DD103871B1

DD103871B1 - Process for the preparation of hydrated sodium trisphosphate

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Publication number: DD103871B1
Authority: DD
Publication date: 1980-11-26

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydratiaiertem ITatriumtriphosphat, insbesondere für die Anwendung in WaschmittelnoThe invention relates to a process for the preparation of hydrated ITatriumtriphosphat, in particular for use in detergents

Es ist bekannt, Natriumtriphosphafc-Hexahydrat durch Lösen des wasserfreien Salzes in Wasser und nachfolgende Kristallisation, insbesondere durch Aussalzen mit natriumchlorid, durch Susatz von mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeiten oder durch Vakuumverdampfung des überschüssigen Wassers, herzustellen*It is known to prepare sodium triphosphate hexahydrate by dissolving the anhydrous salt in water and subsequent crystallization, in particular by salting out with sodium chloride, by suspending water-miscible organic liquids or by vacuum evaporation of the excess water.

Weiterhin ist bekannt, die zur Bildung des Hexahydratea stochioiaetrisch erforderliche Wassermenge dem Natriumtriphosphat zuzuführen· Eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens besteht darin, daß mit einem V/asser Überschuß bis et-.va 30 ^c/o (bezogen auf die stocliioinetrische Wassernenge, die erforderlich ist, um das Hexahydrat zu bilden) gearbeitet wird, um - mittels der latenten Verdanpfungswärme des überschüssigen Wassers - die Temperatur des Reaktionsgutes auf etwa 50 bis 80 ⁰C au halten. Die Temperatur des V/assers beträgt 60 °C» Die Durchführung dieses Verfahrens wird wie folgt beschriebenIt is also known that the amount of water required to form the hexahydrate is stoichiometrically required to be supplied to the sodium triphosphate. A further development of this process is that with an excess of water up to 30 ^c / o (relative to the stoichiometric volume of water required). to form the hexahydrate) is worked to - by means of the latent Verdanpfungswärme the excess water - keep the temperature of the reaction mixture to about 50 to 80 ⁰ C au. The temperature of the water is 60 ° C. »The procedure of this method is described as follows

- Dosierung von Wasser und Natriumtriphosphat in einem Dreh*· rohrofenDosing of water and sodium triphosphate in a rotary tube furnace

- Trocknung des feuchten Produktes in einem zweiten Drehrohrofen- Drying of the moist product in a second rotary kiln

- Absiebung und Mahlen des ІІЬегкогпз- Screening and grinding of the ІІЬегкогпз

- Absackung·- Bagging ·

Weiterhin hat man versucht, die wahrend der Hydratationsreaktion zwangsläufig einsetzende starke Erwärmung des Gutes dadurch zu vermindern, daß man das Wasser dem Natriumtriphosphat in festem Zustand, also als Bis, zumischt. Bei der Hydratationsreaktion schmilzt dann das Eis_? welches eine Art "Innenkühlung" im Reaktionsgut bewirkt.Furthermore, attempts have been made to reduce the inevitable during the hydration reaction strong warming of the material by mixing the water to the sodium triphosphate in a solid state, ie as to. During the hydration reaction, does the ice melt _? which causes a kind of "internal cooling" in the reaction mixture.

In der Auslegeschrift 1.271.689 wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Ilatriumtriphosphates mit kurzer Hydratationszeit beschrieben. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, da3 ITatriumtri phosphat aus einer Fraktion des Ausgangstriphosphats (hergestellt nach einem Drehrohrofen- oder Sprühverfahren) mit einer Teilchengröße von etwa 1,14 bis 0,0533 mm bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des Triphosphates unter Bildung nicht zerbrökkelnder verdichteter Teilchen komprimiert wird; die verdichteten Teilchen werden 3odann gemahlen und eine Natriumtriphosphatproduktfraktion mit einer Teilchengröße von etwa 0,84 bis 0,148 mm wird schließlich abgetrennt·In the Auslegeschrift 1.271.689 a method for producing a short hydration time Ilatriumtriphosphates is also described. This process is characterized by compressing IT sodium tri-phosphate from a fraction of the starting triphosphate (prepared by a rotary kiln or spray method) having a particle size of about 1.14 to 0.0533 mm at temperatures below the melting temperature of the triphosphate to form non-crumbling compacted particles becomes; The compacted particles are then ground and a sodium triphosphate product fraction having a particle size of about 0.84 to 0.148 mm is finally separated.

In der Auslegeschrift 1.801*431 wird ein Verfahren zur Herstellung von hydratiaiertem Uatriumtriphosphat beschrieben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man wäßrige ITatriumphosphatlö'sungen oder -suspensionen einsetzt, die ein Na₂O s P₂O,- - Molverhältnis 1,667 bis 1,700 aufweisen, nunmehr calciniert und das Galcinationoprodukt anschließend mit Wasser bzw· Wasserdampf behandelt. Der Kristallwassergehalt liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 and 3,0 Masse-%.Patent Specification 1,801 * 431 describes a process for the preparation of hydrated sodium triphosphate, which comprises using aqueous IT sodium phosphate solutions or suspensions having a Na ₂ O s P ₂ O, molar ratio of 1.667 to 1.700. then calcined and the Galcinationoprodukt then treated with water or · steam. The water of crystallization is preferably in the range between 0.5 and 3.0 mass%.

Weiterhin ist bekannt, dem wasserfreien liatriumtriphosphat 0,2 bis 1,0 Iüasse-% (vorzugsweise 0,3 - 0,7 Masse-%) mikrokristallines IJatriumtriphosphat-Hexahydrat zuzumischen und das Gemisch sodann vollständig zu hydratisieren; das mikrokristalline Hexahydrat wurde zuvor auf Basis eines Phase I-Produktes hergestellt«It is also known to add to the anhydrous sodium triphosphate 0.2 to 1.0% (preferably 0.3 to 0.7%) microcrystalline I-sodium triphosphate hexahydrate and then fully hydrate the mixture; The microcrystalline hexahydrate was previously prepared on the basis of a Phase I product. «

Der Srfindungsgedanke der Offenlegungsschrift 1,792.158 bezieht sich auf die Herstellung von hydratisiertem natriumtriphosphat mit eingestellten Partikelgrö3en und Schüttgewichton· Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man wasserfreies granuliertes IJatriumtriphosphat, das zu wenigstens 10 lIasse-% Teilchen <0,147 mm enthält, mit nicht mehr als 105 % der für die Bildung des Kexahydrates theoretisch erforderlichen Menge an Y/asser besprüht. Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, da3 das hydratisierte Produkt klassiert werden mu3, und daß das Unterkorn dem Verfahren wieder zugeführt wird»The invention relates to the preparation of hydrated sodium triphosphate with adjusted particle sizes and bulk density. The process is characterized in that anhydrous granulated sodium triphosphate containing at least 10% by volume of particles <0.147 mm is not more than 105 %. the amount of Y / water required theoretically for the formation of the kexahydrate. The process is further characterized in that the hydrated product must be classified and that the undersize be recycled to the process. "

Den bishercus dem aufgeführten Stand der Technik bekannten Verfahren haften nachfolgend aufgeführte Nachteile bzw. Unzulänglichkeiten an. Die Verfahren zur Herstellung von Natriumtripliosphat-Hexahydrat durch Lösen des wasserfreien Salzes in Y/asser und nachfolgende Kristallisation haben den Nachteil der Qualitätsminderung des Endproduktes infolge der teilweisen Hydrolyse des Natriumtriphocphates zu Di- und Monophosphat· Außerdem sind die Verfahren aufwendig, da das Produkt filtriert bzw. zentrifugiert, getrocknet und evtl. gemahlen werden mu3, während die Mutterlauge einer Aufbereitung bedarf·The methods hitherto known from the cited prior art adhere to the following disadvantages or inadequacies. The processes for the preparation of sodium tripolyphosphate hexahydrate by dissolving the anhydrous salt in Y / ass and subsequent crystallization have the disadvantage of reducing the quality of the final product due to the partial hydrolysis of the sodium tripiphosphate to di- and monophosphate · In addition, the process is complicated because the product is filtered or centrifuged, dried and possibly milled, while the mother liquor requires preparation.

Wird auf pulverförmiges liatriumtriphosphat die stöchiometrische V/assermenge bzw. ein Überschuß - bezogen auf die zur Bildung des Hexahydrates theoretisch erforderliche Wassermenge - aufgesprüht, dann besitzt diese LIethode zwar ener-If the stoichiometric amount of water or an excess, based on the theoretically required amount of water to form the hexahydrate, is sprayed onto powdered sodium triphosphate, then this lithium method has an energetic effect.

getische Vorteile und gestattet überdies eine Verfahrensvereinfachung, doch tritt eine starke Agglomeration des Pulvers unter teilweiser Verklumpung ein₀ Infolgedessen wird zwangsläufig der Wärmeaustausch mehr oder minder erheblich gestört, so daß die teilweise feuchte, heiie und klumpige Masse zur partiellen Hydrolyse unter Bildung von Di- und Monophosphat neigt»Getic advantages and permits, moreover, a simplification of the process, but occurs a strong agglomeration of the powder under partial clumping a ₀ As a result, the heat exchange is more or less significantly disturbed inevitably, so that the partially wet, heiie and lumpy mass for partial hydrolysis to form di- and Monophosphate tends »

Durch Zumischen von Eis zum wasserfreien Natriumtriphosphat kann Лег hydrolytische Zerfall zwar vermindert werden, doch abgesehen von der Unwirtschaftlichkeit der Zumischung des Eises gegenüber der AufsprUhmethode, hängt die Einheitlichkeit des Endprodukte,! weitestgehend vom Mischungsgrad beider Komponenten ab»By adding ice to the anhydrous sodium triphosphate, leuge hydrolytic decomposition can be reduced, but apart from the inefficiency of blending the ice over the AufsprUhmethode, the uniformity of the final products,! as far as possible from the degree of mixing of both components »

Das aus der Auslegeschrift I.27I06SS bekannte Verfahren ist durch eine Vielzahl von Verfahrensschritten gekennzeichnet, die einen erheblichen apparativen Aufwand und damit einen hohen Energieaufwand erforderlich machen·The method known from the Ausleggeschrift I.27I06SS is characterized by a plurality of method steps, which require a considerable outlay on equipment and thus a high expenditure of energy.

Wird das Ausgangcverhältnis Na^O ; -^р^Б ^von ^»^66 ^r "* S^e3^en 1,700 : 1 verschoben, steigt zwangsläufig der Anteil Diphosphat im Ausgangstriphosphat, was sich qualitätsmindernd auf das Endprodukt auswirkt.If the starting ratio Na ^ O; - ^r ^ ^ р Б ^of ^ '^ 66 "* S ^e 3 ^s 1,700: 1 shifted, the proportion rises inevitably diphosphate in Ausgangstriphosphat, which has a reduce the quality of the final product.

Das Zumischen von mikrokristallinem llatriumtriphosphat-Hexahydrat zu pulverfö'rmigem wasserfreien Matriumtriphosphat bewirkt zwar keine Verklumpungen während der Herstellung cremeartiger Massen bei der Behandlung mit Wasser, doch ist diese Ausgangsmischung ungeeignet für ein Sprühverfahren, zumal man beim Umgang mit Iiatriumtriphosphat mit feiner werdendem Korn in zunehmendem МаЗе Hafterscheinungen beobachtet, die zu Zusanmenballungen der Teilchen oder zu Anbackungen an Bunkerwänden und Maschinenteilen führen· Diese Hafterscheinungen werden durch das Besprühen mit Wasser begünstigt· Demzufolge ist der Wärmeübergang zur Umgebung sehr weitgehend herabgesetzt, die Guttemperatur steigt stark an, was wiederumAlthough admixing of microcrystalline sodium triphosphate hexahydrate with powdered anhydrous matrium triphosphate does not cause agglomeration during the preparation of creamy masses when treated with water, this starting mixture is unsuitable for a spraying process, especially as the handling of sodium triphosphate increases with increasing grain size Slip phenomena observed that lead to Zusanmenballungen the particles or caking on Bunkerwänden and machine parts · These disadvantages are favored by spraying with water · Consequently, the heat transfer to the environment is very largely reduced, the Guttemperatur rises sharply, which in turn

Hydrolysereaktionen zur Folge hat· Bei geringen Prozentgehalten an Hexahydrat im zu bearbeitenden Bohprodukt wird die Kristallieationsgeschwindigkeit zu gering, bei höheren Prozentgehalten ist die Kristallisationsgeschwindigkeit nicht meha» kontrollierbar·Hydrolysis reactions have the consequence · At low percentages of hexahydrate in Bohprodukt to be processed, the crystallization rate is too low, at higher percentages, the crystallization rate is not meha »controllable ·

In der Offenlegungschrift 1.792.158 soll mit einem bestimmten Peinkornanteil ein hydratisiertes Natriumtr!phosphat mit eingestellten PartikelgröBen und Schüttgev.'ichten hergestellt werden· Aus den Beispielen ist aber klar ersichtlich, daß nicht allein der Feinkornanteil im Natriumtriybosphat das Schüttgewicht deg hydratisierten Produkte» beeinflußt-, sondern erwartrmgsgemäS der sich anschlief enie MahlprozeS mit Absiebung einzelner KornfraK+jLfrnen. Durch Heraussieben einseiner Kornfraktionen wjLrid aas Schuttgewicht ds3 hydratisierten !•Tatriumtriphoäpnates eingestellt. Au3erdom sind mehrere Arbeitsstufen erforderlich, die den apparativen Aufv/and erhöhen· Beträgt der Anteil an Feinstmaterial mehr als 1С Masse-?S$ so kommt ез ез im Drehrohrofen durch starkes Ansteigen der Temperatur zu Hydrolysereaktionen und zu Verklumpungen des Fertigmaterial3. Ein anschließender Mahlprozeß mit Absiebung der einzelnen Kornfraktionen ist in jedem Fall erforderlich»In the disclosure document 1,792,158, a hydrated sodium triester phosphate with adjusted particle sizes and bulk solids should be prepared with a certain percentage of peanut grain. However, it is clearly evident from the examples that not only the fine grain fraction in the sodium triybosphate influences the bulk density of the hydrated products. but erwartrmgsgemäS which anschlief enie MahlprozeS with screening of individual KornfraK + jLfrnen. By sifting out one of its grain fractions, the waste weight of ds3 hydrated! Tatrium triphenyl carbonate was adjusted. In addition, several work steps are required to increase the apparatus demand. · If the proportion of ultrafine material is more than 1% by mass in the rotary kiln, a strong rise in temperature leads to hydrolysis reactions and clumping of the finished material3. A subsequent grinding process with screening of the individual grain fractions is required in each case »

Zweck der Erfindung ist es, die oben aufgeführten Mängel zu beseitigen, die Ökonomie des Verfahrens zu verbessern und ein rieselfähige3 nicht verbackendes Produkt für die Y/aschmittelindustrie herzustellen.The purpose of the invention is to eliminate the above-mentioned deficiencies, to improve the economy of the process and to produce a free-flowing 3 non-caking product for the laundry industry.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technologisch einfaches und kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von hydratisiertem Satriumtriphosphat zu entwickeln, bei dem auch während der Behandlung mit Wasser ein guter Wärmeübergang zur Umgebung gewährleistet wird, was wiederum Hydrolysereaktionen des Triphosphatea zu Di- und Monophosphaten verhindert und damit hydratisiertes Katriumtriphosphat einwandfreier Qualität liefert.The invention has for its object to develop a technologically simple and continuous process for the preparation of hydrated sodium triphosphate, in which a good heat transfer to the environment is ensured even during treatment with water, which in turn prevents hydrolysis reactions of Triphosphatea to di- and monophosphates and thus hydrated Katriumtriphosphat perfect quality supplies.

Es wurde gefunden, daß die Zugabe von Natriumsulfat zum Natriumtriphosphat die in der Aufgabenstellung gesetzten Ziele erreicht werden. Dabei wird das Natriumsulfat als Peststoff zugemischt bzw. als gesättigte Natriumsulfatlösung auf das wasserfreie Natriumtriphosphat aufgesprüht, Werden auf diese Art mehr als 1 % Natriumsulfat, vorzugsweise 10-30 Masse-% - bezogen auf die Menge wasserfreien Natriumphosphats - zugegeben, so wird die Erwärmung des Reaktionsgutes durch eine. Art "Innenkühlung" mehr oder minder hintangehalten. Steigt die Temperatur des Reaktionsgemisches über 32,4 °C, so schmilzt das Na₂SO, . 10 HpO im eigenen Kristallwasser unter Abkühlung und verhindert dabei zwangsläufig ein bis in den unerwünschten Bereich der Hydrolyse führendes. Ansteigen der Reaktionstemperatur· Allerdings steigen die Hydratationszeiten um ein vielfaches. Kennzeichnend iiafür ist der flache Anstieg der Temperatur-Zeit-Kurve bis zur Beendigung der Hydratation. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Körnung des eingesetzten Natriumtriphosphates unerheblich ist. Man kann also bei Zugabe von Na₂SO. auch pulverförmiges Natriumtriphosphat zur Herstellung hydratisierter Natriumtriphosphatprodukte im Aufsprühverfahren einsetzen.It has been found that the addition of sodium sulfate to the sodium triphosphate achieves the objectives set in the problem. In this case, the sodium sulfate is added as a pestle or sprayed onto the anhydrous sodium triphosphate as a saturated sodium sulfate solution. If in this way more than 1 % sodium sulfate, preferably 10-30% by weight, based on the amount of anhydrous sodium phosphate, is added, the heating of the Reaction good by a. Type "internal cooling" more or less withheld. If the temperature of the reaction mixture rises above 32.4 ° C, the Na ₂ SO, melts,. 10 HpO in its own water of crystallization with cooling and thereby inevitably leading up to the undesired range of hydrolysis leading. Increase in the reaction temperature · However, the hydration times increase many times. Characteristic of this is the shallow increase in the temperature-time curve until the end of the hydration. The advantage of this method is that the grain size of the sodium triphosphate used is irrelevant. So you can with the addition of Na ₂ SO. also use powdered sodium triphosphate for the preparation of hydrated sodium triphosphate by Aufsprühverfahren.

Die Hydratationstemperaturen werden durch den Effekt der "inneren Kühlung" so gesenkt, daß Hydrolysereaktionen weitestgehend ausgeschalten werden. Es werden hydratisierte Natriumtriphosphatprodukte von hoher Qualität und Reinheit erhalten.The hydration temperatures are lowered by the effect of the "internal cooling" so that hydrolysis reactions are largely switched off. Hydrated sodium triphosphate products of high quality and purity are obtained.

example 1

Wasserfreies Natriumtriphosphat wurde auf einem Granulierteller mit Wasser von 20 ⁰C besprüht. Die Wassermenge wurde so berechnet, daß auf 1 Mol Na₅P₃O₁₀ 1,5 Mol H₂O kommen; überdies wurden dem Natriumtriphosphat 2,5 Masse-% Na₂SO. · H₂O zugemischt; Kornspektrum des Natriumtriphosphates:Anhydrous sodium triphosphate was sprayed on a granulating plate with water of 20 ⁰ C. The amount of water was calculated so that come to 1 mol of Na ₅ P ₃ O ₁₀ 1.5 mol H ₂ O; Moreover, the sodium triphosphate was 2.5% by mass of Na ₂ SO. · Added H ₂ O; Spectrum of sodium triphosphate:

2,52.5 - 3,15- 3,15 mmmm 0,10.1 2,02.0 - 2,5- 2.5 mmmm 0,30.3 1,251.25 - 2,0- 2.0 mmmm 2,12.1 1,01.0 - 1,25- 1.25 mmmm 2,42.4 0,80.8 - 1,0- 1.0 mmmm 5,65.6 0,50.5 - 0,8- 0.8 mmmm 20,420.4 0,250.25 - 0,5- 0.5 mmmm 36,936.9 0,10.1 - 0,25- 0.25 mmmm 29,929.9 0,050.05 - 0,1- 0.1 mmmm 2,12.1 <0,05<0.05 mmmm 0,20.2

Der 'Hydratationsverlauf der besprühten Probe v.urde durch die Aufnahme eines Temperatur-Zeit-Diagramms in einem wärmeisolierten Gefäß verfolgtThe course of the hydration of the sprayed sample was followed by taking a temperature-time diagram in a thermally insulated vessel

Dabei wurde wie folgt gearbeitet: It worked as follows:

Wasserfreies Natriuratriphosphat v.urde innerhalb von 3 5 Min» mit der berechneten Menge Wasser besprüht; 100 150 g der Probe wurden in ein wärmeisoliertes Gefäß gegeben, sodann wurde die Temperatur-Zeit-Kurve aufgenommen.Anhydrous sodium triphosphate was sprayed with the calculated amount of water over a period of 3 to 5 minutes. 100 150 g of the sample were placed in a thermally insulated vessel, then the temperature-time curve was recorded.

Die Hydratation war nach ca· 15 Min· beendet, 34 ⁰C wurden nicht überschritten,The hydration was complete after about 15 minutes, 34 ^° C. were not exceeded,

Example 2

Es wurden wiederum wie in Beispiel 1 verfahren· Dem Natriumtriphosphat wurden 10 Masse-5S I^SO. - bezogen auf das wasserfreie Katriumtriphosphat - zugegeben. Die aufgesprühte Wassermenge, in der 25 % des insgesamt zugesetzten NapSO. gelöst waren, wurde so berechnet, daß das gesamte HpO vom Na₁-PoO₁ gebunden werden konnte; Kornspektrum des Ausgangsmaterials s, Beispiel 1. Die Hydratation war nach ca· 10 Min, beendet; die Maximaltemperatur betrug 36 °C.The procedure was again as in Example 1. The sodium triphosphate 10 mass-5S I ^ SO. - Based on the anhydrous Katriumtriphosphat - added. The sprayed amount of water in which 25 % of the total added NapSO. were solved so that the total HpO could be bound by Na ₁ -PoO ₁ ; Spectrum of the starting material s, example 1. The hydration was complete after about 10 minutes; the maximum temperature was 36 ° C.

Claims

claims

A continuous process for the preparation of hydrated sodium triphosphate, characterized in that on a moving pesticide bed of anhydrous
Sodium triphosphate and>. 1 mass% sodium sulfate, preferably 10-30 mass%, based on the amount of anhydrous sodium triphosphate, are added and then the reaction mixture is sprayed with water or sodium sulfate solution.

2, method naoh claim 1, characterized
that the sodium sulfate can be used as anhydrous or hydrated water-containing substance.