專利名稱：一種多聚磷酸的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體來說涉及一種多聚磷酸的生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景多聚磷酸主要是105% (以磷酸計(jì))以上磷酸。多聚磷酸不僅是一個(gè)重 要的化工中間產(chǎn)品，也是一個(gè)重要的化工產(chǎn)品，廣泛的運(yùn)用在顏料、制藥、 香料、皮革、阻燃劑制造等行業(yè)中，如有機(jī)合成中作為環(huán)化劑、酸化劑和 脫水劑等。另外還可作為正磷酸的代用品等。與85%磷酸相比，多聚磷酸的 P20s含量較高，可降低單位有效物質(zhì)的貯存費(fèi)用，運(yùn)輸每單位重量的P205 運(yùn)費(fèi)比普通磷酸要省40%;并且用戶可根據(jù)自己的需要，可配制成不同質(zhì) 量百分比含量的磷酸，大大方便了客戶使用?，F(xiàn)有多聚磷酸生產(chǎn)方法有濕法和熱法兩種工藝路線。熱法多聚磷酸的 生產(chǎn)主要是基于傳統(tǒng)的熱法磷酸的生產(chǎn)裝置，補(bǔ)充冷卻的工藝方式；濕法 多聚磷酸主要是將濕法磷酸凈化酸經(jīng)單級或多級蒸發(fā)器，加熱濃縮，除去 水分得到。兩者相比較，濕法工藝路線生成的產(chǎn)品，成本相對較低，但是 產(chǎn)品雜質(zhì)含量較高，同時(shí)在濃縮時(shí)易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，使用受到限制，主要 用于生產(chǎn)農(nóng)業(yè)用化肥及制取飼料磷酸鹽；熱法工藝路線生成的產(chǎn)品，質(zhì)量 好，雜質(zhì)含量低，但能耗高、污染大、生產(chǎn)成本高，主要用于制取各種工 業(yè)用磷化工產(chǎn)品。美國專利6616906，報(bào)道了用高溫加熱濃縮法制取多聚磷酸的一種方 法，是在一個(gè)發(fā)生器或浸入式的火爐中產(chǎn)生10^)攝氏度或者更高溫度的熱 氣，熱氣被導(dǎo)入一發(fā)生器中與質(zhì)量百分比為70—87%的磷酸充分結(jié)合而使磷 酸濃縮。這個(gè)方法存在很多缺點(diǎn)，比如熱氣溫度過高的時(shí)候，會攜帶大 量的酸微粒需要處理，這些微粒易形成氣溶膠。在實(shí)際操作中難于被收集, 導(dǎo)致酸的損失、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重和大氣污染；同時(shí)要生成1000攝氏度或者更 高溫度的熱氣，所需的能耗高。美國專利2839408，報(bào)道了一種電解濃縮制取多聚磷酸的方法，使用了 電能，將磷酸通過放置在其中的直流電極電解濃縮，并產(chǎn)生氫氣和氧氣。 這個(gè)過程明顯的缺點(diǎn)是使用電能能耗高、生產(chǎn)成本高；并且如果氫氣和氧 氣分離不完全，非常容易爆炸；在用此方法濃縮濕法磷酸的過程中，氟化 合物會污染氫氣和氧氣，這將削弱氫氣和氧氣用途；同時(shí)，高溫引起電極 的燒蝕和酸的局部過熱現(xiàn)象，可能導(dǎo)致磷酸中的雜質(zhì)在電極表面上析出和 沉淀垢的形成，影響電極的所用和多聚磷酸的質(zhì)量。由于此方法能耗高，生產(chǎn)條件苛刻，沒有看見進(jìn)一步生產(chǎn)報(bào)道據(jù)國內(nèi)資料報(bào)道，直接聚合法是將85%磷酸和五氧化二磷加熱聚合反 應(yīng)，經(jīng)凈化后，冷卻、過濾，制得多聚磷酸成品。生產(chǎn)一噸多聚磷酸的消 耗定額磷酸(跳85%) 0.460 t，五氧化二磷"05 98%) 0.578 t。此 方法的弊端是使用五氧化二磷的量比較多，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)而提供一種工藝簡單易工業(yè)化、成本 低、質(zhì)量好，操作條件溫和，投資少、清潔無污染的多聚磷酸的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的一種多聚磷酸的生產(chǎn)方法，包括如下步驟 (1 )取500g質(zhì)量百分比濃度為75%-85%的濕法磷酸凈化酸或熱法磷 酸加入到減壓蒸餾裝置中，5°C/min的速率升溫至160 -300°C,真空度為0.0-0.085 MPa，攪拌速率為100-300rpm的條件下，減壓蒸餾l-2h;(2)將除水后的磷酸溶液放入能夠控制反應(yīng)溫度，并裝有電動攪拌器 的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為80-150°C,攪拌速率為200 -500卬111的條件下， 加入五氧化二磷量為原料酸量的41.4-49.2%、過氧化氫為原料酸量的 0.0032-0.007%,聚合3-6h,反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物降至常溫后，得到一種無色透明 粘稠狀液體為多聚磷酸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和效果。由以上技術(shù)方案可 知，本發(fā)明原料酸在蒸餾和聚合過程中，所需溫度不高，與直接濃縮聚合 法的溫度(900~1000°C )相比，節(jié)約能耗，同時(shí)有效避免了原料酸在反應(yīng) 器中出現(xiàn)高溫過熱現(xiàn)象；原料酸加入蒸餾濃縮之后，與直接用85%磷酸加五 氧化二磷聚合相比，可以減少五氧化二磷的用量33%，節(jié)約了生產(chǎn)成本； 采用減壓蒸餾的方法將原料酸調(diào)節(jié)至無水磷酸方式提高聚合反應(yīng)的縮聚速 度，同時(shí)攪拌，有效的縮短了多聚磷酸的合成時(shí)間。在對系統(tǒng)進(jìn)行縮聚反 應(yīng)的同時(shí)，加入適量的凈化試劑，反應(yīng)過程中同時(shí)攪拌，有效的降低了多 聚磷酸中的雜質(zhì)含量，使多聚磷酸達(dá)到食品級的要求，同時(shí)也有效的提高 了多聚磷酸聚合反應(yīng)的縮聚速度。此工藝筒單易工業(yè)化、成本低、質(zhì)量高， 操作條件溫和，投資少、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)，所得產(chǎn)品達(dá)到食品級多聚磷 酸的指標(biāo)要求，可使生產(chǎn)成本由原來的6000 ~ 10000元/噸下降了 15 30°/0, 具有^[艮高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1取500g質(zhì)量百分比濃度為85%的濕法磷酸凈化酸加入到減壓蒸餾裝置 中，5。C/min的速率升溫至160°C,真空度為0.085 MPa，攪拌速率為100rpm 的條件下，減壓蒸餾2h。然后，將除水后的磷酸溶液放入能夠控制反應(yīng)溫 度，并裝有電動攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為140°C,攪拌速率為400rpm的條件下，加入五氧化二磷241g、過氧化氫3g,聚合3h,反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物降 至常溫后，得到一種無色透明粘稠狀液體為多聚磷酸。經(jīng)檢測多聚磷酸中P2Os含量83.0% ，硫酸鹽含量3.5ppm，氯化物含 量7.4ppm，鐵含量4.1ppm,砷含量15ppm,重金屬(以Pb計(jì))含量O.lppm, 色度20，粘度34000厘泊。實(shí)施例2取500g質(zhì)量百分比濃度為85%的濕法磷酸凈化酸加入到減壓蒸餾裝置 中，5°C/min的速率加熱至上220°C,真空度為0.07 MPa,攪拌速率為140rpm 的條件下，減壓蒸餾1.5h。然后，將除水后的磷酸溶液放入的能夠控制反 應(yīng)溫度，并裝有電動攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為150°C,攪拌速率為 200rpm的條件下，加入五氧化二磷227g、過氧化氫2.6 g，聚合4.5h，反應(yīng) 結(jié)束產(chǎn)物降至常溫后，得到一種無色透明粘稠狀液體為多聚磷酸。經(jīng)檢測多聚磷酸中P20s含量82.6。/。，硫酸鹽含量8.6ppm,氯化物含 量9.8ppm,鐵含量9.8ppm，砷含量18.3ppm，重金屬含量O.lppm，色度20， 粘度34000厘泊。實(shí)施例3取500g質(zhì)量百分比濃度為80°/。的濕法凈化磷酸凈化酸加入到減壓蒸餾 裝置中，5。C/min的速率加熱至上250。C, ^空度為0.06MPa,攪拌速率為 160rpm的條件下，減壓蒸餾lh。然后，將除水后的磷酸溶液放入的能夠控 制反應(yīng)溫度，并裝有電動攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為120°C,攪拌速 率為450rpm的條件下，加入五氧化二磷221g、過氧化氫2 g,聚合5h,反 應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物降至常溫后，得到一種無色透明粘稠狀液體為多聚磷酸。經(jīng)檢測多聚磷酸中？205含量83.3%,硫酸鹽含量12ppm,氯化物含 量4.7ppm,鐵含量8.7ppm,斗含量16ppm,重金屬含量O.lppm，色度20， 粘度35000厘泊。實(shí)施例4取500g質(zhì)量百分比濃度為85°/。的熱法磷酸加入到減壓蒸餾裝置中， 5。C/min的速率加熱至上240。C，真空度為0.075 MPa,攪拌速率為180rpm 的條件下，減壓蒸餾1.5h。然后，將除水后的磷酸溶液放入的能夠控制反 應(yīng)溫度，并裝有電動攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為IO(TC，攪拌速率為 500rpm的條件下，加入五氧化二磷246g、過氧化氫3.5g,聚合5.5h,反應(yīng) 結(jié)束產(chǎn)物降至常溫后，得到一種無色透明粘稠狀液體為多聚磷酸。經(jīng)檢測多聚磷酸中P205含量84.04%,硫酸鹽含量10ppm，氯化物 含量5.2ppm,鐵含量6.7ppm，砷含量15ppm，重金屬含量O.lppm,色度 20,粘度35000厘泊。實(shí)施例5取500g質(zhì)量百分比濃度為75%的濕法磷酸凈化酸加入到減壓蒸餾裝置 中，5。C/min的速率升溫至300。C,真空度為O.OMPa，攪拌速率為300rpm 的條件下，減壓蒸餾2h。然后，將除水后的磷酸溶液^:入能夠控制反應(yīng)溫 度，并裝有電動攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為8(TC,攪拌速率為400rpm 的條件下，加入五氧化二磷207g、過氧化氫1.6g，聚合6h，反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物 降至常溫后，得到一種無色透明粘稠狀液體為多聚磷酸。經(jīng)檢測多聚磷酸中？205含量83.3%,硫酸鹽含量9.5ppm,氯化物含 量6.4ppm,鐵含量7.1ppm,砷含量13ppm，重金屬(以Pb計(jì))含量O.lppm, 色度20,粘度34600厘泊。
權(quán)利要求
1. 一種多聚磷酸的生產(chǎn)方法，包括如下步驟(1)取質(zhì)量百分比濃度為75％-85％的磷酸加入到減壓蒸餾裝置中，5℃/min的速率升溫至160-300℃，真空度為0.0-0.085MPa，攪拌速率為100-300rpm的條件下，減壓蒸餾1-2h；(2)將除水后的磷酸溶液放入能夠控制反應(yīng)溫度，并裝有電動攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為80-150℃，攪拌速率為200-500rpm的條件下，加入五氧化二磷量為原料酸量的41.4-49.2％、過氧化氫為原料酸量的0.0032-0.007％，聚合3-6h，反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物降至常溫后，得到一種無色透明粘稠狀液體為多聚磷酸。
2、 如權(quán)利要求1所述的多聚磷酸的生產(chǎn)方法，其中磷酸為濕法磷酸凈 化酸或熱法磷酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多聚磷酸的生產(chǎn)方法，包括如下步驟取500g質(zhì)量百分比濃度為75％-85％的濕法磷酸凈化酸或熱法磷酸加入到減壓蒸餾裝置中，5℃/min的速率升溫至160-300℃，真空度為0.0-0.085MPa，攪拌速率為100-300rpm的條件下，減壓蒸餾1-2h；將除水后的磷酸溶液放入能夠控制反應(yīng)溫度，并裝有電動攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為80-150℃，攪拌速率為200-500rpm的條件下，加入五氧化二磷量為原料酸量的41.4-49.2％、過氧化氫為原料酸量的0.0032-0.007％，聚合3-6h，反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物降至常溫后，即得。本發(fā)明工藝簡單易工業(yè)化、成本低、質(zhì)量好，操作條件溫和，投資少、清潔無污染。
文檔編號C01B25/18GK101269805SQ20081006873
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者飛 劉, 李天祥, 斌 袁, 田 解, 陳立平, 隋巖峰 申請人:甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司