專利名稱：用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三聚磷酸鈉的生產(chǎn)方法，屬于磷酸鹽化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
我們知道，三聚磷酸鈉及其磷酸鹽類產(chǎn)品是化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，它作為一種重要的添加助劑，廣泛應(yīng)用于洗滌劑、藥品和食品等眾多生產(chǎn)行業(yè)。在磷酸鹽化工工業(yè)中生產(chǎn)制造三聚磷酸鈉產(chǎn)品一直都是沿用磷酸與燒堿或純堿進(jìn)行中和反應(yīng)后再聚合而成的傳統(tǒng)方法。美國專利US 3322493就公開了一種生成三聚磷酸鈉產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)，它是用磷酸與燒堿或純堿的水溶液反應(yīng)，生成含有一分子磷酸二氫鈉和二分子磷酸氫二鈉的含水混合物，再加熱到350℃以上，除去自由水即可制得三聚磷酸鈉的產(chǎn)品。目前，這項(xiàng)技術(shù)仍然是生產(chǎn)三聚磷酸鈉及其磷酸鹽類產(chǎn)品的主要傳統(tǒng)方法，它的生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是，這種方法的最大缺陷是它生產(chǎn)三聚磷酸鈉產(chǎn)品的成本太高，其主要原因是該法生產(chǎn)三聚磷酸鈉所消耗磷酸和純堿原料的數(shù)量大，而市購磷酸和純堿這兩宗原料的費(fèi)用高，致使大多數(shù)生產(chǎn)三聚磷酸鈉的企業(yè)都處于經(jīng)營性虧損的局面而被迫停產(chǎn)。中國專利CN1030981C公告了一種名稱為“一種三聚磷酸鈉的生產(chǎn)方法”的專利技術(shù)，它是用磷酸與氯化鈉在高溫下反應(yīng)脫除氯化氫并制得聚磷酸鹽混合物，然后加入碳酸鈉與其反應(yīng)，最后制得三聚磷酸鈉成品。它的最大特征是采用氯化鈉部份地替代碳酸鈉原料，雖然這種生產(chǎn)方法能減少碳酸鈉的消耗量，對降低三聚磷酸鈉的生產(chǎn)成本有一定的作用，但是，磷酸原料的消耗量卻仍然是居高不下，并且，采用這種方法生產(chǎn)三聚磷酸鈉時(shí)，會有大量的氯化氫有害氣體逸出，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，實(shí)在是得不償失。我公司經(jīng)過多年的研究，提出了一種“用干濕綜合法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法”的技術(shù)(本技術(shù)已申請中國專利，專利申請?zhí)枮?00410040357.9)，它是分別用濕法萃取和干法焙燒的方法，分別制成富含P2O5的磷酸萃取液和純堿浸取液，供“中和-聚合”生產(chǎn)三聚磷酸鈉產(chǎn)品，它的優(yōu)點(diǎn)是可大大降低純堿和磷酸原料的消耗量，對降低三聚磷酸的生產(chǎn)成本具有顯著作用，但是無庸諱言，由于它是分別采用濕法萃取和干法焙燒兩套獨(dú)立生產(chǎn)流程分別制取磷酸萃取液和純堿浸取液，所需生產(chǎn)設(shè)備較多、生產(chǎn)工藝沉長、生產(chǎn)管理復(fù)雜，也會導(dǎo)致生產(chǎn)成本有所上升，特別是它采用濕法萃取和干法焙燒分別制取的磷酸萃取液和純堿浸取液中會殘留較多的CaSO4和Na2SO4雜質(zhì)，較難沉清凈化，如果不能將CaSO4和Na2SO4等雜質(zhì)完全徹底去除干凈使其凈化，事實(shí)上會影響三聚磷酸鈉的結(jié)晶純度，嚴(yán)重時(shí)也會影響三聚磷酸鈉的產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提出一種用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，它是對現(xiàn)有制造三聚磷酸鈉生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)和完善，本發(fā)明的顯著特點(diǎn)是用芒硝、磷礦粉[主要成份為Ca5F(PO4)3]和硫酸進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)制得含Na(H2PO4)2的溶液，經(jīng)過煮沸濃縮、酸化除硝和精確調(diào)控PH值等特定的技術(shù)處理后，即可徹底去除溶液中殘留的CaSO4和Na2SO4等雜質(zhì)，制得主要含Na(H2PO4)2的凈化合格的母液，這對進(jìn)一步改善三聚磷酸鈉的結(jié)晶純度、提高產(chǎn)品質(zhì)量將起到關(guān)鍵作用。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的它依次按以下次序的步驟進(jìn)行(1)復(fù)分解反應(yīng)將反應(yīng)原料芒硝、磷礦粉和硫酸放入配裝有攪拌器和蒸汽加熱裝置的反應(yīng)池內(nèi)，按所用磷礦粉原料重量的6∽7倍加入清水，通入蒸汽加熱、控制反應(yīng)池內(nèi)溫度為60∽95℃，在連續(xù)均勻攪拌的工況下，進(jìn)行芒硝復(fù)分解反應(yīng)8∽9小時(shí)，復(fù)分解反應(yīng)方程式如下 制得含Na(H2PO4)2的溶液，(2)壓濾排渣將制得含Na(H2PO4)2的溶液送入壓濾過濾機(jī)過濾排棄CaSO4沉渣，將濾液輸入貯液罐內(nèi)，(3)調(diào)節(jié)PH值向貯液罐內(nèi)添加少量純堿，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為12∽13，在PH值為12∽13的特定酸堿度的環(huán)境條件下，可使殘留于濾液中的CaSO4雜質(zhì)完全沉淀析出，(4)壓濾凈化再次送入壓濾過濾機(jī)過濾，可徹底排出濾液中沉淀析出的CaSO4雜質(zhì)，將制得的濾液送入濃縮罐，(5)煮沸濃縮加熱濃縮罐，煮沸濃縮已去除CaSO4雜質(zhì)的濾液至濃度為波美濃度28∽30°Be，在加熱煮沸濃縮的特定條件下，可使殘留于濾液中的Na2SO4雜質(zhì)濃縮生成熱晶芒硝晶體沉淀析出，
(6)壓濾除硝將已煮沸濃縮析出熱晶芒硝晶體的含Na(H2PO4)2的濾液再次送入壓濾過濾機(jī)進(jìn)行過濾，去除芒硝雜質(zhì)，將制得的濾液送入酸化池，(7)酸化除硝向酸化池加入少量的硫酸，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為5∽6，在PH值為5∽6的特定酸堿度的環(huán)境條件下，繼續(xù)加熱煮沸濃縮可使殘留于濾液中的Na2SO4全部生成芒硝晶體完全析出，經(jīng)徹底濾取芒硝后，制得已徹底去除CaSO4和Na2SO4雜質(zhì)的主要含Na(H2PO4)2的合格母液，(8)中和聚合將制得的主要含Na(H2PO4)2的合格母液經(jīng)噴霧干燥后，送入聚合爐進(jìn)行聚合反應(yīng)，即可聚合生成三聚磷酸鈉產(chǎn)品。
本發(fā)明的復(fù)分解反應(yīng)步驟中，各反應(yīng)原料按重量份計(jì)為芒硝 1.5∽2.0份，磷礦粉1.8∽2.2份，硫酸 1份，硫酸是含H2SO4按百分比濃度為95％計(jì)，將在壓濾除硝和酸化除硝步驟中從濾液中濾取的芒硝放入淘洗池內(nèi)，按芒硝重量的0.8∽1.2倍加入清水進(jìn)行反復(fù)淘洗，控制淘洗水溫為40∽60℃，過濾脫水即可回收芒硝送復(fù)分解反應(yīng)步驟回用，在淘洗池中逐漸加入硫酸調(diào)節(jié)控制淘洗濾液的PH值為5∽6，經(jīng)煮沸濃縮完全除硝后的淘洗濾液，送中和聚合步驟用，既能充分回收利用物質(zhì)資源，提高三聚磷酸鈉的產(chǎn)量，大大降低生產(chǎn)成本，又能減少排渣數(shù)量，減輕環(huán)境污染，具有明顯的社會環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。
用本發(fā)明提出的方法同樣適用于單獨(dú)生產(chǎn)NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4和Na4P2O7等其它聚磷酸鹽類產(chǎn)品。
本發(fā)明提出的用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，與現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)相比較，其主要的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步是首先是在生產(chǎn)三聚磷酸鈉及其磷酸鹽類產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域中首次采用芒硝、磷礦粉和強(qiáng)酸性的硫酸進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)制成含Na(H2PO4)2的溶液，在強(qiáng)酸性硫酸的作用下，能夠促使芒硝復(fù)分解反應(yīng)進(jìn)行完全徹底，能進(jìn)一步提高Na(H2PO4)2的得率，實(shí)現(xiàn)充分利用原料資源，明顯減少排污量的目的；第二首次提出了對用濕法制得的含Na(H2PO4)2的溶液進(jìn)行除雜凈化處理的技術(shù)，采用精確調(diào)控溶液PH值的特定酸堿度環(huán)境條件，并經(jīng)煮沸濃縮、酸化除硝等特殊處理技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)徹底去除溶液中殘留的CaSO4和Na2SO4雜質(zhì)的凈化目的，為中和聚合生產(chǎn)三聚磷酸鈉產(chǎn)品提供主要含Na(H2PO4)2的已凈化合格的母液，為進(jìn)一步改善三聚磷酸鈉的純度、提高產(chǎn)品質(zhì)量奠定了物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。本發(fā)明工藝流程簡單、所用生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量少、投資費(fèi)用低、操作管理方便、運(yùn)行安全可靠，能進(jìn)一步降低三聚磷酸鈉的生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)又能大大減少排污排渣數(shù)量，明顯減輕污染負(fù)荷，具有十分顯著的社會環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益。


附圖是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本發(fā)明提出的的用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，它依次按以下次序的步驟進(jìn)行(1)復(fù)分解反應(yīng)將反應(yīng)原料按重量份計(jì)為芒硝 1.5份，磷礦粉1.8份，硫酸 1份，硫酸是含H2SO4按百分比濃度為95％計(jì)，計(jì)量稱取放入配裝有攪拌器和蒸汽加熱裝置的反應(yīng)池內(nèi)，按所用磷礦粉原料重量的6倍加入清水，通入蒸汽加熱、控制反應(yīng)池內(nèi)溫度為65℃，在連續(xù)均勻攪拌的工況下，進(jìn)行芒硝復(fù)分解反應(yīng)8小時(shí)，復(fù)分解反應(yīng)方程式如下 即可制得含Na(H2PO4)2的溶液，(2)壓濾排渣將制得含Na(H2PO4)2的溶液送入壓濾過濾機(jī)過濾排棄CaSO4沉渣后，將濾液輸入貯液罐內(nèi)，(3)調(diào)節(jié)PH值向貯液罐內(nèi)逐漸添加少量純堿，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為12，使殘留于濾液中的CaSO4雜質(zhì)進(jìn)一步完全沉淀析出，(4)壓濾凈化再次送入壓濾過濾機(jī)過濾，可徹底排棄濾液中沉淀析出的CaSO4雜質(zhì)，將制得的濾液送入濃縮罐，(5)煮沸濃縮加熱濃縮罐，煮沸濃縮已去除CaSO4雜質(zhì)的濾液至濃度為波美濃度28°Be，可使殘留于濾液中的Na2SO4雜質(zhì)濃縮生成熱晶芒硝晶體沉淀析出，(6)壓濾除硝將已煮沸濃縮析出熱晶芒硝晶體的含Na(H2PO4)2的濾液再次送入壓濾過濾機(jī)進(jìn)行過濾，去除芒硝雜質(zhì)，將制得的濾液送入酸化池，(7)酸化除硝向酸化池緩緩加入少量的硫酸，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為5，繼續(xù)加熱煮沸濃縮可使殘留于濾液中的Na2SO4全部生成芒硝晶體完全析出，經(jīng)徹底濾取芒硝后，即可制得已徹底去除CaSO4和Na2SO4雜質(zhì)的主要含Na(H2PO4)2的合格母液，(8)中和聚合將制得的主要含Na(H2PO4)2的合格母液經(jīng)噴霧干燥后，送入聚合爐進(jìn)行聚合反應(yīng)，即可聚合生成三聚磷酸鈉產(chǎn)品。
將壓濾除硝和酸化除硝步驟中從濾液中濾取的芒硝集中放入淘洗池內(nèi)，按芒硝重量的0.8倍加入清水進(jìn)行反復(fù)淘洗，控制淘洗水溫為45℃，經(jīng)過濾脫水即可回收芒硝送復(fù)分解反應(yīng)步驟回用，在淘洗池中逐漸加入少量硫酸調(diào)節(jié)控制淘洗濾液的PH值為5，經(jīng)煮沸濃縮完全除硝后的淘洗濾液，可供中和聚合步驟用。
實(shí)施例二本發(fā)明提出的的用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，它依次按以下次序的步驟進(jìn)行(1)復(fù)分解反應(yīng)將反應(yīng)原料按重量份計(jì)為芒硝 1.8份，磷礦粉2份，硫酸 1份，硫酸是含H2SO4按百分比濃度為95％計(jì)，計(jì)量稱取放入配裝有攪拌器和蒸汽加熱裝置的反應(yīng)池內(nèi)，按所用磷礦粉原料重量的6.5倍加入清水，通入蒸汽加熱、控制反應(yīng)池內(nèi)溫度為80℃，在連續(xù)均勻攪拌的工況下，進(jìn)行芒硝復(fù)分解反應(yīng)8.5小時(shí)，復(fù)分解反應(yīng)方程式如下 制得含Na(H2PO4)2的溶液，(2)壓濾排渣將制得含Na(H2PO4)2的溶液送入壓濾過濾機(jī)過濾排棄CaSO4沉渣后，將濾液輸入貯液罐內(nèi)，(3)調(diào)節(jié)PH值向貯液罐內(nèi)添加少量純堿，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為12.5，可使殘留于濾液中的CaSO4雜質(zhì)完全沉淀析出，(4)壓濾凈化再次送入壓濾過濾機(jī)過濾，可徹底排出濾液中沉淀析出的CaSO4雜質(zhì)，將制得的濾液送入濃縮罐，(5)煮沸濃縮加熱濃縮罐，煮沸濃縮已去除CaSO4雜質(zhì)的濾液至濃度為波美濃度29°Be，可使殘留于濾液中的Na2SO4雜質(zhì)濃縮生成熱晶芒硝晶體沉淀析出，(6)壓濾除硝將已煮沸濃縮析出熱晶芒硝晶體的含Na(H2PO4)2的濾液再次送入壓濾過濾機(jī)進(jìn)行過濾，去除芒硝雜質(zhì)，將制得的濾液送入酸化池，(7)酸化除硝向酸化池緩緩加入少量的硫酸，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為5.5，在PH值為5.5的特定酸堿度的環(huán)境條件下，繼續(xù)加熱煮沸濃縮可使殘留于濾液中的Na2SO4全部生成芒硝晶體完全析出，經(jīng)徹底濾取芒硝處理后，即可制得已徹底去除CaSO4和Na2SO4雜質(zhì)的主要含Na(H2PO4)2的合格母液，(8)中和聚合將制得的主要含Na(H2PO4)2的合格母液經(jīng)噴霧干燥后，送入聚合爐進(jìn)行聚合反應(yīng)，即可聚合生成三聚磷酸鈉固體產(chǎn)品。
將壓濾除硝和酸化除硝步驟中從濾液中濾取的芒硝集中放入淘洗池內(nèi)，按芒硝重量的1.0倍加入清水，進(jìn)行反復(fù)淘洗，控制淘洗水溫為50℃，過濾脫水即可回收芒硝送復(fù)分解反應(yīng)步驟回用，在淘洗池中加入少量的硫酸調(diào)節(jié)控制淘洗濾液的PH值為5.5，經(jīng)煮沸濃縮完全除硝后的淘洗濾液，可供中和聚合步驟用。
實(shí)施例三本發(fā)明提出的的用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，它依次按以下次序的步驟進(jìn)行(1)復(fù)分解反應(yīng)將反應(yīng)原料按重量份計(jì)為芒硝 2份，磷礦粉2.2份，硫酸 1份，硫酸是含H2SO4按百分比濃度為95％計(jì)，計(jì)量稱取放入配裝有攪拌器和蒸汽加熱裝置的反應(yīng)池內(nèi)，按所用磷礦粉原料重量的7倍加入清水，通入蒸汽加熱、控制反應(yīng)池內(nèi)溫度為95℃，在連續(xù)均勻攪拌的工況下，進(jìn)行芒硝復(fù)分解反應(yīng)9小時(shí)，復(fù)分解反應(yīng)方程式如下 制得含Na(H2PO4)2的溶液，(2)壓濾排渣將制得含Na(H2PO4)2的溶液送入壓濾過濾機(jī)過濾排棄CaSO4沉渣后，將濾液輸入貯液罐內(nèi)，(3)調(diào)節(jié)PH值向貯液罐內(nèi)添加少量純堿，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為13，殘留于濾液中的CaSO4雜質(zhì)進(jìn)一步完全沉淀析出，(4)壓濾凈化再次送入壓濾過濾機(jī)過濾，可徹底排棄濾液中沉淀析出的CaSO4雜質(zhì)，將制得的濾液送入濃縮罐，(5)煮沸濃縮加熱濃縮罐，煮沸濃縮已去除CaSO4雜質(zhì)的濾液至濃度為波美濃度30°Be，使殘留于濾液中的Na2SO4雜質(zhì)濃縮生成熱晶芒硝晶體沉淀析出，(6)壓濾除硝將已煮沸濃縮析出熱晶芒硝晶體的含Na(H2PO4)2的濾液再次送入壓濾過濾機(jī)進(jìn)行過濾，去除芒硝雜質(zhì)，將制得的濾液送入酸化池，(7)酸化除硝向酸化池緩緩加入少量的硫酸，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為6，在PH值為6的特定酸堿度的環(huán)境條件下，繼續(xù)加熱煮沸濃縮可使殘留于濾液中的Na2SO4全部生成芒硝晶體完全析出，經(jīng)徹底濾取芒硝后，即可制得已徹底去除CaSO4和Na2SO4雜質(zhì)的主要含Na(H2PO4)2的合格母液，(8)中和聚合將制得的主要含Na(H2PO4)2的合格母液經(jīng)噴霧干燥后，送入聚合爐進(jìn)行聚合反應(yīng)，即可聚合生成三聚磷酸鈉產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，它依次按以下次序的步驟進(jìn)行(1)壓濾排渣將制得含Na(H2PO4)2的溶液送入壓濾過濾機(jī)過濾排棄硫酸鈣沉渣，將濾液輸入貯液罐內(nèi)，(2)中和聚合將制得的主要含Na(H2PO4)2的母液經(jīng)噴霧干燥后，送入聚合爐進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合生成三聚磷酸鈉產(chǎn)品，其特征在于在壓濾排渣步驟之前還進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)將反應(yīng)原料芒硝、磷礦粉和硫酸放入反應(yīng)池內(nèi)，在攪拌的工況下，進(jìn)行芒硝復(fù)分解反應(yīng)制得含Na(H2PO4)2的溶液，送入壓濾排渣步驟，在壓濾排渣步驟與中和聚合步驟之間還依次按如下的步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)PH值向貯液罐內(nèi)添加少量純堿，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為12∽13，殘留于濾液中的CaSO4雜質(zhì)沉淀析出，壓濾凈化再次送入壓濾過濾機(jī)過濾，排棄沉淀析出的CaSO4雜質(zhì)，將制得的濾液送入濃縮罐，煮沸濃縮加熱濃縮罐，煮沸濃縮濾液至濃度為波美濃度28∽30°Be，殘留于濾液中的Na2SO4雜質(zhì)濃縮生成熱晶芒硝晶體沉淀析出，壓濾除硝再次送入壓濾過濾機(jī)過濾，去除芒硝雜質(zhì)，將制得的濾液送入酸化池，酸化除硝向酸化池加入少量硫酸，調(diào)節(jié)控制濾液的PH值為5∽6，加熱煮沸濃縮濾液，濾取芒硝后，制得主要含Na(H2PO4)2的合格母液，送入中和聚合步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，其特征在于在復(fù)分解反應(yīng)步驟中，各反應(yīng)原料按重量份計(jì)為芒硝 1.5∽2.0份，磷礦粉 1.8∽2.2份，硫酸 1份，硫酸是含H2SO4按百分比濃度為95％計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，其特征在于將在壓濾除硝和酸化除硝的步驟中濾取的芒硝放入淘洗池，加水進(jìn)行淘洗，過濾脫水回收芒硝，在淘洗池中逐漸加入硫酸調(diào)節(jié)控制淘洗濾液的PH值為5∽6，經(jīng)煮沸濃縮完全除硝后的淘洗濾液，送中和聚合步驟用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用芒硝復(fù)分解法生產(chǎn)三聚磷酸鈉的方法，是對現(xiàn)有生產(chǎn)三聚磷酸鈉技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)和完善，其特征是在生產(chǎn)三聚磷酸鈉的技術(shù)領(lǐng)域中首次提出使用芒硝、磷礦粉和硫酸進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)制成含Na(H
文檔編號C01B25/00GK1699149SQ20051002087
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
發(fā)明者周成明, 張志強(qiáng) 申請人:四川省犍為明豐化工有限公司