Brevet FR2508888A1 — publié le 19830107

l NOUVEL ORTHOPHOSPHATE DE SODIUM, PROCEDE POUR SON OBTENTION La présente invention a trait à un nouveau produit constitué par un nouvel orthophosphate de sodium Elle a également trait au procédé pour l'obtenir. Un procédé connu en vue de la préparation de tripolyphosphate de sodium consiste à sécher une solution d'orthophosphates contenant approximativement 5 moles de Na 20 pour 3 moles de P 205. Il est connu que les orthophosphates solides obtenus précur- seurs du TPP Na 5 P 3010 soit en four tournant, soit en atomiseur, sont 3 10 formés respectivement de mélanges plus ou moins intimes de Na H 2 PO et Na 2 HPO 4 d'une part, de Na 3 H 3 (PO 4)2 et Na 2 HPO 4 d'autre part. Les calcinations de ces mélanges d'orthophosphates conduisent, suivant les procédés, à divers pyrophosphates (Na 2 H 2 P 207 + Na 4 P 207) ou (Na 3 HP 207 + Na 4 P 207) sous forme cristalline ou amorphe Le TPP est alors obtenu par la thermocondensation de ces mélanges de pyro- phosphates Il est donc évident que les impuretés phosphatées ac- compagnant généralement le TPP (pyro neutre, polyphosphates solubles ou insolubles) sont dues aux ségrégations des orthophosphates ou des pyrophosphates qui sont liées aux procédés mis en oeuvre. A la connaissance de la demanderesse, quels que soient les procédés, le mélange obtenu après séchage est toujours composé d'au moins deux entités cristallines bien connues et répertoriées dans le diagramme d'équilibre Na 20 P 205 H 20. De manière surprenante la demanderesse a isolé un nouveau produit comprenant une seule phase cristalline de rapport Na/P sensiblement égale à 5/3. On peut attribuer à ce nouveau produit la formule suivante: Na 5 H 4 (PO 4)3 Par ailleurs son spectre aux rayons X est le suivant, mesuré par diffractométrie par réflexion. o N raie d A : l: 8,9: : 2: 5,35: : 3: 4,68: : 4: 4,63: : 5: 3,85: : 6: 3,81: : 7: 3,75: : 8: 3,67 : 9: 3,66 : 10: 3,33: : 11:il 3,28: : 12: 3,38: : 13: 3,15: : 14: 2,77: : 15: 2,72: : 16: 2,71: : 17: 2,68: : 18: 2,64: : 19: 2,54: Le produit selon l'invention peut en particulier être obtenu selon le procédé qui consiste: 8) à préparer une solution d'orthophosphates de sodium mono et disodique de manière que le rapport Na/P global soit égal sensi- blement à 1,667 + 0,01. b) à former un écoulement puits-tourbillon avec une phase gazeuse chaude à grande quantité de mouvement. c) à introduire ladite solution d'orthophosphates dans la zone de dépression de l'écoulement puits-tourbillon de manière à pro- voquer la dispersion de ladite solution d'orthophosphates par la phase gazeuse et sa cristallisation. Pratiquement on impartit à l'écoulement puits-tourbillon une grande quantité de mouvement A la phase gazeuse par rapport à la solution d'orthophosphates d'au moins 100 fois supérieure, de pré- férence de 1000 à 10 000 fois supérieure. De plus on donne une faible vitesse à la solution (inférieure à m/s) et une pression faible sur le gaz (inférieure à 105 Pa). Enfin on règle le profil de température de la réaction de cristallisation par la phase gazeuse. Pratique-ment dans le procédé selon l'invention l'écoulement gazeux puitstourbillon et la phase liquide forment à partir du contact des phases, trois zones successives et se succèdant dans l'espace sans discontinuité à savoir: a) une zone très courte de dispersion, b) une zone dans laquelle les éléments de volume du gaz et les gouttelettes de liquide forment des couples gaz liquide le long des trajectoires imposées par le gaz et selon un écoulement sensiblement piston. c) une zone isotherme v Selon l'invention on doit provoquer tout l'échange thermique entre les phases et la cristallisation dans la zone b). Pour cela la température dans la zone c doit être assez faible, de l'ordre de 100 à 1600 C, de préférence compris entre 120 et 130 'C. Par contre la température d'entrée des gaz doit être assez élevée puisqu'il faut dans cette zone-enlever toute l'eau de la solution Sa détermination dépend des autres conditions de marche du procédé, mais elle est de plusieurs centaines de degrés supérieure à la température de la zone isotherme; et avantageusement de 400 à 600 'C supérieure à cette dernière dans des conditions classiques de fonctionnement. En opérant comme dit précédemment on obtient une répartition homogène des gouttes de solution Les conditions thermodynamiques du système sont telles que toute évolution parasite est empêchée, et la composition du solide reste identique à celle du liquide lors de la cristallisation Il s'agit là d'un résultat tout à fait nouveau et inattendu. L'installation utilisée est schématisée à la figure en annexe. Elle comprend une tête de dispersion 1, un bic 6 ne de réception 2 et un cyclone 3. La tête présente un panier perforé 4 définissant un espace annulaire 9 dans lequel débouche une entrée tangentielle 5 Cet espace permet de réaliser l'écoulement puits-tourbillon symétrique grâce à des orifices tels que 6 et au col 7. La phase à traiter t:st introduite par un conduit axial 8 de manière à la conduire jusque dans la zone de dépression du puits- tourbillon c'est-à-dire dans la partie amont du bic 6 ne 2. Les gaz de traitement sont amenés chauds dans l'espace annulaire. EXEMPLE - Une solution contenant 15,8 % de P 2 5 et 11,5 % de Na 20 (Na/P = 1,667) maintenue à 40 C est pulvérisée avec un débit de 10 litres/heure dans un gaz chaud (T = 640 C; 50 Nm 3/h) o elle subit un séchage par effet flash La température de sortie des gaz et du produit solide est de 145 C L'analyse chromatographique met en évidence la présence exclusive dlorthophosphate et les spectres RX et IR montrent que cette phase cristalline n'est en aucun cas un mélange de deux phases telles que Na H 2 PO 4, Na 3 H 3 (P 04)2 Le rapport Na/P dosé par potentiométrie est égal à 1,663 On peut donc attri- buer à ce nouvel orthophosphate la formule Na 5 H 4 (P 04)3 Le tableau cidessous donne la liste des distances réticulaires et intensités de raie obtenues par diffractométrie (Générateur Siemens K 805 rayonnement monochromatique Cu Ka Compteur proportionnel); elles permettent de caractériser sans ambiguité ce produit. : Intensités: N O raied A : rate:,d: estimées: 1: 8,9: ttf: 2: 5,35: tf: 3: 4,68: f: 4: 4,63: f: : 3,85: m: 6: 3,81: mf: 7: 3,75: m: 8: 3,67: m F: 9: 3,66: m: : 3,63: m: 11: 3,33: tf: 12: 3,28: mf: 13: 3,15: tf: 14: 2,77: F: : 2,72: m F: 16: 2,71: m: 17: 2,68: m F: 18: 2,64: FF: 19: 2,54: f: très forte forte moyennement forte moyenne " moyennement faible " faible " très faible " très très faible intensité Ie Il N.B FF: F: m F: m: mf: f: tf: ttf: REVENDICATIONS 1) Nouvel orthophosphate de sodium de rapport Na/P sensiblement égal à 5/3, caractérisé par le fait qu'il présente une seule phase cristalline. 2) Nouvel orthophosphate de sodium selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il présente le spectre de rayons X mesuré par diffractométrie par réflexion. o N* raie d A : 1: 8,9: : 2: 5,35: : 3: 4,68: : 4: 4,63: : 5: 3,85: : 6: 3,81: : 7: 3,75 : 8: 3,67: : 9: 3,66: : 10: 3,63: : 11:il 3,33: : 12: 3,28: : 13: 1 3,15: : 14: 2,77: : 15: 2,72: : 16: 2,71: 17 2,68: : 18: 2,64: : 19: 2,54: 3) Procédé pour l'obtention de l'orthophosphate selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que: a) l'on prépare une solution d'orthophosphates de sodium mono et disodique de rapport global Na/P sensiblement égal à 1,667 0,O 1 b) l'on forme un écoulement puits-tourbillon avec une phase gazeuse chaude à grande 4 uantité de mouvement c) l'on introduit la solution d'orthophosphates préparée en a) dans la zone de dépression de l'écoulement puits-tourbillon de manière à provoquer la dispersion de ladite solution d'orthophos- phates par la phase gazeuse puis sa cristallisation.