一种制备多聚磷酸的方法
【专利摘要】本发明涉及磷化工领域，特别涉及一种制备多聚磷酸的方法。本发明的制备多聚磷酸的方法包括稀磷酸，由换热管进酸口进入加热器内被加热至185℃～230℃后，由换热管出酸口出加热器，并进入分离器闪蒸浓缩，分离器内的真空度为-500～-700mmHg，浓缩后的酸液由分离器下端的出酸管出分离器，并由浓酸罐进酸口进浓酸罐冷却、贮存，所述换热管在加热器内呈S型盘绕，所述换热管进酸口到所述换热管出酸口，以1～3°的角度向下倾斜。本发明的制备多聚磷酸的方法，工艺简单，可以利用稀磷酸一步聚合制得高浓度的多聚磷酸，以稀磷酸为原料，酸液不会在换热管管壁上黏附，避免了换热管发生堵塞的现象，进一步的，制得的多聚磷酸产品各组分分布均匀。
【专利说明】一种制备多聚磷酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磷化工领域，特别涉及一种制备多聚磷酸的方法。
【背景技术】
[0002]20世纪30年代，美国田纳西流域管理局研究所发现，在正磷酸(H3PO4)和焦磷酸(H4P2O7)之间有一种低共熔组成的液体磷酸。它的ωΡ205为76%[折合ω (呀04)为105%]，其中大约49%Ρ205以正磷酸形态存在，有42%的为焦磷酸，8%为三聚磷酸(H5P3Oltl), 1%为四聚磷酸(H6P4O13)存在。这种正磷酸和多聚磷酸的混合液称为多聚磷酸(poly phosphoricacid)。
[0003]多聚磷酸又称四聚磷酸、聚合磷酸或多磷酸，是一种无色透明黏稠状液体，易潮解、不结晶，具有腐蚀性，能与水混溶水解为正磷酸，属二极无机酸性腐蚀物品。磷化工业中一般将ω (H3PO4)在105%以上的磷酸称为多聚磷酸，他不同于一般的浓磷酸，实际上是一系列磷酸聚合物的混合物。多聚磷酸在颜料、制药、香料、皮革和阻燃剂等制造行业有着广泛的用途，例如在有机合成中作为环化剂、酸化剂和脱水剂等。多聚磷酸还可以作为溶液兼脱水剂，通过42羧酸噻唑与邻二苯胺的缩合反应，合成噻苯咪唑食品保鲜剂。多聚磷酸不仅是一个重要的化工中间产品，也是一个重要的化工产品，还可以作为磷酸的代用品及分析试剂。
[0004]现有技术中，制备多聚磷酸主要是利用蒸汽对石墨换热管中的质量浓度为80%以上的磷酸和五氧化二磷的混合酸液加热，混合酸液被加热至200°C以上，磷酸与五氧化二磷发生聚合反应，聚合后的酸液经净化后，冷却、过滤后，得多磷酸成品。上述制备多聚磷酸的方法，存在以下缺点:1、磷酸和五氧化二磷的混合酸液粘度高，容易造成石墨管内发生堵塞，进一步地造成生产 事故；2、酸液在换热管内被加热，热量由换热管壁向换热管中心传热，由于热酸液粘度高，酸液内部的传质和传热特别小，导致靠近换热管壁的部分酸液容易发生聚合，制得多聚磷酸，而靠近换热管中心的部分酸液，温度较低，难以发生聚合反应，进而导致制得的多聚磷酸产品各组分分布不均匀；3、利用高温蒸汽(200°C以上的蒸汽)对石墨管加热，蒸汽的压力大且压力易波动，石墨换热管容易发生破裂，对换热器材料强度要求高；同时，利用蒸汽对石墨管加热，生产能耗高，生产成本高；4、利用五氧化二磷生产多聚磷酸，生产成本高、生产工艺复杂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种生产工艺简单，可以利用稀磷酸一步聚合制得高浓度的多聚磷酸的方法，该方法制得的多聚磷酸各组分分布均匀，生产过程中石墨管不易发生破裂，且石墨管道内酸液不易发生堵塞。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
[0007]本发明的制备多聚磷酸的方法，包括以下步骤:
[0008](I)稀磷酸由换热管进酸口进入加热器内的石墨换热管内；[0009]石墨换热管内的稀磷酸与石墨管外的高温烟道气换热后，被加热至185°C~230°C，被加热后的热酸液由换热管出酸口出加热器；
[0010]所述石墨换热管在加热器内呈S型盘绕，所述换热管进酸口到所述换热管出酸口，以I~3°的角度向下倾斜；
[0011](2)步骤(1)中出加热器的热酸液由分离器进酸管进分离器，分离器内的真空度为-500 ~-700mmHg ；
[0012]进分离器的热酸液在分离器内闪蒸浓缩，浓缩后的酸液由分离器下端的出酸管出分离器，并由浓酸罐进酸口进浓酸罐冷却、贮存；
[0013]闪蒸后的蒸汽由分离器上端的分离器蒸汽出口出分离器。
[0014]上述制备多聚磷酸过程，稀磷酸在石墨换热管内被加热至185°C~230°C，部分磷酸发生聚合反应，生成多聚磷酸；含多聚磷酸的热酸液，经换热管出酸口出加热器，并进入分离器分离浓缩，浓缩过程中，酸液中的正磷酸进一步脱水缩合，制得高浓度的多聚磷酸，多聚磷酸的质量百分含量高于105% (以!13?04计)。其中，多聚磷酸的分子式为:
[0015]
【权利要求】
1.一种制备多聚磷酸的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)稀磷酸由换热管进酸口进入加热器内的石墨换热管内； 石墨换热管内的稀磷酸与石墨管外的高温烟道气换热后，被加热至185°c~230°C，被加热后的热酸液由换热管出酸口出加热器； 所述石墨换热管在加热器内呈S型盘绕，所述换热管进酸口到所述换热管出酸口，以I~3°的角度向下倾斜； (2)步骤(1)中出加热器的热酸液由分离器进酸管进分离器，分离器内的真空度为-500 ~-700mmHg ； 进分离器的热酸液在分离器内闪蒸浓缩，浓缩后的酸液由分离器下端的出酸管出分离器，并由浓酸罐进酸口进浓酸罐冷却、贮存； 闪蒸后的蒸汽由分离器上端的分离器蒸汽出口出分离器。
2.根据权利要求1所述的制备多聚磷酸的方法，其特征在于:所述分离器内设挂膜盘，所述挂膜盘位于分离器的上部，所述挂膜盘为上端开口，且开口边缘为锯齿状的圆柱体，分离器进酸管位于挂膜盘内。
3.根据权利要求1所述的制备多聚磷酸的方法，其特征在于:所述石墨换热管外壁喷有抗氧化涂层。
4.根据权利要求3所述的制备多聚磷酸的方法，其特征在于:浓酸罐进酸口的真空度比分离器内真空度高10%，换热管进酸口的真空度比分离器内的真空度低10%。
5.根据权利要求4所述的制备多聚磷酸的方法，其特征在于:换热管内稀磷酸的充满度低于50%。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的制备多聚磷酸的方法，其特征在于:稀磷酸换热后的温度为205~215°C。
7.根据权利要求1~5任意一项所述的制备多聚磷酸的方法，其特征在于:分离器中的真空度为_600mmHg。
【文档编号】C01B25/24GK103832986SQ201410045939
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年2月8日
【发明者】唐希勇, 彭永 申请人:绵阳启明星磷化工有限公司