CN1651488A - 一种聚磷酸铵的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚磷酸铵的生产方法。该法采用聚磷酸为原料，并加入缩合剂，聚磷酸与缩合剂的重量比为1∶1，将两者混合均匀后加入连续式合成反应器中，在100℃～500℃，和0.01MPa～0.35MPa的压力下，持续反应5～210分钟，即得到不同聚合度的高纯度聚磷酸铵。若将聚磷酸变换不同的纯度，选择相应的缩合剂，可以得到所需的不同品质的聚磷酸铵。所述的缩合剂选自尿素、碳酸氢铵、三聚氰胺、双氰胺、硫酸铵中的一种，或它们的混合物。

Description

一种聚磷酸铵的生产方法

                          技术领域

本发明涉及一种聚磷酸铵的生产方法，尤其是涉及一种高纯度高聚合度聚磷酸铵的生产方法。

                          背景技术

聚磷酸铵是一种含氮聚磷酸盐。往往是根据产品的不同用途而采用不同的生产方法及其设备。低聚合度水溶性的产品绝大部分被作为肥料使用，少量用于阻燃剂。高纯度高聚合度水不溶性长链状聚磷酸铵则被用于制备高级防火涂料、阻燃塑料。目前，在该领域的研究主要是针对获得高聚合度高纯度长链状、相容性好、品质稳定的聚磷酸铵产品来进行的。

现有技术中，通常使用的合成方法是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，进行缩合反应制得低聚合度(n≈30)、短链状产品。该方法所得产品由于聚合度不高且随着时间的推移会发生降解而影响了其用途。同时，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。国内80年代开始研制聚磷酸铵产品，主要采用正磷酸——尿素缩合法，一直处于规模小、水平低的状况。尚无大规模连续化工业生产的报导。

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。

                          发明内容

本发明的目的是提供一种高纯度聚磷酸铵的生产方法，该法克服了常规方法的上述问题，生产控制方便，产率高，能耗低，有利于实现大规模连续化工业生产。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

本发明提供了一种聚磷酸铵的生产方法，该方法采用下述顺序的步骤：

(1)以聚磷酸(H_n+2P_nO_3n+1)为原料，然后加入缩合剂，聚磷酸与缩合剂的重量比为1∶1，将两者混合均匀；

(2)将步骤(1)的所得物加入连续式合成反应器中，在100℃～500℃，和0.01MPa～0.35MPa的压力下，持续反应5～210分钟，即得到不同聚合度的高纯度聚磷酸铵；

(3)将步骤(1)中的聚磷酸变换不同的纯度，选择相应的缩合剂，可以得到所需的不同品质的聚磷酸铵。

所述的原料聚磷酸(H_n+2P_nO_3n+1)的纯度(以H₃PO₄计)的重量百分数为90％～120％；

所述的缩合剂，选自尿素、碳酸氢铵、三聚氰胺、双氰胺、硫酸铵中的一种，或它们的混合物。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)用聚磷酸和缩合剂为原料，采用连续法工艺技术，减少了工艺步骤，改善了工艺物料对设备材质的要求，对环境影响程度小。能方便地获得高纯度高聚合度的聚磷酸铵产品。采用聚磷酸为原料，带入系统的杂质量少，同时，聚磷酸不含游离水，既保证了合成反应的进行又降低了能耗，同时还减轻了物料对设备材质的腐蚀。

(2)降低了合成反应过程的尾气量，减少了尾气处理设备的投资。由于采用原料不同，本发明在合成反应过程中排放的尾气量减少了50％；尾气予以回收制造其它磷酸盐产品或副产品。具有较好的经济效益和社会效益。

(3)采用连续法工艺，保证了产品质量的稳定，降低了生产劳动强度，改善了生产条件。而现有技术往往采用批量生产，生产规模小，劳动强度大，并且由于工艺操作人员的技术差异性，造成产品质量不易稳定。

(4)可在同一套装置里通过改变工艺控制条件生产不同纯度不同聚合度的聚磷酸铵产品。

                      具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例，可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。

除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。

实施例1

以1重量份的聚磷酸为原料，聚磷酸(H_n+2P_nO_3n+1)纯度(以H₃PO₄计)的重量百分数为100％；加入1重量份尿素作为缩合剂，将二者混合均匀后加入到连续式合成反应器中，在500℃，0.35MPa的条件下，反应210分钟以上，可获得1重量份，白色晶体状高纯度(99.5％)、高聚合度(n≥250)聚磷酸铵产品。

实施例2～实施例5

除了所述的缩合剂分别选自碳酸氢铵、三聚氰胺、双氰胺、硫酸铵中的一种外，其它过程同实施例1。

实施例6

除了所述的缩合剂采用尿素和碳酸氢铵的混合物，尿素70％，碳酸氢铵为30％外，其它过程同实施例1。

实施例7

除了所述的缩合剂采用三聚氰胺和硫酸铵的混合物，三聚氰胺90％，硫酸铵为10％外，其它过程同实施例1。

实施例8

除了所述的缩合剂采用三聚氰胺和尿素的混合物，三聚氰胺30％，尿素为70％外，其它过程同实施例1。

实施例9

除了所述的缩合剂采用双氰胺、三聚氰胺和硫酸铵的混合物，双氰胺70％三聚氰胺25％，硫酸铵为5％外，其它过程同实施例1。

实施例10

除了所述的缩合剂采用尿素和硫酸铵的混合物，尿素90％，硫酸铵为10％外，其它过程同实施例1

实施例11

除了所述的缩合剂采用碳酸氢铵、三聚氰胺和尿素的混合物，三聚氰胺70％，尿素25％，碳酸氢铵为5％外，其它过程同实施例1。

实施例12

重复实施例1，改变条件为温度100℃，压力0.01MPa，反应时间5分钟以上，可获得1.15重量份，白色晶体状纯度为90％，聚合度为n≤20的聚磷酸铵产品。

实施例13

重复实施例12，改变聚磷酸(H_n+2P_nO_3n+1)纯度(以H₃PO₄计)的重量百分数为90％，反应时间90分钟以上，可获得1.02重量份，白色晶体状纯度为90％，聚合度为n≤20的聚磷酸铵产品。

实施例14

重复实施例1，改变聚磷酸(H_n+2P_nO_3n+1)纯度(以H₃PO₄计)的重量百分数为105％，生产条件为温度200℃，压力0.15MPa，反应时间60分钟以上，可获得1.11重量份，白色晶体状纯度为95％，聚合度为n≤50的聚磷酸铵产品。

实施例15

重复实施例1，改变条件为温度300℃，压力0.25MPa，反应时间120分钟以上，可获得1.03重量份，白色晶体状纯度97％，聚合度为n≤80的聚磷酸铵产品。

实施例16

重复实施例1，改变聚磷酸(H_n+2P_nO_3n+1)纯度(以H₃PO₄计)的重量百分数为90％，工艺条件为温度300℃，压力0.30MPa，反应时间180分钟以上，可获得0.95重量份，白色晶体状纯度为95％，聚合度为n≤50n的聚磷酸铵产品。

实施例17

重复实施例1，改变条件为温度400℃，压力0.30MPa，反应时间180分钟以上，可获得1.01重量份，白色晶体状纯度为98.5％，聚合度为n≥120的聚磷酸铵产品。

实施例18

重复实施例1，改变聚磷酸(H_n+2P_nO_3n+1)纯度(以H₃PO₄计)的重量百分数为115％，工艺条件为温度400℃，压力0.30MPa，反应时间60分钟以上，可获得1.16重量份，白色晶体状纯度为98.5％，聚合度为n≥120的聚磷酸铵产品。

Claims (3)

1.一种聚磷酸铵的生产方法，该方法采用下述顺序的步骤：

(1)以聚磷酸为原料，然后加入缩合剂，聚磷酸与缩合剂的重量比为1∶1，将两者混合均匀；

(2)将步骤(1)的所得物加入连续式合成反应器中，在100℃～500℃，和0.01MPa～0.35MPa的压力下，持续反应5～210分钟，即得到不同聚合度的高纯度聚磷酸铵；

(3)将步骤(1)中的聚磷酸变换不同的纯度，选择相应的缩合剂，可以得到所需的不同品质的聚磷酸铵。

2.根据权利要求1所述的聚磷酸铵的生产方法，其中所述原料聚磷酸纯度的重量百分数为90％～120％；

3.根据权利要求1所述的聚磷酸铵的生产方法，其中所述的缩合剂选自尿素、碳酸氢铵、三聚氯胺、双氰胺、硫酸铵中的一种，或它们的混合物。