CN101121506A - 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,得磷酸二钠;i.将磷酸二钠聚合,得焦磷酸钠。本工艺的优点是:综合能耗低,生产成本低。
Description
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,得磷酸二钠;
i.将磷酸二钠聚合,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%。
所述钠盐是碳酸钠或硫酸钠盐。
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
序号 | 组分分析 | ||||
水不溶物% | SO3% | Fe2O3% | Al2O3% | MgO% | |
1 | 0.01 | 0.06 | 未检出 | 0.002 | 未检出 |
2 | 0.03 | 0.03 | 0.001 | 0.002 | 0.003 |
3 | 0.01 | 0.02 | 未检出 | 0.001 | 0.002 |
4 | 0.02 | 0.04 | 0.002 | 0.002 | 0.002 |
5 | 0.01 | 0.03 | 未检出 | 0.002 | 未检出 |
表2 产品焦磷酸钠符合HG/T2968-1999标准
序号 | 组分 | |||
主含量Na4P2O7% | 正磷酸盐 | 水不溶物% | PH(10g/L) | |
1 | 98.66 | 通过试验 | 0.05 | 10.27 |
2 | 99.26 | 通过试验 | 0.02 | 10.33 |
3 | 98.85 | 通过试验 | 0.06 | 10.32 |
4 | 98.91 | 通过试验 | 0.04 | 10.35 |
5 | 99.01 | 通过试验 | 0.05 | 10.29 |
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,得磷酸二钠;
i.将磷酸二钠聚合,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:所述钠盐是碳酸钠或硫酸钠盐。
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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