CN100528744C - 用湿法磷酸为原料制备焦磷酸钠的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用湿法磷酸为原料制备焦磷酸钠的工艺，包括步骤：a.将硫酸加入磷矿中，与之反应，得湿法磷酸；b.将氢氧化钠或钠盐加入湿法磷酸中，使之反应，制得含磷酸二氢钠的料浆；c.过滤上述b步骤得到的料浆，收集清液；d.向清液加入氨，与之反应，制得含复合物NaH2PO4.NH3的料浆；e.冷却浓缩该料浆，使其中的复合物结晶；f.过滤浓缩料浆，收集复合物结晶；g.将复合物结晶加热，使其中的NH3挥发，得磷酸二氢钠结晶；h.将磷酸二氢钠结晶与氢氧化钠反应，得磷酸氢二钠；i.将磷酸氢二钠聚合，得焦磷酸钠。本工艺的优点是：综合能耗低，生产成本低。

Description

用湿法磷酸为原料制备焦磷酸钠的工艺
技术领域
本发明涉及焦磷酸钠的制备工艺，尤其涉及用湿法磷酸为原料制备焦磷酸钠的工艺。
背景技术
焦磷酸钠是一种重要的化工原料，在水处理、石油钻井、选矿以及化纤等领域有着广泛的用途，近年来，市场需求日益增长。
国内、外制备焦磷酸钠的传统工艺是以热法磷酸为原料，其步骤是：先将热法磷酸与氢氧化钠中和，得磷酸二氢钠，再将磷酸二氢钠与氢氧化钠再次中和，得磷酸二钠，最后将磷酸二钠聚合，得目标产物焦磷酸钠。该工艺的优点是，反应物杂质少，工艺条件容易满足，反应充分，产物纯净，品质好。但其缺点是，热法磷酸是用黄磷制备的，由于黄磷能耗高、价格昂贵，售价在10000元/吨以上，故产品成本极高，不仅生产商利润低，缺乏生产积极性，而且下游产品生产商也不愿大量使用，使得六偏磷酸钠的应用范围受到极大限制，迄今为止，六偏磷酸钠的下游产品品种很少，价格很高，不能适应日益增长的市场需求。
另外，由于制备黄磷的能耗高、污染大，不符合当今的产业和环保政策，许多黄磷厂已经关闭，原料来源困难。
发明内容
本发明的目的，是提供一种新的焦磷酸钠的制备工艺。该工艺不使用黄磷，产品成本低。
本发明的技术解决方案是：
一种用湿法磷酸为原料制备焦磷酸钠的工艺，包括步骤：
a.将硫酸加入磷矿中，与之反应，得湿法磷酸；
b.将氢氧化钠或钠盐加入湿法磷酸中，使之反应，制得含磷酸二氢钠的料浆；
c.过滤上述b步骤得到的料浆，收集清液；
d.向清液加入氨，与之反应，制得含复合物NaH2PO4·NH3的料浆；
e.冷却浓缩该料浆，使其中的复合物结晶；
f.过滤浓缩料浆，收集复合物结晶；
g.将复合物结晶加热，使其中的NH3挥发，得磷酸二氢钠结晶；
h.将磷酸二氢钠结晶与氢氧化钠反应，得磷酸氢二钠；
i.将磷酸氢二钠聚合，得焦磷酸钠。
所述湿法磷酸中的P2O5≥18％。
所述氢氧化钠的浓度≥98％。
所述钠盐是碳酸钠盐。
所述氨是液氨。
所述步骤b的反应温度80～95℃，时间30～60min。
所述步骤f还将收集到的复合物结晶用清水洗涤，使洗涤后复合物结晶的杂质SO4 2-≤0.05％；Fe2O3≤0.01％；Al2O3≤0.01％；MgO≤0.03％。
所述步骤g的加热温度200～250℃，时间60～80min。
本发明的有益效果：
本工艺制备焦磷酸钠，用湿法磷酸替代热法磷酸，不使用黄磷，故产品成本低。但由于湿法磷酸中含有大量杂质，磷酸二氢钠结晶粒径很小，不易与杂质分离，本发明的技术关键，是加入氨与磷酸二氢钠复合，该复合物结晶时，粒径很大，非常利于与杂质分离，从而能有效地控制杂质含量，保证产品质量，达到制得与热法磷酸工艺相同产品质量的技术效果。实验表明，用上述工艺制备的焦磷酸钠，杂质含量低，各项质量指标符合标准要求，分别见表1、表2。
表1结晶复合物杂质残留试验统计
Figure C20071004962800051
表2产品焦磷酸钠符合HG/T2968-1999标准
Figure C20071004962800052
附图说明
图1是本发明的工艺流程图
具体实施方式
实施例一
参见图1，本工艺的步骤是：
1.将硫酸加入磷矿粉中，搅拌后过滤，去渣即得湿法磷酸，该磷酸的P2O5浓度最好≥18％，故应选用品位较高的磷矿，以提高产品的收率。
2.将1000kg 18％P2O5的湿法磷酸置于中和槽内，加入浓度98％的氢氧化钠109kg，与磷酸中和反应，控制反应温度90℃，反应时间50min，制得含磷酸二氢钠的料浆，反应式如下
H3PO4+NaOH＝＝NaH2PO4+H2O
该料浆是一种混合料浆，其中含有大量杂质，主要是SO2 2-、Fe2O3、Al2O3、MgO等形成的固相物。
3.将该料浆过滤，收集清液，滤渣用于制复合肥。
4.保持清液温度在90℃，向清液中加入液氨45kg，与磷酸二氢钠复合，得含复合物NaH2PO4.NH3的料浆；反应式如下
NH3+NaH2PO4＝＝NaH2PO4·NH3
5.将该料浆自然冷却至常温，使其中的复合物结晶；过滤该料浆，收集晶体；用清水洗涤晶体，使洗涤后复合物结晶的杂质含量SO4 2-≤0.05％；Fe2O3≤0.01％；Al2O3≤0.01％；MgO≤0.03％，母液返回前工序循环使用。
6.将复合物晶体加热至240℃，时间70min，复合物晶体分解，其中的氨挥发为气氨，得磷酸二氢钠晶体，反应式如下
NaH2PO4·NH3＝＝NH3↑+NaH2PO4
收集气氨，冷却压缩为液相，返回前工序循环使用。
7.将磷酸二氢钠晶体加热至50～60℃与101kg氢氧化钠再次反应，得磷酸二钠，反应如下
NaH2PO4+NaOH+H2O＝＝Na2HPO4·2H2O
8.将磷酸二钠送入聚合炉中聚合，得焦磷酸钠308kg，反应如下
实施例二
与实施例一不同之处仅仅是，在第2步中用133kg 98％碳酸钠替代氢氧化钠，与磷酸反应，反应式如下
2H3PO4+NaCO3＝2NaH2PO4+H2O+CO2↑
其余与实施例一相同。

Claims (8)

1.一种用湿法磷酸为原料制备焦磷酸钠的工艺，包括步骤：
a.将硫酸加入磷矿中，与之反应，得湿法磷酸；
b.将氢氧化钠或钠盐加入湿法磷酸中，使之反应，制得含磷酸二氢钠的料浆；
c.过滤上述b步骤得到的料浆，收集清液；
d.向清液加入氨，与之反应，制得含复合物NaH2PO4.NH3的料浆；
e.冷却浓缩该料浆，使其中的复合物结晶；
f.过滤浓缩料浆，收集复合物结晶；
g.将复合物结晶加热，使其中的NH3挥发，得磷酸二氢钠结晶；
h.将磷酸二氢钠结晶与氢氧化钠反应，得磷酸氢二钠；
i.将磷酸氢二钠聚合，得焦磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的焦磷酸钠制备工艺，其特征在于：所述湿法磷酸中的P2O5≥18％。
3.根据权利要求1所述的焦磷酸钠制备工艺，其特征在于：所述氢氧化钠的浓度≥98％。
4.根据权利要求1所述的焦磷酸钠制备工艺，其特征在于：所述钠盐是碳酸钠盐。
5.根据权利要求1所述的焦磷酸钠制备工艺，其特征在于：所述氨是液氨。
6.根据权利要求1所述的焦磷酸钠制备工艺，其特征在于：所述步骤b的反应温度80～95℃，时间30～60min。
7.根据权利要求1所述的焦磷酸钠制备工艺，其特征在于：所述步骤f还将收集到的复合物结晶用清水洗涤，使洗涤后复合物结晶的杂质SO4 2-≤0.05％；Fe2O3≤0.01％；Al2O3≤0.01％；MgO≤0.03％。
8.根据权利要求1所述的焦磷酸钠制备工艺，其特征在于：所述步骤g的加热温度200～250℃，时间60～80min。
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