Способ получения полифосфата натрия

 

Изобретение относится к технологиифосфорных солей, в частности стеклообразного полифосфата натрия типа соли Грэма, Цель изобретения - интенсификация процесса , получение полифосфата натрия с заданной степенью полимеризации и увеличение выхода продукта. Поставленная цель достигается тем, что исходный раствор дигидрои гидрофосфата натрия с молярным отношением R Na20:P2Os от 1,005 до 1 100 высушивают до остаточной влажности 1- 5%, смешивают с исходным раствором и добавкой оксамида, которого вводят 0,5- 1,0% от массы сухих солей, и полученные гранулы или пасту с влажностью 10-30% подают в полимеризационную печь, а температуру выходящего расплава полифосфата натрия поддерживают в зависимости от требуемой степени полимеризации п и молярного отношения R в соответствии с уравнением t - 41 RK383 n° 62 + 80°С, где t - температура, °С; R - молярное отношение Na20:P2Os; n - средняя степень полимеризации . 2 табл. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s С 01 В 25/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

С: (21) 4481885/26 (22) 13.09.88 (46) 23.11.91. Бюл. N. 43 (71) Белорусский технологический институт им. С.М. Кирова (72) М.И,Кузьменков, А.И.Тетеревков, Л.П.Шляпинтох, Г.П.Колтон, С.П.Мартынчик и Ю.В.Шкарупа (53) 661.635 (088.8) (56) Постоянный технологический регламент производства полифосфата натрия й. 1312. Уваровский химический завод Минудобрений СССР, 1983 (срок действия до 17 марта 1993). (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИФОСФАТА НАТРИЯ (57) Изобретение относится к технологии фосфорных солей, в частности стеклообразного полифосфата натрия типа соли Грэма.

Цель изобретения — интенсификация проИзобретение относится к технологии фосфорных солей, в частности стеклообразного полифосфата натрия типа соли Грэма, Цель изобретения — интенсификация процесса, получение продукта с заданной степенью полимеризации и и увеличение выхода продукта.

Пример 1, На переработку берут 206 мл неотстоенной экстракционной фосфорной кислоты (278 г), содержащей, мас..%:

Pz0s 28; F 2,2; $0э 1,8; гипс 5.

При первой нейтрализации добавляют

60,5 r осадительной суспензии, которая содержит, : йа2СОэ 12,9; СО(й Н2)2 4; Ca(OH)z

11,0%; с ней введено 2,42 г мочевины. В последующем при второй нейтрализации дополнительно вносят 40,9 г соды. После

5 3«1692936 А1 цесса, получение полифосфата натрия с заданной степенью полимеризации и увеличение выхода продукта. Поставленная цель достигается тем, что исходный раствор дигидро- и гидрофосфата натрия с молярным отношением R = Naz0:PzOs от 1,005 до 1.100 высушивают до остаточной влажности 15%, смешивают с исходным раствором и добавкой оксамида, которого вводят 0,5—

1,0% от массы сухих солей, и полученные гранулы или пасту с влажностью 10 — 30 подают в полимеризационную печь, а температуру выходящего расплава полифосфата натрия поддерживают в зависимости от требуемой степени полимеризации и и малярного отношения R в соответствии с уравнением t=41 К п +80 С, где t— температура, С; R — молярное отношение йа20:PzOs; п — средняя степень полимериэации. 2 табл. двукратной фильтрации и концентрирова- (. Ь ния получают 200 г раствора, который со- К )

ДеРжит, г: йаН2Р04 80; NazHP04 2,839; ) ь мочевина 1,97, Моля рное отношение R со- О ставляет NazO/Р205 = 1,03. Раствор высушивают до остаточной влажности 1,5%.

Навеску смеси солей массой 50 r помещают в тигель и выдерживают в муфельной печи при 760 С в течение 1 ч. Получают 46,66 г продукта со среднеи степенью полимериаа- ъ ции n = 36, содержащего 63,5% полифосфатов в пересчете на PzOs (табл. 1) (по известному способу).

Пример 2 и 3. Аналогичный примеру

1, но отличаются значениями молярного отношения R = NazO:PzOs и температурой процесса, Этими примерами показана

1692936 возможность получения полифосфата натрия с различной степенью полимеризации, Пример 4, Аналогичен примеру 2. К

200 г раствора, содержащего 40 ь МаНгРО4, добавляют 0,667 г ИагНРО4 (Р == 1,007), в отличие от предыдущих опытов вводят 0,403 г оксамида и высушивают до остаточной влажности 1,5 (,. Навеску смеси солей массой 50 г помещают в тигель и выдерживают при 690 С в течение 1 ч получают 46.0 г полифосфата со средней степенью полимеризации и = 35, содержащего 64,3 ь полифосфатов в пересчете на РгОи, Р ведение в исходную смесь 0,87, оксамида позволяет снизить температуру процесса на 60 С и получить полифосфат с такой же степенью полимеризации, что и при добавке мочевины.

Влияние температуры, молярного отношения R = йагО/Рг05 и со,цержания добавки оксамида на степень полимериэации полифосфата натрия и приведено в табл. 1 (и римеры 1-10).

По опытным данным, температура расплава < С, необходимая для достижения нужной степени полимеризации й, вычисляется по формуле т = 41 В1 Мз 1о бг - 80 ((1) где t — температура расплава, "С;

R — молярное отношение МагО;РгО.>, n — средняя степень полимеризации полифосфата натрия, Пример 6. Аналогичен примеру 4, но содержание оксамида в исходной смеси у зеличено до 1,0 . Сопоставление с примером 2 (табл. 1) показывает, что введение оксамида (вместо мочевины) позволяет получать полифосфат с более высокой степенью полимеризации при прочих равных условиях.

Таким образом, введение в исходную смесь 0,5 — 1,0 g> оксамида (СОМ Нг)г поэволяЬт либо снизить температуру процесса на

60 — 100 С, либо получить при той же температуре продукт с большей степенью полимеризации.

Приведенное уравнение ",1) позволяет сознательно управлять степенью полимеризации продукта путем регулирования температуры расплава полифосфата в зависимости от молярного отношения R =

=- МагО,РгО и необходимой степени полимеризации полифосфата натрия, Интенсивность пооцесса, выход продукта существенно зависят от влажности исходных солей. Подача смеси гидро- и гидрофосфата натрия на термообработку в виде водного раствора с вл,ажностью 45;ь по известному способу снижает интенсивность процесса вследствие большего расхода тепла на испарение воды и приводит к заметному снижения выхода продукта из-эа

5 брызгоуноса. Использование сухих солей с влажностью 1-3;4 нежелател ьно из-эа большого уноса пыли и снижения выхода продукта, Примеры 11-16, иллюстрирующие вли10 яние влажности исходных солей на основные показатели процесса и качество продукта, сведены в табл. 2.

Пример 13. Раствор дигидрофосфата и гидрофосфата натрия, содержащий 45о(, 15 солей (R = 1,05), высушивают в распылительной сушилке до влажности 1 "4 и смешивают с исходным раствором, содержащим 12,1 о йагО и 26,38 ;4 РгО, и оксамидом, чтобы получить пасту (гранулы) с влажностью 10;

20 и cîäåðæàíèåì оксамида 0,5 (, от массы сухих солей (на 1000 кг высушенной соли добавляют 20,2 кг раствора и 5,43 кг оксамида), Пасту (гранулы) подают в полимериэационную печь, обогреваемую ды25 мовыми газами от сжигания топлива.

Расплав полифосфата натрия с температурой 700 С направляют на закалку на водиохлаждае;.;ые вальцы. Степень полимеризации целевого продукта составляет n == 25.

3G В ыход целевого продукта составляет 99,9, а MHTBHcMBHcLTb процесса составляет 52

:

-ранул или пасты, незначительно молярное отношение R = ЙагО:РгО5 и температура расплава (данные представлены в табл. 2), 40 Таким образом, как ьидно из табл, 1 (пример 7), молярное отношение R ==-КагО:РгО5 менее 1,005 недопустимо, так как приводит к образованию высо .<омолекулярных фосфатов типа соли Грзема (й>100), 45 которые плохо растворяются и непригодны . большинству потребителей; введение ."йдрофосфата натрия до отношения R =

=КагО/РгО5 более 1,1 нецелесообразно. так как для достижения нужного значения и тре50 буются более высокие температуры и возрастает расход топлива; значительное увеличение R приводит к снижению степени полимеризации (табл, 1, пример 8), 55 Использование пасты или гранул с влажностью менее 10;,ь нецелесообразно из-за увеличения потерь продукта вследствие пылеуноса (табл. 2, пример 11), а увеличение влажности более 30$ вызывает резкое снижение активности процесса

1692936 т 41 . Р14,383 . пб 82 + ЯОо

Таблица l

Пример по способу, Показатели процесс известному предлагаемому

4 5 6

Молярное отношение

2720 темлература, С

Содержа ние, Ф: окса мид мочевина, СоДеРвание Р Ок, мас.а

Средняя степень полимериэации,п

1,03 1,007 1,060 1,007 1,005 1,110 1,004,1,12

750 850 850 690 850 850 925 1200

1,007

650

1, 007

0,3

0,8 0,5 1,0

1,0

1,5

1,0

63,5 63,8 63,0 64,3 64,5 64,8 64,8 63,2 64,2

63,9

36 75, 23 35 93 96 120 15

70 (табл,.2, пример 15), т,е. поставленная цель не достигается, Введение в реакционную смесь 0,5% оксамида (табл. 1, пример 4) при 690 С позволяет получить продукт со степенью пол- 5 имеризации и = 35. Без добавки оксамида для получения такой же степени полимеризации необходима более высокая температура — 750 С (табл. 1, пример 1). Сопоставление примеров 2 и 5 показывает, что при 10 одинаковых условиях добавка оксамида позволяет получить продукт с более высокой степенью полимеризации — 93 вместо 75, Таким образом, введение оксамида позволяет либо снизит температуру расплава на 15

50 — 70 С что приводит к существенной зкономии топлива, либо при той же температуре увеличить молекулярную массу полифосфата.

Низкая концентрация добавки оксами- 20 да 0,3% не оказывает существенного влиянияя на процесс (табл.1, пример 9), а увеличение содержания оксамида сверх:предлагаемого до 1 5% приводит к незначительному уменьшению степени полимеризации 25 (табл. 1, пример 10), Преимущества предлагаемого способа сводятся к следующим: контроль молярного отношения R = NB20:Р205 и температуры позволяет получить полифосфат натрия с 30 требуемой степенью полимеризации. которая может изменяться от 10 до 100; введение добавки оксамида и снижение влажности исходных солей увеличивает интенсивность процесса в 1,4-1,; пода- 35 ча исходных солей в виде пасты или гранул с оптимальной влажностью 10-30% увеличивает выход продукта за счет устранения потерь в виде пылеуноса и брызгоуноса.

Формула изобретения

Способ получения полифосфата натрия путем нейтрализации зкстракционной фосфорной кислоты раствором соды с образованием раствора дигидрофосфата натрия, содержащего примесь гидрофосфата натрия и добавку, ускоряющую процесс последующего обезвоживания указанной смеси и дальнейшего ее плавления в полимеризационной печи, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, получения продукта с заданной степенью полимеризации и и увеличения выхода продукта, к дигидрофосфату натрия добавляют гидрофосфат натрия в таком количестве, чтобы молярное отношение R = Na20:Ð208 составляло 1,005 — 1,100, в качестве добавки вводят оксамид в количестве 0,5 — 1,0% от массы сухих солей и полученную смесь подают на термообработку в виде пасты или гранул с влажностью 10 — 30%, а температуру расплава полифосфата, выходящего из печи, поддерживают в зависимости от требуемой степени полимеризации в соответствии с уравнением где т — температура расплава, С;

R — молярное отношение Иа20;Р20;; и — средняя степень полимеризации полифосфата натрия. запредельные условия

:à ) à —:.

1692936

Таблица 2 ноят

Составитель Г.Сальников

Редактор H.Tóïèöà Техред М.Моргентал Корректор 3,Лончакова

Заказ 4046 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 I3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101