DE1767797B2 - Verfahren zur herstellung von natriumorthophosphatgemischen - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur , Verfahreri ist jedoch ebenfalls für eine großtechnische Herstellung von Natriumorthophosphatgemischen Darstellung zu kompliziert und technisch zu aufhoher Reinheit aus nach dem Naßverfahren erhal- wendig.

tener Phosphorsäure. Ferner bezieht sich die Er- Auch die bekannte Tatsache, daß man im Drei-

findung auf die Verwendung des gewonnenen Na- 5 Stoffsystem NaOH—H₃PO₄ — H₂O für jede Protriumorthophosphatgernisches zur Herstellung von dukt- bzw. Bodenkörperzusammensetzung eine fest-Natriumtripolyphosphat. stehende H+-Ionenkonzentration errechnen kann,

Es ist bekannt, Natriumorthophosphatgemische hilft nicht weiter, das erläuterte Problem zu lösen, aus auf elektrothermischem Wege gewonnener da sich bei der Aufarbeitung der nach dem Naß-Phosphorsäure durch Neutralisierung mit Na₂Co₈ in io verfahren erhaltenen Phosphorsäure infolge der einem solchen Verhältnis herzustellen, daß die End- , diversen Verunreinigungen außerordentlich vielfältig lösung ein Gemisch von Mononatrium- und Di- und kompliziert zusammengesetzte Systeme ergeben, natriumphosphat im Verhältnis 1;2 enthält, wobei für deren Errechnung keine theoretische Grundlage das Gemisch anschließend getrocknet und calciniert gegeben ist. Ferner eignen sich derartige theoretische wixd. Das so erhaltene Kristallgemisch eignet sich zur 15 Betrachtungen nicht zur Ermittlung eines groß-Herstellung von Natriumtripolyphosphat hoher Rein- technisch brauchbaren Verfahrens zur Herstellung heit. ;; besonders reiner Produkte, da bei der Ausfällung ein

Wegen der hohen Kosten der elektrothermischen Mitreißen verschiedenster in Spuren vorhandener Phosphorsäure ist das bekannte Verfahren im Hin- Verunreinigungen kaum zu vermeiden ist.
blick auf den wachsenden Bedarf an Orthophosphat- 2° Schließlich ist ein Verfahren zur Herstellung von gemischen bzw. daraus herstellbarem Natriumtripoly- Phosphorsäure durch das Naßverfahren und Extraphosphat nicht zur Anwendung in großem Umfange hieren der Phosphorsäure mit Trialkylphosphat begeeignet und vor allem für die großtechnische Dar- kannt, wobei der erhaltene Phosphorsäureextrakt zur stellung nicht wirtschaftlich genug. Aus diesem Ausfällung der Phosphatanteile mit Ammoniak, Grunde stellt sich das Problem, die nach dem Naß- a5 Kalkstein oder Ätzalkalien behandelt werden kann, verfahren erhaltene Phosphorsäure für die Gewin- Bei diesem Verfahren dient als Extraktionsmittel mit niing der Natriumorthophosphatgemische auszunut- Wasser nicht mischbares Trialkylphosphat. Auch bei zen. Dies trifft jedoch wegen der erforderlichen Ent- diesem bekannten Verfahren findet eine Ausfällung fernung der in derartiger Phosphorsäure vorliegenden unter Mitreißen unerwünschter Verunreinigungen Verunreinigungen, insbesondere Fluor, Eisen, Alu- 30 statt, was trotz Anwendung verschiedener spezifischer minium, Calcium und Schwefelsäure, auf erhebliche Trennvorrichtungen und wiederholter Abstreifstufen Schwierigkeiten.-So-sind für die Reinigung der nach nicht völlig ausgeschaltet werden kann,
dem Nähverfahren. erhaltenen Phosphorsäure meh- Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Herstel-

rere Stufen erforderlich. In der ersten Stufe findet die lung von Natriumorthophosphatgemischen hoher Entfernung der freien Schwefelsäure entweder durch 35 Reinheit mittels eines technisch unkomplizierten Ver-Bariumsalze oder durch Rohphosphat statt und fahrens, so daß sich das gewonnene Natriumorthoanschließend die Filtration der erhaltenen Suspen- phosphatgemisch direkt zur Herstellung von Nasion. Tn der nachfolgenden Stufe werden Fluorionen triumtripolyphosphat eignet. J^
mit Natriumcarbonat gefällt. Dann folgt die Neu- Die Lösung dieser Aufgabe bei einem Verfahren tralisation der klaren Lösung zwecks Gewinnung des 40 zur Herstellung von Natriumorthophosphatgemischen erwünschten Phosphatgemisches. Während der Neu- hoher Reinheit durch Neutralisierung des aus tralisation der Phosphorsäure wird, der Rest art Vef-¹ Phosphorsäure, Lösungsmittel und Wasser gebildeten unreinigungen in Form von Calcium-, Aluminium- organischen Extraktes, der bei der Extraktion der und Eisenphosphaten aus der Lösung gefällt, da nach dem Naßverfahren erhaltenen Phosphorsäure auch diese vpr der Trocknung bzw. Calcinierung ent- 45 mit einem organischen Lösungsmittel erhalten wird, fernt werden müsisen, ; " . . . : mit einer gesättigten Na₂CO₃- oder NaOH-Lösung

Ferner ist es bekannt, die nach dem Naßverfahren besteht gemäß der Erfindung darin, daß man als erhaltene Phosphorsäure von Verunreinigungen da- Extraktionsmittel n-Butanol verwendet und die Neudurch zu befreien, daß,man vor der Neutralisation trassierung in einer einzigen Stufe bei einer Temeine Behandlung mit NaOH einschältet und an- 50 peratur von'60 bis 70⁰C und einem pH-Wert von schließend eine Auskristallisation vornimmt. Dabei 7,4 bis 7,5 mit einer Menge der Na₂CO₃- oder wird in der ersten Stufe die nach dem Naßverfahren NaOH-Lösung durchführt, daß sich ein Molverhälterhaltene Phosphorsäure mit einem etwa 30°/»igen nis von NaH₂PO₄: Na₂HPO₄ = 1:2 einstellt. P,O₅-Gehalt mit NHgjbiszu eJnempH-Wert, de,r der Überraschenderweise hat sich.herausgestellt, daß

Bildung von Mbnbammomumphosphatentspricht, 55 gemäß der'Erfindung ein Produkt mit einer Reinheit neutralisiert, wobei die meisten der vorhandenen erhalten wird, entsprechend derjenigen, die aus Verunreinigungen ausgefällt werden. Nach der Ab- elektrotherrnischer Phosphorsäure erhältlich ist. Dies sonderung durch Zentrifugieren wird die Mono- ist umsp.überraschender, als dem erfindungsgemäßen ammoniumphosphat-Mutterlösung mit Natrium- Verfahren das'durch das bekannte Naßverfahren herhydroxyd im Molverhältnis Na₂OiP₂O₅ von 1:1 60 gestellte Phosphorsäureextrakt zugrunde liegt und umgesetzt, wobei die Bildung der Kristalle des als Extraktionsmittel gewöhnliches und in großen * NaNH₄HPO₄-Mischsalzes stattfindet. Nach ihrer Mengen anfallendes n-Butanol verwendet wird. Es < Ausscheidung werden diese Kristalle durch Erhitzen bestand ein Vorurteil gegen die Benutzung von ^; in einer ^ä/sn-NaOH-Lösung gelöst, deren Verhältnis n-Butanol als Extraktionsmittel, da bei bekannten so errechnet wird, daß ein Gemisch von den Kri- 65 Extraktionen von Phosphorsäure Schwierigkeiten mit ^c ; stallen aus NaH,PO₄ + 2 Na₂HPO₄ zusammen mit n-Butanol insbesondere beim Abstreifen des Extrak- "-NH₃ erhalten wird, welches abdestilliert und zur tionsmittels mit Wasser aufgetreten waren, Vorersten Reinigungsstufe zurückgeführt wird. Dieses kehrungen zur Verhinderung einer Emulsionsbildung _e-

getroffen werden mußten und infolge eines geringen Abstreifkoeffizienten nur ein relativ geringer Prozentsatz der Phosphorsäure extrahiert werden konnte. Überraschenderweise hat sich nun herausgestellt, daß bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Kriterien, wie pH- und Temperaturbereich, die befürchteten Nachteile vermieden werden können und eine vorzügliche Extraktion erzielt wird, so daß sich die erhaltenen Natriumorthophosphatgemische zur direkten Herstellung von Natriumtripolyphosphat eignen, indem man die anfallende Kristallsuspension auf übliche Weise trocknet und calciniert.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Die nach dem Naßverfahren erhaltene Phosphorsäure, mit einem P₂O₅-Gehalt von etwa 30%>, wird mit n-Butanol in einem Volumenverhältnis Lösungsmittel zu Säure von 1,5:1 in einem Rühr-Dekantierungsapparat mit 9 Extraktionseinheiten extrahiert. 100 g des organischen Extraktes, der folgende Zusammensetzung hat: H₃PO₄ 16,3%, SO₄ 0,1 °/o, F 0,17%, Fe₂O_s 0,016%, Al₂O₃ 0,008°/o, n-Butanol 60,3% und H₂O 22,9°/«, werden als solcher oder nach Entfernung von SO₄- und F-Ionen durch Reinigung unter Rühren mit 45,8 g einer bei 50° C gesättigten Na₂CO,-Lösung (32°/oig) bei einem pH-Wert von 7,4 und einer Temperatur von 60 bis 7O⁰C, die sich aus der Reaktion ergibt, in einem Lösungsmittel-Rückfluß-System neutralisiert. Das etwa 18 % H₂O enthaltende Lösungsmittel wird von der Kristallsuspension durch Dekantieren abgetrennt, wobei 107 g Lösungsmittel und 57,0 g einer gesättigten Lösung, die 22,4 g des Kristallgemisches, 33,6 g Wasser und 1 g Butanol enthält, erhalten werden. Das Kristallgemisch wird in einem Heißgasstrom bei einer Temperatur von 80 bis 90° C bis zu einem Wassergehalt von 2 bis 3°/o getrocknet, nachdem vorher 1 g NH₄NO₃ zur Stabilisierung des Endproduktes zugesetzt wurde. Die heißen Gase werden anschließend zwecks Rückgewinnung des Lösungsmittels gekühlt, und das Lösungsmittel wird zusammen mit dem beim Dekantieren erhaltenen zur Wasserentfernung geleitet, die durch ein bekanntes Verfahren durchgeführt wird. Die getrockneten Kristalle, die 99,5 °/o an Phosphatgemisch, 0,3 °/o SO₄ und 0,002% Fe enthalten, werden bei 250 bis 45O⁰C zwecks Gewinnung des Natriumtripolyphosphats nach dem bekanten Verfahren calciniert.

Beispiel 2

Es wird wie im Beispiel 1 gearbeitet, mit dem Unterschied, daß die Neutralisiening mit 18,5 g einer

ίο bei 50⁰C gesättigten NaOH-Lösung (60%ig) unter den gleichen Bedingungen durchgeführt wird. Nach der Neutralisierung wird der organische Extrakt weiter in derselben Weise verarbeitet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung weist folgende Vorteile auf:

Es erlaubt die Gewinnung eines Mononatrium-Dinatriumphosphat-Gemisches von einer Reinheit die der von der elektrothermischen Phosphorsäure ausgehenden Produkten vergleichbar ist.

so Die Neutralisierung des Extraktes zwecks Gewinnung des vorstehend genannten Gemisches wird in einer einzigen Stufe durchgeführt und nicht in drei Stufen wie bei der bisher üblichen Arbeitsweise.

Claims (2)

*5 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Natriumorthophosphatgemischen hoher Reinheit durch Neutralisierung des aus Phosphorsäure, Lösungsmittel und Wasser gebildeten organischen Extraktes, der bei der Extraktion der nach dem Naßverfahren erhaltenen Phosphorsäure mit einem organischen Lösungsmittel erhalten wird, mit einer gesättigten Na₂CO₃- oder NaOH-Lösung,

dadurch gekennzeichnet, daß man als Extraktionsmittel n-Butanol verwendet und die Neutralisierung in einer einzigen Stufe bei einer Temperatur von 60 bis 7O⁰C und einem pH-Wert von 7,4 bis 7,5 mit einer Menge der Na₂CO₃- oder NaOH-Lösung durchführt, daß sich ein Molverhältnis von NaH₂PO₄: Na₂HPO₄ = 1:2 einstellt.

2. Verwendung des nach Anspruch 1 gewonnenen Natriumorthophosphatgemisches zur Herstellung von Natriumtripolyphosphat.

CC PR.DAT AkP YY 67

Bi tie Eingabe

DEl767797

Ihre Frage

DE Λ767797

F ami 1 jenrni tgl jeder

CC PUBDAT KD DOCNO.

BE 081202 A _ 71*5877 RO 070620 PA

DE 700102 A-, 1747797

DE 710722 B νΪ767797

FR 700410 A -^-1588211

GB 710630 A ρJ237710

IL 080822 A(I 30194

IL 720928 Afl 30J94

US 710413 AU3574535 _L_MITGL· 6 LAENDER _1

PR. NO. 54075