaliumpolyphosphate sowie das nicht umgesetzte Kaliumchlorid können, da sie in konzentrierter Kaliumpyrophosphatlösung nur sehr gering löslich sind, auf diese Weise größtenteils abgetrennt und im Kreislauf in den Prozeß zurückgeführt werden. Das auf diese Weise als konzentrierte wäßrige Lösung erhaltene Kaliumpyrophosphat kann entweder direkt in dieser Form verwendet werden oder in bekannter Weise in das wasserfreie Produkt übergeführt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung kondensierter Alkaliphosphate aus Phosphorsäure und Alkalichlorid unter Zerstäubung in einen heißes Gas enthaltenden Reaktionsraum, dadurch ge kennzeichnet, daß die Temperatur des Gases höher ist als die Schmelztemperatur des herzustellenden kondensierten Phosphats und daß die Wandung des Reaktionsraumes von außen mit der Intensität gekühlt wird, daß sich an der Innenseite der Wandung eine Schutzschicht aus festem Reaktionsprodukt in einer Dicke von 2 bis 250 mm, vorzugsweise 20 bis 50 mm, bildet und diese erhalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von Alkalichlorid in gegebenenfalls verdünnter, wäßriger Phosphorsäure als Ausgangsmischung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufschlämmung von Alkalichlorid in gegebenenfalls wasserhaltiger Phosphorsäure als Ausgangsmischung verwendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlicher Wasserdampf in den Reaktionsraum eingebracht wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise mit Stahl oder Graphit ausgekleideten Reaktionsraum, wobei die Auskleidung vorteilhafterweise mit Rippen versehen ist, der in seinem oberen Drittel Ein- oder ZweistofF-

düsen und in seinem unteren Drittel zweckmäßigerweise als Gasbrenner ausgestaltete Heizvorrichtungen trägt, der ferner an seinem oberen Ende mit einer Abgasaustrittsöffnung und an seinem unteren Ende mit einer Öffnung zum Austragen des

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Reaktionsprodukts versehen und von außen mit Kühlvorrichtungen umgeben ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1059 894.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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