DE2037332A1

DE2037332A1 - V erfahren zur Herstellung von Alkalitripolyphosphaten

Info

Publication number: DE2037332A1
Application number: DE19702037332
Authority: DE
Inventors: William Noel; Ramsay James lan Thomson Alexander Whitehaven Cumberland Dear (Großbritannien) M COIb 31 30
Original assignee: Albright and Wilson Ltd
Current assignee: Solvay Solutions UK Ltd
Priority date: 1969-07-30
Filing date: 1970-07-28
Publication date: 1971-04-29
Also published as: IL34964A0; ZA707880B; US3684436A; IL34964A; NL7011275A; FR2058183B1; JPS4936558B1; CA925677A; GB1324363A; ZA704965B; ES382252A1; BE754175A; FR2058183A1

Description

DR. R. POSCHENRIEDER

DR. E. BOETTNER .
DIPL-II ,G. H.-J. MÜLLER

Patentanwälte

München so

Lucile-nrahii-Stra.e38
Teleion 4437 55

Albright 4 Wilson Limited, Oldbury bei Birmingham, Warwickshire, Großbritannien

Verfahren zur Herstellung von Alkalitripolyphosphaten

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Natrium- oder Kaliumtripolyphosphaten. Bs ist bekannt, Natriumtripolyphosphat dadurch herzustellen, daß man eine Lösung von Orthophosphat, die ungefähr 1,67 Natriumatome pro Phosphoratora enthält, der Zerstäubungstrocknung unterwirft, um zunächst eine feste Masse herzustellen, die als "Orthogemlsch" bezeichnet wird. Das "Orthogemisch" wird dann kalziniert, was z.B. in einem Drehrohrofen bei einer Temperatur von 200 bis 600°C erfolgt, um Natriumtripolyphosphat zu bilden. In analoger Weise kann Kaliumtripolyphosphat hergestellt werden.

Technisch ist es erwünscht, Natriumtripolyphosphat für verschiedene Anwendungszwecke in unterschiedlichen Schüttgewiohten herstellen zu können. So benötigen einige Verbraucher ein Produkt "niedriger Dichte",

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dessen spezifisches Gewicht für gewöhnlich Ο,Λ bis 0,5 beträgt; andere Verbraucherkreise benötigen ein Produkt "mittlerer Dichte", d.h. ein Produkt mit einem spezifischen Gewicht von 0,6 bis O,8j und wieder andere Verbraucherkreise benötigen ein Produkt "höherer Dichte", dessen spezifisches Gewicht größer als 0,9 ist.

Die oben erwähnten Fabrikationssysteme weisen, wenngleich sie im allgemeinen als die besten und am weitesten verbreiteten Methoden zur Gewinnung von Tripolyphosphaten angesehen werden, zwei wesentliche Nachteile auf: Sie erzeugen ein Produkt, das unerwünscht zerreibbar ist, und sie sind im Hinblick auf das Schüttgewicht des Produktes zu unelastisch. Das Schüttgewicht hängt, wie festgestellt wurde, in erster Linie von der Konstruktion des Zerstäubungstrockners ab. Die überwiegende Zahl der Hersteller in Großbritannien haben sioh zum Betrieb von Anlagen entschlossen, die dafür ausgelegt sind, Natriumtripolyphosphat niedriger Dichte zu erzeugen, und sie haben verschiedene Mittel zur Erhöhung der Dichte des Produktes entwickelt, um entsprechenden besonderen Anforderungen genügen zu können.

Bs wurde nun eine Methode zur Herstellung von Natriumoder Kaliumtripolyphosphat aufgefunden, die Produkte liefert, die weniger zerreibbar sind als die bisher bekannten Produkte, wobei die Methode auch elastisch genug ist, um ein Material zu erzeugen, dessen Dichte von einem niedrigen Wert bis zu einem mittleren Wert oder noch höheren Werten variiert werden kann. Sin besonderer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß bereits bestehende Fabrikationsanlagen auf das neue Verfahren leicht

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umgestellt werden'können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß es dazu benutzt werden kann, um die Teilehengrößenverteilung zu regulieren unter Umwandlung von feinpulvrigem Material in granuliertes Material.

Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Natrium- oder Kaliumtripolyphosphat, welches darin besteht, daß man ein vorgebildetes Tripolyphosphat mit einem Schüttgewicht von unter 0,9 mit einer Lösung von Orthophosphaten, die imstande sind, beim Dehydratisieren Tripolyphosphat zu bilden, vermischt und das Gemisch dann eine solche Zeit lang auf eine Temperatur zwischen 200 und 600°C erhitzt, " die ausreicht, um das Orthophosphat im wesentlichen in Tripolyphosphat überzuführen. Die Komponenten werden während des Vermischens vorzugsweise so kühl gehalten, daß sich ein frei fließfähiges Gemisch aus Orthophosphat und hydratisiertem Tripolyphosphat zu bilden vermag.

Das vorgebildete Tripolyphosphat wird vorzugsweise durch Kalzinieren eines geeigneten Orthophosphatgemisches (z.B. eines durch Zerstäubungstrocknung einer Lösung von Orthophosphaten hergestellten "Orthogemi-

sches") in z.B. einem Drehrohrofen hergestellt. Das M

vorgebildete Tripolyphosphat wird vorzugsweise mit einem rückgeführten Teil des fertigen Tripolyphosphatproduktes gemischt oder es kann aus dem rückgeführten Fertigprodukt bestehen. Die vorgebildeten Peststoffe können dann mit der Orthophosphatlösung (z.B. in einem Zerstäubungsmischer) vermischt und in einer geeigneten Vorrichtung, wie z.B. einem Drehrohrofen, kalziniert werden. Das Vermischen und Zerstäuben kann in einem Ge-

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faß oder in einem mechanischen Mischer und anschließend in einem Zerstäubungsmischer erfolgen. Bs können die verschiedenartigsten Mischgefäße, die mit Sprühdüsen ausgestattet sind, oder ähnliche Methoden zur Verteilung der Lösung angewendet werden. So hat sich beispielsweise ein Mischer mit Z-förmig gestalteten Schaufeln oder ein Trommelmischer als zufriedenstellend erwiesen. Es kann auch ein Fließbett verwendet werden.

Wie gefunden wurde, kann das Schüttgewicht des Produktes durch Änderung der Anteilmenge an zurückgeführtem Fertigprodukt variiert werden. Im allgemeinen besteht die Beziehung: Je größer der Anteil an rückgeführtem Fertigprodukt ist, desto größer ist das Ausmaß, um welches das Schüttgewicht des Fertigproduktes über dasjenige des vorgebildeten Tripolyphosphates erhöht wird. Es ist empfehlenswert, ein Tripolyphosphat mit niedrigem Schüttgewicht vorzubilden. Es wurde jedoch gefunden, daß ein Material, welches eine große Menge an feinpulvrigen Anteilen enthält, eine anfängliche Herabsetzung der Dichte erfahren kann. Dies beruht auf der Herabsetzung der Fraktion dieses pulvrigen Anteils.

Das rückgeführte, ofen-behandelte Produkt kann gekühlt werden, z.B. durch indirekte Kühlung, ehe es mit der Orthophosphatlösung vermischt wird. Man kann jedoch einen höheren thermischen Wirkungsgrad dadurch erzielen, daß man die Orthophosphatlösung auf das heiße Tripolyphoephat zerstäubt. Die bevorzugten Bedingungen bestehen darin, daß das Tripolyphosphat-Orthophosphat in dem Zeretäubungsmischer auf eine Temperatur (unter 120⁰C) gebracht wird, bei welcher die Hydratation des

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Tripolyphosphates erfolgen kann. Jedoch selbst dann, wenn die Temperatur nur auf 200⁰C herabgesetzt wird, bei welcher Temperatur eine Hydratation nicht stattfinden kann, ist das Verfahren ausführbar.

Im typischen Fall besteht das Verfahren in der Herstellung einer ein Gemisch von Orthophosphaten enthaltenden Lösung, z.B. durch Neutralisieren von Phosphorsäure mit einem Alkali, wie Natriumkarbonat. Die gereinigte Orthophosphatlösung kann eine Zusammensetzung aufweisen, die jener entspricht, die normalerweise zur Herstellung von Tripolyphosphat verwendet wird, d.h. ein Verhältnis von Natrium oder Kalium zu Phosphor von ungefähr 1,67 und eine PpOc-Konzentration von ungefähr JQ Gewichtsprozent aufweist. Diese Zusammensetzung kann innerhalb bestimmter, durch wirtschaftliche Erwägungen festgelegter Grenzen, weit variiert werden. Wird beispielsweise die Konzentration der Lösung auf unter etwa 25 % Po^s herabgesetzt, so wird der Kostenaufwand für das Verdampfen des Wassers untragbar, und es ist unwahrscheinlich, daß irgendein wirtschaftlich mit Erfolg durchführbares Verfahren bei einer Konzentration unterhalb von etwa 10 % PpO₁- betrieben werden kann. Es können auch Lösungen, die eine Konzentration von wesentlich über 50 % ^p⁰^·» z.B. eine Konzentration bis zu 60 % oder darüber, aufweisen, verwendet werden, doch maohen der erhöhte Kostenaufwand für die konzentriert· Phosphorsäure und die erhöhte Viskosität sowie die hiermit verbundenen Schwierigkeiten bezüglich der Handhabung und Zerstäubung einen Betrieb mit Lösungen mit einem PgO,--Gehalt von mehr als etwa 30 £ technisch und wirtschaftlich nicht mehr anziehend. Bs ist unwahrscheinlich, daß ein Versuch in technischem Maßstab mit wirtschaftlich

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befriedigendem Erfolg unternommen werden könnte, um eine Lösung mit einer Anfangskonzentration von mehr als etwa 40 # P₂ ⁰R Zerstäubungstrocknungs- oder Zerstäubungsmischvorgängen zu unterwerfen.

Reines Tripolyphosphat weist ein theoretisches Verhältnis von Alkalimetall zu Phosphor von 5 t 3 auf, und die in der Praxis verwendeten Lösungen können diesem Verhältnis für gewöhnlich so nahe kommen, wie es die technischen Umstände nur gestatten, um die Tripolyphosphatausbeute auf einen Höchstwert zu bringen. Für gewisse Zwecke liefern jedoch Gemische von Tripolyphosphat mit anderen kondensierten Phosphaten, insbesondere Pyrophosphaten, befriedigende Ergebnisse oder sind empfehlenswert. Bs ist daher möglich, nach der Lehre der Erfindung Atomverhältnisse anzuwenden, die größer oder kleiner sind als der stöchiometrIsche Wert für reines Tripolyphosphat, vorausgesetzt, das Gemisch ist Imstande, durch geeignete Kalzinierung ein Produkt zu bilden, das eine wesentliche Menge (z.B. mehr als 20 Gewichtsprozent), und vorzugsweise eine überwiegende Menge Tripolyphosphat enthält.

Vorzugsweise wird etwa die Hälfte (z.B. 1/6 bis 5/6) der Orthophoaphatlösung zur Herstellung des vorgebildeten Tripolyphosphates verwendet, und der Rest wird mit den vorgebildeten und rUokgeführten Produkten vermischt. Die zur Herstellung des vorgebildeten Tripolyphosphates vorgesehene Lösung kann der Zerstäubungstrocknung unterworfen werden, um das "Orthogemisch" zu bilden, und das "Orthogemisch" kann dann in einem Drehrohrofen kalziniert werden, oder der Zerstäubungs-

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trockner kann so konstruiert sein und betrieben werden, daß direkt vorgeformtes TripoIyphosphat gebildet wird, oder es kann ein anderer Ofentyp, der z.B. nach dem Fließbettprinzip betrieben wird, benutzt werden. Das vorgebildete Tripolyphosphat kann vor der Verwendung gekühlt werden, oder es kann im Prozeßverlauf durch Einführung der Orthophosphatlösung in den Zerstäubungsmischer gekühlt werden.

Das vorgebildete Tripolyphosphat soll vorzugsweise ein Schüttgewicht von unter 0,6, d.h. von 0,4 bis 0,5, aufweisen. Es kann mit rückgeführtem Endprodukt ge- ä

mischt werden, und zwar vor oder nach der Vermischung mit dem Rest der Orthophosphatlösung. Vorzugsweise werden die vorgebildeten und rückgeführten Materialien miteinander vermischt und dann zusammen mit der Orthophosphatlösung der Zerstäubungstrocknung unterworfen. Die Orthophosphatlösung kann gewünschtenfalIs als Kühlmittel dienen, und zwar zusätzlich zur Liefecrung des Hydratationswassers für die vorgebildeten und rückgeführten Tripolyphosphate. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die heißen Tripolyphosphate zusammenzumischen und sie dann der Zerstäubungstrocknung zu unterwerfen.

Werden die Orthophosphate auf vorher abgekühlte Tri- %

polyphosphatprodukte gesprüht, so ist es empfehlenswert, daß die Gesamtwassermenge in der Lösung, die dem Zerstäubungsmischer zugeführt wird, nicht mehr als 6 Mol pro Mol festes Tripolyphosphat beträgt, so daß die vermischten Phosphate vor der Kalzinierung kein freies Wasser enthalten, sondern aus einem festen Gemisch aus Orthophosphftt, Tripolyphosphat und Tripoly- _; phosphat-hexahydrat bestehen.

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Werden die Orthophosphate auf die heißen Tripolyphosphate gesprüht, so kann jedoch eine gewisse zusätzliche Menge Lösung zugegeben werden, um den durch Verdampfung eingetretenen Wasserverlust zu kompensieren.

Unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt auch die Arbeitsweise, das heiße, rückgeführte Tripolyphosphat mit vorher direkt oder indirekt abgekühltem, vorgebildetem Tripolyphosphat oder Tripolyphosphat/Orthophosphat-Gemisch zu vermischen, und diese Arbeitsweise kann unter gewissen Umständen die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens darstellen, z.B. bei der Gewinnung von feinpulvrigem Abfall.

Das fertige Gemisch von Orthophosphat und Tripolyphosphat wird vorzugsweise in einem Drehrohrofen kalziniert, doch können andere bekannte Kalziniervorrichtungen, z.B. solche, die nach dem Fließbett-Prinzlp betrieben werden, gleichfalls verwendet werden.

Das Orthophosphat und Tripolyphosphat kann der Zerstäubungstrocknung innerhalb eines weiten Temperaturbereiches unterwarfen werden, doch soll das Material aus dem Zerstäubungsmischer vorzugsweise mit einer Temperatur von unter 120⁰C, z.B. von 70 bis 90⁰C, austreten. Bei dieser Temperatur tritt die Hydratation des Tripolyphosphates im wesentlichen bis zum vollständigen Ablauf ein. Temperaturen von oberhalb 120⁰C sind jedoch nicht ausgeschlossen. Auoh die Arbeitsweise, die Orthophosphatlösung auf das Gemisch aus rückgeführtem Tripolyphosphat und vorgebildetem Tripolyphosphat zu sprühen, um so die Temperatur auf 200⁰C herabzusetzen,

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ist durchführbar. Unter diesen Bedingungen erfolgt jedoch keine Hydratation des Tripolyphosphates. Die Anwendung der Hydratationsstufe läßt weit größere Laugenzusätze zu, und zwar unter Regulierung von Teilchengröße und Schüttgewicht.

Die Kalzinierungsbedingungen sowohl für die vorgebildeten Produkte als auch für die Fertigprodukte können den Bedingungen entsprechen, die im normalen technischen Betrieb angewendet werden; sie können z.B. eine Kalzinierungsdauer von 15 bis j50 Minuten bei ~$Q0 bis 500⁰C umfassen. Die Temperatur kann zur Regulierung des Verhältnisses der Kristallform der Phase I zu derjenigen der Phase II in dem Produkt verwendet werden. Es können Zeiten unter 15 Minuten angewendet werden, sofern die Temperatur hoch genug ist, um eine wesentliche Menge Tripolyphosphat zu bilden. Theoretisch könnten auch Zeiten von etwa 5 Stunden oder noch längere Zeiten angewendet werden, doch im praktischen Betrieb ist es unwahrscheinlich, daß die zeitliche Ausdehnung des Erhitzens auf mehr als 1 Stunde irgendeinen Vorteil mit sich bringt. Die Reaktion kann durch Aufrechterhaltung einer Wasserdampfatmosphäre katalytisch beschleunigt werden.

Um ein Endprodukt mittlerer Dichte zu erhalten, wenn das vorgebildete Material eine niedrige Dichte aufweist, ist es empfehlenswert, 1 bis 2 Gewiehtsteile Fertigprodukt auf jeden aus dem System abgezogenen Teil zurückzuführen. Bs können auch größere oder kleinere Rückführungsverhältnisse angewendet werden, sofern Fertigprodukte mit höheren oder niedrigeren Schüttgewichten verlangt werden.

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Im praktischen Betrieb können auch Teilchen mit Übergrößen gebildet werden. Diese können durch Aussieben entfernt und In einer Schlagkreuzmühle zerkleinert werden. Diese Operation kann mit dem rückgeführten Tripolyphosphat oder mit dem Produkt mittlerer Dichte durchgeführt wex'den. Die zerkleinerten übergroßen Teilchen können als solche verwendet oder dem Zerstäubungsmischer zugeleitet werden.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird beim Zerstäufoungsmisohen Orthophosphatlösung verwendet, da dieses eine erhöhte Tripolyphosphatproduktion gewährleistet» Die Lösung kann jedoch auch Tripolyphosphat oder irgendeine andere Kombination von Phosphaten enthalten^ die das erforderliche stöehiometrische Verhältnis des Endproduktes ergeben, s.B. Gemische von Orthophosphat mit Pyrophosphat«,

Die separate Herstellung von vorgebildetem Tripolyphosphat ist beschrieben worden. Unter den Umfang der" vorliegenden Erfindung fällt auch die Ausfiihrungsform* ein Gemisch aus festem "Orthogemisch" und rückgeführtem Tripolyphosphat direkt im Zerstäubungsmischer zu verwenden, nachdem einmal die Rückführung in Gang gebracht ist. In diesem Fall hydratisiert allein das rückgeführte Tripolyphosphat zum Hexahydrat, und das "Orthogemisch" wird in ein Tripolyphosphat verhältnismäßig niedriger Dichte übergeführt, wenn es mit dem Hexahydrat dem Ofen zugeführt wird. Das durchschnittliche Schüttgewicht des Mischproduktes entspricht dann einer mittleren Dichte. Diese Arbeitsmethode bietet den Vorteil, daß sie nur einen Ofen benötigt. Das Verfahren wird damit begonnen, daß man das "Orthogemisch" zwecks

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Umwandlung in Tripolyphosphat dem einen Ofen zuführt. Dieses Material wird dann dem Zerstäubungsmischer zugeleitet und die Rückführung in Gang gebracht. Der Nachteil des hier beschriebenen Betriebes mit einem Ofen liegt darin, daß kein Produktstrom von Tripolyphosphat niedriger Dichte zustande kommt.

Die einzelnen Verfahrensweisen, soweit sie hier spezifiziert beschrieben sind, werden kontinuierlich durchgeführt, doch gehört es zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung, das Verfahren auch absatzweise durchzuführen, und zwar in diesem Fall in einem Einzelreaktor, der als Zerstäubungsmischer und Ofen dient. So kann beispielsweise eine rotierende Stahltrommel direkt oder indirekt beheizt werden, um Tripolyphosphat aus dem zerstäubungs-getrockneten "Orthogemisch" zu bilden. Das Erhitzen wird dann abgebrochen und das heiße Produkt (300 bis 50O⁰C) mit Orthophosphatlösung zerstäubt, bis eis abgekühlt und zum Hexahydrat hydratisiert ist (70 bis 9O⁰C). Das Erhitzen wird dann fortgesetzt, um das zerstäubungs-getrocknete Material in Tripolyphosphat umzuwandeln. Diese Operation wird wiederholt, und zwar mit oder ohne Zusatz von zerstäubungs-getrocknetem "Orthogemisch" oder vorgebildetem Tripolyphosphat zum verdichteten Material in der Drehtrommel.

Die Erfindung soll nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1

Zur Erläuterung wird auf die Figur 1 der Zeichnungen Bezug genommen, welche ein Fließschema in grafischer

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Darstellung wiedergibt: Eine Natriurnorthophosphatlösung, die nach der üblichen Betriebspraxis hergestellt worden ist und in einem technisch vernünftigen Ausmaß frei von Verunreinigungen 1st, wird in einer Konzentration von 30 # PpO,- in einem erwärmten Lagerbehälter (1) aufbewahrt. Durch Leitung (2) wird die Lösung einem Zerstäubungstrockner (3) zugeführt, aus dem eine Fördervorrichtung (4) getrocknetes "Orthogemisch" einem Drehrohrofen (5) zuführt. Vorgebildetes Natriumtripolyphosphat wird mittels wassergekühlter Fördervorrichtungen (6) gekühlt und zugleich in einen wassergekühlten Zerstäubungsmischer (7) gefördert. Nach den Förder-Kühlern ist eine Rutsche (8) vorgesehen, durc^^^e^NaxrJauntripolyphosphat niedriger Dichte nach Maßgabe seines Bedarfs abgezogen wird. Ein Strahl (9) von zerstäubtem Material wird durch Leitung (10) nach Verdünnen mit über Leitung (11) eingespeistem Wasser (oder verdünnter Orthophosphatlösung) zugeführt. Dieser Sprühstrahl bewirkt die Hydratation in dem Zerstäubungsmischer (7). Nach Bedarf wird die Wasserkühlung in Gang gebracht, um eine niedrige Temperatur aufrechtzuerhalten. Die gemischten Phosphate aus der Zerstäubungs- und Mischoperation werden vermittels einer Förderleitung (12) einem Drehrohrofen (13) zugeleitet. Eine wassergekühlte Förderleitung (I¹O kühlt und fördert Natriumtripolyphosphat aus dem Drehrohrofen (13) zum Zerstäubungsmischer (7). Zum Abzug eines Teiles des Natriumtripolyphosphates als Endprodukt aus der Förderleitung (1.4) ist eine Rutsche vorgesehen.

Phosphorsäure wird mit Natriumcarbonat neutralisiert, und Verunreinigungen werden, wie in normalen Betriebsanlagen üblich, durch Filtrieren entfernt. Die Ortho-

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phosphatlösung mit ihrem auf 1,67 korrekt eingestellten Na:P-Verhältnis wird bis auf einen P_o0r--ßehalt von 30 % konzentriert und im Lagerbehälter 1 bei 100 C aufbewahrt, um von dort dem Verfahren zugeführt zu werden.

Diese Orthophosphatlösung aus dem Vorratsbehälter 1 wird über Leitung 2 dem Zerstäubungstrockner 3 zugeführt und getrocknet, um ein "Orthogemisch" zu bilden, das im Drehrohrofen 5 kalziniert wird und Natriumtripolyphosphat mit einem Schüttgewicht von 0,48 bildet. Das Natriumtripolyphosphat wird abgekühlt und durch die Fördervorrichtungen 6 zum Zerstäubungsmischer 7 gefördert, oder es kann als Produkt nach Abkühlen über die Rutsche 8 abgezogen werden. Das aus dem Drehrohrofen 13 rückgeführte Material wird gekühlt und vermittels der Förderleitung 14 dem Zerstäubungsmischer 7 zugeführt, in dem es mit dem Material aus der Förderleitung 6 vermischt und mit über Leitung 10 zugeführter Orthophosphatlösung aus Zerstäuber 9 versprüht wird. Die Konzentration der Lösung ist auf 25 % P₂ ⁰C eingestellt worden, bevor sie aus dem Zerstäuber 9 versprüht wird, und zwar erfolgt die Einstellung vermittels Wasser, das über Leitung 11 eingespeist worden ist. Die Feststoffgemische aus dem Zerstäubungsmischer 7 gelangen über die Fördervorrichtung 14 zum Drehrohrofen 13 M und werden in das Natriumtripolyphosphat umgewandelt, von dem ein Teil über die Rutsche 15 abgezogen und der Rest über die Fördervorrichtung 14 in den Zerstäubungsmischer 7 zurückgeführt wird.

Die vorstehend beschriebene Anlage wurde In der Weise betrieben, daß man ein Teil der Orthophosphatlösung über Leitung 2 dem Zerstäubungstrockner 3 und 1,18 Teile über

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Leitung 10 unter Verdünnung aus Leitung 11 dem Zerstäubungsmischer 7 zuleitete. Über die Rutsche 8 wurde kein Produkt niedriger Dichte abgezogen. Das Verhältnis des in den Zerstäu^gsmlscher über Leitung 14 rückgeführten Tripolyphosphates zu dem über die Rutsche 15 abgezogenen betrug 1,78 s 1· Dies ergab ein granuliertes Produkt mittlerer Dichte mit einem Schüttgewicht von 0,7, das beträchtlich beständiger gegen Abrieb (weniger leicht zerreibbar) war als granulierte Standardmaterialien, die durch Abtrennen für das Produkt niedriger Dichte über das in dem vorgebildeten Natriumtripolyphosphat hinaus erhalten worden waren, wie die nachstehend angeführte ™ Siebanalyse ausweist.

Vorgeformtes Natriumtripolyphosphat Zurückgehalten Sieb Nr. 25 der B.S.S. 2,1 %

-25 + 36 der B.S.S. 10,8 %

-36 + 60 der B.S.S. 24,0 %

-60 +100 der B.S.S. 26,2 %

-100 der B.S.S. 37,0 %

Verdichtetes Natriumtripolyphosphat Zurückgehalten Sieb Nr. 25 der B.S.S. 20,3 %

-25 + 36 der B.S.S. 27,3 %

_ -36 + 60 der B.S.S. 31,0 %

" -60 +100 der B.S.S. 15,3 %

-100 der B.S.S. 6,1 %

B.S.S. steht hier für British Standard Siebre-ihe.

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Beispiel 2

Dieses Beispiel nimmt Bezug auf Figur 2, die einen schematischen Querschnitt durch eine einfache Vorrichtung bildlich darstellt, die für eine absatzweise Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignet ist. Die Vorrichtung besteht aus einer drehbaren Stahltrommel (101), deren Durchmesser 6l cm (2 ft.) und deren Tiefe ebenfalls 6l cm (2 ft.) beträgt und die in einen Ofen (102) eingebaut ist. Die Trommel ist auf einer drehbaren Welle (103) montiert, die durch ein Getriebe (10²I) und den Motor (105) angetrieben wird. Das Ganze 1st auf einer Plattform (106)" angeordnet, die an dem Ende, das dem Trommelboden zugeneigt ist, heruntergeklappt ist und mittels Zahnstange und Zahnrad (107), die am anderen Ende der Plattform angebracht sind, gehoben oder gesenkt werden kann, wodurch die Trommel derart gekippt werden kann, daß sie ihren Inhalt je nach Wunsch behält oder entleert.

Das Erhitzen der Trommel kann vermittels eines Gasbrenners (108) erfolgen, der nach Wunsch unter die Trommel oder von ihr weg gedreht werden kann. Durch die Isolierung (109) werden Wärmeverluste auf einen Mindestwert gebracht. Orthophosphatlauge wird in einem unter Druck"stehenden Zerstäubungsgefäß (HO) aufbewahrt, welches nach Wunsch dazu benutzt werden kann, um Orthophosphatlösung auf das in der Drehtrommel (101) befindliche Tripolyphosphat vermittels der Sprühdüse (ill) zu zerstäuben.

¹IOOO g vorgebildetes Natriumtripolyphosphat, das der Zerstäubungstrocknung und der Ofenbehandlung wie in Beispiel 1 unterworfen worden war und dessen Schütt-

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gewicht 0,46 betrug, wurde in die Trommel 101 gefüllt und vermittels des Gasbrenners 108 erhitzt. Hatte die Temperatur des Tripolyphosphats 300°C erreicht, so wurde die in dem Zerstäubungsgefäß 110 befindliche Natriumorthophosphatlösung, in der das Na:P-Verhältnis 1,67 und das Konzentrationsäquivalent 24 % PpO,-betrugen, auf das Tripolyphosphat gesprüht, bis die Temperatur auf ungefähr 100⁰C gesunken war. Durch Wiegen des Zerstäubungsgefäßes 110 wurde festgestellt, daß 2080 g Lösung auf das Tripolyphosphat im Drehofen 101 gefördert worden waren. Die Trommel 101 ließ man dann weitere 10 Minuten rotieren, wodurch die Temperatur durch natürliche Abkühlung auf 70⁰C gesenkt wurde. Während die Trommel 101 noch rotierte, wurde sie vermittels des Gasbrenners I08 erneut erhitzt, bis eine Temperatur von 47O⁰C erreicht war,, Das Gas wurde dann abgestellt und die Rotation der Trommel 101 fortgesetzt, bis die Temperatur auf 100⁰C gesenkt war. Danach wurde eine Probe des Produktes entnommen und nach weiterer Abkühlung auf natürlichem Wege untersucht.

Die Probe wies ein Schüttgewicht von 0,i?5 auf und war weniger leicht zerreibbar als das ursprüngliche vorgebildete Natriumtripolyphosphat. Das Produkt war stärker granuliert als das ursprüngliche Material, wie die nachstehend angegebenen Siebanalysenwerte ausweisen.

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Vorgebildetes Natriumtripolyphosphat Schüttgewicht «0,46 .

Zurückgehalten Sieb Nr. 25 der B.S.S. 2,1 #

-25 + 36 der B.S.S. 10,8 %

-36 + 60 der B.S.S. 24,0 %

-60 +100 der B.S.S. 26,2 %

-100 der B.S.S. 57,0 %

Verdichtetes Natriumtripolyphosphat Schüttgewicht » 0,55

Zurückgehalten Sieb Nr. 25 der B.S.S. 17,0 %

-25 + 36 der B.S.S. 17,3 %

-36 + 60 der B.s.S. 31,0 %

-60 +100 der B.S.S. 24,7 %

-100 der B.S.S. 10,0 ^.

Es wurden insgesamt 4880 g dieses Produktes vom Schüttgewicht 0,55 erhalten, wenn man die Trommel 101 vermittels Zahnrad und Zahnstange 107 kippte. Nach Einfüllen von 28OO g dieses Produktes in die Trommel 101, das als Ausgangsmaterial diente, und Zusatz von 1200 g vorgebildetem Natriumtripolyphosphat vom Schüttgewicht 0,46 wurde die Trommel 101 in Drehung versetzt und mittels des Gasbrenners 108 auf eine Temperatur von 470⁰C erhitzt. 26OO g Natriumorthophosphatlösung (P₂O₅-GeImIt - wie vorher - 24 J^) wurde aus dem Zerstäubungsgefäß auf das in der Trommel 101 befindliche Trlpolyphosphat zerstäubt, bis die Temperatur auf etwa 100⁰C gesenkt war. Die Trommel 101 wurde weitere 10 Minuten lang rotleren gelassen, und die Temperatur fiel durch natürliche Abkühlung auf 80°C. Während die Trommel^noch rotierte, wurde sie durch den Gasbrenner I08 erneut erhitzt,

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bis eine Temperatur von 470⁰C erreicht war_s und diese Temperatur· wurde 15 Minuten gehaltene Das Gas wurde dann abgedreht und die Trommel 101 i^eiter in Rotation gehalten, bis die Temperatur auf 1ÖO°C gesunken war. Der gesamte Inhalt der Trommel 101 wurde dann durch Kippen der Trommel mittels Zahnrad und Zahnstange entleert«, Es wurde so ©ine Gesamtmenge von 5070 g Tripolyphosphat-Produkt erzeugt,, dessen Schüttgewicht 0,65 betrug und das folgende Siebanalysenwerte ergab ι

Zurückgehalten Sieb Έν_α 25 der BoS=So 13,0 tf

-25".+ 36 der B.S.S. l8_s7

-36 4- 60 der BcS.So JJ_a9 tf

-60 +100 der B₀SoS₀ 23,8

-100" der BoSoS₀ 6,7

Auch dieses Produkt war beständig gegen Abrieb«

Beispiel^ ~)

Die Erläuterung in diesem Beispiel erfolgt unter Bezugnahme auf Figur 3* ^di© ein Fließschema darstellt? Die Orthophosphatlosung wird im Vorratsbehälter (201) hergestellt und aufbewahrt, und z.war beträgt ihr PpOc-Gehalt 30 %. Leitung (202) fördert die Lösung zum Zer stäubungstrockner (203)5 aus welchem eine Förderleitung (204) getrocknetes "Orthogemisch" entweder über Leitung (205) zum Zerstaubungsmischer (207) oder über Leitung (206) zum Drehrohrofen (208) transportiert= Ein Strahl (209) von zerstäubtem Material wird über Leitung (210) nach Verdünnen mit Wasser (oder verdünn ter Orthophosphatlosung), das über Leitung (211) erfolgt, zugeführt. Dieser Sprühstrahl (209) führt die

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Hydratisierung im Zerstäubungsini scher (207) herbei. Die Phosphatgemisehe aus der Zerstäubungs- und Mischoperation werden vermittels der Förderleitung (212) dem Drehrohrofen (208) zugeführt. Eine Fördervorrichtung (212) transportiert das heiße Tripolyphosphat vom Drehrohrofen (208) zum Zerstäubungsmischer (207). Eine wassergekühlte Fördervorrichtung und eine Rutsche (214) sind vorgesehen, um einen Teil des über die Förderleitung (21j5) rückgeführten Tripolyphosphats zu kühlen und als Endprodukt abzuziehen.

Orthophosphatlösung, deren Verhältnis auf 1,67 und de- A

ren PpO_K-Konzentration auf JO % eingestellt ist, wird bei 100 G wie in Beispiel 1 gelagert, um 3η dem Verfahren als Ausgangsmaterial zu dienen. Diese Orthophosphatlösung wird aus dem Vorratsbehälter 201 über Leitung 202 dem Zerstäubungstrockner 2OJ zugeführt und dort zum "Orthogemisch" getrocknet. Das "Orthogemisch" wird dann vermittels der Förderleitungen 20*1 und 206 dem Drehrohrofen 208 zugeleitet. Im Drehrohrofen 208 wird kalziniertes Tripolyphosphat erzeugt und über die Förderleitung 213 dem Zerstäubungsmischer 207 heiß zugeführt. Orthophosphatlösung aus Leitung 210 wird mit Wasser, das aus Leitung 211 zugeführt wird, auf eine P_o0_r-Konzentration von ?Jj % verdünnt und dann in die Zerstäubungsvorrichtung 209 des Zerstäubungsmi schere 207 eingespeist. Die zerstäubte Orthophosphatlösung kühlt das hei see Tripolyphosphat unter beträchtlicher Verdampfung von Wasser auf 70 bis 90°C herunter und liefert das Wasser für die Hydratation des Tripolyphosphates. Das hydratisierte Material gelangt dann mittels der Förderleitung 212 zum Drehrohrofen 208, wo es sich mit dem eintretenden Strom des zerstäubungs«

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getrockneten "Orthogemisches" vermischt, und das Gemisch wird in wasserfreies granuliertes Tripolyphosphat umgewandelt. 2 Gewientstelle Tripolyphosphat aus der Förderleitung 213 werden gekühlt und als Produkt mittels der wassergekühlten Förderleitung und der Rutsche 214 pro 1 Teil Tripolyphosphat aus dem Zerstäubungstrockner abgezogen, und 2,4 Teile werden in den Zerstäubungsmischer 207 zurückgeführt.

Gemäß einer unbedeutenden Abwandlung dieses Verfahrens wird das zerstäubungs-getrocknete "Orthogemiseh" über den Zerstäubungsmischer 207 dem Drehrohrofen 208 mittels der Förderleitungen 204 und 205 zugeführt.

In dem Beispiel, in dem das zerstäubungs-getrocknete Material seinen Weg über die Förderleitungen 204 und

206 zum Drehrohrofen 208 nahm, wurde gefunden, daß für jeden Teil Orthophosphat, welcher den Zerstäubungstrockner 203 passierte, ein gleicher Teil Orthophosphatlösung über Leitung 210 den Zerstäubungsmischer 207 passieren konnte. Für jeden Teil Tripolyphosphat, der vom Zerstäubungstrockner kommt, passleren 2,4 Teile die Förderleitung 213. Die Temperatur im Ofen 208 betrug 470^oC, und die Temperatur Im Zerstäubungsmischer

207 betrug 83⁰C. Das aus dem Kühler und über die Rutsche 214 abgezogene Produkt wies ein Schüttgewicht von 0,73 auf und war abriebfest. Es stellte ein granuliertes Material dar und wies bei der Siebanalyse die folgenden Werte aufs

Zurückgehalten Sieb Nr. 25 B.S,S^ 24,7 %

-25 + 36 B.S.S. 21,4 %

-36 + 60 B.S.S. 24,4 %

-60 +100 B.S,S. 17,7 $

-100 B.S.S. 11,8 #

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ORlGIWAL INSPECTED

Das Material war also relativ frei von feinpulvrigen Anteilen.

Beispiel 4

Das in diesem Beispiel beschriebene Verfahren wird nach dem in Figur 1 dargestellten Fließschema durchgeführt, doch wird die Förderleitung (6) nicht gekühlt. Der Zerstäubungsmischer (7) wird nicht gekühlt. Die Rutsche (8) 1st mit Mitteln zur Kühlung des Produktes ausgerüstet, um das Tripolyphosphat niedriger Dichte zu erhalten. Die Förderleitung (14) wird nicht gekühlt und der Rutsche (15) ist eine wassergekühlte Förderleitung vorgeschaltet, um das Fertigprodukt zu kühlen.

Die Verfahrensweise ist die gleiche wie in Beispiel 1 mit der Abänderung, daß die Förderleitungen keine Wärme von den Tripolyphosphaten mittlerer und niedriger Dichte aus den öfen 5 und 13 abziehen.

In diesem Beispiel wurde festgestellt, daß für jeden Teil Orthophosphat, der den Zerstäubungstrockner 3 passiert, eine gleiche Teilmenge Orthophosphatlösung über Leitung 10 in den Zerstäubungsmischer 7 gelangen konnte. Für jeden Teil Tripolyphosphat, der aus dem Zerstäubungstrockner kommt, passierten 4,3 Teile die Förderleitung 14, Von diesen wurden zwei Teile als Produkt abgenommen, und 2,3 Teile wurden in den Zerstäubungsmischer zurückgeführt. Die Temperatur im Zerstäubungsmischer 7 betrug 79 · Das Produkt, das vom Kühler über die Rutsche 15 abgezogen worden war, wies ein Schüttgewicht von 0,72 auf und war abriebfest.

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Es bestand aus einem granulierten Material und wies bei der Siebanalyse die folgenden Werte auf:

Zurückgehalten Sieb Nr. 25 der B.S.S.-36,6 %

-25 + 36 der B.S.S. 36,2 %

-36 + 60 der B.S.S. 20,8 %

-60 +100 der B.S.S. 4,6 %

-100 der B.S.S. 1,8 %

Das Material war also weitgehend frei von feinpulvrigen Anteilen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Alkalitripolyphosphaten durch Erhitzen eines Gemisches von Orthophosphaten, die bei der Dehydratisierung Tripolyphosphate zu bilden vermögen, auf eine Temperatur zwischen 200 und 600°C, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung von Orthophosphaten mit einem vorgebildeten Alkalitripolyphosphat mit einem Schüttgewicht unter 0,9 in einer zur Bildung eines trockenen, frei fließfähigen Orthophosphat/Tripolyphosphat-Gemisches ausreichenden Menge vorzugsweise bei einer Temperatur unter 120 C vermischt wird, so daß ein Teil des Tripolyphosphates als hydratisiertes Tripolyphosphat vorliegt, und das Gemisch aus Tripolyphosphat und Orthophosphat dann auf eine Temperatur zwischen 200 und 600°C so lange erhitzt wird, bis das Orthophosphat im wesentlichen in Tripolyphosphat umgewandelt ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgebildete Tripolyphosphat durch Zerstäubungstrocknung einer Lösung von zur Bildung von Tripolyphosphat befähigten Orthophosphaten hergestellt wird, um ein festes Gemisch von Orthophosphaten zu gewinnen, das feste Gemisch der Orthophosphat e auf eine Temperatur zwischen 200 und 600°C erhitzt wird, um das vorgebildete Tripolyphosphat herzustellen, das vorgebildete Tripolyphosphat mit einer weiteren Menge wäßriger Orthophosphatlösung vermischt und das Gemisch zwecks Umwandlung der Orthophosphate in Tripolyphosphat in einem separaten Ofen erhitzt wird.

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J5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet _s daß das vorgebildete Tripolyphosphat mit einem rückgeführten Teil des Tripolyphosphat-Fertigproduktes vermischt wird.

\. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgebildete Tripolyphosphat aus einem rückgeführten Teil des Tripolyphosphat-Fertigproduktes besteht.

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