一种高纯度五氧化二磷的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高纯度五氧化二磷的制备工艺。所述高纯度五氧化二磷的制备工艺包括以下步骤：Ⅰ.磷泥的预处理；Ⅱ.提纯除杂；Ⅲ.黄磷的预处理；Ⅳ.空气的预处理；Ⅴ.高温烟气的制备、冷却。本发明专利技术高纯度五氧化二磷的制备工艺的制备步骤简单，成本低，制得的产品质量纯度高，稳定可靠，且不含砷、锑、铁、铝等原料杂质，对环境无污染，是一种高效、安全、经济的制备工艺，具有较好的经济效益和社会效益。

A preparation process of high purity phosphorus pentoxide

The invention discloses a preparation process of high purity phosphorus pentoxide. The preparation process of high purity phosphorus pentoxide includes the following steps: I. pretreatment of phosphorus sludge; II. purification and impurity removal; III. pretreatment of yellow phosphorus; IV. air pretreatment; V. preparation and cooling of high temperature flue gas. The preparation process of high purity phosphorus pentoxide of the invention has the advantages of simple preparation steps, low cost, high product quality, high purity, stability and reliability, and does not contain impurities of raw materials such as arsenic, antimony, iron, aluminium, etc. It is an efficient, safe and economical preparation process with good economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度五氧化二磷的制备工艺
本专利技术涉及化工
，具体涉及一种高纯度五氧化二磷的制备工艺。
技术介绍
五氧化二磷是重要的化工原料，也是很好脱水剂，其是生产磷酸、多聚磷酸、聚磷酸盐、磷酸三乙酯，精细磷化工产品等的重要原料。目前化工领域生产五氧化二磷的主要方法是采用黄磷氧化生产的方法，黄磷在干燥的空气中充分燃烧，得到含五氧化二磷的高温混合气体。五氧化二磷是国内外市场较为成熟磷化工的产品，它是直接以黄磷生产的磷化工中间产品，是精细化工产品生产的基础原料。国内五氧化二磷的生产主要集中在我国东部经济相对发达的地区，目前国内五氧化二磷单台燃烧反应器的生产能力一般在100-200吨/年，国外五氧化二磷单台燃烧反应器生产能力一般在5000-10000吨/年；五氧化二磷产品质量是其生产控制的关键技术，受装备技术水平的限制，国内只有少数企业能够较为稳定的生产高品质五氧化二磷产品(主含量大于99％)，国外五氧化二磷产品除主含量大于99％以外还要求低砷、低杂质的五氧化二磷产品。目前化工领域生产五氧化二磷的主要方法是采用黄磷氧化生产的方法，黄磷在干燥的空气中充分燃烧，得到含五氧化二磷的高温混合气体。高纯度的黄磷是生产各种工业级、食品级、药用级、试剂级等高附加值精细磷产品的主要基础，目前电炉法工艺生产的黄磷需要进行提纯净化才能够满足其生产下游高附加值精细磷产品的品质要求。黄磷的净化主要除去是砷、硅、有机碳等杂质。目前净化提纯黄磷的方法主要有酸洗法、活性碳吸附法、蒸馏法等。酸洗法是使用硫酸或硝酸对黄磷中的杂质进行氧化除去的方法，但为了获得高品质的黄磷，必须使用高浓度的酸，但在操作过程中存在很大的安全爆炸隐患，以往有过使用浓酸漂洗黄磷发生爆炸的案例报道；活性炭吸附法是利用活性炭的高比表面积吸附黄磷中的粉尘颗粒、有机物和部分砷等杂质，但是所得黄磷的金属离子含量较高；蒸馏法需要和其他方法联合使用，主要用于制造超高纯度的黄磷，工艺复杂、投资成本高，不易实现工业化生产。从原料黄磷提纯杂质常用方法为利用氧化剂的氧化法，所使用的氧化剂的种类多为硫酸、硝酸、碘酸等的强酸，其过程是先提高温度来使溶点为44.1℃的黄磷液化之后，与包含上述氧化剂的物质搅拌来使作为杂质的锑、砷等氧化，且去除已氧化的杂质，从而提纯黄磷。但是在氧化过程中，原料黄磷可变成五氧化二磷，在这种情况下，五氧化二磷与存在于反应液的水发生反应来成为磷酸，因而发生原料黄磷的损失；另外，利用碘、碘化盐、碘酸的方法由于碘化合物具有非常强有力的氧化力，因而可有效地去除如锑、砷之类的杂质，但碘作为有害物质，在工序上难以处理，且反应之后在污水处理方面存在问题。并且，由于有可能残留于原料黄磷的碘离子，有可能发生副反应，因而存在需要确认残留碘离子的问题。针对上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种高纯度五氧化二磷的制备工艺。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种高纯度五氧化二磷的制备工艺。一种高纯度五氧化二磷的制备工艺，包括以下步骤：Ⅰ.磷泥的预处理：将磷泥与水按质量比1：(1-6)混合，混匀后，调节pH值至4-5，得到预处理的磷泥溶液；Ⅱ.提纯除杂：在45-70℃下对处理的磷泥溶液进行过滤处理，除去大颗粒污染物，得到过滤液；向过滤液中加入过滤液质量3-9％的过氧化氢，在50-65℃下搅拌20-60min，接着加入溶液质量1-10％的次氯酸钠，维持温度和转速不变，继续搅拌2-6h，再加入助剂，所述溶液、助剂的质量比为100：(0.3-1.2)，冷却，用45-50℃的水对将所得固体进行水洗，直至漂洗液呈中性，真空干燥，得到黄磷；Ⅲ.黄磷的预处理：将上述黄磷隔离空气进行加热，完全熔融后得到液态黄磷；Ⅳ.空气的预处理：在20-35℃下，采用4A分子筛对空气进行吸附处理，空气中的水分被吸附，干燥至水分含量为5-15ppm，得到干燥的空气，接着将干燥的气体压缩至0.7-0.8MPa，得到压缩空气；Ⅴ.高温烟气的制备、冷却：将上述液态黄磷、压缩空气混合，经喷磷枪自动喷入500℃到1200℃的燃烧塔内，所述液态黄磷、压缩空气的质量体积比为1：(6.3-6.6)(kg/m3)，液体黄磷在燃烧塔内迅速雾化，剧烈燃烧后得到高温烟气，高温烟气冷却后即得。优选地，在高纯度五氧化二磷的制备工艺中，所述步骤Ⅰ磷泥的预处理为：将磷泥与水按质量比1：(1-6)混合，混匀后，调节pH值至4-5，得到调整pH后的磷泥溶液，接着对调整pH后的磷泥溶液进行超声处理，再在45-75℃下保温1-3h，得到预处理的磷泥溶液。更优选地，在高纯度五氧化二磷的制备工艺中，所述步骤Ⅰ磷泥的预处理为：将磷泥与水按质量比1：(1-6)混合，混匀后先置于零下20℃-零下15℃下冷冻12-24h，然后置于20-30℃下静置12-24h，调节pH值至4-5，得到调整pH后的磷泥溶液，接着对调整pH后的磷泥溶液进行超声处理，再在45-75℃下保温1-3h，得到预处理的磷泥溶液。优选地，所述超声处理的频率为20-70kHz，温度为45-75℃，处理时间为4-8h。优选地，在高纯度五氧化二磷的制备工艺中，所述步骤Ⅱ提纯除杂为：将向预处理的磷泥溶液中加入预处理的磷泥溶液质量0.5-2％的改性活性炭，在60-90℃下搅拌2-5h后，再在45-70℃下对处理的磷泥溶液进行过滤处理，除去大颗粒污染物，得到过滤液；向过滤液中加入过滤液质量3-9％的过氧化氢，在50-65℃下20-60min，接着加入溶液质量1-10％的次氯酸钠，维持温度和转速不变，继续搅拌2-6h，再加入助剂，所述溶液、助剂的质量比为100：(0.3-1.2)，冷却，用45-50℃的水对将所得固体进行水洗，直至漂洗液呈中性，真空干燥，得到黄磷。所述助剂包括次氮基三亚甲基磷酸、二亚乙基三氨基五甲基磷酸、己二胺四甲叉膦酸中的一种或多种。优选地，所述助剂由次氮基三亚甲基磷酸、二亚乙基三氨基五甲基磷酸、己二胺四甲叉膦酸按(2-4)：(1-3)：(1-3)的质量比混合而成。所述改性活性炭的制备方法：Ⅰ.椰壳经干燥、粉碎处理后，得到原料粉末；接着向原料粉末中入磷酸二氢铵、偏磷酸钠、水，所述原料粉末、磷酸二氢铵、偏磷酸钠、水的质量比为1：(0.03-0.06)：(0.03-0.06)：(10-15)，混匀后干燥，得到预处理的原料粉末；所得预处理的原料粉末在氩气保护下，升温至650-700℃进行活化，保温40-70min，冷却，得到炭化产物；Ⅱ.将上述炭化产物置于0.1-0.25mol/L的盐酸水溶液中，所述炭化产物与盐酸水溶液的质量比为1：(10-15)，在65-75℃下浸泡5-15h，得到浸泡液，离心，去除上清液后用去离子水洗涤至中性，干燥，粉碎，得到改性活性炭。优选地，所述改性活性炭的粒度为200-600目。由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：采用本专利技术制备工艺处理磷泥，可有效地去除存在于原料的杂质如砷、锑、铁、铝等金属杂质，同时实现黄磷高收率；加入改性活性炭，加强如砷、锑、铁、铝等原料杂质的脱除效果；本专利技术利用低温冷冻和超声联合预处理强化磷泥，有利于单质磷从磷泥中析出，提高黄磷的回收率。本专利技术高纯度五氧化二磷的制备工艺的制备步骤简单，成本低，制得的产品质量纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯度五氧化二磷的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：Ⅰ.磷泥的预处理：将磷泥与水按质量比1：(1‑6)混合，混匀后，调节pH值至4‑5，得到预处理的磷泥溶液；Ⅱ.提纯除杂：在45‑70℃下对处理的磷泥溶液进行过滤处理，除去大颗粒污染物，得到过滤液；向过滤液中加入过滤液质量3‑9％的过氧化氢，在50‑65℃下搅拌20‑60min，接着加入溶液质量1‑10％的次氯酸钠，维持温度和转速不变，继续搅拌2‑6h，再加入助剂，所述溶液、助剂的质量比为100：(0.3‑1.2)，冷却，用45‑50℃的水对将所得固体进行水洗，直至漂洗液呈中性，真空干燥，得到黄磷；Ⅲ.黄磷的预处理：将上述黄磷隔离空气进行加热，完全熔融后得到液态黄磷；Ⅳ.空气的预处理：在20‑35℃下，采用4A分子筛对空气进行吸附处理，空气中的水分被吸附，干燥至水分含量为5‑15ppm，得到干燥的空气，接着将干燥的气体压缩至0.7‑0.8MPa，得到压缩空气；Ⅴ.高温烟气的制备、冷却：将上述液态黄磷、压缩空气混合，经喷磷枪自动喷入500℃到1200℃的燃烧塔内，所述液态黄磷、压缩空气的质量体积比为1：(6.3‑6.6)(kg/m3)，液体黄磷在燃烧塔内迅速雾化，剧烈燃烧后得到高温烟气，高温烟气冷却后即得。...

【技术特征摘要】
1.一种高纯度五氧化二磷的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：Ⅰ.磷泥的预处理：将磷泥与水按质量比1：(1-6)混合，混匀后，调节pH值至4-5，得到预处理的磷泥溶液；Ⅱ.提纯除杂：在45-70℃下对处理的磷泥溶液进行过滤处理，除去大颗粒污染物，得到过滤液；向过滤液中加入过滤液质量3-9％的过氧化氢，在50-65℃下搅拌20-60min，接着加入溶液质量1-10％的次氯酸钠，维持温度和转速不变，继续搅拌2-6h，再加入助剂，所述溶液、助剂的质量比为100：(0.3-1.2)，冷却，用45-50℃的水对将所得固体进行水洗，直至漂洗液呈中性，真空干燥，得到黄磷；Ⅲ.黄磷的预处理：将上述黄磷隔离空气进行加热，完全熔融后得到液态黄磷；Ⅳ.空气的预处理：在20-35℃下，采用4A分子筛对空气进行吸附处理，空气中的水分被吸附，干燥至水分含量为5-15ppm，得到干燥的空气，接着将干燥的气体压缩至0.7-0.8MPa，得到压缩空气；Ⅴ.高温烟气的制备、冷却：将上述液态黄磷、压缩空气混合，经喷磷枪自动喷入500℃到1200℃的燃烧塔内，所述液态黄磷、压缩空气的质量体积比为1：(6.3-6.6)(kg/m3)，液体黄磷在燃烧塔内迅速雾化，剧烈燃烧后得到高温烟气，高温烟气冷却后即得。2.如权利要求1高纯度五氧化二磷的制备工艺，其特征在于，所述助剂包括次氮基三亚甲基磷酸、二亚乙基三氨基五甲基磷酸、己二胺四甲叉膦酸中的一种或多种。3.如权利要求1高纯度五氧化二磷的制备工艺，其特征在于，所述助剂由次氮基三亚甲基磷酸、二亚乙基三氨基五甲基磷酸、己二胺四甲叉膦酸按(2-4)：(1-3)：(1-3)的质量比混合而成。4.如权利要求1所述高纯度五氧化二磷的制备工艺，其特征在于，所述步骤Ⅰ磷泥的预处理为：将磷泥与水按质量比1：(1-6)混合，混匀后，调节pH值至4-5，得到调整pH后的磷泥溶液，接着对调整pH后的磷泥溶液进行超声处理，再在45-75℃下保温1-3h，得到预处理的磷泥溶液。5.如权利要求1所述高纯度五氧化二磷的制备工艺，其特征在于，所述步骤Ⅰ磷泥的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文标，
申请(专利权)人：中州新材料杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33