一种生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法技术

一种生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法，由以下步骤实现：（1）中和反应：先将水加入中和锅中加热，加入纯碱，搅拌使纯碱完全溶解，溶液温度升至90‑120℃时，搅拌下缓慢加入磷酸，调整中和料浆K值2.8±0.2，再加入二氧化硅，继续反应3.5±0.5h至黏稠状，过滤得黏稠料浆备用；（2）干燥脱水：将中和后得到的黏稠料浆送入干燥塔内雾化脱水；（3）聚合生成：将干燥脱水后的原料进行聚合反应，得到三聚磷酸钠；（4）含有氯化氢、氟化氢、四氟化硅的尾气经碱洗，检测合格后排空。本发明专利技术提供的三聚磷酸钠的生产方法，原料成本低，工艺简单，工业化容易实现，原料易得，得到的三聚磷酸钠中不含氯化物与氟化物。

A method for the production of sodium chloride and fluoride without sodium tripolyphosphate

A method for producing chloride free fluoride, sodium tripolyphosphate, achieved by the following steps: (1) neutralization reaction: first add water to the pot and heating, adding soda ash, stirring to completely dissolve soda solution, the temperature rose to 90 120 DEG C, stirring and slowly adding phosphoric acid, neutralized slurry K value adjustment 2.8 + 0.2, then add 3.5 + 0.5h to silica, reaction to sticky, viscous slurry filter in reserve; (2) drying: the neutralized viscous slurry into the atomizing drying tower dehydration; (3) polymerization: the dry dehydrated raw materials for the polymerization by sodium tripolyphosphate; (4) tail gas containing hydrogen chloride, hydrogen fluoride, four silicon fluoride alkali washing, after passing the test emptying. The sodium tripolyphosphate production method provided by the invention has the advantages of low raw material cost, simple technology, easy realization of industrialization and easy obtaining of raw materials, and does not contain chloride and fluoride in sodium tripolyphosphate.

【技术实现步骤摘要】
一种生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法
本专利技术涉及一种三聚磷酸钠的制备方法，尤其涉及了一种生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法。
技术介绍
三聚磷酸钠作为一种软化剂、分散剂、染色助剂。用于工业水的软化剂，减少工业水中钙、镁、铁等金属离子含量，降低水的硬度；用于油漆、高岭土、氧化镁、碳酸钙等工业配置中的分散剂，用于钻井泥浆分散剂。此外亦可作为洗涤剂助剂、食品添加剂、石膏等模具的减水剂。作为软水剂应用到工业水软化时，过高的氯化物、氟化物残留量会限制工业水的下一步应用，作为分散剂应用到油漆、高岭土、氧化镁、碳酸钙等工业配置中时，过高的氯化物、氟化物残留量会影响下游产品的纯度，降低产品附加值。为解决这一难题，一般用食品级氢氧化钠溶液与热法磷酸作为原材料生产不含氯化物、氟化物的三聚磷酸钠。过高的生产成本和能耗限制了该种工艺的大规模应用。湿法磷酸中一般带有氟化物残留，纯碱中一般带有氯化物残留。通过本专利技术阐述方法，可以使用湿法磷酸与纯碱作为原材料，生产不含有氯化物、氟化物的三聚磷酸钠。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法。本专利技术的目的是这样实现的：一种生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法，它是按以下步骤来实现的：(1)中和反应：配置质量浓度为30％-50％的纯碱溶液，溶液温度升至90-120℃时，搅拌下缓慢加入固体碳酸钠和磷酸，调整中和料浆K值2.8±0.2，控制中和料浆比重为1.4-1.6，再加入二氧化硅，继续反应3.5±0.5h至黏稠状，过滤得黏稠料浆备用；(2)干燥脱水：将中和后得到的黏稠料浆送入干燥塔内雾化脱水；(3)聚合生成：将干燥脱水后的原料进行聚合反应，得到白色粉末状或细小颗粒三聚磷酸钠；(4)含有氯化氢、氟化氢、四氟化硅的尾气经碱洗，检测合格后排空。所述的中和料浆中加入二氧化硅，二氧化硅添加量为磷酸质量的0.1-0.5％，反应时间为3.5±0.5h。二氧化硅粒度为50-150μm。所述的优选方式中纯碱溶液升温至100℃后再加入85％磷酸及固体碳酸钠。所述的优选方式中通过加85％磷酸及固体碳酸钠调整混合体系中的中和料浆K值2.8±0.2时，停止加磷酸，控制中和料浆比重为1.4-1.6。进一步优选为加85％磷酸过程及固体碳酸钠调整混合体系中的中和料浆K值2.8±0.1时，停止加磷酸，控制中和料浆比重为1.5。聚合反应中聚合温度在380-450℃。进一步优选为聚合反应中聚合温度在420℃。所述的纯碱为工业级或食品级，磷酸为质量浓度为85％湿法磷酸或85％热法磷酸。步骤1)中碳酸钠溶液的配置方法为：中和锅先加水，利用蒸汽加热至80℃，加入固体碳酸钠溶解完全，即得到所需纯碱溶液。本专利技术中，中和料浆中加入二氧化硅，添加量为磷酸质量的0.1-0.5％，反应时间3.5±0.5h。二氧化硅粒度为50-150μm。二氧化硅主要与中和料浆中氟化物(主要以氟化钠形式存在)反应生成四氟化硅，四氟化硅蒸汽分压高，易于脱除。相关反应方程式如下：SiO2+H3PO4→H2SiO3+HPO3H3PO4+NaF→HF↑+NaH2PO4H2SiO3+4HF→SiF4↑+3H2O中和料浆K值2.8±0.2。通过降低料浆K值，加大磷酸用量，有效促进氟化物与氯化物的转化。聚合反应中聚合温度在380-450℃。通过提高聚合反应温度，有效促进氯化物与氟化物转化成气态物质脱除。相关反应方程式如下：H3PO4+NaCL→HCL↑+NaH2PO4H3PO4+NaF→HF↑+NaH2PO4H2SiO3+4HF→SiF4↑+3H2O与传统工艺相比，本专利技术突出优点是：(1)本专利技术可使用原材料范围扩大，传统工艺使用食品级42％氢氧化钠溶液和热法磷酸盐为原材料，本专利技术还可使用工业级或食品级纯碱和湿法磷酸或热法磷酸为原材料。(2)本专利技术通过降低料浆K值，将氟化物、氯化物转化成氟化氢与氯化氢；又通过提高聚合反应温度，利于氯化氢与氟化氢的逸散；同时在反应中加入少量二氧化硅，使得残留的氟化物转化成蒸汽分压更高的四氟化硅。三项联动控制使得原料中的氟化物与氯化物以气态形式逸出。(3)根据反应方程式可知：6H3PO4+5Na2CO3→4Na2HPO4+2NaH2PO4+5CO2↑+5H2O3H3PO4+5NaOH→2Na2HPO4+NaH2PO4+5H2ONaH2PO4+2Na2HPO4→Na5P3O10+2H2O在磷酸用量相同情况下，1mol碳酸钠可以得到0.4mol三聚磷酸钠；而1mol浓度为42％的氢氧化钠溶液只能得到0.084mol三聚磷酸钠。本专利技术产率更大，成本更低。(4)本专利技术创造性的选用二氧化硅参与反应中，通过将残留的氟化氢转化成蒸汽分压更高的四氟化硅，使得产品中完全不含有氟化物存在。多余的二氧化硅在料浆精滤工段中被滤除，经洗涤回收利用。具体实施方式实施例1先将5吨水加入中和锅中，用蒸汽加热至80℃，加入4.5吨工业级纯碱，搅拌使纯碱完全溶解，溶液温度升至90℃时，在搅拌下缓慢加入85％湿法磷酸和3.5吨固体碳酸钠进行反应，调整中和液中和度K值在2.6时停止加酸，通过计量泵计量磷酸的添加量。控制中和料浆比重在1.4，加入二氧化硅，继续反应3h，精滤后送入干燥塔内，在380℃反应温度下聚合生成三聚磷酸钠。尾气通过碱洗塔收集杂质气体后，排空。在上述反应中，二氧化硅按照磷酸质量的0.1％添加。整体反应过程可用如下反应式表示：6H3PO4+5Na2CO3→4Na2HPO4+2NaH2PO4+5CO2↑+5H2ONaH2PO4+2Na2HPO4→Na5P3O10+2H2O氟化物测试方法：根据GB25566-2010食品安全国家标准食品添加剂三聚磷酸钠中氟化物的测定方法测试样品中的氟含量。食品级三聚磷酸钠要求氟化物含量≤50ppm。氯化物测试方法：根据QB1036-1991工业用三聚磷酸钠(包括食品工业用)氯化物含量的测定中规定的方法测定样品中的氯含量。检出限为30ppm。相关测试结果如下：实施例2先将10吨水加入中和锅中，用蒸汽加热至80℃，加入6吨工业级纯碱，搅拌使纯碱完全溶解，溶液温度升至100℃时，在搅拌下缓慢加入湿法磷酸和7吨纯碱进行反应，调整中和液中和度K值在2.8时停止加酸，通过计量泵计量磷酸的添加量。控制中和料浆比重在1.5，加入二氧化硅，继续反应3.5h，精滤后送入干燥塔内，在400℃反应温度下聚合生成三聚磷酸钠。尾气通过碱洗塔收集杂质气体后，排空。二氧化硅按照磷酸质量的0.3％添加。氟化物测试方法：根据GB25566-2010食品安全国家标准食品添加剂三聚磷酸钠中氟化物的测定方法测试样品中的氟含量。食品级三聚磷酸钠要求氟化物含量≤50ppm。氯化物测试方法：根据QB1036-1991工业用三聚磷酸钠(包括食品工业用)氯化物含量的测定中规定的方法测定样品中的氯含量。检出限为30ppm。实施例3先将15吨水加入中和锅中，用蒸汽加热至80℃，加入12吨工业级纯碱，搅拌使纯碱完全溶解，溶液温度升至110℃时，在搅拌下缓慢加入湿法磷酸和10吨固体碳酸钠进行反应，调整中和液中和度K值在3.0时停止加酸，通过计量泵计量磷酸的添加量。控制中和料浆比重在1.6，加入二氧化硅，继续反应4h，精滤后送入干燥塔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法，其特征在于：它是按以下步骤来实现的：（1）中和反应：配置质量浓度为30%‑50%的纯碱溶液，溶液温度升至90‑120℃时，搅拌下缓慢加入固体碳酸钠和磷酸，调整中和料浆K值2.8±0.2，控制中和料浆比重为1.4‑1.6，再加入二氧化硅，继续反应3.5±0.5h至黏稠状，过滤得黏稠料浆备用；（2）干燥脱水：将中和后得到的黏稠料浆送入干燥塔内雾化脱水；（3）聚合生成：将干燥脱水后的原料进行聚合反应，得到白色粉末状或细小颗粒三聚磷酸钠；（4）含有氯化氢、氟化氢、四氟化硅的尾气经碱洗，检测合格后排空。

【技术特征摘要】
1.一种生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法，其特征在于：它是按以下步骤来实现的：（1）中和反应：配置质量浓度为30%-50%的纯碱溶液，溶液温度升至90-120℃时，搅拌下缓慢加入固体碳酸钠和磷酸，调整中和料浆K值2.8±0.2，控制中和料浆比重为1.4-1.6，再加入二氧化硅，继续反应3.5±0.5h至黏稠状，过滤得黏稠料浆备用；（2）干燥脱水：将中和后得到的黏稠料浆送入干燥塔内雾化脱水；（3）聚合生成：将干燥脱水后的原料进行聚合反应，得到白色粉末状或细小颗粒三聚磷酸钠；（4）含有氯化氢、氟化氢、四氟化硅的尾气经碱洗，检测合格后排空。2.根据权利要求1所述的生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法，其特征在于：中和料浆中加入二氧化硅，二氧化硅添加量为磷酸质量的0.1-0.5%，反应时间为3.5±0.5h。3.根据权利要求1所述的生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法，其特征在于：二氧化硅粒度为50-150μm。4.根据权利要求1所述的生产不含氯化物、氟化物三聚磷酸钠的方法，其特征在于：纯碱溶液升温至100℃，再加入磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑旺，张亚娟，李维，孙浩，
申请(专利权)人：湖北兴发化工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42