DE2112340A1 - Verfahren zur Herstellung von reinem Kalium-Kurrolsalz - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von reinem Kalium-Kurrolsalz

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DE2112340A1
DE2112340A1 DE19712112340 DE2112340A DE2112340A1 DE 2112340 A1 DE2112340 A1 DE 2112340A1 DE 19712112340 DE19712112340 DE 19712112340 DE 2112340 A DE2112340 A DE 2112340A DE 2112340 A1 DE2112340 A1 DE 2112340A1
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potassium
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heating
salt
fertilizer
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DE19712112340
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English (en)
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Gero Dipl-Chem Dr Heymer
Horst-Dieter Dipl Wasel-Nielen
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Knapsack AG
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Knapsack AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/38Condensed phosphates
    • C01B25/44Metaphosphates
    • C01B25/445Metaphosphates of alkali metals

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von reinem Kalium-Kurrolsalz Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Kalium-Kurrolsalz durch Erhitzen von KH2P04 oder eines Ausgangsproduktes, das neben intramolekularem Wasser Kalium und Phosphor in einem Molverhältnis von etwa 1 enthält auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Kalium-Kurrolsalz.
  • Kalium-Kurrolsalz ist ein langkettiges, kristallines Polyphosphat, das sich nur wenig in reinem Wasser löst. Bei Zugabe eines Salzes mit einem anderen Kation bilden sich jedoch mehr oder weniger viskose Lösungen. Die Kettenlänge dieser auch als Kaliummetaphosphat bezeichneten Verbindung liegt zwischen Werten von einigenhundert und einigaztausend.
  • Kalium-Kurrolsalz findet Verwendung z.B. als Düngemittel,aber auch auf dem Lebensmittelsektor, wofür naturgemäß ein sehr reines Produkt benötigt wird.
  • Nach Van Wazer Phosphors and Its Compounds", Intersience Publishers New York L-1958 7, Band I, Seite 665, ist Kalium-Kurrolsalz angeblich sehr leicht zu erhalten, wenn man K12PO4 auf eine Temperatur oberhalb 150°C erhitzt. Thilo und Grunze, "Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie", Band 281 (1955), Seiten 273 bis 277, hatten jedoch bei Arbeiten über den Mechanismus der Entwässerung von KH2P04 gefunden, daß z.B. bei ein- bis zweistündigem. Erhitzen von KH2P04 auf 230 0C nur 2 bis 5 % Kurrolsches Salz gebildet wurde und daß nach insgesamt 20 Stunden noch 70 % des Reaktionsproduktes aus KH2P04 bestanden.-Zwar gaben sie an , daß oberhalb 250°C das noch vorhandene KH2P04 in Kurrolsches Salz übergehen würde, doch mußte aufgrund der in den einzelnen Versuchen angegebenen Erhitzungsdauer, welche in der Regel 24 Stunden betrug, der Fachmann annehmen, daß dies nur nach sehr langen Zeiträumen möglich sei.
  • In der deutscher Auslegeschrifti 109. 716 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Kaliumchlorid mit sogenannter "nasser" Phosphorsäure, erhalten durch Aufschluß von Phosphaterz und Mineralsäure, in einem Fließbett aus Kaliumpolyphosphat bei hohen, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes von Kaliumpolyphosphat liegenden Temperaturen kalziniert wird. Hierbei fällt ein Kalium-Kurrolsalz an, das in erheblichem Maße mit aus der "nassen" Phosphorsäure stammenden Fremdsubstanzen verunreinigt ist. Dieses Produkt ist als Düngemittel durchaus geeignet, kann jedoch keinesfalls auf dem Lebensmittelsektor eingesetzt werden. Hierfür ist es ratsam, von reinen Ausgangsmaterialien, z.B. KH2P04 auszugehen.
  • Gemäß der deutschen Patentschrift 764 764 erhält man Kalium-Kurrolsalz, wenn man KH2P04 einige Stunden unterhalb des Schmelzpunktes von Kalium-Kurrolsalz (8150C) erhitzt und dann langsam abkühlen läßt. Wie das Ausführungsbeispiel in dieser Patentschrift zeigt, erhitzt man das KH2P04 drei Stunden lang auf 8000C, läßt dann abkühlen und erhitzt anschließend das Produkt nochmals 16 Stunden auf 5000C.
  • Selbst bei Anwendung von Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes sind lange Reaktionszeiten erforderlich. So wird nach der deutschen Patentschrift 850 744 Kalium-Kurrolsalz erhalten, indem man schmelzflüssiges KH2P04 zu Blöcken von mehr als 100 kg erstarren läßt und diese Blöcke innerhalb eines Zeitraumes von mehr als 24 Stunden von der Schmelztemperatur auf Raumtemperatur derart abkühlt, daß dabei eine Rotglühtemperatur während mindestens 5 Stunden eingehalten wird.
  • Diesen bekannten Verfahren haften schwerwiegende Nachteile an. So fordern sie viel Zeit; was eine schlechte Raum-Zeitausbeute bedingt; oder anders ausgedrückt: es sind große und aufwendige Apparaturen notwendig, um in wirtschäftlich vertretbaren Zeiträumen einen genügenden Durchsatz zu erzielen. Außerdem verschlechtern die zur Erreichung der erforderlichen Temperaturen notwendigen hohen Energieleistungen die Wirtschaftlichkeit dieser Arbeitsweisen. Schließ-lich sind bei den in Betracht kommenden hohen Temperaturen erhebliche apparative Probleme zu überwinden, denn Phosphatsalze stellen, vor allem im schmelzflüssige Zustand, ein äußerst aggressives Medium dar, und die erstarrten Schmelzen haften sehr fest an den Gefäßwänden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Herstellung von praktisch reinem Kalium-Kurrolsalz, das z.B. auch auf dem Lebensmittelsektor eingesetzt werden kann, in kürzeren Zeiten und bei niedrigeren Temperaturen mit hohen Ausbeuten.
  • Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man dieses Ziel erreichen kann, wenn KH2P04 oder ein Ausgangsprodukt, das neben intramolekularem Wasser Kalium und Phosphor in einem Molverhältnis von etwa 1 enthält, auf Temperaturen zwischen 400 und 7000C, vorzugsweise auf Temperaturen von 500 bis 6500C, erhitzt und das Produkt bei dieser Temperatur 30 Minuten bis 4 Stunden, vorzugsweise 1 bis 2 Stunden, lang tem--pert.
  • Das Anhaften des Reaktionsproduktes an den Gefäßwandungen läßt sich insbesondere dadurch verhindern, daß man dem Aus gangsproduktpro Mol Phosphor bis'zu 1,1 Mol mindestens einer Verbindung, die bei der Reaktionstemperatur NH3 und/oder C02 abspaltet, vorzugsweise Harnstoff, zusetzt.
  • Es empfiehlt sich, während des Erhitzens einen Gasstrom, insbesondere einen Luft- oder Stickstoffstrom,über das Produkt zu leiten. Das bei Zusatz der MI3- und/oder C02-abspaltenden Verbindungen entstehende NH3 und/oder C02 wird zweckmäßigerweise zusammen mit dem Gasstrom abgeführt, von diesem abgetrennt und in bekannter Weise aufgearbeitet.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der damit verbundene technische Fortschritt gegenüber den bislang üblichen Arbeitsweisen liegen auf der Hand. So wird die zur Herstellung von Kalium-Kurrolsalz bisher benotlgte Zeit auf einen Bruchteil herabgesetzt und damit die Raum-Zeit-Ausbeute erheblich verbessert. Als wesentlicher Fortschritt kommt hinzu, daß durch die starke Reduzierung der Reaktionstemperatur sowohl die Energiekosten des Verfahrens merklich vermindert, als auch die apparativen Probleme in erheblichem Maße herabgesetzt werden. Die Verwendung eines Ng- un4/cAer CO-abspaltenden Mittels bringt den verfahren stechnischen Vorteil mit sich, daß die damit gebildeten Produkte kaum an den Wänden des Reaktionsgefäßes haften, und sich, falls gewünscht, ausgezeichnet zerkleinern lassen.
  • Um das erfindungsgemäße Verfahren näher zu erläutern, sind in der nachfolgenden Tabelle die wesentlichsten Faktoren einiger Versuche aufgeführt.
  • Die Ausgangsprodukte wurden mit 100C pro Minute auf die angegebene Endtemperatur aufgeheizt und dort verschieden lange getempert. Um die flüchtigen Reaktionsprodukte (H20 bzw.
  • + CO2) zu entfernen, wurde ein Stickstoffstrom über die Reaktipns N se geleitet. Zur Charakterisierung des Endproduktes wurden Röntgenaufnahmen nach der Guinier-Methode angefertigt, die in jedem Fall das reine Liniendiagramm des Kalium-Kurrolsalzes zeigten. Außerdem wurde die Löslichkeit der Endpro dukte in Wasser, berechnet als P205, bestimmt. Diese ist in erster Näherung ein Maß für den Kondensationsgrad des Kalium- Kurrolsalzes und ist schneller zu bestimmen als die mittlere Kettenlänge. Zu diesem Zweck wurde 0,1 g Substanz zu 250 ml Wasser gegeben, 1/2 h unter mehrmaligem Umschütteln stehen gelassen, durch ein Membranfilter abfiltriert und in einem aliquoten Teil des Filtrates colorimetrisch P205 bestimmt. Zur Kontrolle wurde in einigen Fällen zusätzlich eine Bestimmung der mittleren Kettenlänge durchgeführt. Die Ergebnisse sind der folgenden Tabelle zu entnehmen, die ausserdem die Vergleichswerte eines auf herkömmliche Weise hergestellten Handelsproduktes enthält.
  • Tabelle Ausgangsma- Endtempe- Temperzeit gelöstes mittlere terial ratur P205 Kettenlänge KH2P°4 5000C 0,5 h 1,0 % 525 KH2P04 5000C 1 h 1,0 % KH2P04 5000C 2 h 0,8 °/0 KH2P04 6000C 1 h 1,1 % 600 KH2P04 + Harnstoff (Molverhältnis 1:1) 5000C 0,5 h 1,7 °/0 650 dto. 5000C 1 h 1,4 '0 700 dto. 5000C 2 h 1,2 % dto. 6000C 1 h 0,9 % Handelsprodukt 1,5 % 220

Claims (8)

  1. Patentansprüche: 1) Verfahren zur Herstellung von reinem Kalium-Kurrolsalz durch Erhitzen von KH2PO4 oder eines Ausgangsproduktes, das neben intramolekularem Wasser Kalium und Phosphor in einem Molverhältnis von etwa 1-enthält, auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Kalium-Kurrolsalz, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsprodukt auf Temperaturen zwischen 400 und 7000 C erhitzt und das Produkt bei dieser Temperatur 70 Minuten bis 4 Stunden lang tempert.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsprodukt auf Temperaturen von 500 bis 6500 erhitzt.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das erhitzte Produkt 1 bis 2 Stunden lang tempert.
  4. 4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Ausgangsprodukt pro Mol Phosphor bis zu 1,1 Mol mindestens einer Verbindung zusetzt, die bei der Reaktionstemperatur NH3 und/oder C02 abspaltet.
  5. 5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als NH3 - und C02-abspaltende Verbindung Harnstoff einsetzt
  6. 6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Erhitzens einen Gasstrom über das Produkt leitet.
  7. 7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gas strom einen Luft- oder Stickstoffstrom einsetzt.
  8. 8) Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Zusatz einer NH3-und/oder CQ2-abspaltenden Verbindung das entstehende NH3 und/oder C02 zusammen mit dem Gasstrom abführt, von diesem abtrennt und in bekannter Weise aufarbeitet.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111302321A (zh) * 2020-04-10 2020-06-19 上海太洋科技有限公司 一种光学级偏磷酸钠的制备方法

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