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"Procédé de préparation de triphosphate de sodium", nous avons l'honneur de vous signaler que la rectification suivante devrait être apportée au mémoire descriptif déposé à l'appui de cette demande :
Page 4. ligne 29, lire : "280 et 210 C,..." au lieu de t "208 et 210 C,..."
Nous vous prions de bien vouloir faire annexer la présente lettre rectificative au dossier de la demande ' pour valoir comme de droit et pour qu'une copie en soit jointe à toute copie du brevet qui sera demandée.
Avec nos remerciements anticipés, veuillez agréer, Monsieur le Ministre, l'assurance de notre très haute considération.
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Procédé de préparation de triphosphate de sodium. '
La présente invention concerne un procédé perfectionné permettant d'obtenir du triphosphate de sodium de forme II sous forme pulvérulente ou granulaire et d'une excellente solubilité à partir d'une solution d'orthophosphate de sodium. On connaît deux variétés cristallines de transition du triphosphate de sodium (Na5P3O10) qui sont appelées forme I et forme II. De ces deux formes de transition, celle qui est utilisée généralement pour la production de détergents,d'agentsanti-incrustant et d'autres composés chimiques pour l'industrie est le triphosphate de so- dium de forme II,en raison de sa solubilité plus élevée et de son
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hygroscopicité plus faible que celles de l'autre forme.
Le procédé classique de préparation du triphosphate de sodium consiste à former une solution d'orthophosphate de sodium dans laquelle le rapport molaire Na20:P205 est de 5:3; à évaporer la solution à siccité par pulvérisation ou par d'au- 'très moyens,de façon à obtenir de l'orthophosphate de sodium torréfié,et à chauffer le produit torréfié à une température
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de 300 à 400 C dans un four pour provoquer la désbydropolymér18a- -: tion. :
Toutefois, cet orthophosphate de sodium est à l'origine ' des inconvénients suivants au cours du chauffage déshydratant:
il passe à un état visqueux,puis fond partiellement sur la surface des parois et des autres parties du fourgon il se fritte en outre,en rendant-la conduite des opérations difficile,de sorte que le produit final tend à contenir des granules de produit fritté.
Un autre procédé qui a été envisagé consiste à obtenir du triphosphate de sodium en une opération en pulvérisant la solution initiale directement dans un gaz fortement chauffé.
Suivant ce procédé, la vaporisation de.l'eau et la déshydrata- tion sont exécutées à une température élevée et doivent être achevées en peu de temps. En conséquence,' le procédé n'est pas intéressant,non seulement du point de vue de l'économie des calories,mais également parce qu'il provoque des difficul- tés pour le réglage exact du temps de déshydratation,de la pression de la vapeur d'eau, etc., qui sont les facteurs né- cessaires de la production du triphosphate de,sodium de forme Il* En outre, le produit obtenu par ce procédé peut contenir du triphosphate de sodium de forme I en proportion non négligeable.
La Demanderesse a étudié les réactions subies par l'orthophosphate de sodium torréfié à partir de la solution initiale.lorsque celle-ci est soumise à la déshydratation par
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chauffage jusqu'à transformation en.triphosphate de sodium.
La Demanderesse a découvert qu'au cours de cette opération, il se forme divers composés intermédiaires,en raison de réactions de déshydratation non uniformes,et que les.réactions passent par un stade compliqué rendant l'ensemble de l'opération difficile, La Demanderesse a découvert également que le phosphate soumis à la réaction devient visqueux surtout au cours du premier stade de réaction et que le stade ultérieur de la réaction est important pour la production de la forme I et de la forme II.
Elle a découvert, eh outre, que le procédé déjà cité,qui permet d'obtenir du triphosphate de sodium par pulvérisation,doit être exécuté à une température élevée et rquiert que l'opération soit achevée en peu de temps, de sorte que le procédé conduit enfin; à la production du triphsophate de sodium de forme I.
Le mécanisme des réactions transformant l'orthophosphate de sodium en triphosphate de sodium par déshydratation est complique
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comme on l'a déjà ind1ué.outefoisce mécanisme peut être constéié en première approximation comme comprenait deux stades. Au stadeinitial de la déshydratation, l'orthophosphate est transformé en pyrophosphate.
Au stade suivant,la déshydratation se poursuit, le pyrophosphate étant transformé en triphosphate de sodium.
Les principales réactions observées sont les suivantes : Au stade initial :
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2Na2HP04 # Na4P207 + Hz0 2NaIizPO -- Na2H2P207 + H20 Au stade suivant s 2Na4PZ07 + Na2H2P0,=2Na5P3010 + E 20
Le procédé suivant l'invention est basé sur ces dé- couvertes. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on prépare une solution d'orthophosphate de'sodium ayant un rapport molaire Na2O:P2O5 de 5:
3, on pulvérise la solution dans une tour de pulvérisation pour exécuter la torréfaction
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et on soumet la solution encore à la déshydratation du premier stade, la température à l'intérieur de la tour étant maintenue supérieure à environ 180 C (mais inférieure à environ 280 C, la température du phosphate torréfié n'excédant pas 250 C en raison de la brièveté du temps de passage) et 'un peu supérieure à la valeur requise, à savoir de 110 à 140 C, pour la torréfac- tion du phosphate, on laisse le phosphate soumis à la réaction dans le gaz de la tour jusqu'à,
ce qu'il devienne visqueux et on poursuit la déshydratation et le chauffage du phosphate par chauffage des produits intermédiaires obtenus à une tempé- rature de 250 à 450 C jusqu'il transformation en tripbosphate de forme II.
La température dans la tour de pulvérisation peut varier avec la nature de la tour, ses dimensions, les condi- tions de pulvérisation, etc., mais il est nécessaire que la tem- pérature dans la partie utile de la tour soit maintenue à une valeur non inférieure à 180 C. Par"partie utile de la tour" on entend les zones principales autres que la partie supérieure et les régions voisines de l'admission et de la sortie du gaz, où la matière qui subit la torréfaction entre en contact avec le gaz.
EXEMPLE 1.-
Une solution d'orthophosphate de sodium contenant
25,0% de P2O5 et 18,2% de Na2O est pulvérisée dans une tour de pulvérisation à la partie supérieure de celle-ci. Un courant d'air chaud à 500 C est introduit dans la tour à la partie supérieure de celle-ci de façon à maintenir la température du gaz dans la région supérieure et la région inférieure de la tour à 208 et 210 C, respectivement. A mesure que la solution de départ ' subit la torréfaction, la déshydratation du premier stade pro- gresse et transforme environ 60% du P2O5 en pyrophosphate. Les produits intermédis@res obtenus contenant le pyrophosphate et
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les autres constituants comprennent de l'orthophosphate et d'autres phosphates en petites quantités.
Le produit intermédiaire est chauffé à 350 C dans un tour rotatif dans une atmosphère contenant une certaine quantité de vapeur d'eau, de façon à donner un produit final contenant 97% de triphosphate de sodium de forme II. On ne con- state aucune adhérence et aucun frittage des phosphates sur les parois de la tour de pulvérisation ou du tour rotatif.
EXEMPLE 2.-
On prépare une solution d'orthophosphate de sodium conte- nant 26,0% de P2O5et 18,9% de Na20.La solution est 'pulvérisée dan. une tour de pulvérisation comme dans l'exemple 1,la température dans : la tour étant maintenue à 250 C dans la partie supérieure et ; à 230 C dans la partie inférieure. La suite des opérations est exécutée comme dans l'exemple 1. On obtient un produit final sensiblement identique à celui décrit dans l'exemple 1.
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"Process for the preparation of sodium triphosphate", we have the honor to inform you that the following correction should be made to the specification filed in support of this application:
Page 4.line 29, read: "280 and 210 C, ..." instead of t "208 and 210 C, ..."
We kindly ask you to have this letter of amendment attached to the application file to be valid as of right and for a copy to be attached to any copy of the patent which may be requested.
With our anticipated thanks, please accept, Sir, the assurance of our highest consideration.
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Process for preparing sodium triphosphate. '
The present invention relates to an improved process for obtaining sodium triphosphate Form II in powder or granular form and having excellent solubility from a solution of sodium orthophosphate. There are two known transitional crystalline varieties of sodium triphosphate (Na5P3O10) which are referred to as form I and form II. Of these two transitional forms, the one generally used for the production of detergents, anti-scaling agents and other chemical compounds for industry is sodium triphosphate form II, due to its higher solubility. high and its
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hygroscopicity lower than those of the other form.
The conventional method of preparing sodium triphosphate involves forming a solution of sodium orthophosphate in which the molar ratio of Na 2 O: P 2 O 5 is 5: 3; evaporating the solution to dryness by spraying or by other means, so as to obtain roasted sodium orthophosphate, and heating the roasted product to a temperature
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at 300 to 400 C in an oven to cause debydropolymer18a- -: tion. :
However, this sodium orthophosphate causes the following drawbacks during dehydrating heating:
it goes into a viscous state, then partially melts on the surface of the walls and other parts of the van it further sinter, making it difficult to operate, so that the final product tends to contain granules of sintered product .
Another method which has been envisaged consists in obtaining sodium triphosphate in one operation by spraying the initial solution directly into a strongly heated gas.
According to this method, the water vaporization and dehydration are carried out at an elevated temperature and must be completed in a short time. Consequently, the method is not interesting, not only from the point of view of the calorie saving, but also because it causes difficulties for the exact control of the dehydration time, the pressure of the tank. water vapor, etc., which are the necessary factors for the production of sodium triphosphate form II. In addition, the product obtained by this process may contain sodium triphosphate form I in a not insignificant proportion.
The Applicant has studied the reactions undergone by the roasted sodium orthophosphate from the initial solution. When the latter is subjected to dehydration by
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heating until transformation into sodium triphosphate.
The Applicant has discovered that during this operation, various intermediate compounds are formed, due to non-uniform dehydration reactions, and that the reactions go through a complicated stage making the entire operation difficult. has also found that the phosphate subjected to the reaction becomes viscous especially during the first stage of reaction and that the later stage of the reaction is important for the production of Form I and Form II.
It has found, moreover, that the already mentioned process, which makes it possible to obtain sodium triphosphate by spraying, must be carried out at an elevated temperature and requires that the operation be completed in a short time, so that the process finally leads; to the production of sodium triphsophate form I.
The mechanism of reactions converting sodium orthophosphate to sodium triphosphate by dehydration is complicated
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as has already been indicated. However, this mechanism can be seen as a first approximation as comprising two stages. At the initial stage of dehydration, orthophosphate is converted into pyrophosphate.
In the next stage, dehydration continues, the pyrophosphate being converted into sodium triphosphate.
The main reactions observed are as follows: At the initial stage:
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2Na2HP04 # Na4P207 + Hz0 2NaIizPO - Na2H2P207 + H20 At the next stage s 2Na4PZ07 + Na2H2P0, = 2Na5P3010 + E 20
The process according to the invention is based on these findings. The process according to the invention is characterized in that a solution of sodium orthophosphate is prepared having a Na2O: P2O5 molar ratio of 5:
3, the solution is sprayed in a spray tower to carry out the roasting
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and subjecting the solution further to the first stage dehydration, the temperature inside the tower being kept above about 180 C (but below about 280 C, the temperature of the roasted phosphate not exceeding 250 C due to shortness of the breakthrough time) and slightly above the required value, namely 110 to 140 ° C., for the phosphate roasting, the phosphate subjected to the reaction is left in the tower gas until at,
this becomes viscous and the dehydration and heating of the phosphate is continued by heating the intermediate products obtained at a temperature of 250 to 450 ° C. until it is transformed into tripbosphate of form II.
The temperature in the spray tower may vary with the nature of the tower, its dimensions, the spraying conditions, etc., but it is necessary that the temperature in the useful part of the tower be kept at a value. not less than 180 C. By "useful part of the tower" is meant the main areas other than the upper part and the areas adjacent to the inlet and outlet of the gas, where the material which undergoes the roasting comes into contact with the gas.
EXAMPLE 1.-
A sodium orthophosphate solution containing
25.0% P2O5 and 18.2% Na2O is sprayed into a spray tower at the top thereof. A stream of hot air at 500 C is introduced into the tower at the top thereof so as to maintain the temperature of the gas in the upper region and the lower region of the tower at 208 and 210 C, respectively. As the starting solution undergoes roasting, the first stage dehydration progresses and converts about 60% of the P2O5 to pyrophosphate. The intermediate products obtained containing the pyrophosphate and
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the other constituents include orthophosphate and other phosphates in small amounts.
The intermediate product is heated to 350 ° C. in a rotary tower in an atmosphere containing a certain quantity of water vapor, so as to give a final product containing 97% of sodium triphosphate of form II. No adhesion and no sintering of the phosphates was observed on the walls of the spray tower or the rotary tower.
EXAMPLE 2.-
A sodium orthophosphate solution containing 26.0% P2O5 and 18.9% Na2O is prepared. The solution is sprayed into. a spray tower as in Example 1, the temperature in: the tower being maintained at 250 C in the upper part and; at 230 C in the lower part. The following operations are carried out as in Example 1. A final product is obtained which is substantially identical to that described in Example 1.