一种由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法与流程

本发明涉及由湿法磷酸生产聚磷酸铵，具体涉及一种由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法。

背景技术：

1、聚磷酸铵(app)是一种用途广泛、绿色环保的高附加值磷酸盐产品，低聚合度(数均聚合度＜200)的聚磷酸铵是一种高氮磷含量的缓释磷肥，主要用作复合肥或液体肥料生产。高聚合度(数均聚合度＞1000)的聚磷酸铵无毒无味，吸湿性小，热稳定性高，是近年来迅速发展起来的一种最重要的磷系无机阻燃剂，是膨胀型阻燃剂(ifr)的主要成分之一，可应用于电子、电器与汽车等领域。传统的阻燃剂都含卤族元素，卤素在高温下可以促进有机材质形成致密碳层，但也会产生有毒气体，危害健康和环境。app含有氮、磷和氧三种元素，在阻燃的同时没有毒气生成，是环保型阻燃剂，因此高聚合度app有很大的经济价值和社会意义。

2、传统的高聚合度app一般认为是以热法磷酸氢二铵、五氧化二磷等为原料经高温聚合制得的，该路线生产能耗较高。现阶段湿法磷酸净化工艺日臻成熟，以净化湿法磷酸生产高聚合度app符合国家对化工行业“节能减排”的要求，也是一条具有高经济效益的创新性路线。由于相比于热法磷酸，湿法磷酸的杂质含量较高，而磷铵的纯度直接影响app产品的聚合度、颜色、溶解度等性能指标，因此在用于制备app的单体物质(纯度等级要求较高)需要进行有效地净化处理。工业实践中，一般对湿法磷酸经过适当浓缩后，再进行溶剂萃取净化,可以有效地除去所含的大部分杂质。但取净化后的磷酸仍含有少量的硫酸根、砷、铅等杂质离子，在湿法磷酸中和过程中会随着磷铵的结晶而一同析出，采用溶剂萃取净化湿法磷酸中和法很难制备高纯度和高收率的磷铵产品。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服上述背景技术中的不足，提供一种纯度高、生产成本低的由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法。

2、为实现上述目的，本发明提供一种由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，所述方法具体步骤如下：

3、1)以湿法磷酸为原料，经过稀释后经深度净化，然后与氨气反应，再经两步结晶净化得中间产物b，最后将中间产物b送入聚合反应釜；

4、2)以黄磷为原料经燃烧反应得五氧化二磷，然后将五氧化二磷送入聚合反应釜；

5、3)中间产物b与五氧化二磷在聚合反应釜内聚合制得高聚合度聚磷酸铵阻燃剂。

6、进一步地，所述步骤1)中：湿法磷酸为p2o5含量50～62wt％的工业湿法净化磷酸；深度净化采用的净化剂为碳酸钡、氢氧化钡或硫化磷中的一种或多种，添加量为湿法磷酸重量的0.1～2.0％。

7、进一步地，所述步骤1)中：两步结晶净化的具体过程为：

8、湿法磷酸经过稀释后，通入深度净化槽与净化剂经离心分离，将离心母液送入第一中和反应器中与氨气中和、浓缩，出料至第一冷却结晶槽，结晶后的产物经第一输送带送入第一暂存罐中溶解，溶解后的中间产物a通入第二中和反应器中与氨气中和、浓缩，出料至第二冷却结晶槽，结晶后的产物经第二输送带送入气流干燥器干燥得到中间产物b，中间产物b经第三输送带和第一加料器送入聚合反应釜；

9、其中，稀释后的磷酸质量浓度为50～60％；中间产物b是氮含量不低于15w％的磷酸盐类化合物，包含磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵中的一种或多种；离心母液中硫酸根离子质量占比不高于150ppm，重金属离子不高于60ppm，砷离子质量占比不高于20ppm。

10、进一步地，所述步骤2)中具体过程为：

11、黄磷从黄磷贮槽或贮池以液态形式进入黄磷燃烧炉，与同时进入的空气发生燃烧反应后生成五氧化二磷烟气，经烟气冷却器后将五氧化二磷经第四输送带和第二加料器送入聚合反应釜。

12、进一步地，所述步骤3)中具体过程为：

13、将缩聚剂、氨气通入聚合反应釜，经加热与中间产物b和五氧化二磷发生聚合反应，制得高聚合度聚磷酸铵阻燃剂；

14、其中，聚合反应釜升温至280～300℃、在绝对压力0.1～0.3mpa发生聚合反应，制得的聚磷酸铵水溶解度小于0.7w％，数均聚合度为800到2000。

15、进一步地，所述缩聚剂为尿素、三聚氰胺或双氰胺中的一种或两种以上，缩聚剂与中间产物b的质量份数比为1:0.02～1：0.2；中间产物b与五氧化二磷的质量份数比为1:0.5～1：2。

16、进一步地，所述聚合反应釜包括安装底座(1)、通过支撑架(2)安装在安装底座(1)上的壳体(16)、套置在壳体(16)外部的换热夹套(3)及安装在安装底座(1)上的储液箱(8)；进水管(4)的一端和回水管(11)的一端均与换热夹套(3)相连通，回水管(11)的另一端通过回水泵机(6)与储液箱(8)内部相连通，进水管(4)的另一端通过止回阀(5)与进水泵机(22)相连接，进水泵机(6)通过管道与储液箱(8)内部相连通；储液箱(8)的内部安装有加热棒(10)，储液箱(8)的上部装有注液阀(9)。

17、进一步地，还包括安装在安装底座(1)上的电机(17)，电机(17)的输出端延伸并贯穿出减速机(18)的内部，且电机(17)输出端与减速机(18)内部的转轴通过齿轮啮合连接；所述电机(17)的输出端延伸进壳体(16)内部，且电机(17)输出端与壳体(16)内的第一σ桨叶(19)的一端相连接，减速机(18)的转轴延伸进壳体(16)内部与第二σ桨叶(20)一端相连接。

18、进一步地，所述换热夹套(3)的一侧设有两个轴套(21)，且轴套(21)贯穿换热夹套(3)的内部，两个轴套(21)分别套设在电机(17)输出端和减速机(18)转轴的外侧。

19、进一步地，所述储液箱(8)的底部安装有控制加热棒(10)加热的控温换热装置(7)；所述壳体(16)的顶部安装有密封盖(12)，支撑杆(13)的一端与密封盖(12)固定，支撑杆(13)的另一端与电动伸缩杆(14)的输出端铰接，支撑杆(13)的下表面铰接在安装架(15)上；电动伸缩杆(14)的固定端铰接在安装架(15)侧面，安装架(15)固定在安装底座(1)上。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明以湿法磷酸、黄磷作为起始原料，可与磷铵装置一体化生产，对原料及能耗要求低；经深度净化后的湿法磷酸制得的聚磷酸铵产品聚合度提高、颜色洁白度提高；生产过程中产生的热能、废渣、废液、废气可于工业磷铵生产工段实现再利用，进而显著降低生产成本，并可实现高效率连续化生产。

技术特征：

1.一种由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述步骤1)中：湿法磷酸为p2o5含量50～62wt％的工业湿法净化磷酸；深度净化采用的净化剂为碳酸钡、氢氧化钡或硫化磷中的一种或多种，添加量为湿法磷酸重量的0.1～2.0％。

3.根据权利要求1所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述步骤1)中：两步结晶净化的具体过程为：

4.根据权利要求1所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述步骤2)中具体过程为：

5.根据权利要求1所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述步骤3)中具体过程为：

6.根据权利要求5所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述缩聚剂为尿素、三聚氰胺或双氰胺中的一种或两种以上，缩聚剂与中间产物b的质量份数比为1:0.02～1：0.2；中间产物b与五氧化二磷的质量份数比为1:0.5～1：2。

7.根据权利要求1所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述聚合反应釜包括安装底座(1)、通过支撑架(2)安装在安装底座(1)上的壳体(16)、套置在壳体(16)外部的换热夹套(3)及安装在安装底座(1)上的储液箱(8)；进水管(4)的一端和回水管(11)的一端均与换热夹套(3)相连通，回水管(11)的另一端通过回水泵机(6)与储液箱(8)内部相连通，进水管(4)的另一端通过止回阀(5)与进水泵机(22)相连接，进水泵机(6)通过管道与储液箱(8)内部相连通；储液箱(8)的内部安装有加热棒(10)，储液箱(8)的上部装有注液阀(9)。

8.根据权利要求7所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：还包括安装在安装底座(1)上的电机(17)，电机(17)的输出端延伸并贯穿出减速机(18)的内部，且电机(17)输出端与减速机(18)内部的转轴通过齿轮啮合连接；所述电机(17)的输出端延伸进壳体(16)内部，且电机(17)输出端与壳体(16)内的第一σ桨叶(19)的一端相连接，减速机(18)的转轴延伸进壳体(16)内部与第二σ桨叶(20)一端相连接。

9.根据权利要求8所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述换热夹套(3)的一侧设有两个轴套(21)，且轴套(21)贯穿换热夹套(3)的内部，两个轴套(21)分别套设在电机(17)输出端和减速机(18)转轴的外侧。

10.根据权利要求7所述由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，其特征在于：所述储液箱(8)的底部安装有控制加热棒(10)加热的控温换热装置(7)；所述壳体(16)的顶部安装有密封盖(12)，支撑杆(13)的一端与密封盖(12)固定，支撑杆(13)的另一端与电动伸缩杆(14)的输出端铰接，支撑杆(13)的下表面铰接在安装架(15)上；电动伸缩杆(14)的固定端铰接在安装架(15)侧面，安装架(15)固定在安装底座(1)上。

技术总结
本发明公开了一种由湿法磷酸生产高聚合度聚磷酸铵阻燃剂的方法，以湿法磷酸为原料，经过稀释后经深度净化，然后与氨气反应，再经两步结晶净化得中间产物B，最后将中间产物B送入聚合反应釜；以黄磷为原料经燃烧反应得五氧化二磷，然后将五氧化二磷送入聚合反应釜；中间产物B与五氧化二磷在聚合反应釜内聚合制得高聚合度聚磷酸铵阻燃剂。以湿法磷酸、黄磷作为起始原料，可与磷铵装置一体化生产，对原料及能耗要求低；经深度净化后的湿法磷酸制得的聚磷酸铵产品聚合度提高、颜色洁白度提高；生产过程中产生的热能、废渣、废液、废气可于工业磷铵生产工段实现再利用，进而显著降低生产成本，并可实现高效率连续化生产。

技术研发人员：郭国清,卢文新,孟洪旭,谢鸿洲,胡四斌,严山,李荣杰,陈葵,武斌
受保护的技术使用者：中国五环工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17