一种无定型高水溶性聚磷酸铵的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚磷酸铵的制备方法，所述方法包括：将尿素与磷酸按照N/P摩尔比为0.6

【技术实现步骤摘要】
一种无定型高水溶性聚磷酸铵的制备方法


[0001]本专利技术属于磷化工
，具体涉及一种无定型高水溶性聚磷酸铵的制备方法。

技术介绍

[0002]聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP)，是一种含N的聚磷酸盐，根据具体使用需求的不同，可生产出低聚、中聚以及高聚3种不同聚合程度的产品，其聚合度越高水溶性越小，反之则水溶性越大。聚磷酸铵的分子通式为(NH4)
(n+2)
P
n
O
(3n+1)
，当n为2
‑
20时，为水溶性；当n大于20时，为难溶性。低聚合度水溶性的产品可作为阻燃剂使用，也可用于高级植物营养液，含氮11％、五氧化二磷37％的多磷酸铵溶液常用作扑灭森林和山地火灾的基本化学品，也可作建筑用木材、纺织品的防火浸渍剂。
[0003]工业生产聚磷酸铵的常规方法主要有磷酸
‑
尿素缩合法、五氧化二磷
‑
氨
‑
水汽高温气相反应法、聚磷酸氨化法、正磷酸铵脱水聚合法等，采用这些方法生产水溶性聚磷酸铵固体时存在对原料的要求高、生产成本高、生产设备复杂等问题。此外，常规生产方法还存在聚磷酸铵固体产品的聚合度不易稳定控制，聚合度过高导致产品水溶性降低的问题，产品中会存在大量未聚合的正磷酸盐。因此，有必要提供一种制备工艺相对简单，制备成本低，制备得到的产品水溶性和稳定性更好的聚磷酸铵生产方法。
[0004]专利文献CN 104528682A公开了一种用湿法磷酸制取全水溶性聚磷酸铵水溶液的方法，以湿法磷酸为原料，与氨气在管式反应器反应后进入底部安装带有加热装置填料塔，填料塔底部是湿法磷酸、氨气、磷酸铵、聚磷酸铵、水混合组成的液体环境，在加热到150℃到300℃温度下，混合液体不断发生缩合反应，初步制成聚磷酸铵水溶液。聚磷酸铵水溶液进入到调理槽加水调成合适浓度，再用泵送入到产品贮存罐。该技术方案的不足在于需要采用高温高压的管式反应器，管式反应器内反应后的料浆聚合率也不高，在填料塔底部含有水的环境下，高温聚合的同时也在不断水解，因而只能得到低聚合度和低聚合率的聚磷酸铵液体肥产品，液体肥产品的稳定性差。
[0005]基于以上背景，本专利技术提供一种聚磷酸铵的制备方法，所述方法制备得到的聚磷酸铵产品为无定形、低聚合度、高水溶性、稳定性好，并且对金属离子溶解能力强，具有较强的抗硬水能力。

技术实现思路

[0006]本专利技术采用磷酸
‑
尿素反应，通过外加镁盐和硫酸的方式可在较为宽泛的工艺控制范围内实现低聚、无定形、高水溶性产品的稳定可控制备。本专利技术直接利用湿法磷酸为原料，不需要净化除杂，将湿法磷酸进行微调就可以制备出低聚、无定形、高水溶性聚磷酸铵产品，所述聚磷酸铵产品对钙等微量元素具有很好的溶解度。本专利技术提供的工艺可以直接采用湿法磷酸为原料进行水溶性聚磷酸铵的制备，成本低且资源利用率高。本专利技术制备的聚磷酸铵产品的聚合度分布在2
‑
5之间，溶解度在280g以上，对金属离子溶解能力强，具有
较强的抗硬水能力。
[0007]本专利技术所述的聚磷酸铵产品通过如下技术方案制备得到：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种聚磷酸铵的制备方法，所述方法包括：将尿素与磷酸按照N/P摩尔比为0.6
‑
2.0混合，120
‑
200℃下进行聚合反应，聚合时间0.3
‑
3h，产物冷却破碎得到无定型、聚合度＜5的聚磷酸铵。其中，将所述磷酸中五氧化二磷含量折合为60％计算，所述磷酸中的Mg
2+
含量为1.0
‑
8.0％，SO
42
‑
含量≥4.0％。
[0009]若没有特别说明，本专利技术所述的“％”均指质量百分数。
[0010]本专利技术所述的磷酸通过如下方法制备得到：以湿法磷酸和/或热法磷酸为原料磷酸，将湿法磷酸和/或热法磷酸中的五氧化二磷含量折合为60％，向原料磷酸中加入镁盐和硫酸，使原料磷酸中Mg
2+
含量为1.0
‑
5.0％，SO
42
‑
含量≥4.0％。
[0011]优选的，向原料磷酸中加入镁盐和硫酸，使原料磷酸中Mg
2+
含量为2.0
‑
5.0％，SO
42
‑
含量为4.0
‑
20.0％。
[0012]通常情况下，湿法磷酸和热法磷酸中的Mg
2+
含量在0
‑
1.5％之间，SO
42
‑
含量在0
‑
3％之间，本专利技术技术人员预料不到的发现，通过向湿法磷酸和/或热法磷酸中加入镁盐和硫酸，保证用于制备聚磷酸铵的磷酸原料中Mg
2+
含量在1.0
‑
5.0％之间，且SO
42
‑
含量≥4.0％，即能使制备得到的聚磷酸铵聚合度为2
‑
5，溶解度在280g以上，对金属离子溶解度能力强，具有较强的抗硬水能力。
[0013]本专利技术所述的镁盐选自磷酸二氢镁、硫酸镁、氯化镁、氧化镁、硝酸镁中的一种或两种以上的组合。在本专利技术的具体实施方式中，所述镁盐选自硫酸镁。
[0014]经过本专利技术技术人员优选，所述原料磷酸选自湿法磷酸。因为湿法磷酸中本身就含有一定量的Mg
2+
和SO
42
‑
，技术人员只需要对湿法磷酸中的Mg
2+
和SO
42
‑
进行微调即可用于制备聚磷酸铵。而热法磷酸由于净化除杂，使热法磷酸的制备成本相对较高，因此，本专利技术优先选用湿法磷酸作为制备聚磷酸铵的原料磷酸。
[0015]在本专利技术的最优选实施方式中，所述磷酸通过如下方法制备得到：将湿法磷酸中的五氧化二磷含量折合为60％计算，向湿法磷酸中加入硫酸镁和硫酸，使湿法磷酸中Mg
2+
含量为2.0
‑
5.0％，SO
42
‑
含量为4.0
‑
8.0％。
[0016]最优选的，所述磷酸通过如下方法制备得到：将湿法磷酸中的五氧化二磷含量折合为60％计算，向湿法磷酸中加入硫酸镁和硫酸，使湿法磷酸中Mg
2+
含量为2.0％，SO
42
‑
含量为8.0％。
[0017]本专利技术所述的湿法磷酸是指用硫酸、硝酸或盐酸分解磷矿制得的磷酸，所述湿法磷酸中五氧化二磷含量为20
‑
45％，其中钙、镁、铁、铝氧化物的含量为0.01
‑
2.00％。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，所述聚磷酸铵的制备方法包括：将尿素加热熔融，将尿素与磷酸按照N/P摩尔比为0.6
‑
2.0进行配料，连续加入到聚合器中，180
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚磷酸铵的制备方法，所述方法包括：将尿素与磷酸按照N/P摩尔比为0.6
‑
2.0混合，120
‑
200℃下进行聚合反应，聚合时间0.3
‑
3h，产物冷却破碎得到无定型、聚合度＜5的聚磷酸铵，其中，将所述磷酸中五氧化二磷含量折合为60％计算，所述磷酸中的Mg
2+
含量为1.0
‑
8.0％，SO
42
‑
含量≥4.0％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸通过如下方法制备得到：以湿法磷酸和/或热法磷酸为原料磷酸，将湿法磷酸和/或热法磷酸中的五氧化二磷含量折合为60％，向原料磷酸中加入镁盐和硫酸，使原料磷酸中Mg
2+
含量为1.0
‑
5.0％，SO
42
‑
含量≥4.0％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，向原料磷酸中加入镁盐和硫酸，使原料磷酸中Mg
2+
含量为2.0
‑
5.0％，SO
42
‑
含量为4.0
‑
20.0％。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述镁盐选自磷酸二氢镁、硫酸镁、氯化镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海斌，王旭，徐绍霞，雷波，陈仕林，王佳才，吴生平，简路明，
申请(专利权)人：贵州川恒化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：