一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括以下步骤：将工业黄磷加热熔融；氧化剂用超纯水配置成质量浓度5%~20%氧化剂溶液；氧化剂溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为1~9:1，分别通过计量泵输送至微通道反应器Ⅰ内，在50‑90℃下反应5s‑60s，得脱砷黄磷；超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为1~9:1，分别通过计量泵泵入微通道反应器Ⅱ，在温度50‑90℃逆流洗涤5s‑60s，即得。其中氧化剂为硝酸、双氧水或次氯酸。本发明专利技术具有高脱砷率、磷收率高、安全性好。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法
本专利技术属于化工
，具体来说涉及一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法。
技术介绍
黄磷是一种重要的化工原料，在一些特定的应用领域（如医药中间体磷化铟、磷化镓等电子材料），对黄磷的纯度要求高，对黄磷中杂质含量提出了严格的要求，其中砷含量必须小于20ppm。砷主要以砷酸盐的形式存在于磷矿石中，由于磷和砷属于同一主族相邻的两种元素，许多物化性质相似，在电炉法制黄磷过程中，还原磷的同时也将砷还原，二者同时被冷凝于黄磷产品中，砷以磷化砷的共晶方式存在，使得黄磷和砷分离困难，低砷黄磷的价格至少是工业黄磷的5倍以上。目前，国内外报道的黄磷脱砷工艺有很多种，归纳起来主要有以下几类：①合金减压蒸馏法；②蒸馏法；③水相氧化法。在实施第①类和第②类方法时，由于磷会自燃和磷蒸气易燃易爆，因此较为危险；水相氧化法是一种较经济、安全性更高的脱砷方法。现有文献如日本专利特开平5-116916、日本昭和54-93692、WO99/62819、CN1257040、CN102107859A、CN1311756A等报道了一些水相氧化除砷方法，但在实施过程中存在着或脱砷效率低、或黄磷收率低、或安全性低、或工艺路程复杂、或生产成本高，经济性差等缺陷。微通道反应器作为21世纪新型化工装备，相对于传统化工反应釜，具有2~3个数量级的传质传热系数，能够有效应对放热量大、危险系数高的化学反应。微通道反应器在工业化过程中，较容易实现自动化控制，设备体积微小，运行功率小，节省人力、占地、能源消耗等成本问题。且反应过程为连续进行，生产效率高。微通道反应器的应用，对于解决安全环保问题与资源消耗严重问题，有重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺点而提供的一种具有高脱砷率、磷收率高、安全性好的利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法。本专利技术目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：本专利技术的一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括以下步骤：（1）熔融：将工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：氧化剂用超纯水配置成质量浓度5%~20%氧化剂溶液；（3）脱砷：氧化剂溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为1~9:1，分别通过计量泵输送至微通道反应器Ⅰ内，在50-90℃下反应5s-60s，得脱砷黄磷；（4）洗涤：超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为1~9:1，分别通过计量泵泵入微通道反应器Ⅱ，在温度50-90℃逆流洗涤5s-60s，即得。上述利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，其中氧化剂为硝酸、双氧水或次氯酸等。上述利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，其中微通道反应器Ⅰ通道形式为：T型、Y型或对撞流等。上述利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，其中微通道反应器Ⅱ通道形式为S型、Z型、H型、L型或它们的几种形式组合。本专利技术同现有技术相比，具有明显的优点和有益效果，由以上技术方案可知，本专利技术的采用微通道反应器Ⅰ作为反应设备，精确控制反应条件（温度、反应配比），混合效率高，脱砷率高、磷收率高；采用微通道反应器Ⅱ作为与洗涤设备，利用逆流洗涤方式，提高洗涤效率，减少废水排放量，节约能耗，降低生产成本；工业化设备体积较小，占地面积小，节省用地成本，系统内部持液量较少，降低了危险系数，解决了生产安全问题；连续化生产过程，提高了生产效率；可实现自动化控制，无需人力监控与操作，节省人力成本及人为操作带来的安全风险。本专利技术采用微通道反应器耦合水相氧化法工艺制备低砷黄磷，可以有效提高脱砷率、磷收率、安全性好等问题，制备出高纯度的黄磷。具体实施方式实施例1一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括如下步骤：（1）熔融：将910g（砷含量191ppm）工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：硝酸用超纯水配置成质量浓度5%的硝酸溶液；（3）脱砷：硝酸溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为3:1，分别通过计量泵输送至通道形式为T型微通道反应器Ⅰ内，在50℃下反应60s，得脱砷黄磷；（4）洗涤：超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为3:1，分别通过计量泵泵入通道形式为S型微通道反应器Ⅱ，在温度50℃逆流洗涤60s，得黄磷874.51g，测得砷含量为25ppm，即脱砷率为：86.91%，磷收率为：96.10%。实施例2一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括如下步骤：（1）熔融：将910g（砷含量191ppm）工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：硝酸用超纯水配置成质量浓度10%的硝酸溶液；（3）脱砷：硝酸溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为5:1，分别通过计量泵输送至通道形式为Y型微通道反应器Ⅰ内，在65℃下反应15s，得脱砷黄磷；（4）洗涤：超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为5:1，分别通过计量泵泵入通道形式为Z型微通道反应器Ⅱ，在温度65℃逆流洗涤36s，得黄磷841.30g，测得砷含量为15ppm，即脱砷率为：92.14%，磷收率为：92.45%。实施例3一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括如下步骤：（1）熔融：将910g（砷含量191ppm）工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：硝酸用超纯水配置成质量浓度18%的硝酸溶液；（3）脱砷：硝酸溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为7:1，分别通过计量泵输送至对撞流微通道反应器Ⅰ内，在80℃下反应5s，得脱砷黄磷；（4）洗涤：超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为7:1，分别通过计量泵泵入H型和L型的组合微通道反应器Ⅱ，在温度80℃逆流洗涤24s，得黄磷783.51g，测得砷含量为1ppm，即脱砷率为：99.47%，磷收率为：86.10%。实施例4一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括如下步骤：（1）熔融：将910g（砷含量191ppm）工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：双氧水用超纯水配置成质量浓度6%的双氧水溶液；（3）脱砷：双氧水溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为3:1，分别通过计量泵输送至通道形式为T型微通道反应器Ⅰ内，在60℃下反应5s，得脱砷黄磷；（4）洗涤：超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为3:1，分别通过计量泵泵入L型与H型的组合微通道反应器Ⅱ，在温度60℃逆流洗涤48s，得黄磷856.31g，测得砷含量为28ppm，即脱砷率为：85.34%，磷收率为：94.10%。实施例5一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括如下步骤：（1）熔融：将910g（砷含量191ppm）工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：双氧水用超纯水配置成质量浓度12%的双氧水溶液；（3）脱砷：双氧水溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为5:1，分别通过计量泵输送至对撞流微通道反应器Ⅰ内，在70℃下反应10s，得脱砷黄磷；（4）洗涤：超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为5:1，分别通过计量泵泵入Z型和H型的组合微反应器Ⅱ，在温度70℃逆流洗涤36s，得黄磷806.72g，测得砷含量为10ppm，即脱砷率为：94.76%，磷收率为：88.65%。实施例6一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括如下步骤：（1）熔融：将910g（砷含量191ppm）工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：次氯酸用超纯水配置成质量浓度20%的次氯酸溶液；（3）脱砷：次氯酸溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为9:1，分别通过计量泵输送至对撞流微通道反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括以下步骤：（1）熔融：将工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：氧化剂用超纯水配置成质量浓度5%~20%氧化剂溶液；（3）脱砷：氧化剂溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为1~9:1，分别通过计量泵输送至微通道反应器Ⅰ内，在50‑90℃下反应5s‑60s，得脱砷黄磷；（4）洗涤：超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为1~9:1，分别通过计量泵泵入微通道反应器Ⅱ，在温度50‑90℃逆流洗涤5s‑60s，即得。

【技术特征摘要】
1.一种利用微通道反应器制备低砷黄磷的方法，包括以下步骤：（1）熔融：将工业黄磷加热熔融；（2）氧化剂溶液配制：氧化剂用超纯水配置成质量浓度5%~20%氧化剂溶液；（3）脱砷：氧化剂溶液与熔融工业黄磷按体积流量比为1~9:1，分别通过计量泵输送至微通道反应器Ⅰ内，在50-90℃下反应5s-60s，得脱砷黄磷；（4）洗涤：超纯水与脱砷黄磷的体积流量比为1~9:1，分别通过计量泵泵入微...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹志宏，伍廷鑫，王贵城，卫炎勋，
申请(专利权)人：贵州微化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52