CN104724688A - 一种用磷酸铵盐制取低聚合度水溶性聚磷酸铵的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无机化学工业中的磷酸盐生产技术领域，是一种用磷酸铵盐制取低聚合度水溶性聚磷酸铵的生产技术。该方法创新采用以磷酸铵盐、五氧化二磷、尿素、水为主要原料混合加热来制取水溶性好的低聚合度聚磷酸铵固体产品。本方法生产能耗低、生产易控制、操作较容易、产品易包装、方便使用，降低了生产运输成本，所生产的低聚合度聚磷酸铵固体产品所含水不溶物重量小于0.15％，适合制作优质液体肥料，能用于飞机喷施森林灭火和液体肥料飞机喷施及其他液肥配制等用途，将能大大促进我国现代农业的飞速发展。

Description

一种用磷酸铵盐制取低聚合度水溶性聚磷酸铵的方法

技术领域

本发明属于无机化学工业中的磷酸盐生产技术领域，是一种用磷酸铵盐制取低聚合度水溶性聚磷酸铵的生产技术。

背景技术

聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP)，是一种含N的聚磷酸盐，根据具体使用需求的不同，可生产出低聚、中聚以及高聚3种不同聚合程度的产品，其聚合度越高水溶性越小，反之则水溶性越大。按其结构可以分为结晶形和无定形，结晶态聚磷酸铵为长链状水不溶性盐。聚磷酸铵的分子通式为(NH₄)_(n+2)P_nO_(3n+1)，当n为2～20时，为水溶性；当n大于20时，为难溶性。高纯度高聚合度水不溶性长链状聚磷酸铵被用于制备高级防火涂料、阻燃塑料。低聚合度水溶性的产品可作为阻燃剂使用，也可用于高级植物营养液(液体肥)。聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂，是目前磷系阻燃剂比较活跃的研究领域。在20世纪70年代初，日本、前西德、前苏联等开始生产，目前应用较多。我国从20世纪80年代开始研制该类产品，主要用作阻燃剂。

聚磷酸铵目前常用的生产方法主要是高温热聚合法，生产高聚合度的聚磷酸铵。即磷酸(磷酸铵)的尿素热聚法：聚合温度约为205～300℃，反应过程维持一定的氨分压，以防止APP分解。国内主要采用正磷酸一尿素缩合法，一直处于规模小、水平低的状况，用正磷酸与尿素直接混合，控制一定的反应温度和反应时间，进行缩合反应制得n≈30的短链状产品，由于作为原料的正磷酸中含有大量的游离水，使得反应过程逸出废气量大，对反应设备材质要求高且废气的处理系统庞大，而反应物料粘壁又影响了该工艺的规模化连续生产。

此外，如日本公开特许昭49-30356：采用正磷酸铵盐(如磷酸二氢铵)与尿素混合加热脱水来制取水不溶性高纯度高聚合度聚磷酸铵产品的方法，由于其反应进程缓慢，生产控制困难，产率低，能耗高，从而影响了其工业化的实施推广。国内专利200410079634.7介绍了用热法聚磷酸与尿素、三聚氰胺等缩合剂在100℃～500℃，和0.01MPa～0.35MPa的压力下缩合反应生产得到中低聚合度及高聚合度聚磷酸铵，所得中低聚合度聚磷酸铵只能部分水溶、聚磷酸铵水溶液中将会存在部分水不溶物，不利于聚磷酸铵水溶液用于现代农业飞速发展的飞机喷施森林灭火和液体肥料飞机喷施。防城港博森化工有限公司对用热法聚磷酸与碳酸铵直接反应生产得到低聚合度聚磷酸铵水溶液进行了研究，但生产的不是固体产品。还有其他生产方法，如气态P₂O₅、NH₃和水蒸气反应；低级磷酸铵加热脱水等，但这些方法都因各自缺陷而较少工业化采用。农用聚磷酸铵目前在中国仅有少量生产，还未形成大规模商品出售。

随着国家土地流转等政策的逐步推动，农业向着现代化不断推进，随着劳动力成本的不断上升，发展现代农业急需大量优质液体肥料用于喷施、灌溉，本发明制取的水溶性聚磷酸铵可用于优质液体肥料的生产。

发明内容

针对目前生产的聚磷酸铵存在成本较高、不易全溶于水、用于农业液体肥料的聚磷酸铵产量少等不足，本发明特研究采用磷酸铵盐、五氧化二磷、碳酸氢铵混合加热来制取水溶性好的低聚合度聚磷酸铵固体产品的方法，不采用尿素，能降低生产成本，并达到聚磷酸铵固体产品水溶性好、在水溶液中水不溶物小的目的，能用于飞机喷施森林灭火和液体肥料飞机喷施及其他液肥配制等用途，具有实现低成本大规模连续化生产的应用前景。

本发明的技术方案如下：

创新采用以磷酸铵盐、五氧化二磷、碳酸氢铵为主要原料混合加热来制取水溶性好的低聚合度聚磷酸铵固体产品，其主要工艺步骤是把磷酸铵盐、五氧化二磷、碳酸氢铵按重量比1∶0.2～0.8∶0.2～1.9加入搅拌加热反应器，边搅拌边逐步对反应器加热升温，在加热到150℃到300℃温度下，混合物不断发生缩合反应，放出二氧化碳气体，制得水溶性好的低聚合度聚磷酸铵固体产品，所生产的低聚合度聚磷酸铵固体产品所含水不溶物重量小于0.15％；其中所说的磷酸铵盐主要是指磷酸氢二铵或磷酸二氢铵或二者的混合物，磷酸氢二铵与磷酸二氢铵加入的重量比为1∶0～1，所说的原料磷酸铵盐中磷酸氢二铵与磷酸二氢铵加入的优选重量比为1∶0～0.3，磷酸铵盐、五氧化二磷、碳酸氢铵搅拌反应优选重量比为1∶0.4～0.6∶0.5～1。

本发明与原有技术相比，具有以下有益效果：

(1)创新采用以磷酸铵盐、五氧化二磷、碳酸氢铵为主要原料混合加热来制取水溶性好的低聚合度聚磷酸铵固体产品，不采用尿素，能耗低，生产易控制，操作较容易，产品易包装、易使用，降低了生产运输成本；

(2)本发明所制得的聚磷酸铵固体产品水溶性好，在水溶液中水不溶物小，提高了聚磷酸铵水溶液产品质量，能用于飞机喷施森林灭火和液体肥料飞机喷施及其他液肥配制等用途，将能大大促进高品质、水溶性好的聚磷酸铵在农业液体肥料上的应用，促进我国现代农业的飞速发展，具有实现低成本大规模连续化生产的应用前景。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的实施步骤作进一步祥细说明，以利于更加清楚明白的理解本发明的目的、技术方案和优点。有必要在此指出的是，以下所描述的具体实施例只用于对本发明进行的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容作出一些非本质的改进和调整，实施例如下：

分别称好磷酸氢二铵100Kg、磷酸二氢铵10Kg、五氧化二磷50Kg、碳酸氢铵30Kg，分别加入搅拌加热反应器，边搅拌边逐步对反应器加热升温，加热到温度在200℃左右，不再升温，混合物在搅拌加热下放出二氧化碳气体，最终制得聚磷酸铵固体产品178Kg，经分析含N18.3％、含P₂O₅60.5％、水不溶物0.13％，所含聚合物聚合度在2聚与5聚之间，所制得的聚磷酸铵固体产品水溶性很好。

Claims (4)

1.一种用磷酸铵盐制取低聚合度水溶性聚磷酸铵的方法，其主要特征在于，创新采用以磷酸铵盐、五氧化二磷、碳酸氢铵为主要原料混合加热来制取水溶性好的低聚合度聚磷酸铵固体产品，其主要工艺步骤如下：

把磷酸铵盐、五氧化二磷、碳酸氢铵按重量比1∶0.2～0.8∶0.2～1.9加入搅拌加热反应器，边搅拌边逐步对反应器加热升温，在加热到150℃到300℃温度下，混合物不断发生缩合反应，放出二氧化碳气体，制得水溶性好的低聚合度聚磷酸铵固体产品。

2.根据权利要求1所述的一种用磷酸铵盐制取低聚合度水溶性聚磷酸铵的方法，其主要特征在于，所生产的低聚合度聚磷酸铵固体产品水溶性很好，其所含水不溶物重量小于0.15％。

3.根据权利要求1所述的一种用磷酸铵盐制取低聚合度水溶性聚磷酸铵的方法，其主要特征在于，所说的磷酸铵盐主要是指磷酸氢二铵或磷酸二氢铵或二者的混合物，磷酸氢二铵与磷酸二氢铵加入的重量比为1∶0～1。

4.根据权利要求1所述的一种用磷酸铵盐制取低聚合度水溶性聚磷酸铵的方法，其主要特征在于，所说的原料磷酸铵盐中磷酸氢二铵与磷酸二氢铵加入的优选重量比为1∶0～0.3，磷酸铵盐、五氧化二磷、碳酸氢铵搅拌反应优选重量比为1∶0.4～0.6∶0.5～1。