專利名稱：磷酸純化方法及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種磷酸純化方法及制造方法，尤指一種水合氣態(tài)磷酐的磷酸純化方法及制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)磷酸純化方法，不外乎萃取法，例如美國(guó)專利第6251351號(hào)，以N，N-二烷基-α-胺基酸(N，N-dialkyl-α-aminoacid)萃取濕法磷酸，以增進(jìn)濕法磷酸的純度；沉淀法，例如美國(guó)專利第4986970號(hào)，利用二硫代碳酸-O-酯(dithio carbonic acid-O-ester)使重金屬沉淀分離；離子交換法，例如美國(guó)專利第5006319號(hào)以強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂去除磷酸中的金屬離子；但這些方法所制得的磷酸，其質(zhì)量遠(yuǎn)遜于干法(dry process)磷酸的質(zhì)量，因此業(yè)者甚少使用這些方法。美國(guó)專利第4495165號(hào)揭示一種利用多孔木屑吸收濕法(wet process)磷酸，而后加熱使多孔木屑中的濕法磷酸形成聚磷酸及/或磷酸酯，再以水使多孔木屑中的聚磷酸及/或磷酸酯，水解成磷酸，此時(shí)，濕法磷酸中的雜質(zhì)，約90％至95％仍留純于多孔木屑中，因此可以達(dá)到部份的純化效果，但該純化方法是屬批式，且成本極高，此外所制得的純化磷酸，其純度仍遠(yuǎn)遜于干法磷酸，例如干法磷酸中的鐵含量為10ppm以下，而該方法純化后的磷酸，其鐵含量超過(guò)100ppm。
本發(fā)明是于去除富含雜質(zhì)的磷酸中的揮發(fā)成份后，加熱使其分解并產(chǎn)生氣態(tài)的磷酐，將該氣態(tài)磷酐導(dǎo)入水或稀磷酸水溶液中，使該氣態(tài)磷酐水合，以形成磷酸。其中第一步驟可去除富含雜質(zhì)的磷酸中的揮發(fā)成份，使粗磷酸液實(shí)質(zhì)上不含揮發(fā)性的有機(jī)或無(wú)機(jī)雜質(zhì)。而產(chǎn)生氣態(tài)磷酐的步驟，在使不揮發(fā)的有機(jī)或無(wú)機(jī)雜質(zhì)殘存在液態(tài)的濃稠殘余液中，而高純度的磷酐則水合成為磷酸，實(shí)質(zhì)上不含揮發(fā)性的有機(jī)或無(wú)機(jī)雜質(zhì)，也不含不揮發(fā)的有機(jī)或無(wú)機(jī)雜質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種磷酸的純化方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種使含雜質(zhì)的磷酸分解成氣態(tài)磷酐，再予以水合的磷酸純化方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種利用磷的燃燒熱，使含雜質(zhì)的磷酸分解成氣態(tài)磷酐，再予以水合的磷酸純化方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用干式磷酸制程，配合廢磷酸純化的復(fù)合磷酸制程。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用干式磷酸制程，配合濕法磷酸純化的復(fù)合磷酸制程。
本發(fā)明的磷酸純化方法，其包括去除富含雜質(zhì)的磷酸中的揮發(fā)成份，使其成為實(shí)質(zhì)上不含揮發(fā)成份的粗磷酸液；將該粗磷酸液加熱至250℃以上，使該粗磷酸液中的磷酸成份分解產(chǎn)生氣態(tài)的磷酐；及將該氣態(tài)磷酐導(dǎo)入水或稀磷酸水溶液中，使該氣態(tài)磷酐水合，形成磷酸。
上述所謂富含雜質(zhì)的磷酸，可為濕法磷酸、廢磷酸或含磷酸的廢雜酸，其中雜質(zhì)成份和含量，依其來(lái)源而定，其可能為揮發(fā)成份、有機(jī)雜質(zhì)、金屬離子等。
上述所謂揮發(fā)成份，可為任意揮發(fā)成份，例如硝酸、醋酸等。當(dāng)然在去除揮發(fā)成份時(shí)，通常也同時(shí)去除相當(dāng)量的水分。
上述該去除揮發(fā)成份步驟，可用任何已知的去除揮發(fā)成份方法，使富含揮發(fā)成份的磷酸中的揮發(fā)成份，實(shí)質(zhì)上全部變成氣體揮發(fā)，但仍保有適量的水分，使未揮發(fā)部份仍成液態(tài)(粗磷酸液)。例如加熱法，其是加熱使富含揮發(fā)成份的磷酸中的揮發(fā)成份，變成氣體脫離粗磷酸液。再如通氣加熱法，其是在富含揮發(fā)成份的磷酸中加熱并通入不溶的氣體(例如空氣)，利用該不溶的氣體加速帶走磷酸中的揮發(fā)成份。又如真空加熱法(真空度視需要而定)，其是在抽真空狀態(tài)下加熱，以加速抽走磷酸中的揮發(fā)成份。一般而言，以真空加熱法和通氣加熱法為較佳，以通氣加熱法為更佳。必要時(shí)，可采用多階去除揮發(fā)成份步驟，例如在80℃左右去除硝酸和部份的水，在100℃左右去除醋酸和部份的水。
上述加熱使粗磷酸液分解成磷酐的步驟，可采用任意已知的加熱方法，例如電熱法，間接燃燒加熱法和直接燃燒加熱法；以直接燃燒加熱法為較佳，以黃磷燃燒直接加熱法為最佳，其方法是將粗磷酸液導(dǎo)入黃磷燃燒室中，利用黃磷的燃燒熱使粗磷酸液分解成磷酐。
上述將粗磷酸液導(dǎo)入磷燃燒室中加熱的方法，其可為任意的已知加熱方法，但以在燃燒室內(nèi)壁淋膜加熱法為較佳。
上述黃磷燃燒加熱法，即干法磷酸制程，其是使磷在燃燒室中燃燒形成氣態(tài)磷酐。而使磷燃燒形成氣態(tài)磷酐的方法，包括導(dǎo)入磷和含氧氣體、燃燒條件及燃燒設(shè)備等，均類同已知干式磷酸制程。但因本法導(dǎo)入粗磷酸液，會(huì)消耗部分甚至大部分的磷燃燒熱，因此，本法燃燒室的溫度可大幅下降。一般而言，干式磷酸制程中燃燒室的溫度為1200℃至1800℃。但本法中燃燒室的平均溫度為250℃至1000℃，以300℃至800℃為較佳，以350℃至600℃為更佳。由于燃燒室溫度的可大幅下降，本法燃燒室的設(shè)計(jì)比較容易，尤其是燃燒室的材質(zhì)需求及不需要散熱的設(shè)計(jì)，及設(shè)備成本降低等都是本方法優(yōu)點(diǎn)。
上述將該氣態(tài)磷酐導(dǎo)入水或稀磷酸水溶液中，使該氣態(tài)磷酐水合，吸收形成磷酸，其可采用已知干式磷酸制程所實(shí)行的方法和裝置。一般而言，以使用稀磷酸水溶液使該氣態(tài)磷酐水合為較佳。


圖1.本發(fā)明石墨加熱裝置示意圖。
圖2.本發(fā)明旋轉(zhuǎn)加熱揮發(fā)爐裝置示意圖。
圖3.本發(fā)明黃磷燃燒室示意圖。
附圖標(biāo)記10.石墨加熱室 20.罩蓋30.出氣管 40.電爐50.旋轉(zhuǎn)爐體 60，90，130，140，160.導(dǎo)管70.燃燒機(jī) 80.出氣管110.黃磷燃燒室爐體120.爐體上蓋150.噴嘴
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取光電產(chǎn)業(yè)廢酸1000克，其主要成份如表1所示表1光電產(chǎn)業(yè)廢酸主要成份表

將其置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(rotary evaporator)的梨形瓶中，使梨形瓶斜立于90℃水浴中，以每分約60轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)并抽真空，以去除廢酸中的醋酸和硝酸，60分鐘后，得粗磷酸液745克，分析其成份如表2所示表2粗磷酸液主要成份表

**---表示不含，下同取500克粗磷酸液置于圖1所示裝置中，圖中10為石墨加熱室，20為罩蓋，30為出氣管，以電爐在石墨加熱室10置于電爐40中加熱，使粗磷酸液分解成磷酐，并經(jīng)罩蓋20上的出氣管30，將磷酐導(dǎo)入100毫升水中，得530克磷酸，其成份如表3所示表3磷酸主要成份表

實(shí)施例2如圖2所示，50為旋轉(zhuǎn)爐體，廢磷酸從導(dǎo)管60流入爐內(nèi)，70為一般燃料的燃燒機(jī)，其燃燒火焰吹入爐內(nèi)，使附在旋轉(zhuǎn)爐壁上的廢磷酸液膜直接加熱，揮發(fā)出來(lái)的揮發(fā)氣體隨氣流從出氣管80被抽出，而去除揮發(fā)成份后的粗磷酸從導(dǎo)管90流出。本實(shí)施例以調(diào)節(jié)燃燒機(jī)的燃料，控制從導(dǎo)管90所流出的粗磷酸的溫度，做為實(shí)驗(yàn)分析用的結(jié)果如下表4所示表4粗磷酸分析表

實(shí)施例3～7如圖3所示，110為黃磷燃燒室爐體，120為爐體的上蓋，將實(shí)施例2以150℃流出的粗磷酸，直接從130導(dǎo)管導(dǎo)入爐體的上端溢流在爐壁形成均勻的粗磷酸液的淋膜，而黃磷從噴嘴150噴入燃燒，所需的空氣從160導(dǎo)管送入，而黃磷燃燒的燃燒熱，使?fàn)t壁的粗磷酸液淋膜直接加熱而分解為磷酐氣體，從140導(dǎo)管導(dǎo)引至的干法磷酸制程中的水合吸收制程，以純水進(jìn)行水合，制成干凈的磷酸，殘留的粗磷酸液體從爐底170導(dǎo)管流出。表5為各種操作表5實(shí)施例3～7計(jì)測(cè)結(jié)果

實(shí)施例8～12類同實(shí)施例3～7，但以瓦斯為取代黃磷做為燃料。表6為各種操作實(shí)施例計(jì)測(cè)的結(jié)果。
表6實(shí)施例8～12計(jì)測(cè)結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種磷酸純化方法，其包括去除富含雜質(zhì)的磷酸中的揮發(fā)成份，使其成為實(shí)質(zhì)上不含揮發(fā)成份的粗磷酸液；將該粗磷酸液加熱至250℃以上，使該粗磷酸液中的磷酸成份，分解產(chǎn)生氣態(tài)的磷酐；及將該氣態(tài)磷酐導(dǎo)入水或稀磷酸水溶液中，使該氣態(tài)磷酐水合，形成磷酸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該富含雜質(zhì)的磷酸為富含磷酸的廢雜酸或濕法磷酸。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該去除揮發(fā)成份步驟，是加熱至80℃以上。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該去除揮發(fā)成份步驟，是加熱至100℃以上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該去除揮發(fā)成份步驟，是配合抽真空或通入空氣以增進(jìn)去除揮發(fā)成份的效果。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟，是采用燃燒加熱法。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟，是將該粗磷酸液導(dǎo)入黃磷燃燒室中加熱，而水合步驟中，是將該分解的氣態(tài)磷酐和黃磷燃燒產(chǎn)生的氣態(tài)磷酐，導(dǎo)入水或稀磷酸水溶液中，使這些氣態(tài)磷酐水合，形成磷酸。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟，是將粗磷酸液導(dǎo)入黃磷燃燒室壁淋成液膜，使加熱分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟中，這些氣態(tài)磷酐平均溫度維持在300至800℃。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟中，這些氣態(tài)磷酐平均溫度維持在350至600℃。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該水合步驟是以稀磷酸使氣態(tài)磷酐水合成磷酸。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟中，該氣態(tài)磷酐維持在300至800℃。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟中，這些氣態(tài)磷酐平均溫度維持在350至600℃。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該水合步驟是以稀磷酸使氣態(tài)磷酐水合成磷酸。
15.一種磷酸制造方法，其包括去除富含雜質(zhì)的磷酸中的揮發(fā)成份，使其成為實(shí)質(zhì)上不含揮發(fā)成份的粗磷酸液；將該粗磷酸液導(dǎo)入黃磷燃燒室中加熱至250℃以上，使該粗磷酸液中的磷酸成份，分解產(chǎn)生氣態(tài)的磷酐；及將該分解的氣態(tài)磷酐和黃磷燃燒產(chǎn)生的氣態(tài)磷酐，導(dǎo)入水或稀磷酸水溶液中，使這些氣態(tài)磷酐水合，形成磷酸。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該富含雜質(zhì)的磷酸為富含磷酸的廢雜酸或濕法磷酸。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該去除揮發(fā)成份步驟，是加熱至80℃以上。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該去除揮發(fā)成份步驟，是加熱至100℃以上。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該去除揮發(fā)成份步驟，是配合抽真空或通入空氣以增進(jìn)去除揮發(fā)成份的效果。
20.如權(quán)利要求15、16、17、18或19所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟，是將粗磷酸液導(dǎo)入黃磷燃燒室壁淋成液膜，使加熱分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟中，這些氣態(tài)磷酐平均溫度維持在300至800℃。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中該分解產(chǎn)生氣態(tài)磷酐步驟中，這些氣態(tài)磷酐平均溫度維持在350至600℃。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中該水合步驟是以稀磷酸使氣態(tài)磷酐水合成磷酸。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)一種磷酸純化方法及制造方法，尤指一種水合氣態(tài)磷酐的磷酸純化方法及制造方法。一種磷酸純化方法，其包括去除富含雜質(zhì)的磷酸中的揮發(fā)成分，使其成為實(shí)質(zhì)上不含揮發(fā)成分的粗磷酸液；將該粗磷酸液加熱至250℃以上，使該粗磷酸液中的磷酸成分，分解產(chǎn)生氣態(tài)的磷酐；及，將該氣態(tài)磷酐導(dǎo)入水或稀磷酸水溶液中，使該氣態(tài)磷酐水合，形成磷酸。
文檔編號(hào)C01B25/22GK1721322SQ20041006279
公開(kāi)日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者許允雄, 許世杰 申請(qǐng)人:許允雄, 許世杰