一种使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法。其技术方案是：将浓度为50～80wt%的次磷酸钠溶液和浓度为50～60wt%的可溶性铝盐溶液连续加入到反应结晶器内，控制物料在连续反应结晶器内平均停留时间为1～5h，产品母液Ⅰ由结晶器底部连续排出，并送入陈化器，陈化0～3h后再由陈化器底部连续排出，经离心分离、洗涤、干燥后得到纯度大于99.0%的次磷酸铝晶体和结晶母液Ⅱ，最后将结晶母液Ⅱ蒸发、结晶，得到粗品钠盐和结晶母液Ⅲ，结晶母液Ⅲ返回连续反应结晶器进行循环。本发明采用连续反应结晶工艺，具有工艺简单、操作条件温和、能耗低、产品质量稳定、易于工业化等优点。
【专利说明】一种使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于精细化学品制备【技术领域】，具体涉及一种使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法。
【背景技术】
[0002]次磷酸招(Aluminium hypophosphite, Al (H2PO2) 3),是白色粉末状固体/晶体,有特殊气味，微溶于水，但不溶于醇。次磷酸铝是一种新型的阻燃剂，因其含磷量高，具有热稳定性好、水溶性小、阻燃效力大等优点。根据UL94标准，厚度为0.7 mm，其阻燃级为V0，且根据IEC61335-1标准在800°C下，厚度大于0.8mm，通过了 GWIT测试，全部通过各种阻燃等级检验。
[0003]次磷酸铝的制备方法主要分两大类:(I)是以次磷酸为原料，基于酸碱中和理论与氢氧化铝反应生成次磷酸铝(李启飞.次磷酸盐阻燃剂的合成及阻燃尼龙6研究.东北林业大学，硕士学位论文，2011.) ；(2)是以次磷酸钠为原料，基于复分解反应理论与可溶性铝盐(A1C13、A12 (SO4) 3、A1 (NO3) 3等)反应生成次磷酸铝(CN 102786041 A，CN103145110A)。方法(I)的原料次磷酸具有挥发性，次磷酸蒸汽对操作工人以及环境都有很大的危害；方法(2)虽然解决了方法(I)中的次磷酸挥发的问题，但目前现有的公开文献中方法(I)与方法(2)均是采用间歇工艺，其自动化程度低，单套装置生产能力小，生产周期长，产品质量不稳定，不利于次磷酸铝的大规模生产。而且，CN 102786041 A和CN103145110 A所公开的次磷酸铝的制备方法中，都没有对其过滤出次磷酸铝后的结晶母液进行处理，该结晶母液中富含反应的副产物^SO4和NaN03。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，该方法具有工艺简单、条件温和、能耗低、易于工业化等优点。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是:
步骤一、在3(T90°C和200~500r/min的转速条件下，将次磷酸钠溶于水配制成浓度为5(T80wt%的次磷酸钠溶液；
步骤二、在30-90 V和200~500r/min的转速条件下，将可溶性铝盐溶于水配制成浓度为3(T55wt%的铝盐溶液；
步骤三、将浓度为5(T80wt%的次磷酸钠溶液和浓度为3(T55wt%的铝盐溶液缓慢、连续加入到连续反应结晶器内，产品母液I由结晶器底部连续排出，要求控制加入次磷酸钠与铝盐的化学计量比为1: (0.35、.4)，控制连续反应结晶器内温度3(T90°C、搅拌转速200~500r/min，物料在连续反应结晶器内平均停留时间为l~5h ；
步骤四、将产品母液I送至陈化器，控制陈化器内温度3(T90°C、搅拌转速100~300r/min，物料在陈化器内平均停留时间为(T3h，陈化结束后的物料由陈化器底部连续排出，经离心分离、洗涤、干燥后得到纯度大于99.0%的次磷酸铝晶体和结晶母液II ；步骤五、将结晶母液II进行蒸发、结晶，得到粗品钠盐和结晶母液III，结晶母液III返回连续反应结晶器进行循环。
[0006]所述的铝盐为A1C13、Al2 (SO4) 3、Al (NO3)3 中的一种。
[0007]所述的化学计量比为摩尔比。
[0008]所述的铝盐选用AlCl3时，粗品钠盐主要是NaCl晶体以及少量次磷酸铝、氯化铝的混合物；所述的铝盐选用Al2(SO4)3时，粗品钠盐主要是Na2SO4晶体以及少量次磷酸铝、硫酸铝的混合物；所述的铝盐选用Al (NO3) 3时，粗品钠盐主要是NaNO3晶体以及少量次磷酸铝、硝酸铝的混合物。
[0009]所述的制备步骤五中的蒸发采用减压操作，其真空度为0.02、.0SMPa,当其结晶母液中的晶体悬浮密度达到3(T50wt%时蒸发结晶操作结束，然后过滤、干燥。
[0010]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果:
(I)本发明所涉及的使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，采用连续反应结晶工艺，通过控制结晶过程的停留时间、温度以及次磷酸钠溶液与可溶性铝盐溶液的流加速率，使次磷酸铝的反应结晶过程恒定在比较低的过饱和度下进行，从而能够获得平均粒径大、粒度分布均匀的次磷酸铝晶体产品；相交于传统的次磷酸铝间歇制备工艺，连续反应结晶法具有生产能力大、自动化程度高、产品质量稳定等优点。
[0011](2)本发明所涉及的使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，次磷酸钠与可溶性铝盐反应方程式如下:
3NaH2P02 + Al3+----Al (H2PO2) 3 I + 3Na+
由于反应生成的次磷酸铝微溶于水，采用连续反应结晶法时，可使生成的次磷酸铝不断结晶析出，从而让上述反应不断向正反应方向进行，提高产品的收率；相较于传统的次磷酸铝蒸发结晶(或蒸发、浓缩后再冷却结晶)，本发明所涉及的连续反应结晶法不需要蒸发浓缩操作，操作条件更温和，操作能耗低，易于工业化。
[0012](3)本发明所涉及的使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，没有废液的产生。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
[0014]实施例1
一种使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，其具体步骤是:
步骤一、在3(T90°C和200~500r/min的转速条件下，将次磷酸钠溶于水配制成浓度为5(T80wt%的次磷酸钠溶液；
步骤二、在30-90 V和200~500r/min的转速条件下，将可溶性铝盐溶于水配制成浓度为3(T55wt%的铝盐溶液；
步骤三、将浓度为5(T80wt%的次磷酸钠溶液和浓度为3(T55wt%的铝盐溶液缓慢、连续加入到连续反应结晶器内，产品母液I由结晶器底部连续排出，要求控制加入次磷酸钠与铝盐的化学计量比为1: (0.35、.4)，控制连续反应结晶器内温度3(T90°C、搅拌转速200~500r/min，物料在连续反应结晶器内平均停留时间为l~5h ；
步骤四、将产品母液I送至陈化器，控制陈化器内温度3(T90°C、搅拌转速100~300r/min，物料在陈化器内平均停留时间为(T3h，陈化结束后的物料由陈化器底部连续排出，经离心分离、洗涤、干燥后得到纯度大于99.0%的次磷酸铝晶体和结晶母液II ；
步骤五、将结晶母液II进行蒸发、结晶，得到粗品钠盐和结晶母液III，结晶母液III返回连续反应结晶器进行循环。
[0015]所述的铝盐为A1C13。
[0016]所述的化学计量比为摩尔比。
[0017]所述的粗品钠盐主要是NaCl晶体以及少量次磷酸铝、氯化铝的混合物。
[0018]所述的制备步骤五中的蒸发采用减压操作，其真空度为0.02、.0SMPa,当其结晶母液中的晶体悬浮密度达到3(T50wt%时蒸发结晶操作结束，然后过滤、干燥。
[0019]实施例2
本实施例中除了铝盐为Al2(SO4)3，粗品钠盐主要是Na2SO4晶体以及少量次磷酸铝、硫酸铝的混合物外，其他同实施例1。
[0020]实施例3
本实施例中除了铝盐为Al (NO3)3，粗品钠盐主要是NaNO3晶体以及少量次磷酸铝、硫酸铝的混合物外，其他同实施例1。
【权利要求】
1.一种使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，其特征在于，具体按以下步骤完成: 步骤一、在3(T90°C和200~500r/min的转速条件下，将次磷酸钠溶于水配制成浓度为5(T80wt%的次磷酸钠溶液； 步骤二、在30-90 V和200~500r/min的转速条件下，将可溶性铝盐溶于水配制成浓度为3(T55wt%的铝盐溶液； 步骤三、将浓度为5(T80wt%的次磷酸钠溶液和浓度为3(T55wt%的铝盐溶液缓慢、连续加入到连续反应结晶器内，产品母液I由结晶器底部连续排出，要求控制加入次磷酸钠与铝盐的化学计量比为1: (0.35、.4)，控制连续反应结晶器内温度3(T90°C、搅拌转速200~500r/min，物料在连续反应结晶器内平均停留时间为l~5h ； 步骤四、将产品母液I送至陈化器，控制陈化器内温度3(T90°C、搅拌转速100~300r/min，物料在陈化器内平均停留时间为(T3h，陈化结束后的物料由陈化器底部连续排出，经离心分离、洗涤、干燥后得到次磷酸铝晶体和结晶母液II ； 步骤五、将结晶母液II进行蒸发、结晶，得到粗品钠盐和结晶母液III，结晶母液III返回连续反应结晶器进行循环。
2.根据权利要求1所述的使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，其特征在于，所述的制备得到的次磷酸 铝晶体的纯度大于99.0%。
3.根据权利要求1所述的使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，其特征在于，所述的铝盐为 A1C13、Al2 (SO4) 3、Al (NO3) 3 中的一种。
4.根据权利要求1所述的使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，其特征在于，所述的化学计量比为摩尔比。
5.根据权利要求1所述的使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，其特征在于，所述的铝盐选用AlCl3时，粗品钠盐主要是NaCl晶体以及少量次磷酸铝、氯化铝的混合物；所述的铝盐选用Al2(SO4)3时，粗品钠盐主要是Na2SO4晶体以及少量次磷酸铝、硫酸铝的混合物；所述的铝盐选用Al(NO3)3时，粗品钠盐主要是NaNO3晶体以及少量次磷酸铝、硝酸铝的混合物。
6.根据权利要求1所述的使用连续反应结晶法制备次磷酸铝的方法，其特征在于，所述的制备步骤五中的蒸发采用减压操作，其真空度为0.02、.0SMPa,当其结晶母液中的晶体悬浮密度达到3(T50wt%时蒸发结晶操作结束，然后过滤、干燥。
【文档编号】C01B25/165GK104163412SQ201410387142
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】张春桃, 王鑫, 王海蓉 申请人:武汉科技大学