ROTARY DRUM FOR THE TRANSFORMATION OF SODIUM ORTHOPHOSPHATES INTO TRIPOLYPHOSPHATES

Abstract: 1. Rotary drum for the transformation of alkaline orthophosphates into tripolyphosphates, particularly for the production of sodium tripolyphosphate of phase II, by means of a stream of hot gas, particularly in parallel flow, with several zones of treatment (A, B, C, D, E), of which at least the initial zone (A) is equipped with blades, characterized by the blades (8) of the initial zone (A) being designed as conveyor blades, that an intermediate zone (B) is equipped with an internal showering system (9) and that an end zone (E) has an extended diameter and is equipped with turning blades (10).

Description: Drehtrommel zur Umsetzung-ton Alkali-Orthonhosphaten zu TripolYphosphaten. Die Erfindung betrifft eine mit strömenden Heissgasen, insbesondere im Gleichstrom betriebene und mit Einbauten versehene Drehtrommel zur Umsetzung von Alkali-Orthophosphaten zu Tripolyphosphaten, insbesondere zur Herstellung von Natriuntripolyphosphat der Phase II. Bei der Herstellung von Natriumtripolyphosphat (Na5P3010) geht man bekanntlich von einem Gemisch von Mononatriumund Dinatrium-Orthophosphat aus. Diese Salze werden meistens ausgehend von wässrigen Lösungen erhalten, die üblicherweise durch VersprUien getrocknet werden. Sie wer.den alsdann kalziniert, und zwar. entweder gleichzeitig mit dem Versprühen in d-erselben Wärmebehandlungsanlage (eins.tufiges. Verfahren) oder das Versprühen und Kalzinieren erfolgt in getrennten Anlagen. (zweistufiges Verfahren). Dabei erfolgt die Kalzinierung der Orthophosphate nach folgender chemischer Reaktionsgleichung: EMI2.1 Das hierbei ents.tehende Natriumtripolyphosphat kann dabei je nach Temperaturführung des Kalzinierungsvorganqes in zwei Modifikationen, einer Phase I (Hochtemperaturphase) und Phase II (Niedrigtemperaturphase) vorliegen. Vergleiche hierzu.z.B. DE-AS 20 11 336 und DE-OS 23 38 507. Die beiden Phasen I und II haben die gleiche chemische Zusammensetzung und unterscheiden sich in ihrer Rristallform Für manche Anwendungszwecke, z.B. in der Waschmittelherstellung, ist ein möglichst hoher Gehalt an Phase II erwünscht. Es ist bei der Herstellung von Natriumtripolyphosphaten bekannt, die Kalzinierung von intermediär entstehenden Orthophosphaten mit Hilfe von mit Heissgasen direkt beheizten Drehtrommeln durchzuführen. So wird beispielsweise bei dem bekannten Verfahren gemäss der DE-AS 11 81 184 dem aus Düsen zugeführten Orthophosphatgemisch kontinuierlich ein wasserfreies Natriumtripolyphosphat der Phase II beigemischt und einer Kalzinier- und Trockeneinrichtung aufgegeben, welche aus einem umlaufenden zylindrischen Rohr besteht. In der Nähe der Beschickungsöffnung dieses Rohres sind Schaufeln angeordnet, welche die Mischung des Eingabegutes durchführen sollen. An diese Trockenzone schliesst sich eine Zone an, in der. die Wandung des Rohres glatt ist und die die Kalzinierungszone bilden soll. Die Beheizung des Rohres erfolgt mittels Heissgase im Gegenstrom. Aus der DE-AS 21 21 885 ist zu entnehmen, dass es bei der Herstellung von Natriumtripolyphosphaten bekannt ist, eine Orthophosphatmaische in einen mit Mitnehmerblechen, Wendeschaufeln und einen Stauring versehenen Drehrohrofen einzugeben und im Gleichstrom mit Heissgasen zu beheizen. Konkrete Einzelheiten über die Lagen der diversen Einbauten sind dieser Druckschrift nicht zu entnehmen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Drehtrommeln der eingangs genannten Art über den bisher be kannen Stand der Technik hinaus derart zu verbessern, dass sie den Erfordernissen bei der Herstellung von Alkali-Tripolyphosphaten in besonders hohem Masse angepasst sind. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, dass die Trommel in mehrere Behandlungszonen unterteilt ist und die ausgabeseitige Endzone einen erweiterten Durchmesser aufweist. Dies bietet neben der erhöhten Steuerfähigkeit der einzelnen Herstellungsschritte noch den Vorteil einer reduzierten Rohrlänge. Erfindungsgemäss weist. die Drehtrommel eine mit Förderschaufeln versehene Eingangszone, eine mit Rieseleinbauten versehene Zwischenzone und eine mit Wendeeinb.auten versehene erweiterte Endzone auf Weiterhin kann zwischen der Zwischenzone und der erweiterten Endzone eine mit Wende- und Rieseleinbauten versehene Übergangszone eingeschaltet sein. In Weiterführung. des Erfindungs.gedankens kann schliesslich im Anschluss an die Zwischenzone eine Stauzone angeordnet sein. Weitere Merkmale der Erfindung sind den Patentansprüchen und den in den Fig. 1 und. 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Drehtrommel zu entnehmen. In den Fig. 1 und 2 ist eine in den Lagern 1 rotierbar gelagerte Drehtrommel 2 mit einem in. seinem Durchmesser erweiterten Endteil 2e eingezeichnet. Angetrieben wird die Trommel durch ein Antriebsaggregat 3. Die offenen Enden der Trommel 2 sind mit einem Gaszuführungsgehäuse 4 bzw. mit einem Gasabzugs- und Gutsausfallgehäuse 5 verbunden. Mit 6 ist eine Feuerung zur Erzeugung von Heissgasen und mit 7 eine Aufgabevorrichtung zur Einführung des Behandlungsgutes in das Trommelinnere bezeichnet.. Das Trommelinnere ist in mehrere Behandlungszonen gegliedert. Z.B. nach Fig.. 1 in eine Eingangszone A, eine Zwischenzone B, eine Übergangszone D und eine Endzone E. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist im Anschluss an die Zwischenzone B noch eine Stauzone C zusätzlich angeordnet. An der Innenwandung der Trommel sind in der Eingangs zone A Förderschaufeln 8, in der Zwischenzone B Rieseleinbauten 9, inder Übergangszone D Wendeeinbauten 10'-, welche auch mit Rieseleinbauten. 9' kombiniert sein können (Fig. 2) und in der Endzone E Wendeleisten 10 angebracht. Es handelt s.ich hierbei um Einbauten bekannter Bauart, welche am Umfang der Innenwand der Trommel in üblicher Weise verteilt sind. Die Förderschaufeln sind vor.zugsweise als Förderspiralen ausgebildet.: Die ausgabeseitige Öffnung der. Trommel kann über. einstellbare Stauringe 11 in bekannter Weise variiert werden. Die Stauzone C in der Ausführungsform nach Fig. 2 wird durch eine ein bautenfreie Zone zwischen den Rieseleinbauten 9 und dem Stauring 11' gebildet. Die Ausgabe des fertig behandelten Gutes erfolgt durch die Öffnung 5' des Ausfallgehäuses 5, während die Heissgase durch die Öffnung 5" über einen nicht eingezeichneten Ventilator abgesaugt werden. Im Bedarfsfalle kann die Trommel noch mit auf die Trommelwand einwirkende Gutablö.semittel, wie z.B. Klopfeinrichtungen, versehen werden. Die Trommel wird mit einer Neigung von etwa 30 mm pro m zum Ausgabeende hin geneigt aufges.tellt. Bezüglich der Bemessungen sei beispielsweise angeführt, dass bei einer Gesamtlänge der Trommel von etwa 22 m das erweiterte Rohrende eine Länge von ca. 4 m aufweist, während der aufgabeseitige Rohrteil etwa 16 m lang ist. Die Durchmessererweiterung der ausgabeseitigen Endzone des Drehrohres ist beispielsweise so bemessen, dass hierin eine Reduzierung der im engeren Eingangsteil des Rohres herrschenden Gasgeschwindigkeit auf den halben Betrag erfolgt. Bei den oben angeführten Längenverhältnissen der Trommel wird diese mit etwa zwei Umdrehungen pro Minute betrieben. Die Gaseintrittstemperatur in die Trommel beträgt ca. 5000 C, während die Gasaustrittstemyeratur. ca. bei 3200 C liegt. D.ie Gasgeschwindigkeit im Trommelab.schnitt mit kleinerem Durchmesser betr.ägt beispielsweise 2 m pro Sekunde und im erweiterten Trommelteil etwa 1 m pro Sekunde. Als Heissgase wer.den beispielsweise die Abgase eines Ölbrenners benutzt. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäss aufgebauten Drehtrommel ist folgende: Durch die heisse Eingangszone A wird das über die Gutsaufgabe 7 eingegebene, mehr oder weniger noch feuchte Orthophosphatgemisch, welches beispielsweise nach einem bekannten Sprühtrockenverfahren hergestellt ist, unter der Einwirkung der sich mit der Trommel drehenden Förderspirale 8 und der verhältnismässig starken Neigung der Trommel sehr rasch hindurchgefördert, um die Erhitzung des Eingabegutes unterhalb der kritischen Um wandlungstemperatur des Natriumtripo lyphosphates von Phase II in Phase I.zu halten. Bei etwa 410 bis 4200 C bildet sich bereits die temperaturstabile Phase I des Natriumtripolyphosphates, was, wie oben dargelegt, für einige Anwendungsgebiete unerwwnscht ist. Es darf neben der Phase II nur noch die bei geringen Temperaturen entstehende metastabile Phase 1, welche sich noch in die gewünschte Phase II umkristallisieren lässt, erzeugt werden. In der darauf folgenden Zwischenzone B wird mit Hilfe der Rieseleinbauten 9 das zu behandelnde Gut mehrmals durch den in Förderrichtung strömenden Heissgasstrom hindurchgeführt. Der. durch die Rieselvorhänge gehende Heissgasstrom höherer Geschwindigkeit (etwa 2 m pro Sekunde) sorgt für eine schnelle Abfuhr. der bei der Trocknung des Gutes entstehenden Wasseriämpè. Dies ist sehr wichtig, da die Orthophosphate leicht wasserlöslich sind. Da ihre Löslichkeit mit der. Temperatur ansteigt,. tritt, je nachdem, wie schnell das freie Wasser oder der Wasserdampf vom Gut wgtransportiert wird,. eine mehr oder weniger starke Klebephase auf. Typische Bereiche für. eine solche Klebephase sind Gutstemperaturen von 82 bis 1210 C und 192 0 bis 232 C. In der Übergangszone D wird das Gut durch die Wendeleisten 10 gut durchmischt und in die erweiterte Endzone E überführt. In der Ausführungsform nach Fig. 2 dienen die Rieseleinbauten 9' der Übergangszone D zur Bildung eines Rieselvorhanges, an dem sich der Heissgas- strom staut und gezwungen wird, sich auf den ganzen erweiterten Raum der Endzone E auszudehnen. Die Heissgasgeschwindigkeit beträgt dann in der erweiterten Endzone nur noch ca. 1 m pro Sekunde, was dazu beiträgt, dass nun auch leichtere, feinkörnige Anteile nicht mehr durch die von den verstellbaren Stauringen 11 vorgegebene Öffnung durch den Heissgasstrom ausgetragen werden und somit auch feinkörnigere Bestandteile dem weiteren Kalzinierungsprozess in der Endzone E erhalten bleiben, wodurch die Bandbreite der Rörnung des Endproduktes nach unten hin erweitert wird und die nachfolgenden üblichen Entstaubungsanlagen entlastet werden. Nachdem sich das Orthophosphat in den voraufgehenden engeren Trommelteilen grösstenteils zu Tripolyphosphat der Phase II umgesetzt hat, muss sich die langsam verlaufende Umsetzung und die Umsetzung etwaiger weiterer Verbindungen, wie z.B. Pyrophosphat, zu Tripolyphosphat erfolgen. Weiterhin muss noch die entstandene metastabile Phase I in die gewünschte Phase II umkristallis.iert werden. Diese Vorgänge benötigen grössere Reaktionszeiten und erfolgen deshalb in einem erweiterten Endteil E der Trommel, der für eine Verlängerung der Aufenthaltszeit des Behandlungs.gutes sorgt. Der Endteil E der Trommel enthält nur noch Wendeleisten, damit lediglich nur noch die erforderliche gute Durchmischung erfolgt, aber mög lichst wenig Gut in den austretenden Heissgasstrom gelangt. Durch die Stauzone C in der Ausführung nach Fig. 2 kann ebenfalls die Durchlaufzeit und die behandelte Gutsmenge beeinflusst werden. Patentansprüche:

Claims: Patentansprüche: 1. Mit strömenden Heissgasen, insbesondere im Gleichstrom betriebene und mit Einbauten versehene Drehtrommel zur Umsetzung von Alkali-Orthophosphaten zu Tripoly phosphaten, insbesondere zur Herstellung von Natrium tripolyphosphat der Phase II, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel in mehrere Behandlungszonen (A, B, C, D, E) unterteilt ist und die ausgabeseitige Endzone (E) einen erweiterten Durchmesser aufweist. 2. Drehtrommel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit Förderschaufeln (8) versehene Eingar.gs- zone (A), eine mit Rieseleinbauten (9) versehene Zwischenzone (B) und eine mit Wendeeinbauten (10) versehene erweiterte Endzone (E). 3. Drehtrommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass zwischen der Zwischenzone (B) und der erweiterten Endzone (E) eine mit Wende- und/oder Rieseleinbauten (10', 9') versehene Übergangszone (D) eingeschaltet ist. 4. Drehtrommel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Zwi schenzone (B) eine Stauzone. (C) angeordnet ist. 5. Drehtrommel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daB die Förderschaufeln (8) als Förderspirale ausgebildet sind. 6. Drehtrommel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass. die Rieselein bauten (9, 9') aus an der Innenwand der Trommel befestigten und. über. den Umfang gleichmässig ver teilten Hubschaufeln bekannter Bauart bes.tehen. 7. Drehtrommel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeein bauten (1.0, 10') aus an den Innenwänden der Trommel befestigten und gleichmässig verteilten Wendeleisten bestehen. 8. Drehtrommel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Trommel mit einstellbaren Stauscheiben (11) ver sehen ist. 9. Drehtrommel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Trommel wand, insbesondere im Bereich der Zwischenzone (B) einwirkende Gutablösemittel, wie z.B. Klopfein richtungen, vorgesehen sind. 10. Drehtrommel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel mit einer Neigung von etwa 30 mm pro m zum Ausgab.eende hin geneigt ist.

Inventors: BELTING, KARL-WILHELM, ING.-GRAD., WISCHNIEWSKI, MARTIN, ING.-GRAD.
Applicants: BABCOCK-BSH AKTIENGESELLSCHAFT VORMALS BUTTNER-SCHILDE-HAAS AG
Application year: 1981
Main classification: C01B25
IPC codes: F27B7, B01J19, C01B25