专利名称：一种多聚磷酸的生产方法
技术领域：
本发明涉及化工领域，具体来说涉及一种多聚磷酸的生产方法。
技术背景多聚磷酸主要是105% (以磷酸计)以上磷酸。多聚磷酸不仅是一个重 要的化工中间产品，也是一个重要的化工产品，广泛的运用在颜料、制药、 香料、皮革、阻燃剂制造等行业中，如有机合成中作为环化剂、酸化剂和 脱水剂等。另外还可作为正磷酸的代用品等。与85%磷酸相比，多聚磷酸的 P20s含量较高，可降低单位有效物质的贮存费用，运输每单位重量的P205 运费比普通磷酸要省40%;并且用户可根据自己的需要，可配制成不同质 量百分比含量的磷酸，大大方便了客户使用。现有多聚磷酸生产方法有湿法和热法两种工艺路线。热法多聚磷酸的 生产主要是基于传统的热法磷酸的生产装置，补充冷却的工艺方式；湿法 多聚磷酸主要是将湿法磷酸净化酸经单级或多级蒸发器，加热浓缩，除去 水分得到。两者相比较，湿法工艺路线生成的产品，成本相对较低，但是 产品杂质含量较高，同时在浓缩时易出现过热现象，使用受到限制，主要 用于生产农业用化肥及制取饲料磷酸盐；热法工艺路线生成的产品，质量 好，杂质含量低，但能耗高、污染大、生产成本高，主要用于制取各种工 业用磷化工产品。美国专利6616906，报道了用高温加热浓缩法制取多聚磷酸的一种方 法，是在一个发生器或浸入式的火炉中产生10^)摄氏度或者更高温度的热 气，热气被导入一发生器中与质量百分比为70—87%的磷酸充分结合而使磷 酸浓缩。这个方法存在很多缺点，比如热气温度过高的时候，会携带大 量的酸微粒需要处理，这些微粒易形成气溶胶。在实际操作中难于被收集, 导致酸的损失、设备腐蚀严重和大气污染；同时要生成1000摄氏度或者更 高温度的热气，所需的能耗高。美国专利2839408，报道了一种电解浓缩制取多聚磷酸的方法，使用了 电能，将磷酸通过放置在其中的直流电极电解浓缩，并产生氢气和氧气。 这个过程明显的缺点是使用电能能耗高、生产成本高；并且如果氢气和氧 气分离不完全，非常容易爆炸；在用此方法浓缩湿法磷酸的过程中，氟化 合物会污染氢气和氧气，这将削弱氢气和氧气用途；同时，高温引起电极 的烧蚀和酸的局部过热现象，可能导致磷酸中的杂质在电极表面上析出和 沉淀垢的形成，影响电极的所用和多聚磷酸的质量。由于此方法能耗高，生产条件苛刻，没有看见进一步生产报道据国内资料报道，直接聚合法是将85%磷酸和五氧化二磷加热聚合反 应，经净化后，冷却、过滤，制得多聚磷酸成品。生产一吨多聚磷酸的消 耗定额磷酸(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较多，导致生产成本较高。发明内容本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种工艺简单易工业化、成本 低、质量好，操作条件温和，投资少、清洁无污染的多聚磷酸的生产方法。本发明的一种多聚磷酸的生产方法，包括如下步骤 (1 )取500g质量百分比浓度为75%-85%的湿法磷酸净化酸或热法磷 酸加入到减压蒸馏装置中，5°C/min的速率升温至160 -300°C,真空度为0.0-0.085 MPa，搅拌速率为100-300rpm的条件下，减压蒸馏l-2h;(2)将除水后的磷酸溶液放入能够控制反应温度，并装有电动搅拌器 的聚合反应釜中，在温度为80-150°C,搅拌速率为200 -500卬111的条件下， 加入五氧化二磷量为原料酸量的41.4-49.2%、过氧化氢为原料酸量的 0.0032-0.007%,聚合3-6h,反应结束产物降至常温后，得到一种无色透明 粘稠状液体为多聚磷酸。本发明与现有技术相比具有明显的优点和效果。由以上技术方案可 知，本发明原料酸在蒸馏和聚合过程中，所需温度不高，与直接浓缩聚合 法的温度(900~1000°C )相比，节约能耗，同时有效避免了原料酸在反应 器中出现高温过热现象；原料酸加入蒸馏浓缩之后，与直接用85%磷酸加五 氧化二磷聚合相比，可以减少五氧化二磷的用量33%，节约了生产成本； 采用减压蒸馏的方法将原料酸调节至无水磷酸方式提高聚合反应的缩聚速 度，同时搅拌，有效的缩短了多聚磷酸的合成时间。在对系统进行缩聚反 应的同时，加入适量的净化试剂，反应过程中同时搅拌，有效的降低了多 聚磷酸中的杂质含量，使多聚磷酸达到食品级的要求，同时也有效的提高 了多聚磷酸聚合反应的缩聚速度。此工艺筒单易工业化、成本低、质量高， 操作条件温和，投资少、清洁无污染等优点，所得产品达到食品级多聚磷 酸的指标要求，可使生产成本由原来的6000 ~ 10000元/吨下降了 15 30°/0, 具有^[艮高的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1取500g质量百分比浓度为85%的湿法磷酸净化酸加入到减压蒸馏装置 中，5。C/min的速率升温至160°C,真空度为0.085 MPa，搅拌速率为100rpm 的条件下，减压蒸馏2h。然后，将除水后的磷酸溶液放入能够控制反应温 度，并装有电动搅拌器的聚合反应釜中，在温度为140°C,搅拌速率为400rpm的条件下，加入五氧化二磷241g、过氧化氢3g,聚合3h,反应结束产物降 至常温后，得到一种无色透明粘稠状液体为多聚磷酸。经检测多聚磷酸中P2Os含量83.0% ，硫酸盐含量3.5ppm，氯化物含 量7.4ppm，铁含量4.1ppm,砷含量15ppm,重金属(以Pb计)含量O.lppm, 色度20，粘度34000厘泊。实施例2取500g质量百分比浓度为85%的湿法磷酸净化酸加入到减压蒸馏装置 中，5°C/min的速率加热至上220°C,真空度为0.07 MPa,搅拌速率为140rpm 的条件下，减压蒸馏1.5h。然后，将除水后的磷酸溶液放入的能够控制反 应温度，并装有电动搅拌器的聚合反应釜中，在温度为150°C,搅拌速率为 200rpm的条件下，加入五氧化二磷227g、过氧化氢2.6 g，聚合4.5h，反应 结束产物降至常温后，得到一种无色透明粘稠状液体为多聚磷酸。经检测多聚磷酸中P20s含量82.6。/。，硫酸盐含量8.6ppm,氯化物含 量9.8ppm,铁含量9.8ppm，砷含量18.3ppm，重金属含量O.lppm，色度20， 粘度34000厘泊。实施例3取500g质量百分比浓度为80°/。的湿法净化磷酸净化酸加入到减压蒸馏 装置中，5。C/min的速率加热至上250。C, ^空度为0.06MPa,搅拌速率为 160rpm的条件下，减压蒸馏lh。然后，将除水后的磷酸溶液放入的能够控 制反应温度，并装有电动搅拌器的聚合反应釜中，在温度为120°C,搅拌速 率为450rpm的条件下，加入五氧化二磷221g、过氧化氢2 g,聚合5h,反 应结束产物降至常温后，得到一种无色透明粘稠状液体为多聚磷酸。经检测多聚磷酸中？205含量83.3%,硫酸盐含量12ppm,氯化物含 量4.7ppm,铁含量8.7ppm,斗含量16ppm,重金属含量O.lppm，色度20， 粘度35000厘泊。实施例4取500g质量百分比浓度为85°/。的热法磷酸加入到减压蒸馏装置中， 5。C/min的速率加热至上240。C，真空度为0.075 MPa,搅拌速率为180rpm 的条件下，减压蒸馏1.5h。然后，将除水后的磷酸溶液放入的能够控制反 应温度，并装有电动搅拌器的聚合反应釜中，在温度为IO(TC，搅拌速率为 500rpm的条件下，加入五氧化二磷246g、过氧化氢3.5g,聚合5.5h,反应 结束产物降至常温后，得到一种无色透明粘稠状液体为多聚磷酸。经检测多聚磷酸中P205含量84.04%,硫酸盐含量10ppm，氯化物 含量5.2ppm,铁含量6.7ppm，砷含量15ppm，重金属含量O.lppm,色度 20,粘度35000厘泊。实施例5取500g质量百分比浓度为75%的湿法磷酸净化酸加入到减压蒸馏装置 中，5。C/min的速率升温至300。C,真空度为O.OMPa，搅拌速率为300rpm 的条件下，减压蒸馏2h。然后，将除水后的磷酸溶液^:入能够控制反应温 度，并装有电动搅拌器的聚合反应釜中，在温度为8(TC,搅拌速率为400rpm 的条件下，加入五氧化二磷207g、过氧化氢1.6g，聚合6h，反应结束产物 降至常温后，得到一种无色透明粘稠状液体为多聚磷酸。经检测多聚磷酸中？205含量83.3%,硫酸盐含量9.5ppm,氯化物含 量6.4ppm,铁含量7.1ppm,砷含量13ppm，重金属(以Pb计)含量O.lppm, 色度20,粘度34600厘泊。
权利要求
1. 一种多聚磷酸的生产方法，包括如下步骤(1)取质量百分比浓度为75％-85％的磷酸加入到减压蒸馏装置中，5℃/min的速率升温至160-300℃，真空度为0.0-0.085MPa，搅拌速率为100-300rpm的条件下，减压蒸馏1-2h；(2)将除水后的磷酸溶液放入能够控制反应温度，并装有电动搅拌器的聚合反应釜中，在温度为80-150℃，搅拌速率为200-500rpm的条件下，加入五氧化二磷量为原料酸量的41.4-49.2％、过氧化氢为原料酸量的0.0032-0.007％，聚合3-6h，反应结束产物降至常温后，得到一种无色透明粘稠状液体为多聚磷酸。
2、 如权利要求1所述的多聚磷酸的生产方法，其中磷酸为湿法磷酸净 化酸或热法磷酸。
全文摘要
本发明公开了一种多聚磷酸的生产方法，包括如下步骤取500g质量百分比浓度为75％-85％的湿法磷酸净化酸或热法磷酸加入到减压蒸馏装置中，5℃/min的速率升温至160-300℃，真空度为0.0-0.085MPa，搅拌速率为100-300rpm的条件下，减压蒸馏1-2h；将除水后的磷酸溶液放入能够控制反应温度，并装有电动搅拌器的聚合反应釜中，在温度为80-150℃，搅拌速率为200-500rpm的条件下，加入五氧化二磷量为原料酸量的41.4-49.2％、过氧化氢为原料酸量的0.0032-0.007％，聚合3-6h，反应结束产物降至常温后，即得。本发明工艺简单易工业化、成本低、质量好，操作条件温和，投资少、清洁无污染。
文档编号C01B25/18GK101269805SQ20081006873
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月7日 优先权日2008年5月7日
发明者飞 刘, 李天祥, 斌 袁, 田 解, 陈立平, 隋岩峰 申请人:瓮福(集团)有限责任公司