DE1667389B1

DE1667389B1 - Verfahren zur Herstellung von Alkalimono-,di- und triphosphaten

Info

Publication number: DE1667389B1
Application number: DE19681667389
Authority: DE
Inventors: Gehrig Dr Oskar; Riehm Dr Theodor
Original assignee: Benckiser Knapsack GmbH
Current assignee: BK Giulini Chemie GmbH
Priority date: 1967-08-10
Filing date: 1968-05-06
Publication date: 1970-10-15
Also published as: NL149136B; GB1196496A; BE718227A; NL6811032A; US3647369A; SE346099B; CH537876A; CH529068A; NO121777B; IL30382A; IL30382A0; AT286928B; FR1584619A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung So ist es möglich, unter Ausnutzung der Neutralisa-

von Alkalimono-, -di- bzw. -triphosphaten oder deren tionswärme und der Verdünnungswärme,

Gemische im Sprühverfahren, ausgehend von Phos- i. _eine Temperatur zu erreichen, bei der keine vor-

phorsäure und Alkalihydroxyd. zeitige Auskristallisation eintritt.

Es ist bekannt, Natrium- und Kaliumorthophos- 5 ^ _{auch ohne Zusatzdampf) ohne} Treibmittel, ohne

phate herzustellen, indem man deren klare Losungen Flüssigkeitshöchstdrucke und ohne mechanische

in einem Spruhturm trocknet Zur Hers ellung von Sprühteller eine feine Versprühung zu erzielen

Di- und Triphosphaten werden diese getrockneten Mo- i*

nophosphate normalerweise in Drehrohren calciniert. .... ,. _ . , , , „ .

Es ist weiter bekannt, zur Herstellung von Tri- io ³· ^f"^r, ^dlf Tnphosphatherstellung ein homogenes

Phosphat eine Orthophosphatlösung, die ein Na₂O Mikrokristallgemisch zu erhalten das bei der

: P₂O₅-Verhältnis von 5:3 enthält, in einem Sprühturm darauffolgenden Calcimerung im Drehrohr oder

zu trocknen. Das daraus gewonnene Sprühprodukt ™ glichen Spruhturm Produkte ergibt, die min-

entspricht dann formal der Zusammensetzung destens 97 °/₀ Tnphosphat enthalten.

2Na₂HPO₄ + NaH₂PO₄. Statt in einem nachgeschal- 15 Der wesentliche Vorteil des Verfahrens liegt darin,

teten Drehrohr kann die Calcinierung zu Triphosphat daß durch die auftretende Neutralisations- und Ver-

im Einstufenverfahren auch direkt in dem Sprühturm dünnungswärme ein großer Teil des Wassers ohne

erfolgen, der dann mit höheren Temperaturen be- Fremdenergie nach der Verdüsung verdampft, so daß

trieben wird. der Energiebedarf pro 100 kg Produkt wesentlich

Betrachtet man den Stand der Technik zunächst ao herabgesetzt wird oder aber die Leistung eines Sprühfür das seinen Herstellungsmengen nach wichtigste turmes mit gegebener Wasserverdampfung erheblich Herstellungsverfahren für Alkalitriphosphat, so korn- heraufgesetzt werden kann. Bei Verwendung von ä men für die Sprühtrocknung oder auch Sprühcalci- 5O°/_Oiger Natronlauge und Phosphorsäure mit etwa ™ nierung Phosphatlösungen zur Verwendung, die einen 55 °/„ P₂O₅-Gehalt müssen pro 100 kg Orthophosphat-Feststoffgehalt von nicht über 53 °/₀ besitzen, so daß 25 gemisch für die Triphosphatherstellung nur noch im Turm beim Trocknen pro 100 kg Monophosphat 56 kg gegenüber 89 kg Wasser nach den üblichen etwa 69 kg Lösungswasser zu verdampfen sind. Eine Verfahren verdampft werden. Bei Verwendung von höhere Konzentration der Ausgangslösung verbietet noch konzentrierteren Säuren und Laugen ist die Einsich, da sonst bereits vor der Verdüsung eine Aus- sparung an Energie noch beträchtlich höher,
kristallisation von Dialkalimonophosphat einsetzt, die 30 Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aber bei der nachfolgenden Calcinierung Ursache von ist in der Zeichnung, F i g. 1 und 2, dargestellt.
Produkten ist, die neben Triphosphat größere Mengen F i g. 1 zeigt schematisch die Anlage,
an Diphosphat und auch Maddrellschem Salz bzw. F i g. 2 eine in die Anlage eingebaute Mischkammer. Trimetaphosphat enthalten. Die Komponenten Phosphorsäure und Natronlauge

Um ein möglichst reines Triphosphat zu erhalten, 35 werden mittels der Zwillingskolbenpumpe 11 über die

ist es erforderlich, ein sehr fein kristallines und inniges Zuleitungen 12 in das geschlossene System 14 dosiert

Gemisch von Mono- und Dialkalimonophosphat zu und darin neutralisiert, wobei in Abhängigkeit der

calcinieren. Sind diese Bedingungen nicht gegeben, so verwendeten konzentrierten Säuren und Laugen große

entstehen aus Mono- und Dialkalimonophosphat zum Mengen an Reaktionswärme frei werden. Hierdurch

Teil die Calcinierungsprodukte dieser Stoffe, nämlich 40 steigt die Reaktionstemperatur und der Druck in dem

Maddrellsches Salz und Trimetaphosphat bzw. Tetra- System an, ohne daß ein Verdampfen des in der

natriumdiphosphat. Reaktionslösung enthaltenen Wassers eintritt, da der

Es ist außerdem bekannt, zur Erzielung eines nie- Querschnitt der Sprühdüse 15 so gewählt ist, daß im ,

deren Schüttgewichtes den Ausgangslösungen Treib- System kein Druckabfall unter dem bei der Reaktions- '

mittel zuzusetzen, die beim Versprühen zu einer Gas- 45 temperatur auftretenden Dampfdruck eintritt. Somit

entwicklung führen, und/oder die Lösungen unter findet keine Verdampfung vor der Düse statt, wodurch

sehr hohen Drücken in sehr feinen Düsen zu zerstäuben eine vorzeitige Auskristallisation vermiden wird. Es

(Nebelbildung) oder zur Zerstäubung Treibdampf in ist also möglich, den Sprühvorgang durch Variation

einer Zweistoffdüse zuzusetzen oder die Zerstäubung der Pumpenleistung bzw. des Düsenquerschnittes zu

durch rotierende Teller zu erreichen. 50 regeln.

Die bekannten Verfahren benötigen einen verhältnis- Mit Hilfe dieser einfachen Vorrichtung läßt sich es

mäßig hohen Energieaufwand im wesentlichen zur nicht ganz vermeiden, daß in der Mikroverteilung ein

Austreibung des Wassers und erfordern einen separa- kurzzeitig schwankendes Na₂HPO₄: NaH₂PO₄-Ver-

ten Neutralisationsvorgang. hältnis und dadurch verursacht ein Triphosphat

Es wurde nun gefunden, daß man mit sehr viel 55 entsteht, das z. B. einen höheren Trimeta- oder Madweniger Energieaufwand in einem Arbeitsgang Alkali- drell- und auch Diphosphatgehalt enthält,
mono-, -di- bzw. -triphosphate dadurch erhalten kann, Dieser Nachteil kann durch den Einbau der Mischwenn man Phosphorsäure mit 40 bis 65 °/₀ P₂O₅, kammer 13 gemäß F i g. 2 vermieden werden, die vorzugsweise etwa 55 % P₂O₅, mit 40 bis 70°/₀iger, zwischen die Zuleitungen 12 und 14 eingebaut werden vorzugsweise etwa 50%iger Alkalilauge im Verhältnis 60 kann und die z. B. mit Raschig-Ringen gefüllt ist. In der gewünschten Endprodukte kontinuierlich in einer dieser Mischkammer werden die äußerst geringen kurzen, zum Sprühturm führenden Mischleitung, ge- zeitlichen Konzentrationsunterschiede, verursacht gebenenfalls über eine, die Feineinstellung des Ge- durch die pulsierend arbeitende Dosierpumpe, egalimisches bewirkende Pufferzone zusammenführt und siert und ausgeglichen.

die durch die Neutralisationswärme überhitzte, unter 65 Man kann auch eine mehrkolbige Zwillingspumpe

dem gegebenen Wasserdampfdruck stehende Lösung verwenden, die einen nicht pulsierenden Zufluß beider

direkt über eine oder mehrere Düsen in einen Sprüh- Ausgangssubstanzen gewährleistet,

turm entspannt. Es ist weiterhin möglich, durch Erhöhung des

ORIGINAL INSPECTED

Claims

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Druckes im System durch Verwendung von Düsen gangstemperatur betrug 420°C, die Ausgangstemperatur geringeren Durchmessers das Schüttgewicht herab- etwa 150⁰C. Es wurde ein Trikaliummonophosphat zusetzen. Geeignete Düsen haben z. B. einen Durch- mit etwa 31 % P₂O₅ und einem Schüttgewicht von messer zwischen 10 und 40 mm. 420 g/l erhalten.

Bei der Herstellung von Mono-, Di- und Trialkali- 5 Beispiel 7

monophosphaten kann die Konzentration der Ausgangssäuren bzw. Basen auch so hoch gewählt werden, Über eine Dosierpumpe wurden in der Stunde daß bereits vor dem Verdüsen eine gewisse Auskristalli- 3501 H₃PO₄ (55°/₀ P₂O₅) und 3751 NaOH (50°/₀ sation eintritt. In solchen Fällen sind die bei dem er- NaOH) unter Zwischenschaltung einer Mischkammer findungsgemäßen Verfahren benötigten Düsenquer- io in einem Trockenturm verdüst. Die Temperatur in schnitte größer zu wählen, so daß ein etwaiger Kristall- der Mischkammer lag bei etwa 180⁰C bei einem gehalt nicht zum Verstopfen der Düsen führt. Druck von etwa 15 atü. Die Heizgaseintrittstemperatur

lag bei 850° C, die Ausgangstemperatur bei 400⁰C. Es Beispiel 1 wurde ein Natriumtriphosphat (Na₅P₃O₁₀) mit einem

15 Gehalt von 97°/„ Triphosphat erhalten.

über die Dosierpumpe 11 werden in der Stunde . .

5001 H₃PO₄ (55% P₂O₅) und 5351 NaOH (50% Beispiel 8

NaOH) über die Zuleitungen 12 unter Zwischen- Über eine Dosierpumpe wurden in der Stunde

schaltung der Mischkammer 13 mittels der Düse 15 3401 H₃PO₄ (55% P₂O₅) und 4351 NaOH (50% im Trockenturm 16 verdüst. Die Temperatur in der 20 NaOH) in einem Trockenturm verdüst. Die Heizgas-Mischkammer 13 lag bei etwa 18O⁰C bei einem Druck eintrittstemperatur betrug etwa 850⁰C, die Ausgangsvon etwa 15 atü. Die Heizgaseintrittstemperatur beim temperatur etwa 400⁰C. Es wurde ein Tetranatrium-Eintritt in den Sprühturm lag bei 450⁰C, die Ausgangs- diphosphat mit etwa 53 % P₂O₅ erhalten, temperatur bei etwa 150⁰C. Es wurde ein Ortho- . .

phosphatgemisch mit einem Schüttgewicht von 320 g/l 25 B e 1 s ρ 1 e 1 9

erhalten, das anschließend im Drehrohr zu Natrium- 3401 H₃PO₄ (55% P₂O₅) und 5401 KOH (50%

triphosphat in üblicher Weise calciniert wurde. KOH) wurden in einer Stunde über eine Dosierpumpe

. in einem Trockenturm verdüst. Die Heizgaseintritts-

B ei spiel 2 temperatur betrug 840⁰C, die Ausgangstemperatur

Über eine Doppeldosierpumpe wurden in der Stunde 30 etwa 4C0°C. Es wurde ein Gemisch aus etwa 70% 4001 H₃PO₄ (55% P₂O₅) und 7601 NaOH (50% Kaliumtriphosphat und 30% Kaliumdiphosphat er-NaOH) in einem Trockenturm verdüst. Die Heizgas- halten.

eintrittstemperatur lag bei 420⁰C, die Ausgangs- Beispiel 10

temperatur bei etwa 155°C. Es wurde ein Trinatriumphosphat mit etwa 40% P₂O₅ und einem Schutt- 35 Über eine Dosierpumpe wurden in einer Stunde gewicht von etwa 450 g/l erhalten. 7001 H₃PO₄ (40% P₂O₅) und 3701 NaOH (69%

. . NaOH) in einem Trockenturm verdüst. Die Heizgas-

Beispiel3 eintrittstemperatur lag bei 410⁰C, die Ausgangs-

Uber eine Doppeldosierpumpe wurden in der temperatur bei etwa 145° C. Es wurde ein Dinatrium-Stunde 4501 H₃PO₄ (55% P₂O₅) und 5751 NaOH 40 monophosphat mit einem P₂O₅-Gehalt von etwa 49 % (50% NaOH) in einem Trockenturm verdüst. Die erhalten.

Heizgaseintrittstemperatur betrug etwa 410⁰C, die Beispiel 11

Ausgangstemperatur etwa 145⁰C. Es wurde ein Di-

natriumphosphat mit etwa 49% P₂O₅ und einem 3001 H₃PO₄ (65% P₂O₅) und 6601 NaOH (40%

Schüttgewicht von 380 g/l erhalten. 45 NaOH) wurden über eine Doppeldosierpumpe in einer

. . Stunde in einem Trockenturm verdüst. Die Heizgas-

B ei spi el 4 eintrittstemperatur betrag 420°C, die Ausgangs-

5501 H₃PO₄ (55% P₂O₅) und 3501 NaOH (50% temperatur etwa 145⁰C. Es wurde ein Dinatrium-

NaOH) wurden über eine Doppeldosierpumpe in phosphat mit einem P₂O₅-Gehalt von etwa 49% einem Trockenturm verdüst. Die Heizgaseintritts- 50 erhalten.

temperatur betrug 350⁰C, die Ausgangstemperatur Patentansprüche·

etwa 135° C. Es wurde ein Mononatriumphosphat mit

einem Schüttgewicht von 390 g/l und etwa 59% 1. Verfahren zur Herstellung von Alkalimono-,

P₂O₅ erhalten. -di- bzw. -triphosphaten oder deren Gemische im

Beispiel5 ⁵⁵ Sprühverfahren, ausgehend von Phosphorsäure

und Alkalihydroxyd, dadurch gekenn-

3501 H₃PO₄ (55% P₂O₅) und 625 1 KOH (50% zeichne t, daß man eine Säure mit 40 bis 65%

KOH) wurden in einer Stunde über eine Doppel- P2O5, vorzugsweise etwa 55% P₂O₅, mit 40 bis

dosierpumpe in einem Trockenturm verdüst. Die 70%iger, vorzugsweise etwa 50%iger Alkalilauge

Heizgaseintrittstemperatur betrag 410⁰C, die Aus- 60 im Verhältnis der gewünschten Endprodukte

trittstemperatur etwa 145° C. Es wurde ein Dikalium- kontinuierlich in einer kurzen, zum Sprühturm

monophosphat von etwa 40% P₂O₅ und einem Schutt- führenden Mischleitung, gegebenenfalls über eine,

gewicht von 370 g/l erhalten. die Feineinstellung des Gemisches bewirkende

r. · . . , Pufferzone zusammenführt und die durch die

e 1 s ρ 1 e g₅ Neutralisationswärme überhitzte, unter dem ge-

Über eine Doppeldosierpumpe wurden in einer gebenen Wasserdampfdruck stehende Lösung di-

Stunde 3201 H₃PO₄ (55 % P₂O₅) und 8551 KOH rekt über eine oder mehrere Düsen in einen Sprüh-

(50 % KOH) in einem Trockenturm verdüst. Die Ein- turm entspannt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsdüsen einen durchschnittlichen Querschnitt von 10 bis 40 mm aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem oder mehreren Pumpenpaaren (11) für die Säure bzw. Lauge, Druckleitungen (12), Mischleitung (14), gegebenenfalls einer Pufferzone (13), einer oder mehreren Düsen (15) sowie einem Sprühturm (16).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen