DE2515141B2

DE2515141B2 - Verfahren zur Herstellung von granuliertem Natriumtripolyphosphat mit mittlerer Schüttdichte

Info

Publication number: DE2515141B2
Application number: DE2515141A
Authority: DE
Inventors: Robert Joseph Clark Fuchs; Raimond Howell Pals; John Charles Green River Wy. Schwartz
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1975-04-08
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2515141A1; US3932590A; CA1046243A; ES436396A1; GB1484223A; JPS50133999A

Description

stens 50% unter 149 Mikron, zu 0 bis 25% zwischen 149 und 297 Mikron und zu 0 bis 25% über 297 Mikron. Vorzugsweise enthält das zugeführte NTPP zu mindestens 80% Teilchen mit einer Korngröße unter 149 Mikron. NTPP, das zu 90 bis 100% aus Teilchen mit einer Korngröße unter 149 Mikron besteht, ist besonders bevorzugt. Unterkorn von nach dem herkömmlichen Sprühtrockenverfahren hergestelltem NTPP ist ein besonders geeignetes Ausgangsmaterial. Zugeführtes NTPP, das den vorstehend genannten Korngrößenbereich aufweist ist ausreichend, um größere Mengen eines granulierten Produkts herzustellen, das nach dem Calcinieren und Klassieren eine Korngröße von 149 bis 841 Mikron aufweist

Die Agglomeration erfolgt in einem geeigneten Drehofen oder einer Trockentrommel, wo das feinteilige NTPP in eine Drehbewegung versetzt und mit einer heißen wäßrigen Natriumorthophosphatlösung besprüht wird. Die Lösung wird bei einer Temperatur von etwa 60 bis 120⁰C, vorzugsweise etwa 90 bis 110⁰C, gehalten. Die Orthophosphatlösung weist ein Molverhältnis von Na zu P von 1,67:1 auf, was dem stöchiometrischen Mengenverhältnis zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat durch Calcinieren entspricht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Agglomeration durch Besprühen in einer Calciniertrommel durchgeführt, die bei der obligatorischen Temperatur von 300 bis 600⁰C gehalten wird. Nach dieser Ausführungsform jo erfolgt die Agglomeration und die Calcinierung im wesentlichen in einem einstufigen kontinuierlichen Verfahren, und das NTPP muß zwischen der Agglomeration und dem Calcinieren nicht getrocknet werden. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Calciniertrommel bei einer Temperatur von 410 bis 460"C, gemessen an der Abgastemperatur, gehalten. Man erhält dadurch ein granuliertes NTPP, das 15 bis 45 Gewichtsprozent NTPP der Phase I enthält. <to

Zur Herstellung eines agglomerierten NTPP, das nach dem Calcinieren eine Schüttdichte innerhalb des gewünschten Bereichs aufweist, soll die Konzentration der aufgesprühten Orthophosphatlösung mindestens 20 Gewichtsprozent betragen. Feststoffkonzentrationen zwischen 20 bis 65 Gewichtsprozent sind im allgemeinen zu diesem Zweck geeignet, besonders bevorzugt ist eine Konzentration zwischen etwa 30 bis 60 Gewichtsprozent. Wird das erfindungsgemäße Verfahren nach seiner bevorzugten Ausführungsform durchgeführt, d. h. so indem man die Orthophosphatlösung auf feinteiliges NTPP in einer Calciniertrommel sprüht, die bei Calcinierungstemperatur gehalten wird, so weist die Orthophosphatlösung vorzugsweise eine Konzentration von etwa 45 bis 60 Gewichtsprozent auf. Es werden 9 bis 12 Gewichtsprozent des gelösten Nalriumorthophosphats, bezogen auf das herzustellende NZPP, aufgesprüht. Eine derartige Sprühlösung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 90 bis 110⁰C am Einlaß der Calciniertrommel gehalten.

Es ist festgestellt worden, daß die Gesamtmenge der gelösten Feststoffe, die während des Sprühens zugeführt werden, einen wichtigen Faktor zur Regelung der Schüttdichte des Endprodukts darstellt. Unabhängig von der Konzentration der Lösung soll die Gesamt- h5 menge der mit der Lösung aufgesprühten Feststoffe 9 bis 12 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der hergestelltem NTPP, betragen.

Das erhaltene Produkt NTPP weist eine Schüttdichte von 0,55 bis 0,75 g/cm³ auf. NTPP mit einer Schüttdichte von 0,70 g/cm³ ±0,05 g/cm³, vorzugsweise ±0,02 g/ cm^J, ist besonders bevorzugt

Darüber hinaus weist das erfindungsgemäß hergestellte granulierte NTPP eine höhere Festigkeit der Teilchen, gemessen an dem verhältnismäßig niedrigen Zerbrechlichkeitsgrad, auf. Die hier genannten Zerbrechlichkeitswerte werden nach dem in der US-PS 33 37 468 beschriebenen Testverfahren bestimmt. In diesem Test werden 100 g Teilchen mit einer Korngröße über 149 Mikron zusammen mit drei Naturkautschukkugeln mit einem Durchmesser von 34,93 mm auf ein Schüttelsieb der lichten Maschenweite 149 Mikron gegeben, auf das ein Hammer in regelmäßigen Zeitabständen aufschlägt und 15 Minuten geschüttelt Der Zerbrechlichkeitswert (in Prozent) gibt die Menge an, die dabei durch ein Sieb der lichten Maschenweite 149 Mikron durchfällt. Für gewerbliche Zwecke ist im allgemeinen bei Teilchen mit einer Schüttdichte von 0,55 bis 0,75 g/cm³ ein Zerbrechlichkeitswert von weniger als 25 Gewichtsprozent erforderlich.

Das erhaltene agglomerierte und calcinierte NTPP wird klassiert und die Fraktion mit einer Korngröße zwischen 149 und 297 Mikron abgetrennt. Das Überkorn kann zerkleinert und zu der vorher abgetrennten Fraktion gegeben werden. Im allgemeinen erhält man eine Gesamtausbeute von mindestens 65 Gewichtsprozent Granulat mit einer Korngröße zwischen 149 und 297 Mikron. Ausbeuten von 80 bis 90 Gewichtsprozent sind ebenfalls erhalten worden.

Beispiel 1

Feinteiliges NTPP der Phase II wird auf herkömmliche Weise in einer Calciniertrommel hergestellt. Phosphorsäure, calciniertes Soda und Wasser werden in solchen Mengen zur Umsetzung gebracht, daß man eine Natriumphosphatlösung mit einem Molverhältnis von Na zu P von 1,67 : 1 und mit einer Dichte von 55° Baume bei 100⁰C erhält. Bezogen auf den Gehalt an NTPP-Endprodukt, weist die Lösung eine Konzentration von etwa 53 Gewichtsprozent auf. Die Lösung wird zur Trockene eingedampft und das Produkt in einer Calciniertrommel bei etwa 400⁰C calciniert. Das aus der Calciniertrommel entnommene heiße Produkt wird gekühlt und zu einem Pulver mit einer Korngröße von im wesentlichen unter 149 Mikron i/ennahlen. Etwa 10 kg dieses Pulvers werden in einen horizontalen Drehofen von 45,72 χ 45,72 cm gegeben, der mit Einbauten versehen ist. Die Drehzahl beträgt 15 U/min. Das Pulver wird agglomeriert, indem man eine Orthophosphatlösung mit einem Molverhältnis von Na zu P von 1,67 :1, die bei 90⁰C gehalten wird, aufsprüht. Die Sprühlösung hat eine Konzentration von 20,0 Gewichtsprozent bzw. 18,2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äquivalentgewicht von NTPP. Die Gesamtmenge der Sprühlösung beträgt 50,9 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des hergestellten NTPP. Die Gesamtmenge der aufgesprühten Feststoffe beträgt 10,2 Gewichtsprozent Orthophosphate, bezogen auf das Gesamtgewicht des herzustellenden NTPP. Das Sprühen erfolgt riittels einer Sprühdüse unter Verwendung von Luf.. Nach der Agglomerierung verbleibt das Produkt in dem Drehofen und wird bei einer Temperatur von etwa 500°C calciniert. Man erhält ein Gemisch von wasserfreiem NTPP der Phase I und der Phase II. Die zum Calcinieren erforderliche Wärme liefert ein innerhalb des Drehofens angebrachter

Brenner mit einem Durchmesser von 37,1 mm. Das heiße Produkt wird aus dem Drehofen entnommen, auf Platten aus korrosionsbeständigem Stahl gekühlt und die granulierte Fraktion mit einer Korngröße zwischen 149 und 841 Mikron abgetrennt. Da.; Überkorn wird in einem Labergranulator zerkleinert Der Anteil, der nach der Zerkleinerung eine Korngröße zwischen 149 und 841 Mikron aufweist, wird zu der bereits abgetrennten Fraktion gleicher Korngröße gegeben. Die Gesamtausbeute beträgt 85 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äquivalentgewicht des gesamten entstandenen NTPP. Das Granulat weist eine Schüttdichte von 0,60 g/cm³ und eine Zerbrechlichkeit von 12 Gewichtsprozent auf.

Beispiel 2

Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch unter Verwendung einer Sprühlösung mit einer Feststoffkonzentration von 35 Gewichtsprozent. Die Menge der Sprühlösung beträgt 30,5 Gewichtsprozent und die Menge der aufgesprühten Feststoffe 10,7 Gewichtsprozent. Es wird bei 320⁰C calciniert. Die Gesamtausbeute an granuliertem Produkt mit einer Korngröße zwischen 149 und 841 Mikron (ohne dem Anteil des zerkleinerten Überkorns gemäß Beispiel 1) beträgt 81 Gewichtsprozent. Die Schüttdichte des NTPP-Granulats beträgt 0,70 g/cm³ und die Zerbrechlichkeit beträgt 11 Gewichtsprozent.

Beispiel 3

Wie in Beispiel 1 wird ein feinteiliges NTPP hergestellt, jedoch wird NTPP der Phase I erhalten, indem man das Produkt in einer Calciniertroinmel auf 480 bis 530⁰C erhitzt, anschließend kühlt und zu einem Pulver mit einer Korngröße von im wesentlichen unter 149 Mikron vermahlt. Wie in Beispiel 1 werden etwa 10 kg dieses erhaltenen Pulvers unter Verwendung einer Orthophosphat-Sprühlösung mit einer Feststoffkonzentration von 35 Gewichtsprozent agglomeriert. Die Gesamtmenge der aufgesprühten Lösung beträgt 32,7 Gewichtsprozent, und die Gesamtmenge der aufgesprühten Feststoffe beträgt 11,4 Gewichtsprozent Orthophosphate, bezogen auf das NTPP. Das agglomerierte Produkt wird gemäß Beispiel 2 weiter calciniert und klassiert. Mai; erhält ein Granulat mit einer Korngröße von 149 bis 841 Mikron, einer Schüttdichte von 0,66 g/cm³ und einer Zerbrechlichkeit von 7 Gewichtsprozent in einer Ausbeute von 69 Gewichtsprozent.

Beispiel 4

Unter Verwendung des Unterkorns aus einem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von NTPP

ίο mittels eines Drehofens wird feinteiliges NTPP der Phase I erhalten. Das Verfahren ist wie in Beispiel 1 und 3 beschrieben, jedoch wird vom Produkt nach dem Calcinieren, Kühlen und Zerkleinern das Überkorn und die Fraktion mit einer Korngröße zwischen 149 und 841

is Mikron und hoher Schüttdichte abgetrennt. Das dabei erhaltene Unterkorn besteht zu 7 Gewichtsprozent aus Teilchen mit einer Korngröße zwischen 177 und 841 Mikron, zu 8 Gewichtsprozent aus Teilchen mit einer Korngröße zwischen 149 und 177 Mikron und zu 85 Gewichtsprozent aus Teilchen mit einer Korngröße unler 149 Mikron. Zweimal jeweils 10 kg dieses feinteiligen NTPP werden in dem in Beispiel 1 beschriebenen Drehofen agglomeriert. Im ersten Lauf weist die Orthophosphat-Sprühlösung eine Feststoffkonzentration von 27,2 Gewichtsprozent auf, die Menge der aufgesprühten Lösung beträgt 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das NTPP, und die Menge der aufgesprühten Feststoffe beträgt 10,4 Gewichtsprozent. Das agglomerierte Produkt wird wie in Beispiel 1 beschricben, bei ca. 350⁰C calciniert, gekühlt und klassiert. Man erhält eine Ausbeute von 80 Gewichtsprozent eines Granulats mit einer Korngröße von 149 bis 841 Mikron, einer Schüttdichte von 0,73 g/cm³ und einer Zerbrechlichkeit von 6 Gewichtsprozent, !m zweiten Lauf ist die Feststoffkonzentration der Sprühlösung dieselbe, jedoch beträgt die Menge der aufgesprühten Lösung 37,2 Gewichtsprozent und die Gesamtmenge der aufgesprühten Feststoffe 13,1 Gewichtsprozent. Man erhält eine Ausbeute von 90 Gewichtsprozent eines Granulats mit einer Korngröße zwischen 149 und 841 Mikron, einer Schüttdichte von 0,71 g/cm³ und einer Zerbrechlichkeit von 3 Gewichtsprozent.

Claims

1 2 getrocknete Produkte weisen im allgemeinen eine Patentansprüche: Schüttdichte von etwa 0,45 bis 0,65 g/cm3 auf. Unter Schüttdichte versteht man das Gewicht des in einem

1. Verfahren zur Herstellung von granuliertem Behälter von gegebenem Volumen aufgeschütteten Natriumtripolyphosf.hat, bei dem man auf rotie- 5 NTPP. Eine geeignete Methode zum Messen der rendes, feinteiliges Natriumtripolyphosphat mit Schüttdichte ist das Solvay-Verfahren Nr. 302 A, vgl. einer Korngrößenverteilung von mindestens 50 Solvay Technical and Engineering Service Bulletin Nr. 9 Gewichtsprozent < 149 Mikron, 0 bis 25 Gewichts- (1944), S. 33.

prozent 149 bis 297 Mikron und 0 bis 25 Ein in einem Drehofen hergestelltes NTPP-Granulat Gewichtsprozent > 297 Mikron eine wäßrige io hat eine verhältnismäßig hohe Schüttdichte von etwa Natriumorthophosphatlösung mit einem Molver- 0,90 bis 1,00 g/cm³. Nach den herkömmlichen Verfahren hältnis von Na zu P von 1,67:1 und einer ist es also nicht möglich, granuliertes NPi'P mit Konzentration von 20 bis 65 Gewichtsprozent mittlerer Schüttdichte, & h. einer Schüttdichte von etwa aufsprüht und die erhaltenen Agglomerate bei einer 0,55 bis 0,75 g/cm³, in größeren Mengen herzustellen. Temperatur von 300 bis 600°C calciniert, dadurch is NTPP, das in diesen Bereich fällt, ist besonders geeignet gekennzeichnet, daß man zur Herstellung für die Herstellung von trocken gemischten Wascheines granulierten Natriumtripolyphosphats mit mitteln.

einer Schüttdichte von 0,55 bis 0,75 g/cm³ das Verfahren zur Herstellung von NTPP mit verschie-

gelöste Natriumorthophosphat in einer Gesamtfest- dener Schüttdichte sind bekannt; vergleiche z. B. US-PS

stoffmenge von 9 bis 12 Gewichtsprozent, bezogen 20 37 61573, wonach eine Alkalimetaltorthophosphat-

auf das herzustellende Natriumtripolyphosphat, lösung auf granuliertes Alkalimetalltripolyphosphat

aufsprüht. gesprüht wird. Dieses Verfahren betrifft jedoch die

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Herstellung von NTPP mit hoher Schüttdichte,
zeichnet, daß man das feinteilige Natriumtripoly- Aus dar DE-OS 20 08 495 ist ein Verfahren zur phosphat mit einer Korngrößenverteilung von 25 Herstellung von körnigem Alkalitripolyphosphat bemindeste.ns 80 Gewichtsprozent < 149 Mikron kannl. Dieses Verfahren betrifft jedoch ebenfalls die einsetzt. Herstellung von NTPP mit hoher Schüttdichte, insbe-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sondere > 750 g/Liter. Bei dem bekannten Verfahren zeichnet, daß man das Gesamtverfahren in einer wird ein Alkalitripolyphosphat einer bestimmten Korn-Calciniertrommel, insbesondere bei 410 bis 460⁰C, 30 größenverteilung unter Aufsprühen einer Alkaliorthodurchführt. phosphatlösung granuliert, das Granulat getrocknet,

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- von dem getrockneten Produkt die gewünschte zeichnet, daß man die Natriumorthophosphatlösung Kernfraktion vom Unter- und Überkorn abgetrennt und in einer Konzentration von 45 bis 60 Gewichtspro- diese Fraktion durch Erhitzen auf 300 bis 600°C zent einsetzt. 35 getempert. Der genannten Druckschrift läßt sich kein

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Hinweis darauf entnehmen, wie granuliertes Natriumtrizeichnet, daß man als feinteiliges Natriumtripoly- polyphosphat mit einer Schüttdichte von 0,55 bis phosphat das Unterkorn von mittels Sprühtrock- 0,75 g/cm³ erhältlich ist. Nach dem Verfahren der nung hergestelltem Natriumtripolyphosphat ein- Erfindung ist darüberhinaus nach dem Sprühvorgang im setzt. 40 Gegensatz zum bekannten Verfahren keine eigene

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Trockenstufe und keine Abtrennung von Unter- und zeichnet, daß man die Natriumorthophosphatlösung Überkorn erforderlich. Vielmehr wird die Calcinierung beieinerTemperaturvon90bis 110⁰C aufsprüht. entweder unmittelbar nach dem Sprühvorgang durchgeführt oder das Aufsprühen der Orthophosphatlösung

45 erfolgt direkt in einer Calciniertrommel.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von granuliertem NTPP mit regulierter,

Natriumtripolyphosphat (im folgenden als NTPP mittlerer Schüttdichte von 0,55 bis 0,75g/cm^J zur

bezeichnet) wird im allgemeinen so hergestellt, daß man Verfugung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch die

zunächst Phosphorsäure mit einer basischen Alkali- 50 Erfindung gelöst.

metallverbindung, wie Natriumhydroxid oder Natrium- Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen

carbonat, in wäßriger Lösung bei einem Molverhältnis gekennzeichneten Gegenstand. Nach dem erfindungs-

von Natrium zu Phosphor von etwa 1,67:1 umsetzt. gemäßen Verfahren kann feinteiliges NTPP agglome-

Man erhält ein wasserhaltiges Gemisch von Mono- und riert werden, so d.iß das NTPP nach dem Calcinieren

Dinatriumorthophosphat in einem Molverhältnis von 55 eine Schüttdichte innerhalb des gewünschten Bereichs

etwa 1 :2. Durch Erhitzen des Gemisches auf etwa aufweist.

300⁰C und Abtrennen des Wassers erhält man NTPP. Das Verfahren der Erfindung kann sowohl bei im

Die Umsetzung verläuft nach folgender Reaktions- Drehofen getrocknetem als auch bei spriihgetrock-

gleichung: netem, feinteiligem NTPP angewendet werden, und je

M»u Dn, , OM UD^ μ D r\ , ou η ^{60 nach} Calcinicrungstemperatur und -dauer kann man

NaH₂PO₄ + 2 Na₂HPO₄- Na₅P₃O₁₀ + 2 H₂O. _NTPPder Phase iI oder Il oder Gemische davon jeweils

Das erhaltene NTPP ist ein kristallines, wasserfreies mit einer Schüttdichte innerhalb des gewünschten

Produkt, das in zwei physikalischen Formen vorliegen Bereichs herstellen.

kann. Form I (Phase I) erhält man bei Temperaturen Das zugefiihrte NTPP, das nach dem erfindungsge-

von etwa 450 bis 600⁰C und Form II (Phase II) bei 65 mäßen Verfahren agglomeriert und calciniert wird, liegt

Temperaturen unterhalb 450°C. in feinteiliger Form vor und enthält eine größere Menge

Die Orthophosphatlösung wird üblicherweise in an Teilchen mit einer Korngröße unter 149 Mikron. Die

einem Sprühtrockner oder Drehofen erhitzt. Snrüh- Korngröße des /iitiefiihrten NTPP beträet zu minde-