DE2063207A1

DE2063207A1 - Verfahren zur Herstellung von pn marem und sekundärem Natriumphosphat

Info

Publication number: DE2063207A1
Application number: DE19702063207
Authority: DE
Inventors: Giorgio Dr Mailand Scaglia Carlo Dr Busto Arsizio Varese Banlli Fihppo Dr Mailand Cozza, (Italien) R
Original assignee: Societa Italiana Resine SpA SIR
Current assignee: Societa Italiana Resine SpA SIR
Priority date: 1969-12-23
Filing date: 1970-12-22
Publication date: 1971-07-01
Also published as: US3752879A; YU310070A; DE2063207B2; GB1284507A; CH536793A; FR2074119A5; NL7018325A

Description

¹¹ Verfahren zur Herstellung von primärem und sekundärem Natriumphosphat "

Priorität: 23. Dezember 1969, Italien, Nr. 26 208-A/69

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von primärem und sekundärem Natriumphosphat, die zur Herstellung von Hatriumtripolyphosphat verv/endet v/erden können.

Natriumtripolyphosphat verwendet man bekanntlich in Waschmitteln nicht nur zur Verbesserung der Waschkraft, sondern auch als Abfangmittel für im Wasser enthaltene Calcium- und Magnesiumionen. Es ist auch bekannt, Natriumtripolyphοsphat durch Erhitzen eines Gemisches von primärem und sekundärem Natriumphosphat nach der folgenden Reaktionsgleichung herzustellen:

+ 2H₂O

Für einen «sufrle i ens teilenden Iioakt ions ab lauf un-i für ein« η hohen ReinheifciJtiriii ύαα llafcriunitripolyphoaph/its int die Verweii-dung einen Prodntibun mit einem goateuerten und Iwnofcraiton ^rMd

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der Salzbildung erforderlich. Deshalb muss man bei einem derartigen Produkt ein ife^OrPgOr-Molverhaitriis- beibehalten, das möglichst nahe an das für die vorgenannte■Reaktion, angegebene stöchiometrische Verhältnis herankommt. Dieses Molverhältnis

nicht beträgt 1,66. Wenn das l^^OjPpOc-Molverhältnis-"-/- 1,66 beträgt_r

erhält man im Endprodukt mehr oder weniger grosse Mengen an Nebenprodukten. Dadurch verschlechtern sich die Ausbeute und die Reinheit des IJatriumtripolyphosphats. Ein konstanter Wert für das NagOtPgOc-MolverhäLtnis ist insbesondere beim kontinuier- ^ liehen Herstellungsverfahren ein entscheidender Faktor, wenn man nach dem anschliessenden Erhitzen über einen längeren Zeitraum ein Produkt mit gleichmässigen Eigenschaften erhalten will. Aus diesem Grunde ist es sehr wichtig, den Grad der Salzbildung bei der bekannten Reaktion der neutralisation von Phosphorsäure mit wässriger llatriumhydroxidlösung zu steuern. Hierfür wäre es jedoch unüblich, eine quantitative Analyse der Volumina des sauren und des basischen Reaktionsteilnehmers durchzuführen, da bei einem kontinuierlichen Verfahren eine genaue quantitative Analyse einer durch nassen Aufschluss von Mineralphosphaten erzeugten Phosphorsäure ausserordentlich schwierig ist. Deshalb wird in der Praxis vorzugsweise der Grad der Salzbildung berechnet oder der p^-Wert des Salze bildenden Produkts manuell gemessen. Hierbei wird die Zuführung der Reaktionsteilnehmer auf der Basis des Vergleichs des erhaltenen Ergebnisses mit einem vorbestimmten Wert gesteuert. Selbst eine derartige Steuerung liefert jedoch keine zufriedenstellenden Ergebnisse.

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\Ienn man nämlich Pig. 1 der Zeichnung "betrachtet, in der auf der Ordinate die p„~Werte und auf der Abszisse das ITa₂OiP₂O,--Molverhältnis angegeben sind, sieht man aus dem Verlauf der Phosphorsäure-Neutralisationskurve, dass im Pjj-Bereich. von etwa 6,8 bereits'geringe Veränderungen des p_u-"Wertes beträchtli-

ehe Veränderungen des Na₂O: P₂O₁--Mol-verhältnisses hervorrufen. / Arbeiten nach der angegebenen Weise und unter Verwendung von im Handel üblicherweise erhältlichen Steuerungsvorrichtungen ist es jedoch nicht möglich, eine genaue Kontrolle der Phosphorsäure-Salzbildungsreaktion durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, die geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten zu beseitigen und ein kontinuierliches Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem die Bildung von primärem und sekundärem Natriumphosphat unter strenger Einhaltung eines konstanten Na₂0:P₂0,--Morverhältnisses erfolgt. Die Erfindung löst diese Aufgabe.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von primärem und sekundärem Natriumphosphat aus Phosphorsäure und wässrige Natriumhydroxidlösung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man in ein Reaktionsgefäss mit Rührwerk kontinuierlich Phosphorsäure- und εο viel wässrige Natriumhydroxidlösung einspeist, dass deren Menge zwischen den zur Überführung der Phosphorsäure in das sekundäre und das primäre Natriumphosphat theoretisch erforderlichen Mengen liegt, das Na₂0:P₂0^-Molverhältnis der Reaktionsprodukte dadurch steuert, dass man aus dem Reaktionsgefäss entnommene Proben zuerst mit einer zur vollständigen Überführung der Phosphorsäure in das

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sekundäre Natriumphosphat ausreichenden Menge wässriger Natriumhydroxid lösung mit "bekanntem Titer und danach mit einer zur vollständigen Überführung der Phosphorsäure in das primäre Natriumphosphat ausreichenden Menge wässriger Mineralsäure mit bekanntem Titer versetzt und dass man das gewünschte Na₂O:P₂O[--Molverhältnis bei den aus dem Reaktionsgefäss abgezogenen Reaktionsprodukten in Form von primärem und sekundärem Natriumphosphat dadurch beibehält, dass man aufgrund der Volumina der basischen und -der sauren Lösung mit bekannten Titern k die Einspeisung der Reaktionsteilnehmer in das Reaktionsgefäss steuert.

Als Phosphorsäure kann man auch teilweise neutralisierte Phosphorsäure in das Reaktionsgefäss einspeisen, doch muss in jedem Fall der Salzbildungsgrad niedriger als derjenige sein, den man im Reaktionsendprodukt zu erhalten wünscht. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird Phosphorsäure, die z.B. beim Nassaufschluss von Mirieralphosphaten erhalten wird, zusammen mit wässriger Natriumhydroxid- r lösung kontinuierlich dem Reaktionsgefäss zugeführt.

Während der Reaktion wird die Temperatur vorzugsweise auf 85 bis 9O°C gehalten. Das Na₂0:P₂Or-Molverhältnis im Reaktionsendprodukt wird derart geregelt, dass es auf einer bestimmten und konstanten Höhe bleibt.

Im einzelnen wird das Verfahren wie folgt durchgeführt. Die Werte des Na₂O:P₂Oc-MoIVerhältnisses werden bei Proben, aufge- > zeichnet, die aus dem Reaktionsgefäss entnommen und mit voll- ;

entsalztem Wasser verdünnt werden. Anschliessend werden die Pro- ί _x 109827/1414 !

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ben mit soviel wässriger ITatriunhydroxidlösung mit bekanntem Titer versetzt, dass die gesamte Säure in' Form des sekundären Natriumphosphats vorliegt. Anschliessend werden die gleichen Proben mit soviel wässriger Mineralsäure mit bekanntem Titer ; versetzt, dass die gesamte Phosphorsäure in Form des primären Natriumphosphats vorliegt.

Bei der praktischen Durchführung wird die Natriumhydroxidlösung bis zum Erreichen des P^-Wertes 8 bei der Probe zugegeben, während die Säurelösung bis zum Erreichen des ρττ-Wertes 4 zugegeben wird. Diese beiden pjj-Werte entsprechen einem steileren Verlauf der Heutralisationskurve für Phosphorsäure mit wässriger Natriumhydroxidlösung, wie aus Pig. 1 ersichtlich ist. Die "beiden Punkte werden potentiometrisch gemessen.

« Auf diese Weise sind die Ablesungen der Volumina der Lösungen : mit bekannten Titern ausserordentlich genau. Deshalb kann man s das HapO:PoOc-Molverhältnis bei den Reaktionsendprodukten aus X., der blossen Differenz der Volumina der titrierten Lösungen sehr genau ermitteln.

; Somit kann man die Einspeisung der Ausgangssubstanzen in das

I Reaktionsgefäss derart steuern, dass ein Endprodukt abfliesst,

) das einen konstanten Neutralisationsgrad und einen angestreb-

( ten Viert des ifeujOtPgOt-Molverhaltnisses aufweist, das vorzugs-

' weise 1,66 beträgt. Bei der bevorzugten Ausführungsform beim

( Verfahren nach der Erfindung werden alle beschriebenen Arbeito-

\ weisen automatisch mittels eines Systems ausgeführt, das fol-

ί gende Schritte vorsiehti

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a) Entnehmen von Proben aus dem Reaktionsgefäss, b.) Verdünnen der Proben mit vollentsalztem Wasser,

c) Zufügen einer wässrigen Iiatriumhydroxidlösung mit bekanntem ■ Titer bis zu.einem p_H-Wert von 8,

d) Ablesen des"Volumens der verbrauchten basischen lösung,

e) Zugeben einer wässrigen Mineralsäurelösung mit bekanntem Titer bis zum p_H-Wert 4» .

f) Ablesen des Volumens der verbrauchten sauren Lösung,

. g) Bestimmen des Neutralisationsgrades der Probe auf der Basis | der verbrauchten Volumina von basischer und saurer Lösung

und
h) Übermitteln eines Signals an eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Mengenverhältnisses der' zuzuführenden Natriumhydroxidlösung zur Phosphorsäure.

Dieses System kann aus einem Titrimeter bestehen, das mit einem Speicher verbunden ist, der ein Signal an einen Strömungsmesser übermittelt.

k Der Hauptvorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, dass man aus Phosphorsäure ein primäres und sekundäres Natriumphosphat erhalten kann, das konstante Eigenschaften besitzt. Das erhaltene Endprodukt kann mit hoher Ausbeute und konstanten Eigenschaften über eine längere Zeitdauer in Hatriumtripolyphosphat umgewandelt werden. ,

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist es nicht erforderlich, aus dem Reaktionsgefäss genau abgemessene Proben zu entnehmen. Dies stellt einen weiteren Vorteil unter Berücksichtigung der Tatsache dar, dass das Röaktionsgefass eine

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Lösung enthält, die 20 bis 50 $> lösliche Phosphate bei einer Kristallisationstemperatur, die im Falle der oberen Konzentrationsgrenze höher als annähernd 6O⁰C liegt, und Feststoffe in Suspension enthält.

Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung.

Die durch die Leitung 1 zugeführte Phosphorsäure wird im Gefäss 3 gereinigt. Durch die "Leitung 2 wird Aktivkohle und Bariumcar-"honat oder eine andere Verbindung zum Reinigen der Säure in das gleiche Gefäss eingeführt.

Die gereinigte Säure wird dann durch die Leitung 4- in das Reaktionsgefäss 5 gepumpt, während eine wässrige Natriumhydroxidlösung durch die Leitung 10 eingespeist wird. Im Reaktionsgefäss 5 wird das Neutralisationsprodukt der Phosphorsäure gebildet, wobei die Bedingungen derart gesteuert werden, dass ein. vorbestimmtes und konstantes Na~ OrPpO₁--Mol verhältnis erreicht wird, das vorzugsweise 1,66 beträgt. Zu diesem Zweck werden von einem Titrimeter 7 automatisch Proben aus der Leitung 6 entnommen, die mit vollentsalztem Wasser verdünnt werden. Danach wird der Neutralisationsgrad der Proben nach dem vorbeschriebenen Verfahren bestimmt. Dann werden Signale an den Speicher 8 übermittelt, der danach auf den Strömungsmesser 9 einwirkt. Dieser steuert die Zufuhr der wässrigen Natriumhydroxidlösung.

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Claims

Pat ent ans prüoh e

1. Verfahren zur Herstellung von primärem und sekundären ITatriumphosphat aus Phosphorsäure und wässriger Ilatriumhydroxidlösung, dadurch gekennzeichnet, dass man in ein Reaktionsgefäss mit Rührwerk kontinuierlich Phosphorsäure und so viel wässrige Natriumhydroxid!ösung einspeist, dass deren -ffenge zwischen den zur Überführung der Phosphorsäure in das sekundäre und das primäre Natriumphosphat theoretisch erforderlichen Mengen liegt, das Na₂O: PpOj--Molverhältnis der Re-

|| aktionsprodukte dadurch steuert, dass man aus dem Reaktionsgefäss entnommene Proben zuerst mit einer zur vollständigen Überführung der Phosphorsäure in das sekundäre Natriumphosphat ausreichenden Menge wässriger Natriumhydroxidlösung mit bekanntem Titer und danach mit einer zur vollständigen Überführung der Phosphorsäure in das primäre Natriumphosphat ausreichenden Menge wässriger Mineralsäure mit bekanntem Titer versetzt und dass man das gewünschte Na20:P20c-Molverhältnis bei den aus dem Reaktionsgefäss abgezogenen Reaktionsprodukten in Form von primä-

b rem und sekundärem Natriumphosphat dadurch beibehält, dass man aufgrund der Volumina der basischen und der sauren Lösung mit bekannten Titern die Einspeisung der Reaktionsteilnehmer in das Reaktionsgefäss steuert,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Steuerung vollständig automatisch mittels eines Titrimeters, eines Speichers und eines Strömungsmessers zur Regulie- ι rung der einzuspeisenden Reaktionsteilnehmer durchführt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei Temperaturen von 85 Ms 9O⁰C durchführt.

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