DE965126C - Verfahren zur Herstellung von Polyphosphaten, insbesondere Natriumtripolyphosphat - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Polyphosphaten, insbesondere Natriumtripolyphosphat

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DE965126C
DE965126C DEC2116A DEC0002116A DE965126C DE 965126 C DE965126 C DE 965126C DE C2116 A DEC2116 A DE C2116A DE C0002116 A DEC0002116 A DE C0002116A DE 965126 C DE965126 C DE 965126C
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DE
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polyphosphates
tripolyphosphate
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polyphosphate
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DEC2116A
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Inventor
Dr Otto Pfrengle
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Chemische Fabrik Budenhiem KG
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Chemische Fabrik Budenhiem KG
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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
    • C01B25/40Polyphosphates
    • C01B25/41Polyphosphates of alkali metals
    • C01B25/412Preparation from alkali metal orthophosphates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Polyphosphaten, insbesondere Natriumtripolyphosphat Man hat Polyphosphate schon in der Weise hergestellt, daß man die Ausgangsgemische dieser -.'olyp,hosphate (meist Orthophosphate, aber auch Gemische mit anhydrischen Phosphaten oder solcher untereinander) geschmolzen hat und die abgekühlte Schmelze bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunkts längere Zeit getempert hat.
  • Es ist ferner bekannt, Polyphosphate dadurch herzustellen, daß Ausgangs-gemische dieser Polyphosphate auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunkts erhitzt werden. Man geht dahei im allgemeinen von Lösungen der Orthophosphate aus, die man zunächst calciniert und dann im selben oder in einem weiteren Arbeitsgange in Polyphosphat überführt. NachdenUSA.-Patentschriften2419I47 und 2 419 148 erfolgt die Caleination des Orthophosphatgemisches und die überführung in Tripolyphosphat in einem Arbeitsgang, und zwar in der Weise, daß die Orthophosphatlösung im Innern eines Drehrohrs durch eine Flamme auf e,i#hi#tztes, bereits fertig vorgebildetes Tripolyphosphat gesprüht wird und dann noch weiterhin längere Zeit im laufenden Drehrohr erhitzt wird.
  • Diese Verfahren haben verschiedene Nachteile. Insbesondere ist es bei keinern der bekannten Verfahren möglich, eine völlige Überführung der Reaktionskomponenten in Tripolyphosphat zu erreidhen. Bei alkalischer pH-Einstellung bilden sich beträchtliche Mengen Tetranatriumpyropbc>sphat, bei sauerer pH-Einstellung bildet sich Trimetaphosphat und Maddrellsches. Salz, während sich bei neutraler pl,-Einstellung meist all diese Komponenten im Reaktionsprodukt vorfinden. Das MaddTellsche Salz stört wegen seiner Unlöslichkeit, wäihrend Pyro- und Trimetaphosphat insbesondere die komplexbindende- Fähigkeit gegen Calcium herabdrücken und so den Gehrauchs-,vert des Produktes mindern.
  • Es ist nach diesen bisherigen Verfahren aber auch nicht möglich, die überführung in Polyphosphat in für die Praxis verwertbarem. Ausmaß bei Temperaturen von 300' und darunter zu erreichen. Versuche ergaben mit dem üblichen Orthop-hosphatgemisch bei einer Temperatur von 26o' innerhalb 61/2 Stunden eine Bildung von nur 2o% N 1 T a 5 P 3 0,0; die übrigen Gemengteile waren etwa 6411/o Pyrophosphat, i411/o Trimetaphoephat und 2"/o Maddrellsches Salz. Ein solches Produkt ist jedoch nicht mehr als »Tripolyphosphat« anzusprechen. Bei längerer Ausdehnung des Versuchs nimmt der Tripolyphosphatgehalt nicht mehr zu, wohl aber der Gehalt an unlöslichem Maddrellschem Salz. Da bei Temperaturen über 3oo' die Bildung des am meisten störenden Maddrellschen Salzes stark begünstigt wird, hat ein Verfahren bei dem unter 300' gearbeitet werden kann, besonderes Interesse.
  • Es wurde nun gefunden, daß man die Überfüh#rung des Bildungsgemisches in Polyphosphat überraschenderweise durch den Zusatz von mindestens i Gewichtsprozent eines oder mehrerer Nitrate stark katalysieren kann. Eine Erhöhung der Umsetzungsgeschwindigkeit läßt sich schon dadurch erzielen, daß man Alkalinitrate, besser Erdalkalinitrate, Aluminium- oder Ammoniumnitrat zusetzt.
  • Man hat früher schon bei der Herstellung von Pyrophosphaten Oxydationsmittel, auch Salpetersaure zugesetzt, wie in der deutschen Patentschrift 379 295 ausgeführt wird. Diese Zusätze erfolgen jedoch zu dem Zweck, organische Verbindungen durch Oxydation zu zerstören, um dadurch die Farbe des Produkts aufzuhellen. Daß hierdurch die Bildungsgeschwindigkeit arühydrischer Phosphate, insbesondere von Tripolyphos]#hat, gesteigert werden kann, ist jedoch bisher noch nicht bekanntgeworden. Für diesen Zweck werden bei Verwendung von Nitraten ohne Zusätze anderer Stickstoffverbindungen auch höhere Nitratgehalte benötigt - über i 1/a - als zum Zwecke der Farbaufhellung, wofür nach den Angaben der deutschen Patentschrift 443 196 0,03 bis o,o5 Gewichtspro7ent erforderlith sind.
  • Die höchste Umsetzungsgeschwindigkeit erzielt man, wenn man Nitrate bzw. Salpetersäurelösungen von Verbindungen verwendet, die den Stickstoff an Kohlenstoff gebunden enthalten, z. B. Harnstoffe, Guanidin, Dicvandiamid, Sernicarhazid, Hexainethylentetramin.
  • Durch diese Zusätze erreicht man, daß schon bei einer Temperatur von 2950' eine völlige Umsetzung in Tripoly hosphat ermöglicht wird.
  • . p Man erzielt bei der neuen Herstellungsweise auf wärmewiTtschaftlich außerordentlich günstigem Wege völlig klarlösliche Tripolyphosphate von hoher Reinheit.
  • Die Wirkung der Katalysatoren ist-dabei nicht auf Temperaturen von 300' und darunter heschränkt, wie fc>Igeilde Versuche zeigen: In einem Muffelofen wurde das im Beispiel genannte, den Katalysator Harnstoff + Salpetersäure enthaltende, durch Versprühen calcinierte Orthophosphatgemisch in einer flachen Schale erhitzt. Daneben stand eine ebensolche Probe, jedoch ohne Katalysatorzu#satz. Nach halbstündigem Erhitzen auf 4ool zeigte die katalysierte Probe einen Na 5 P, 01.-Gehalt von 970/01 die nicht katalysierte einen Gehalt von 87'/0. Beim einstündigen Erhitzen auf 4oo' lagen die Tripolyphosphatgehalte noch auf derselben Höhe von 97 bis 87 %, d. h. die Tripolyphosphatgehalt-. haben schon nach einer halben Stunde ihr Maximum erreicht, wobei aber bei der katalvsierten Probe eine praktisch vollkommene Überiührung des Orthophosphats in Tripolyp-hosphat eingetreten wa,r, während die nicht katalysierte Probe noch andere Phosphate, und zwar ein Gemisch von Pyro-und Trinietaphosphat enthielt.
  • Beim halbstündigen Erhitzen auf .46o' ergab sich beim katalysierten Material ein Tripolyphosphatgehalt von 95,5'/0, beim nicht katalysierten ein Gehalt von 87#D/o, der nach einer weiteren halben Stunde auf gi"/o stieg. Im katalysierten Material fanden sich nach einstündigem Erhitzen 9511/o Na. P 3 0,0; eine Behandlung von 30 Minuten bei 46o' ist hier schon zu lange.
  • Bei 54o' zeigte das katalysierte Material nach einer halben Stunde 96"/o Na,P,01" das nicht katalysierte Material 93,5 O/ü, d. h. selbst bei einer Temperatur von 540' zeigt der Katalysator noch eine deutliche Wirkung im Sinne einer Reaktionsbeschleimigung bzw. Ausbeuteerhöhung.
  • Der Zusatz der Katalysatoren hat außer der Reaktionszeitverkürzting bzw. Energieersparnis noch folgenden erheblichen Vorteil: Es gelingt auf diese Weise ohne Schwierigkeiten, in einem Drehro#hr die Tieftemperaturform des Tripolyphosphats zu erzielen. Die, Tieftemperaturform hat vor der Hochtemperaturform bekanntlich den Vorteil der höheren Löslichkeit. Bei nicht katalysierten Ortho,-phosphatgemischen ist man gezwungen, zur Vermeidung zu langer Reaktionszeiten mit der Temperatur höher zu gehen, wobei sich die Bildung der Ilochtemperaturform kaum vermeiden läßt.
  • Die katalysierenden Zusätze -eröffnen jedoch noch andere Herstellungsmöglichkeiten: Unter getigrieten Umsetzungsbedingungen erfolgt die Umsetzung in Polvphosphat fast momentan. Man kann auf diese Weise die Trocknung, Calcination und C)erführung in Polyphosphat in einem einzigen Arbeitsgang z. B. in der Weise durchführen, daß man die Orthophosphatlösung bei geeigneten Temperaturen in einen Sprühturm eindiist, wobei sich innerhalb weniger Sekunden das Polypho#sphat bildet. Von dem Verfahren gemäß den obengenannten USA.-Patentschriften unterscheidet sich dieses neue Verfahren dadurch, daß sich. bei dem bekannten Verfahren bei der Verdüsung zunächst calciniertes Orthop,hosphat bildet, das erst in einstündiger Reaktion im Drehrohr in Tripolyphosphat übergeht. B e i s i 1 10,97 kg NaH 2p04 - H,0 werden zusammen mit 5o kg Na2 H P 04 - 1:2 H2 0 geschmolzen und die Schmelze mit einer Lösung von 3o6 g Harnstoff in 1020 g konzentrierter Salpetersäure versetzt. Das Ganze wird auf einer Sprühwalze calcin.iert und das trockene Gemisch anschließend durch ein innen beheiztes Drehrohr geschickt, wobei die im Material am Ausfallende gemessene Maximaltemperatur 26o' beträgt. Die Durchlaufzeit beträgt io Minuten. Es entsteht ein klar wasserlösliches Produkt, dessen P20, fast ausschließlich als --\lTatriumtripolyphosphat vorliegt.

Claims (2)

  1. ]PATE NTA NS PR Ü C H E: i. Verfahren zur Herstellung von Polyphosphaten, insbesondere Alkalitripoly hosphat, da-. p durch gekennzeichnet, daß die Überführung des Ausgangsphosphatgernisches in Polyphosphat durch Zusatz von mindestens i Gewichtsprozent eines oder mehrerer Nitrate katalysiert wi-.rd.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadu-rch ge- kennzeichnet, daß Nitrate solcher gen, die Stickstoff an Kohlenstoff gebunden enthalten, insbesondere Harnstoffnitrat, verwendet werden. 3. Verfahren nach Anspruch i oder ->, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung des Ausgangsphosphatgemisches in Polyphosphat bei Temperaturen unter 300' vorgenommen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr, 4io o98; Zeitschrift für anorg. Chemie, Bd. 9, S. 252; Bd. 2#q I, S. 213-
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1216265B (de) * 1963-05-11 1966-05-12 Albert Ag Chem Werke Verfahren zur Herstellung von Natriumtrimetaphosphat
DE1567632B1 (de) * 1966-02-09 1970-04-23 Knapsack Ag Verfahren zur Herstellung von Tripolyphosphaten mit geringem Schuettgewicht

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE410098C (de) * 1921-08-31 1925-02-21 Benckiser Gmbh Joh A Verfahren zur Herstellung saurer Pyrophosphate

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