高產率製備P₄O₆的方法

2023-05-28 05:27:06

專利名稱：高產率製備P4O6的方法
技術領域：
本發明涉及實驗式為P4O6的氧化磷(III)的製造方法，其通過磷和氧的反應製備， 其中所述反應產物以高的產率和基本純的形式獲得。因此，它形成了在製造有機磷(III) 化合物，一種工業上重要類別化學品中的優異的「基礎材料」(在本文中使用時該術語通常包括它作為起始材料、原料和中間體的用途)。如本文中使用的術語"P4O6」旨在包括所有通常用於氧化磷(III)的所有分子式，如I32O3(三氧化二磷)。
背景技術：
P4O6以前尚沒有在商業規模上製備過，並且雖然已經提出過，但其還沒有被商業應用，例如作為製造有機磷(III)化合物的基礎材料。不是將P4O6用作原料，而是通常從三氯化磷(PCl3)開始製備這些化學品。然而，PCI3W應用具有一些缺點。它需要使用大量的氯與白磷反應。PCl3隻含有22. 7重量％的磷，並且此外，待從PCl3製備的中間體和終產物， 通常不含有氯。因此氯以顯著量的不希望的副產物形式釋放，該副產物通常包括鹽酸，其要在複雜和昂貴的工藝步驟中分離。地方環境可能允許作為低價值副產物出售，但在很多情況下處理是必要的。代替PCl3,亞磷酸，H3PO3,在許多製備過程中可用作基礎材料，從而避免與PCl3相關的部分不利影響。然而，H3PO3商業上也是從PCl3通過水解製得的，這意味著與氯的存在相關的缺點仍將出現，只是在生產線的不同階段而已。此外，H3PO3具有與PCl3相比顯示出顯著不同反應性的缺點。使用其相應的酸酐P4O6將不會顯示出所述的缺點，這將允許在更廣範圍的化學中將其用作這種基礎材料。另外，其磷含量顯著高於PCl3或H3PO3的磷含量，使其成為三價磷的最濃縮的源，並且因此其在化學合成中是更有價值和更適合的基礎材料。已公開的製造P4O6的方法通常通過白磷與氧以化學計量的量直接反應來進行。在火焰中產生的反應混合物在未冷卻情況下可達到高達6000K的溫度。已知P4O6是不穩定的，並且在高於700K的溫度下分解，形成不希望的磷的氧化物(特別是混合的P(III/V)氧化物和磷的低價氧化物)以及元素磷。因此，為了避免分解以及為了得到高產率和純度的產物，所述產物變得適合在商業上重要的磷(III)化合物的製備中作為基礎材料，很多人提出了如何立即和有效地驟冷和冷卻得到的反應混合物。如在DD 216516 Al中描述的製造P4O6的方法包括如下步驟在混合噴嘴中組合反應物，蒸發的磷和氧氣-惰性氣體混合物。取決於使用的惰性氣體的量，在2000至6000K的溫度下，在產生氧化磷混合物的反應器中進行該反應。在不超過0.005秒的非常短的停留時間後使所述反應混合物通過所述反應器。由於P4O6在1500至700K的溫度範圍內是不穩定的，將所述反應混合物在1600至1200K溫度下在所述反應器中只保留非常短的時間，並然後迅速冷卻至700K以下，和最終至300K，這意味著在三個步驟中避免所述反應混合物的分解。在第一冷卻步驟中，通過將合適量的惰性氣體添加所述反應器中以及另外通過例如用水冷卻所述反應器的壁，而使所述反應產物在所述反應器中迅速冷卻，在1600-1200K之間的溫度離開所述反應器。在反應器中以0. IX IO6至IOXlOf5KiT1的速度進行所述第一冷卻步驟。在離開所述反應器之後，緊接第一冷卻步驟，在第二冷卻步驟中將所述反應混合物進一步迅速冷卻。由此優選通過如下方式使用如在所述第一冷卻步驟中使用的同樣高的冷卻速度，所述方式為將大量的惰性氣體添加到所述反應混合物中，冷卻下降至約700K的溫度。最後在第三冷卻步驟中，所述反應混合物被間接冷卻和冷凝至低於300K。在該最後的冷卻步驟過程中任選添加液態P4O6或液態反應混合物以在冷卻裝置的內壁上形成液態膜， 從而避免副產物的凝聚和導致在所述冷卻裝置內表面上的結垢和堵塞。然後例如通過蒸餾純化所述反應混合物。如在該公開出版物的實施例2和3中聲明的，根據該實施例，在所述第三冷卻步驟中將液態P4O6或液態反應混合物添加到所述反應混合物中，基於使用的磷的重量，P4O6產率僅分別為80. 8%和75. 9%。因此該方法一般不適合於以商業利益的產率製造 P4O6。如DD 292213 A5提出的製造P4O6的方法使用了如DD 216516 Al中提及的相同原理，在反應器中使氣態磷與氧反應，但是使用了改進的冷卻步驟。首先，間接的冷卻將氣態反應混合物的溫度降低至1000-750K。在隨後的冷卻步驟中，通過使用水進行外部冷卻以及進一步通過添加液態P4O6或液態反應混合物作為冷卻劑使所述反應產物冷凝以在冷卻裝置的內表面上形成液態膜，從而避免副產物的凝聚，在所述冷卻裝置的該內表面上的結垢和堵塞。基於使用的磷，P4O6的產率約為85%，這意味著與DD 216516 Al相比，基本沒有改進。DD 292637 A5也公開了通過在與氮形成的混合物中使磷和氧在管狀反應腔中反應製造P4O6的方法，目的是通過該方法得到的反應產物將具有較低含量的不希望的磷氧化物。為了該目的，使用了特別設計的管狀部分以將所述氣體流混合。該部分被放置在所述管狀反應腔和驟冷裝置之間。所述管狀部分的內橫截面比所述管狀反應腔的內橫截面小。用水使所述反應腔外部冷卻，並將離開所述反應腔、溫度為2200至1600K之間的反應產物進料到用空氣外部冷卻的所述管狀部分。由於所述管狀部分的特殊設計，在進入所述驟冷裝置前分布在所述管狀部分整個橫截面上的反應產物的溫度將變得更均勻。在所述反應混合物冷卻下降至1000至750K的溫度之後，在隨後的冷卻步驟中，將所述反應混合物進一步用水外部冷卻，以及還通過添加液態P4O6和/或液態反應混合物而內部冷卻，優選在冷卻裝置的內表面上，從而將所述反應混合物冷卻下降至優選低於600K的溫度。然後在隨後的驟冷步驟中進行進一步的冷卻。所述驟冷步驟同樣使用了液態P4O6或液態反應混合物，降低了副產物在冷卻和驟冷裝置內壁上形成結垢，但是同樣明顯地沒有導致基於使用的磷的改進的P4O6產率。其約為85%，這意味著基本沒有高於採用在DD 216516 Al和DD 292213 A5 中描述的那些方法實現的產率。約85%或更低的產率意味著反應產物含有大量不希望的不同磷氧化物副產物和顯著量的元素磷，其引起分離和處理難題。可以通過公知的技術將副產物從產物流中分離， 但是這些固體的商業價值是有限的。將它們用於衍生物化學，例如將該材料進行水解或醇解，將導致基於P(III)和P(V)的衍生物的混合物，其與從純的P(III)氧化物或P(V)氧化物製得的類似衍生物相比具有嚴重的商業缺點。同樣，在這種衍生物化學的通常反應條件下，由磷的低價氧化物構成的組分被觀察到是惰性的。例如，在水解和醇解中，只有混合的P(III/V)氧化物被觀察到進行反應。在所應用的條件下，所述低價氧化物是惰性的，並在終產物中保持為懸浮物。這引起了分離難題、處理問題和產率降低(基於磷)。因此觀察到存在顯著量的這些不希望的副產物對於已知P4O6方法的經濟性具有負面影響，因為高達20%的磷損失到小商業價值或無商業價值的料流中。進一步地，現有技術的P4O6製造方法沒有導致適合作為商業製造有機磷(III)化合物的基礎材料的產物，這是因為由於其溶解在P4O6中的高含量的元素磷(P4) ,P4O6沒有以足夠的質量得到。在略高於室溫的溫度下，P4O6是液態，並且當根據已知方法製備時，它含有在P4O6中高達其最大溶解度的元素磷。如DD 116457 Al和DD 216465 Al中提及的，元素磷的這種含量可能高達10%。DE 1172241 B公開了製造具有1至10%之間的磷含量的 P4O6的方法，但P4O6的產率非常低。特別是磷是通過蒸餾難以除去的雜質，因為它的沸點和蒸氣壓相對接近於P4O6的沸點和蒸氣壓。儘管現有技術的製造P4O6的方法提出了得到希望的+3氧化態磷氧化物的多種方法，其中有限形成具有不同氧化態的氧化物，然而降低在所述反應產物中元素磷的含量的方法尚未公開。因此，當其在衍生物化學中用作基礎材料時，在P4O6中元素磷不可避免地保留。特別是當反應在水性或其它極性介質中進行時，這是巨大的缺點。由於P4在極性介質中具有差的溶解性，這導致形成磷的乳狀液或懸浮液。這種乳狀液或懸浮液的出現引起重要的分離難題，因為P4是有毒性的和可自燃的，並且因此需要大量的投入以保證其安全和可靠的除去和處理。元素磷的存在嚴重降低了 P4O6經濟使用的潛能。

發明內容
因此本發明的目的是找到製造P4O6的方法，該方法避免了現有技術中描述的方法的這些缺點，這意味著可以以較高的產率合成P4O6，並降低或消除如在已知方法中出現的副
產物的量。本發明另外的目的是提供P4O6，其通過磷和氧的反應獲得，其純度高和基本不含副產物，所述副產物例如混合Ρ(πι/ν)氧化物、磷的低價氧化物和元素磷，因此其當在進一步的化學反應中用作基礎材料時顯示出優異的性質，特別是當用於有機磷(III)化合物的製造時，並且本發明另外的目的是為製造如此高質量的P4O6建立製備方法。令人驚奇地，通過以如下方式製備主要由P4O6組成的反應產物的方法達到這些目的，所述方式為在反應裝置中通過使氧，或氧與惰性氣體的混合物與氣態或液態磷在放熱反應中反應，所述反應裝置通過如下方式使在所述反應裝置中的平均溫度保持為適合於產生所述反應產物，所述方式為將得自早期反應或得自該正在運行的方法的P4O6和/或副產物進料到所述反應裝置中而移除由所述放熱反應產生的熱，然後在一個或多個驟冷裝置中使產生的反應產物驟冷至較低的溫度，其中在該溫度所述反應產物基本不發生分解，並且從在驟冷後得到的反應產物中分離至少部分ρ406。如下所述實施製備主要由P4O6組成的反應產物的方法。首先，在反應裝置中使氧， 或氧和惰性氣體，例如氮氣的混合物，與氣態或液態磷以基本上化學計量的量反應以在產生所述反應產物的反應裝置中形成ρ406。將在所述反應裝置中磷和氧的放熱反應產生的熱移除以將在所述反應裝置中的反應保持在低於2200Κ和高於1500Κ的平均溫度，其中該溫度一般適合於生成所述反應產物。所述熱通過如下方式移除將P4O6或副產物，例如得自製備所述反應產物的早期反應的P4O6或副產物或作為來自本方法的回收物的P4O6或副產物， 添加到所述反應裝置中，和/或將P4O6和所述副產物的混合物添加到所述反應裝置中。必須被進料到所述反應裝置中以控制在所述反應裝置中反應產物的冷卻的P4O6和副產物的合適的量可以由本領域普通技術人員容易地確定，並且其取決於例如所述方法的參數和所述反應裝置。所述副產物一般包括P3+和P5+的混合氧化物，以及低於+3氧化態的磷。可優選通過如下方式實現這些產物的添加在驟冷後再循環如下這些材料，這些材料通過該正在運行的方法獲得，和/或在早期實施的方法中獲得，例如添加從副產物中分離出的P4O6和 /或在分離P4O6後得到的由副產物組成的殘留物。然後在一個或多個驟冷裝置中使所述反應產物驟冷至較低的溫度，在該溫度所述反應產物基本不發生分解。調整反應物磷和氧的量使其接近或基本對應於P4O6的理論化學計量的量，這意味著磷(P4)和氧(O2)的摩爾比例應當一般在1 2.7至1 3. 3的範圍內。作為冷卻劑待被加入到所述反應裝置中的P4O6和主要由混合的較高P(III/V)氧化物和磷的低價氧化物組成的副產物，或P4O6和所述副產物的混合物，一般得自所述方法的早期實施和/或得自該正在運行的方法，因此再循環不希望的副產物，並且觀察到其具有相似的P4和A的摩爾比例。優選將所述反應裝置冷卻以將在該反應裝置內的反應產物的平均溫度保持在 1600至2000K之間，特別是1650至1850K之間。然後將所述反應產物從所述反應裝置通到一個或多個驟冷裝置中，在此處，優選在一個步驟中將所述反應產物迅速冷卻下降至P4O6的分解基本不發生的溫度。一般該溫度低於700K。這樣的驟冷可通過引導所述反應產物通過冷卻裝置進行，因此建立內部/外部冷卻。優選通過如下方式進行所述驟冷，所述方式為向所述反應產物中添加如下反應產物，其中所添加的反應產物優選為已經驟冷的液態形式，優選是通過相同的方法製備的，和 /或向所述反應產物中添加或多或少的純化過的液態P4O6終產物作為冷卻劑。任選地，在所述驟冷步驟中，或在驟冷後的獨立冷卻步驟中，將所述產物冷卻至使得能夠容易處理和/ 或加工該冷凝的反應產物的溫度，這意味著低於P4O6的沸點，優選低於350K。在一個具體實施方式
中，提供了通過如下過程製備主要由P4O6組成的反應產物的方法在反應裝置中使氧，或氧和惰性氣體的混合物，與氣態或液態磷在放熱反應中進行反應，其中磷(P4)和氧(O2)的摩爾比例在1 2. 7至1 3. 3的範圍內，所述反應裝置通過如下方式將在所述反應裝置中的平均溫度保持為適合於產生所述反應產物的1500至2200K 範圍內，所述方式為將得自早期反應或得自該正在運行的方法的P4O6和/或副產物進料到所述反應裝置中而移除由所述放熱反應產生的熱，其中所述反應產物在所述反應裝置中的停留時間至少為0. 5秒，然後在一個或多個驟冷裝置中使生成的反應產物驟冷至低於700K 的溫度，在該溫度所述反應產物基本不發生分解，並且從在驟冷後得到的反應產物中分離至少部分p4O6。為了將所述反應產物進一步用作製備有機磷(III)化學品的基礎材料，以及為了允許在所述反應裝置中重複利用副產物，建議例如通過蒸餾純化冷卻的和冷凝的反應產物，將P4O6與固體和更高沸點的副產物分離。所述純化過的，優選蒸餾過的產物包含至少 96、優選至少97、特別是99或更高重量百分比的P406。
在驟冷後，通過任何本領域已知的從與固體產物的混合物中分離出液體的方法， 優選通過蒸餾，從得到的反應產物中分離出至少部分p406。將剩餘的副產物殘留物，其在室溫下部分為固體，因此所述殘留物也被稱為「固體」，並且其主要包括通過所述分離步驟得到的固態Ρ(ΙΙΙ/ν)氧化物和磷的低價氧化物，或者該剩餘的副產物殘留物的含有所述固體副產物以及或多或少顯著部分的P4O6的部分，進料到所述反應裝置中，在此處它們在所述反應裝置中由新加入反應物的反應產生的熱的影響下被蒸發和分解，並再次參加所述反應，從而改進了該方法的產率。作為另外的有利效果，進料返回到所述反應區域的副產物移除至少一部分由磷和氧的放熱反應產生的熱。由所述反應裝置產生的熱導致的所述副產物的蒸發或升華和分解對所述反應裝置的內容物提供了顯著的冷卻效果。由於所述方法的源自新加入的氧和磷的反應的放熱性質，該方法的冷卻需求以將其保持在理想的操作溫度是重要的。可調整所述副產物流的用量，並且其一般足以減少對任何其它外部和/或內部冷卻的需要，使設備不那麼複雜和昂貴。進料到所述反應裝置中的該固體流或者全部由從所述方法的更下遊得到的不希望的固體副產物組成，或者由所述不希望的固體和一定量P4O6以例如淤漿形式的混合物組成。形成所述淤漿時，在驟冷後P4O6 —般沒有完全與包含在所述反應混合物中的固體分離， 並且將所述殘留物作為在液態產物P4O6中分布的固體副產物的混合物/淤漿進料返回到所述反應器中。該優選實施方式還消除了將所述固體作為幹的副產物流從驟冷的產物中完全分離的需要。而是增濃就足夠了，這可通過本領域普通技術人員已知的方法實現。在混合物中使用與所述固體副產物一起的一定量的P4O6具有另外的優點對於該反應再次更容易得到副產物固體的成分，與僅加入固體相比，其允許所述固體的更容易地加入到所述反應器中，但更重要的目的是對所述反應裝置中的內容物進行冷卻操作，優選用量為保持在所述反應裝置中的物質在理想的操作溫度下，而優選不使用任何另外的外部和/或內部冷卻。然而，如果必要，可通過其它方法進行另外的冷卻或加熱。為了或多或少完全滿足所述反應裝置的冷卻需求，以及為了達到和保持那裡的操作溫度，優選在不使用任何另外的外部和/或內部冷卻的情況下，在所述方法的優選可選實施方式中，進一步調整再循環到所述反應裝置的例如以所述淤漿形式的副產物殘留物流的量，其優選通過向所述混合物中添加控制量的純的或不純的P4O6 (其含有，例如，所述方法的較高沸點的雜質)而實現。備選地或另外地，可以將分離的料流，例如另外的純的或不純的P4O6的料流進料到所述反應單元中以建立另外的冷卻效果。在所述方法的優選替代方案中，將形成漿液的所述固體副產物或含有固體副產物和P4O6的混合物在液態P4O6產物流中進料返回到所述反應器裝置中，其中通過控制所述料流的量、溫度和組成，所述料流提供所述反應裝置的全部冷卻需求，從而完全消除對任何通過其它方法的另外的主動外部和/或內部冷卻的需要。可調整所述料流的量，其進料溫度和在所述料流中P4O6的含量以滿足所述反應器裝置的確切冷卻需求。優選通過向所述料流中加入額外的P4O6以調整冷卻效果，這可通過直接加入到所述反應裝置中，和/或通過將其添加到所述固體副產物淤漿中完成。然而優選將所述副產物殘留物(特別是以所述淤漿形式的)和任選與另外的純的或不純的P4O6 —起，與新加入的反應物磷和氧的料流一起，添加到所述反應裝置中，其中所述反應物磷和氧的料流任選具有惰性氣體，所述殘留物也可以通過單獨的入口進料到所述反應裝置中。將氧，或氧和惰性氣體，例如氮的混合物，氣態或液態的磷，以及含有所述方法的所述副產物殘留物和任選額外P4O6的料流通入到所述反應裝置中，在此處它們被組合， 並且在此處磷和氧立即在強放熱反應中互相反應生成所述反應產物。基於使用的磷的量以高產率得到從驟冷後反應產物中分離出的形成的P4O6，並且其顯示優異的純度，這使它在作為形成有機磷(III)化合物的基礎材料中很有價值。令人驚奇地，雖然從驟冷後反應產物的液態組分中分離出的副產物殘留物由不同化合物的混合物組成，但該混合物的總的化學計量處於或接近於製備P4O6所需要的0 P 比例。因此，令人^c奇地發現，當將組成的化合物，主要是磷的低價氧化物和混合的P(III/ ν)氧化物，添加到所述反應裝置時，其在所述反應裝置中分解為與僅使用磷和氧(或任選氧和氮的混合物)的進料時得到的反應混合物基本相同的混合物，其中所述磷和氧的量為形成P4O6所需要的化學計量比例。本發明的另外的目的是提供通過磷和氧的反應得到的P4O6，其純度高，基本不含元素磷和不希望的磷氧化物，從而當其在進一步的化學反應中用作基礎材料時顯示出優異的性能，特別是當用於製造有機磷(III)化合物時。令人驚奇地，通過所述方法的優選實施方式實現了該另外的目的，其中將所述反應混合物在所述反應裝置中保持至少0. 5秒的一定的停留時間，並且，優選地，此時所述反應裝置的溫度被保持在優選的1600至2000K的範圍內。作為另外的效果，這些優選的條件保證了返回到所述反應器裝置的固體-P4O6混合物的完全蒸發、升華和分解。約1秒的停留時間將已經導致如下的效果在終產物中達到低於1重量％的降低的元素磷的含量。當使用的停留時間為1秒或更長，例如1至8秒時，在所述反應混合物中元素磷的含量變得非常低，並且P4O6的產率將達到最佳值。在終產物中存在的剩餘的元素磷的量為1至0. 5重量％ 或更低。另外，該停留時間顯示了有利的效果，即所有進料到所述反應裝置中的加入的再循環材料被轉化為氣態或蒸氣形式，並被完全分解。通過選擇大於8秒，優選高達30秒的停留時間，在終產物中將存在0. 5或更低，優選低於0. 25重量百分比的元素磷含量，並且P4O6 的產率也非常高。大於約40秒，特別是大於60秒的停留時間關於所述反應器內容物的組成，不導致任何本質的進一步改進，所述組成對於產率和元素磷在終產物中的含量具有影響。在所述方法中，同時使用了與具體的1600至2000K的平均溫度相結合的如本文中公開的停留時間。所述停留時間表示反應產物多快移動通過所述反應裝置的體積，而且表示所述反應產物在所述反應裝置中度過的平均時間。如一般已知的，所述停留時間被定義為所述反應器體積除以體積流速的商。這意味著可通過調整與所用的反應裝置的體積相關的所述反應產物的體積流速從而調節所述停留時間。所述體積流速被定義為每單位時間通過所述反應器的反應產物的體積。當組合使用1650至1850K範圍內的平均溫度與如上提到的停留時間，以及將含有不希望的磷的副產物分離和再循環返回至所述反應器時，以特別高的產率和純度得到所形成的反應產物。在該純化步驟後，基於總的重量，所述反應產物含有優選高於97，優選高於99，特別是至少99. 5重量百分比的P4O6，並一般顯示低於3. 0，優選低於1. 0，特別是0. 5或更低
8重量百分比的最大元素磷含量。在如本文中描述的方法的最佳條件下，元素磷的含量甚至約為0.25重量％或更低。通過31P NMR測量元素磷的含量。終產物顯示優異的純度，這使它在作為合成有機磷(III)化合物的優異基礎材料很有價值。適合於進行本發明的通過磷和氧的反應製造P4O6方法的布置包括反應裝置，其中在該反應裝置中所述反應物和所述再循環料流在反應區域被組合併互相反應。它還包括與所述反應裝置的一個或多個出口相連的驟冷裝置，用於從固體副產物的殘留物中分離至少部分以純粹形式的P4O6的裝置，以及用於將所述殘留物和/或P4O6進料到所述反應裝置中的裝置。在下遊，可設置一個或多個另外的冷卻裝置以使所述反應產物完全冷卻。在本發明的優選實施方式中，設計所述反應裝置的體積以確保與所述反應產物的預期體積流相關的合適的停留時間。雖然一般不是必須的，但所述反應裝置可能還包括用於外部和/或內部冷卻所述反應裝置的裝置，以移除由反應過程產生的能量並保持需要的溫度。所述反應裝置可具有任何合適的形狀，例如圓柱腔或容器或任何其它合適的形式。所述反應裝置還包括用於使參與所述方法的反應物和副產物的再循環料流單獨或共同通入到所述反應裝置內的反應區域中的裝置，這些裝置可能具有管道或管的形式，其允許通過分別設置的出口定向或非定向地加入所述反應物和/或副產物料流。當在所述反應區域中使所述反應物磷和氧組合或使其互相接觸時，它們自發地相互反應。可例如通過在噴嘴的孔中使兩種反應物的通道組合而進行所述反應。可與新的反應物組合或單獨地進行所述再循環料流和任選的純化的或未純化的I34O6溫度控制料流的加入。所述反應裝置還包括至少一個出口，蒸氣反應產物通過該出口被轉移至所述驟冷裝置。所有的部件和裝置由適合於完成所述方法的材料製得。
具體實施例方式並非限制要求保護的本發明的範圍，以下實施例說明了所述方法的優選實施方式。實施例將3. 99摩爾白磷(P4)/小時的料流連續進料到蒸發器中，並將其在大氣壓力下在 770K蒸發。將得到的料流進料到7800mL體積的反應器的腔中。將12摩爾/小時(作為 O2)的連續氧氣流引入相同的反應器中。通過所述反應器頂部的單獨的孔，將1105g/h的在早期實驗中已經得到的淤漿流加入到所述反應器中。所述淤漿由M重量％的較高固體P 氧化物和低價氧化物、1 %的P4和75%的P4O6組成。在加入之前，將所述淤漿保持在301。 這些反應參數對應於在所述反應器中11秒的停留時間。在無外部冷卻的情況下觀察到所述反應腔達到1780K的溫度。在其出口處離開所述反應腔的反應產物然後與從在相同參數下實施的在先實驗得到的早期冷凝的液態反應產物流相接觸，該液態反應產物流為501/h， 在317K循環。將該反應產物冷凝和冷卻下降至所述循環液體的溫度，其中通過外部冷卻將所述循環液體保持在基本恆定的溫度。60分鐘後使反應停止。將反應產物進行簡單的蒸餾，以使其與高沸點的雜質分離。在冷凝後，得到了新形成的875g反應產物，這意味著這個量沒有包括作為冷卻劑或為驟冷加入到所述反應器中的材料。MP匪1 顯示了所述材料包括99.6重量％的？406、0.1重量％的？4和0.3重量％的混合的較高氧化物P4O7,8,9，以及P4Oltlt5基於使用的P4的量，P4O6產率是99. 2%，這是優異的值，並且元素磷的含量非常低。
權利要求
1.製備主要由P4O6組成的反應產物的方法，該方法通過如下過程進行在反應裝置中使氧或氧和惰性氣體的混合物與氣態或液態磷在放熱反應中進行反應，所述反應裝置通過如下方式使在所述反應裝置中的平均溫度保持為適合於產生所述反應產物，所述方式為將得自早期反應或得自該正在運行的方法的P4O6和/或副產物進料到所述反應裝置中而移除由所述放熱反應產生的熱，然後在一個或多個驟冷裝置中使產生的反應產物驟冷至較低的溫度，其中在該溫度所述反應產物基本不發生分解，並且從在驟冷後得到的反應產物中分離至少部分p406。
2.根據權利要求1的方法，其中將由通過從驟冷後的反應產物中分離至少部分P4O6所得到的剩餘殘留物組成的副產物流，或其部分，進料到所述反應裝置中，從而移除由所述放熱反應產生的熱。
3.根據權利要求2的方法，其中在所述反應裝置中的反應產物的冷卻通過控制P4O6流到所述副產物流中的進料以及將所得到的料流進料到所述反應裝置中而實現。
4.根據權利要求1至3中任一項的方法，其中在所述反應裝置中的反應產物的冷卻僅通過或另外通過控制P4O6流到所述反應裝置中的進料而實現。
5.根據權利要求1至4中任一項的方法，其中將在所述反應裝置中的反應產物的溫度保持在1500至2200K範圍內的平均溫度。
6.根據權利要求5的方法，其中將在所述反應裝置中的反應產物的溫度保持在1600至 2000K範圍內的平均溫度。
7.根據權利要求1至6中任一項的方法，其中將所述反應產物在所述反應裝置中保持至少0.5秒的停留時間。
8.根據權利要求7的方法，其中所述停留時間為1至60秒。
9.根據權利要求1至8中任一項的方法，其中磷(P4)對氧(O2)的摩爾比例在1 2. 7 至1 3. 3的範圍內。
10.根據權利要求1至9中任一項的方法，其中將所述反應產物驟冷至700K以下的溫度。
11.根據權利要求1至10中任一項的方法，其中將所述反應產物驟冷至或在驟冷後冷卻至使得能夠容易處理和/或加工所述反應產物的溫度。
12.根據權利要求11的方法，其中所述使得能夠容易處理和/或加工的溫度低於P4O6 的沸點。
13.根據權利要求1至12中任一項的方法，其中將液態反應產物和/或液態P4O6作為冷卻劑添加到待被驟冷的反應產物中。
全文摘要
本發明涉及製備主要由P4O6組成的反應產物的方法，該方法通過在反應裝置中使氧與磷在放熱反應中進行反應而實施。通過將所述方法的P4O6和/或副產物進料到所述反應裝置中而移除由所述放熱反應產生的熱。然後使產生的反應產物驟冷至較低的溫度，其中在該溫度所述反應產物基本不發生分解，並且從在驟冷後得到的反應產物中分離出至少部分P4O6。改進了基於使用的磷所得到的P4O6的產率，並且能夠以經濟的方式控制所述放熱反應的熱。
文檔編號C01B25/12GK102216209SQ200980145298
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月11日 優先權日2008年11月12日
發明者威廉·J·席佩爾 申請人:斯特瑞馬克控股公司