CN117699757A - 一种连续式制备亚磷酸的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续式制备亚磷酸的方法，包括以下步骤：先将三氯化磷和盐酸按一定比例通入管式反应器中，后将产物通入气液分离器中分离；本发明与现有技术相比，将三氯化磷和盐酸通入密闭的管式反应器中进行水解反应，然后产物在气液分离器中进行降压，副产物氯化氢气体在气液分离器中闪蒸从气液分离器顶部的排气口排出进行分离，产物亚磷酸从气液分离器底部的排液口排出，产物亚磷酸的含量稳定在42％‑45％，且三氯化磷的水解反应迅速。

Description

一种连续式制备亚磷酸的方法及系统

技术领域

本发明涉及亚磷酸制备技术领域，具体涉及一种连续式制备亚磷酸的方法及系统。

背景技术

亚磷酸是磷系列品种之一，是主要的化工生产原料，常用来制造亚磷酸盐、农药中间体、聚酯稳定剂、涤纶树脂以及水处理剂等产品。

磷酸的生产方法主要有下列几种：①三氯化磷水解法：生产方法是由PCl3用水或盐酸水解(反应在冷却状态下进行)，生成的亚磷酸产品浓缩、脱水、蒸发，副产品HCl通过吸收制得31％盐酸；②亚磷酸盐法：将黄磷一石灰乳法生产次磷酸时的副产品亚磷酸钙用硫酸处理，除去硫酸钙沉淀，滤液经精制、浓缩、结晶后制得亚磷酸；③三氧化二磷水合法。④电解法：以亚磷酸纳为原料采用电解的方法制备亚磷酸。

例如：申请号为CN200810126705.2的专利文件公开了一种连续化合成亚磷酸的方法，它包括如下步骤：

在第一级反应器内装填亚磷酸水溶液底料，然后同时加入三氯化磷和水两种原料到第一级反应器进行反应，三氯化磷与水的比例是1kg/h∶0.8-2.5kg/h，温度控制在10～90℃，并同时使反应物料从第一级反应器溢流至第二级反应器中保温反应，温度控制在10～90℃，然后成品亚磷酸水溶液从第二级反应器溢流至成品储罐。其中，反应器为水解反应釜。具有产品质量稳定，收率好，安全性能高，生产成本低等特点。

申请号为CN200910091431.2的专利文件公开了一种制备亚磷酸和氯化氢的方法，是三氯化磷与水溶液一定温度和压力下在内环流塔反应器内反应，该反应器安装有导流桶，三氯化磷由进料口进入塔内，反应液体跟随产生的氯化氢由导流桶内上升，水解生成的含亚磷酸的水溶液在导流桶上方与氯化氢气体分离后，由导流桶外侧向下流动，液体由此循环往复，水解生成的氯化氢由放空口溢出塔体；所述水溶液为盐酸、含氯化氢的双甘膦母液、含氯化氢的硫酸水溶液、含氯化氢的亚磷酸水溶液；具有反应转化率高、收率高，可连续生产，反应平稳，安全性高等优点。

申请号为CN201110162963.8的专利申请文件公开了一种三氯化磷水解合成亚磷酸的制备工艺。具体是将盐酸加入到水解反应釜内，向水解反应釜中滴加三氯化磷，水解反应合成的亚磷酸混合物用泵打入带搅拌器蒸馏脱酸釜中进行负压蒸馏浓缩，浓缩液冷却结晶得到晶体亚磷酸产品，反应生成的HCL气体依次通过保护槽、盐酸膜式吸收系统进行吸收成副产盐酸。本发明在水解反应降膜盐酸吸收系统之前，增加一台鼓泡吸收槽(保护槽)，使得反应产生的氯化氢气体较快排出，极大程度减轻了对水解反应三氯化磷滴加的量和速度的影响。蒸馏脱酸釜采用机械搅拌器，实行机械传动搅拌，降压蒸馏，增强热传递，提高传热效率，加快脱酸速度，以此缩短脱酸时间，提高产能。

申请号为CN201310336730.4的专利文件公开了一种三氯化磷水解制备亚磷酸工艺，尤其是一种反应温和进行的三氯化磷水解制备亚磷酸工艺。所述的工艺为：三氯化磷与氯化氢溶液在65℃-85℃，压力不大于0.1MPa条件下，在至少四级串联的反应容器中依次进行水解反应，生成亚磷酸溶液和气态氯化氢。其中，反应容器为反应釜。具有能够降低水解速率，使得反应温和进行，提高了原料的利用率等优点。

上述中亚磷酸制备方法中采用的水解反应釜、内环流塔反应器等均带有放空口的反应器，三氯化磷在水解反应釜或内环流塔反应器内水解过程中，来将副产物HCL气体排出，存在三氯化磷水解过程中反应速度慢的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种连续式制备亚磷酸的方法，以解决现有技术中，存在三氯化磷水解过程中反应速度慢的问题。

为实现上述目的，本发明第一方面采用了如下的技术方案：一种连续式制备亚磷酸的方法，包括以下步骤：

先将三氯化磷和盐酸按一定比例通入管式反应器中，后通入气液分离器中分离。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明中的连续式制备亚磷酸的方法是将三氯化磷和盐酸通入密闭的管式反应器中进行水解反应，然后产物在气液分离器中进行降压，副产物氯化氢气体在气液分离器中闪蒸从气液分离器顶部的排气口排出进行分离，产物亚磷酸从气液分离器底部的排液口排出，产物亚磷酸的含量稳定在42％-45％；

2、连续进料、采出减少现场操作，同时反应迅速，在管式反应器内的停留时间低于5秒；

3、通过管式反应器与气液分离器配合相对于水解反应釜和内环流塔反应器来说，占地面积相对较小。

优选的,所述管式反应器为两级管式反应器；来使三氯化磷进行两级水解反应，提高亚磷酸的收率，降低副产物的产生量。

优先的，所述两级管式反应器中的第一级管式反应器中的反应温度为20-50℃，第二级管式反应器中的反应温度为50-70℃；来使三氯化磷在相对较低的温度下进行水解反应，且第二级管式反应器比第一级管式反应器中的反应温度高有利于加快第二级管式反应器中三氯化磷的水解反应。

优先的，所述第一级管式反应器配合的蒸汽压力为0.3-0.5Mpa，第二级管式反应器配合的循环水压力为0.2-0.3Mpa；来使第一级管式反应器和第二级管式反应器能够恒定在设定温度下进行反应，为第一级管式反应器和第二级管式反应器的反应提供所需热量。

优先的，所述管式反应器中的压力为1-5mpa；来使三氯化磷在一定压力下进行水解反应，提高三氯化磷的水解效率。

优先的，所述三氯化磷和盐酸的质量比为1:1.05-1.15，且盐酸中溶质的质量占比为5％-20％；其中，盐酸溶液中溶剂为三氯化磷的水解提供水环境，盐酸溶液中溶质能够抑制三氯化磷水解的逆反应，从而提高三氯化磷进行水解的效率；且此比例下反应均匀，亚磷酸含量波动小，有效满足后序生产投料量的调整。

本发明第二方面还采用了如下的技术方案：一种连续式亚磷酸制备系统，包括：两级管式反应器以及与两级管式反应器相连的气液分离器。

三氯化磷在两级管式反应器进行两级水解，后进入气液分离器内进行气液分离，有利于提高三氯化磷的水解效率以及亚磷酸与副产物氯化氢气体的分离能力，提高亚磷酸的纯度。

优先的，还包括与两级管式反应器配合的蒸汽管线以及循环水管线，通过蒸汽管线以及循环水管线来为两级管式反应器提供所需的加热蒸汽以及冷却循环水，来使两级管式反应器内恒定在设计温度下进行反应，有效避免次生风险。

优先的，还包括亚磷酸储罐，亚磷酸储罐通过转料泵与气液分离器底部的排液口相连；通过转料泵将气液分离器底部的排液口排出的产物亚磷酸抽入亚磷酸储罐内进行存储，来使气液分离器连续且高效的进行气液分离。

优先的，还包括保护器，所述保护器与气液分离器顶部的排气口相连；从气液分离器内分离的副产物氯化氢气体导入保护器内进行存储，避免排入大气中造成污染。

附图说明

图1为本发明一实施例中的连续式亚磷酸制备系统的工艺流程图。

说明书附图中的附图标记包括：第一级管式反应器1、第二级管式反应器2、气液分离器3、转料泵4。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

本发明第一方面一实施例提出了一种连续式制备亚磷酸的方法，包括以下步骤：

先将三氯化磷和盐酸按一定比例通入管式反应器中，后通入气液分离器中分离。

将三氯化磷和盐酸通入密闭的管式反应器中进行水解反应，然后产物在气液分离器中进行降压，副产物氯化氢气体在气液分离器中闪蒸从气液分离器顶部的排气口排出进行分离，产物亚磷酸从气液分离器底部的排液口排出，产物亚磷酸的含量稳定在42％-45％。

根据本发明的另一实施例，所述一种连续式制备亚磷酸的方法，其中所述管式反应器为两级管式反应器，来使三氯化磷在密闭环境下进行两级水解反应，提高三氯化磷的水解效率。

其中，所述两级管式反应器中的第一级管式反应器中的反应温度为20-50℃，第二级管式反应器中的反应温度为50-70℃；来使三氯化磷在相对较低的温度下进行水解反应，且第二级管式反应器比第一级管式反应器中的反应温度高有利于加快第二级管式反应器中三氯化磷的水解反应。

同时，第一级管式反应器和第二级管式反应器中的反应压力均为1-5mpa，使三氯化磷在一定压力下进行水解反应，提高三氯化磷的水解效率。

具体，所述第一级管式反应器配合的蒸汽压力为0.3-0.5Mpa，第二级管式反应器配合的循环水压力为0.2-0.3Mpa。通过第一级管式反应器配合的蒸汽压力来为三氯化磷在第一级管式反应器内进行水解反应提供合理的反应温度，且三氯化磷的水解过程中一个放热的过程，通过第二级管式反应器配合的循环水来对第二级管式反应器降温，以确保二级管式反应器中的反应温度为50-70℃，来提高三氯化磷的水解效率。

根据本发明的另一实施例，所述一种连续式制备亚磷酸的方法，其中所述三氯化磷和盐酸的质量比为1:1.05-1.15，且盐酸中溶质的质量占比为5％-20％。

其中，盐酸溶液中溶剂为三氯化磷的水解提供水环境，盐酸溶液中溶质能够抑制三氯化磷水解的逆反应，从而提高三氯化磷进行水解的效率；且此比例下反应均匀，亚磷酸含量波动小，有效满足后序生产投料量的调整。

本连续式制备亚磷酸的方法是在特定的三氯化磷和盐酸比例下，结合二级管式反应器与气液分离器的配合，同时控制第一级管式反应器和第二级管式反应器在特定的温度和压力下来使三氯化磷进行两级水解，后在气液分离器中降压来对副产物氯化氢气体进行闪蒸分离，以使产物亚磷酸的含量稳定在42％-45％，且三氯化磷的水解反应迅速，有利于提高制备效率。

如图1所示，根据本发明的第二方面一实施例提出了一种连续式亚磷酸制备系统，包括两级管式反应器以及与两级管式反应器相连的气液分离器3。

其中，两级管式反应器为串联布置的两个管式反应器，位于前端的第一级管式反应器1配合设置有蒸汽管线，位于后端的第二级管式反应器2配合设置有循环水管线并与气液分离器3相连。

且气液分离器3顶部的排气口连通有保护器，气液分离器3底部的排液口通过转料泵4连通有亚磷酸储罐。

本连续式亚磷酸制备系统在运行过程中是：

质量浓度为98％-99.5％的三氯化磷溶液通过三氯化磷进料管线导入前端的第一级管式反应器1内，同时质量浓度为5％-20％的盐酸溶液通过盐酸进料管线导入前端的第一级管式反应器1内；三氯化磷在前端的第一级管式反应器1进行一次水解反应；其中，三氯化磷进料管线的流量控制为1.5-13.5L/min，盐酸进料管线的流量控制为1.6-16L/min；且三氯化磷溶液和盐酸溶液的进料温度均为20-40℃，进料压力均为1-5Mpa；其中，第一级管式反应器1内的反应温度为20-50℃，反应压力为1-5Mpa，蒸汽管线的蒸汽压力0.3-0.5Mpa。

三氯化磷溶液在第一级管式反应器1内完成一次水解反应后导入第二级管式反应器2中来进行二次水解反应，在第二级管式反应器2中的反应温度为50-70℃，反应压力为1-5Mpa，且循环水管线的循环水压力0.2-0.3Mpa。

完成二次水解后，将产物导入气液分离器3中降压，副产物氯化氢气体进行闪蒸分离从气液分离器3顶部的排气口导入保护器内进行存储，副产物氯化氢气体可以去制备盐酸溶液；从气液分离器3底部的排液口排出的亚磷酸溶液通过转料泵4抽入亚磷酸储罐内进行存储。

值得注意的是：

本连续式亚磷酸制备系统的管线上是可以配合调节阀和流量计等结构。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种连续式制备亚磷酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

先将三氯化磷和盐酸按一定比例通入管式反应器中，后通入气液分离器中分离。

2.根据权利要求1所述的连续式制备亚磷酸的方法，其特征在于：所述管式反应器为两级管式反应器。

3.根据权利要求2所述的连续式制备亚磷酸的方法，其特征在于：所述两级管式反应器中的第一级管式反应器中的反应温度为20-50℃，第二级管式反应器中的反应温度为50-70℃。

4.根据权利要求3所述的连续式制备亚磷酸的方法，其特征在于：所述第一级管式反应器配合的蒸汽压力为0.3-0.5Mpa，第二级管式反应器配合的循环水压力为0.2-0.3Mpa。

5.根据权利要求1或2所述的连续式制备亚磷酸的方法，其特征在于：所述管式反应器中的压力为1-5mpa。

6.根据权利要求1所述的连续式制备亚磷酸的方法，其特征在于：所述三氯化磷和盐酸的质量比为1:1.05-1.15，且盐酸中溶质的质量占比为5％-20％。

7.一种连续式亚磷酸制备系统，其特征在于，包括：两级管式反应器以及与两级管式反应器相连的气液分离器。

8.根据权利要求7所述的连续式亚磷酸制备系统，其特征在于，还包括与两级管式反应器配合的蒸汽管线以及循环水管线。

9.根据权利要求7或8所述的连续式亚磷酸制备系统，其特征在于，还包括亚磷酸储罐，亚磷酸储罐通过转料泵与气液分离器底部的排液口相连。

10.根据权利要求9所述的连续式亚磷酸制备系统，其特征在于，还包括保护器，所述保护器与气液分离器顶部的排气口相连。