DE2024439A1 - Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten aus kondensierten Alkaliphosphaten - Google Patents

Description

tECHTSANWÄLTE

DR-JUR-DiPL-CHEM-WALTERBEIl IQ

ALFRED HOEPPENER 19

DR. JUR. DIPL-CHEM. H-J. WOLFP

DR. JUR. HANS CHR. BEIL . j

623FRANKFURTAMiMAtM-HOGUSl

ADElONSIKASSt» *

Unsere Hr, 16 318

Stauffer Chemical Company Hew York, N₀Y., Y₉St₀A₀

Ve.«"fahren zur Herstellung von Agglomeraten aus kondensierten

Alkaliphosphaten

Die Erfindung betrifft ein "Verfahren zur Herstellung von A^jlopieraten axis kondensierten Alkaliphosphaten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man (1) kondensierte Alkaliphosphate in eine Agglomerationszone einführt, (2) in dieser Zone einen he ...\> I rieselnden Schleier aus diesem Material unterhalt, ('5) letzteres in diesem herabrieselnden Schleier zur Agglomeration mit Viasser oder einer Lösung von Natrium- oder KaliumsilLkaten in Kontakt bringt, (4) im unteren Teil des herabrieselnden Schleiers ein Tauraelbett aus dem 'agglomerierenden Stoff aufrechterhält und (5) aus der Agglomerationszone fj^glomeriertes Material abzieht.

Kor· 'Oiio!'."-te Alkuliphocphute, wie sie nachstellend definiex't v/er'iHn, vfifden in zaMreichen cheifliuchen ^einiüclieri, Wie Z₀B. i/i v^v.ion.ni U.oln, verven/iot, ^r.-i'ulf.t die itex'stellung des chemi.iuhen '>enii.'jo}is unter V/a irjerverwenftung oder Lst ^laüuer darin

das koriden,; Ler-te Alk'il-¹ ^huaphal; mit

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Wasser zu hydratisieren Phosphatverb indungen«, In vielen Fällen kann die Umsetzung zwischen Wasser und den Phosphaten während oder n.'ich der Herstellung dieser Gemische unerwünschte Auswirkungen haben» Daher hat man die kondensierten Alkaliphosphate vor ihrer Vermischung mit den anderen chemischen "Verbindungen, aus denen die genannten Gemische bestehen, vollständig hydratisiert.

So können beispielsweise Waschmittel ausser den kondensierten Alkaliphosphatverbindungen noch nachstehend beschriebenes W Natrium- oder Kaliumsilikat enthalten. In vielen Killen erwies es sich als vorteilhaft, die kondensierten Alkaliphosphate' mit einer Lösung der Natrium- oder Kaliumsilikate zu hydratisieren.

Bisher erfolgte die Hydratisierung der kondensierten Alkaliphosphate, Während sie gegebenenfalls mit Natrium- oder Kaliumsilikat überzogen wurden, in üblichen mechanischen Mischern. Die Mischer sind mit Zerstäuberdüsen ausgestattet, um das Wasser oder die Natrium- oder Kaliumsilikatlösung auf das rollierende Bett kondensierten Alkaliphosphate zu versprühen» Ein Beispiel hierfür ist ein üblicher Bandmischer, fe Die unter Verwendung dieser üblichen Mischer durchgeführten Verfahren besitzen verschiedene Nachteile, Einer dieser Nachteile besteht darin, dass die hydratisieren, kondensierten Alkaliphosphate keine einheitliche Teilchengrösse besitzen.« Üblicherweise agglomerieren die hydratisieren» kondensierten Alkaliphosphate teilweise zu unterschiedlicher 'i'eilchengrösse. Die Teilchengrösse kann folglich zwischen KlUmpchen und Staub liegen.

Es erwies sich ausserdem als ausserodentlich schwierig oder unmöglich·, den kondensierten Alkaliphosphaten mehr Wasser zuzusetzen, als für ihre volle Hydratisierung erforderlich ist, DLo Zugabe von überschüssigem Wasser bringt einige wirtschaftliche Nachteile mit sich.

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'Wenn'ausserdem während der Hydratisierung der kondensierten Alkaliphosphate üatrium- oder LaIiumSilikate zugesetzt werden sollen, war es sehr schwierig und in vielen Fällen unmöglich, mehr als 12 flew.fo SiOp im flüssigen Silikat zuzusetzen. In bestimmten Produkten, wie beispielsweise Waschmitteln, sollen jedoch über 12 Gew.76 SiO₂ in den Silikaten als Teil des fertigen Mittels vorliegen.

Hit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens, lassen sich nunmehr viele dieser bisherigen Nachteile überwinden.

Es wurde gefunden, dass entgegen allen Erwartungen ein rieselfähiges, nicht klumpendes, vollhydratisiertes kondensier-' tes Alkaliphosphat mit steuerbarer einheitlicher Teilchengrösse und gegebenenfalls mit einem Kalium— oder Katriumsilikatübersug hergestellt werden kann, das sich durch ausser-r gewöhnlich feste Teilchen und, was noch wichtiger ist, durch ungewöhnlich niedrige Schüttdichte auszeichnet. ·

Aus8erdem lasRt sich ein homogenes, sich nicht entmischendec, praktisch staubfreies Agglomerat aus vollhydratisierteii kondensierten Alkaliphosphaten herstellen, das über die zur vollständigen Hydratisierung des kondensierten Alkaliphosphats erforderliche V/assermenge hinaus, einen aus sergewohn-' liehen Überschuss an Wasser enthalten kann.

Des weiteren kann ein vollhydratisiertes kondensiertes Alkaliphosphat hergestellt werden, das sich mit aussergew/öhnlich grossen Lenken an Kalium- oder hatriumsilikat überziehen lässt,

■Allgemein besteht das erfinäun/vs^emässe Verfahren darin, dass man in kontinuierlicher Arbeitsweise die nachstehend ■beschriebenen, kondensierten Alkaliphosphate in feinteiliger i'orra, z«B, als Pulver,oder in feinkrietalliner Form in ein

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Materialbett einträgt und in einer geeigneten. Agglomerationszone agglsmerierto

Eine bevorzugte Agglomerationszone besteht aus einer langgestreckten, zylindrischen, begrenzten Zone, die sich um ihre Längsachse dreht und die mit einer entsprechenden Vor-, richtung ausgestattet ist, durch die ein herabrieselnder Schleier aus ο en zu agglomerierenden Bestandteilen zwischen dem oberen Teil der begrenzten Zone und dem im unteren Teil derselben befindlichen Materialbett unterhalten wird. Ein

W nachstehend näher beschriebener flüssiger Stoff wird in Form von einzelnen Tröpfchen durch eine oder mehrere geeignete Sprühdüsen versprüht. Die Tröpfchen werden dann mit den feinteiligen Bestandteilen des vorzugsweise gleichbleiben dichten herabrieselnden Schleiers in Kontakt gebracht, wudurch die Teilchen unter- Bildung von Agglomeraten benetzt werden und wobei vorzugsweise der flüssige Stoffe nirgends • auf die verwendete Anlage gesprüht wird, Die benetzten Teilchen fallen in d-.s uaterialbett - im unteren Teil duz* Ag^lomerationszone, wo sie einer Scherwirkung ausgesetzt werden, durch die die wenigen Übergrossen Agglomerate, die sich Eufällic' gebildet haben, zu gewünschten gl ο i el: gross en Teilchen ge-

k brochen werden. Durch die Dreh- und llollierwirkuii^· des I'iaterialbetts entstehen agglomerierte Teilchen der gewünschten GrössOo Die Teilcliengrösse der Agglomerate lässt sich durch Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel, der Rotationsdauer und der verwendeten Flüs^igkeJtsmenge verändern.«

Gemäss Pig. 1 der Zeichnungen kann die Anlage im ^aus einem -ialiiaen 10 bestehen, der ein winkelverstellbares Bett 12, einen Zweiwegean-trieb 14 zur wahlweisen Einstellung des Betts 12 in jedem beliebigen Winkel zur Horizontalen, eine zylindrische Trommel 16, "Vorrichtungen 18 und*20 ^ur drehbaren Lagerung der Trommel auf dem Bett 12 und regelbare

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Antriebsvorrichtungen 22, 24 und 26 zum Drehen der Trommel enthalte

Trommel 16 enthält:

eine zylindrische Aussenhülle oder -wand 28, eine ringförmige Endplatte 32 mit einer Einlassöffnung 34 für die feinteiligen Bestandteile 36, eine ringförmige Endplatte 38 mit einer Auslassöffnung 40 durch welche das agglomerierte Material 44 durch ein Auffanggefäss 42 ausflieset, eine spiralförmige Förderrippe 52 zum-Transport der feinteiligen Bestandteile und/oder der teilweise agglomerierten Partikel 36 durch die Trommel zur Einlassöffnung 34, eine mit einer Drehzahl von im Abstand voneinander angeordneten Sprühdüsen 58 versehene Zuleitung 56 (Pig. 2),· und ein zylindrisches oiindel. parallel und im Abstand voneinander angeordneter Z2'lindrischer Stäbe 60, die den herabrieselnden Schleier eraeu.;-;en und zv;isehen den 'Trommel-Endplatten 32 und 38 angeordnet sind und an der Förderrippe 52 anliegen. Mit Ausnahme der Zuleitung 56 drehen sich die Teile der Trommel 16 gemeinsam als ganze Baueinheit,

Eine andere erfindungsgemäss verwendbare Anlage ist in der deutschen Anmeldung P 1792014*8 beschriebene

Ale koirieriniei'te Alkaliphosphate werden vorzugsweise solche mit eLrifcu: Javhällxiia von fTa^O oder KpO zu PgO,- von etwa 1 : 1 bis 2 : 1 verwendet. Vorzugsweise werden Pyröphosphate und .irolypboüphate verwendet, wobei diejenigen, die rasch hyd.r>atisi^rea, am geeignetsten sind« Das am meisten bevorzugte ^r. .';'.;ΰορί.ο Alkaliphof-jphat ist j;atriumtripolyphosphat_e Man kauii ύ i.e k(Jivieiiii['i -ten Alkulipiioayhate in wasserfreier Form ο'Je L- in hi/d.'/aoi; i ürter oder teilweise hydratisierter Form '/f.r '.,■ or::; r<fiν-j!-■■;ιIjJ, wird d i t,- v^aaseefreie Form»

Alfj !.atrium- odor. Kaliumsilikate werden vorzugT"" +se solche mil; o-Lrium Verhältnis von ti ti ,JO odor KpO zu SiO₀ νοϊι etwa

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1 : 3,75 bis 2 : 1 verwendete Noch zweckmässiger sind Natriums ilikate mit einem NapO/SiOg - Verhältnis von etwa 1 : 3,22 bis 1 : 2,5. Vorzugsweise sollten bis etwa 50 Gewichtsteile Silikat (auf wasserfreier Basis) auf 100 Teile kondensiertes Alkaliphosphat verwendet werden, besser noch ist ein Verhältnis bis zu etwa 35 °/°* Das Silikat kann in seiner wasserfreien oder hydratisieren Form oder als eine wässrige Lösung dieser Formen, aber auch in einer Kombination derselben verwendet werden»

Wässrige Lösungen von Silikaten sind als flüssige Silikate bekannt und sind üblicherweise Natriumsilikate mit einem Verhältnis von Na^O zu SiOp von etwa 1 : 1,60 bis etwa 1 : 3,75.

Die zum Agglomerieren des kondensierten Alkaliphosphates verwendete Wassermenge sollte vorzugsweise zumindest für eine komplette Hydratisierung desselben ausreichen«, Es können jedoch auch geringere, vorzugsweise jedoch grossere Mengen verwendet werden«. Das zum Agglomerieren der kondensierten Alkaliphosphate verwendete Wasser kann einfaches Wasser oder gelöste Bestandteile enthaltendes Wasser sein_e

Nach einer Ausführungsform vermengt man alle trockenen, feinteiligen Bestandteile zu einem homogenen Gemisch, sofern diese nicht bereits vermischt sind» "Diese feinteiligen Bestandteile sind kondensierte-Alkaliphosphat, gegebenenfalls trockenes Kalium- oder Natriumsilikat, und gegebenenfalls noch andere feinteilige Bestandteile.

"Danaoh werden die "flüssigen Stoffe" in den herabrieselnden Schleier aus den trocknen feinteiligen Bestandteilen gesprüht. Als "flüssige Stoffe" werden (1) Wysser oder (2) eine Lösung der Silikate in V/aas er bezeichnet«,

Um die Agglomerate rieselfahig zu halten, empfiehlt es sich,

gleich "bei Beginn der Agglomerierung vorzugsweise durch, die Einlassöffnung 34 das agglomerierende Material in der Agglomerat ions ^,one mit luft zu beaufschlagen.

Falls Silikat in fester l^;'orin vewentiet v/erden soll, kann dieses mit den vorstehend beachrj ebenen feinteiligen Bestandteilen vermischt werden«, In diesem Falle wird Wasser oder eine Lösung der Silikate auf den Schleier der trockenen .'Bestandteile gesprühte

Im allgemeinen beträgt die Grosse der erfindungsgemäss herstellbaren Agglomerate zwischen etwa 1,68 und etwa 0,25 mm, vorzugsweise «wischen etwa 1,41 und etwa 0,37 mnu In der Kegel kann der für die Herstellung der Agglomerate verwendete trockene Bestandteil in einer l'eilchengrösse bis hinab zu 0,074 mm vorliegen«

Im Anschluss an die allgemeine Beschreibung der Erfindung wird nun auf die Figuren der beigefügten Zeichnung Bezug genommen, worin eir.e bevorzugt zu verwendende Anlage für die Ausführung des erf indunp;sgemässen Verfahrens beschrieben ist«

Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, Sofern nichts anderes vermerkt, sind die angegebenen Be.staiidteilmengeii in Kilogramm angegeben,

Beispiel 1

Eine typische Agglomeration erfolgte diskontinuierlich unter Verwendung einer der abgebildeten und bereits beschriebenen Vorrichtung ähnlichen AggloinerieranlageH.

1» a) feinteiliger Bestandteil

llatriumtripolyphosphat, gekörnt 56,3 (Schüttdichte 0,544 g/cm'

2, b) Flüssiges Matriumsilikat 31,0

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Zunächst v/urue der feinteilige Bestandteil unter Bildung eines herabrieselnden Schleiers in die Torrichtung eingeführte An^cKLiessend wurde das flüssige Natriumsilikat etv;a. 10-15 Miauten lang (je nach Konzentration des eingesetzten flüssigen .Silikats) bei 60 - 160⁰O unter einem. "Druck von etwa 2,10 - 4,20 kg/cm durch die Sprühdüsen 58 auf einen herabrieselnden Schleier aus dem feinteiligen Bestandteil gesprüht. Man erhielt rieselfähige Agglomerate einheitlicher Grosse mit einer Schüttdichte von 0,29S) g/cm

Die Agglomerate eignen sich für chemische Verfahren, ?.E, zur V/aschmittelherstellungo Das Beispiel beweist, dass man erfindungenemäss Agglomerate einheitlicher Ürösse boi ü"be,r— raschend niedrigen Schüttdichten herstellen lcann.

Beispiel 2

Eine weitere typische Agglomeration wurde diskontinuierlich in der Agglomerieranlage nach Beispiel 1 unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

1 ο !"einteilige Bestandteile

Natriumtripolyphosphat pulverisiert 60 Natriummetasililcat wasserfrei 47>6

2«, Flüssiges, nicht ionisches oberflächenaktives Amin/Polyglycol - 1,4 Kondensat

i.:iges ^J!atriumsilikat 27,2

4« Wasser 2,3

Zuerst wurden die feinteiligen Bestandteile sugesetst und - in ricr ^ogel etwa 2 Minuten lang - zu einem homogenen ^emiocli trocken vermischt, Dann wurde etwa 1 - 2 Minuten lang bei GO - 100 0 unter einem Druck von etwa 2,10 - 4,20 kg/cm¹¹" das flüssige oberflächenaktive Mittel durch die Düsen ?8 auf den herabrieaelnden Schleier aus den vermischten feintoiligen

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Bestandteile gesprüht, und an;;chliesBend wurde das flüssige Natriumsilikut bei 30 - 16O⁰O (je nach Konzentration des eingesetzten Silikats) etwa 10 Minuten lang unter einem'Druck von 2,(JO bis 5,60 kg/cm und schlieaslich das Wasser bei

etwa-1,40 - 2,10 kg/cm ähnlich wie das flüssige oberflächenaktive i-iittel versprühte

i-Ian gewann auf diese Weise ein für die in -Beispiel 1 beschriebenen Zwecke geeignetes, rieselfähiges, einheitlich grosses Agglomerat mit einer Schüttdichte-von 0,592 g/cm das zu 8β /j eine l'eilchengrösse über 0,37 mm lichte i-Iaschenweite hatte.

ϋίίηο v/eitere Agglomerierung wurde diskontinuierlich unter /er ••ijiaunτ einer der abgebildeten und bereits benchriebenen Vorrioi, ^;;ung ähnlichen Agglomerieranlage unter folgenden Bedindungen durchgeführt:

1«, i'e int eiliger ?i;standteil

I'iatriumtripolyphOsphat, gekörnt 61,2

(Schüttdichte 0,544 g/cm^

Z₉ V/asoer 18,1

Zunächst wurde, gev/öhnlich etwa 2 Minuten lang, Katriumtripolyphosxjhat unter lUldung eines herabrieselnden Schleiers in die Vorrichtung eingeführt. Dann sprühte man etwa 5 - 1.0 liinnfcen lang dns V/asser unter einem Druck von etva 1,40 2,10 kg/cm durch die Düsen 58 auf den herabrieselnden Schleier.· aus üatrlumtripolyphosphato Man erhielt' rieselfählgo, einheitlich gro;.;ae Aggloiaorate mit einer Schutt-IJcfrfcG von 0,496 g/cm aus HatriumtripolyphOBphat-hexahydrat die für don im -^irjpiol 1 beschriebenen ^weck geeignet sind.

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Beispiel 4

Die Agglomeration nach Beispiel 3 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass 81,6 kg Natriumtripolyphosphat und 52,2 kg Wasser verwendet wurden,, Der theoretische Wasserbedarf für die Bildung von Natriumtripolyphosphat-hexahydrat betrug 31,75 kg. Durch ans chi ie s sendeten Zusatz von nochmals 20,4 kg Wasser erhielt man rieselfähige, praktisch einheitlich grosse Agglomerate»

Beispiel 5

Unter Verwendung einer der abgebildeten und bereits beschriebenen Vorrichtung ähnlichen Agglomerieranlage, die jedoch zum Unterschied eine zweite spiralförmige Pörderrippe aufwies die radial einwärts verlaufend gegenüber dem cylindrischen Bündel von parallel und in Abstand zueinander angeordneten zylindrischen Stäben 60.gegenläufig zur Spiralförderrippe 52 angeordnet war, wurde eine typische Agglomerierung durchgeführt, die wie folgt begann:

Dem Hiücher wurden 90,7 kg iJatriumtripolyphosphat (gekörnt, ■ Schüttdichte 0,480 g/cm ) zugesetzt,und durch Inbetriebnahme der Agglomerationsanlage bildete sich ein herabrieselnder Schleier daraus„ Dann begann man mit dem Versprühen des flüssigen IJatriumsilikates bei 60⁰C und 2,10 kg/cm in einer Menge von 2,40 kg/min und nach 5 Minuten mit dem ^usata von Natriumtripolyphosphat in einer Menge von 4»536 kg/min oder 1,034 kg/15 see. Innerhalb von 7 Minuten wurde das Fertigprodukt ausgetragen,, Die Agglomeration wurde bei dieser Arbeitsweise etwa 1 Stunde lang fortgeführt,

N_ach etv/a 7 Minuten wurde während der weiteren Dauer des Versuches kontinuierlich trockene Luft duroh die Anlage geblasen»

Der Trommel 2 und 4 wurden Proben entnommen und auf SiOp so-

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BAD

■wie auf prozentuale Natriumsililcat-Auinahme untersucht, Ergebnis:

Iromüiel SiO₈ % Silikat, ρ

2 11,0 33

4 H,6 44

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Claims (5)

1. 024439PAT E Ii ϊ Al-ISPE U C H
2. 1 ο Vorfahren zur Herstellung von Agglomeraten aus kondensierten Alkaliphosphate!)., dadurch, gekennzeichnet, dass man (1) kondensiert
3. 3 Alkaliphosphate in eine Agglomerationsscne einführt, (2) in dieser Zone einen herabrieselnden Schleier k aus diesem l'iaterial unterhalt (3) letzteres in diesem he rat) ν rieselnden Schleier zur Agglomeration mit Wasser oder einer Lösung ν cn JTatrium- oder Jialiumsilikaten in Kontakt -"bringt, (4) im unteren ¹OiI des herabrieselnden Scnleii ers ein 'J-'e/umelbett aus dem agglomerierenden Stoff aufrechterhält und (5) aus der Agglomerationszone agglomeriertes Material abzieht«

   2ο Verfahren n-"..cli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das agglomerierte Material au-s der Agglomerationszcne kontinuierlich absieht»

   3o Verfahren. iiKoh. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein kondensiertes Alkaliphosphat mit einem Verhältnis von Na₂O oder K₃O zu P₃O₅ von etwa. 1 : 1 "bis 2 r 1 und ein

   Hatrium- oder -^aIiuinsilikat mit einem Verhältnis ύοιι oder KgO zu SiO₂ von etwa 1 : 3,75 Mg 2 : 1 verwendet,,
4. 4. Verfahren nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Agglomerierung des kondensierten Alkaliphosphats mindestens eine solche Was serin enge verwendet, die für eine vollständige Hydratisierung des koiideiioi'erten Alkaliphosplint0 ausreicht«
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, darfs man zur Agglomcri orut.'g des kondensierten Alkaliphosphats

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   mindestens eine solche Menge an -"atriurasilikat-Lösung verwendet, die für eine vollständige Hydratisierung des kondensierten Alkaliphosphats ausreichte

   60 Verfahren nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, dass man als kondensiertes Alkaliphosphat Natriumtripolyphoaphat verwendete

   7o Verfahren ne„ch Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nan als Silikat Natriumsilikat verwendete

   8e Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass man den herabrieselnden Schleier aus dem zu agglomerierenden Material mit Luft beaufschlagte

   Pur Stauffer Chemical Company Bew York, H₀Y₀, V₉St₀A₀

   Rechtsanwalt

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