黃磷的淨化方法
2023-05-24 19:15:51 3
專利名稱：黃磷的淨化方法
技術領域：
本發明涉及黃磷淨化方法，這種磷做為一種原料可用於生產食品工業，無線電工業和航空工業使用的特別純淨物質。
用已知的一些方法製取的黃磷含有大量有機和無機雜質，尤其是碳化物、金屬鹽類與金屬氧化物，以及硫化物。對涉及下列雜質的含量(重量%)淨化磷的主要要求有機雜質不超過0.003，鐵化物，換算成鐵不超過0.0005，硫化物，換算成硫低於0.002。二硫化碳中不溶殘渣(CS2中H.O)的含量不應超過0.001%。
已知的黃磷淨化方法(JP，B，49-9315)，是將黃磷熔融體在水的存在下同粒狀活性炭混合，隨後將製成的混合液加熱到98-102℃，再從形成的蒸汽瓦斯相中冷凝出磷。
上述方法主要對清除磷中的有機化合物有效，因為有機化合物沸點較高，磷蒸發時它們殘留在液相中。
在上述流程中，由於高溫和阻礙活性炭與磷積極接觸的水的存在對炭吸附性的不良影響，活性炭不能保證有效的清除無機雜質。此外，這種工藝具有較大的火險性，需要採用專門耐腐蝕的設備，其特點是產有大量含磷廢水和氣體廢物。
已知清除黃磷中鐵、鉛、砷的化合物的方法(DE，B，1143794)是將磷的熔融體同多磷酸混合，從形成的乳濁液中分離酸，將黃磷通過裝有活性炭和高嶺土混合物的蒸餾塔，而後分離出淨化的黃磷。
淨化後的黃磷含無機雜質0.005%，有機雜質0.009%。這種方法不能保證磷的高度淨化，需要對含大量磷的廢物進行利用，其特點是耗電量大。
已知的黃磷淨化方法(DE，B，2135546)是往黃磷熔融體中加入活性炭水懸浮液，按逆流原理互相混合，用分選法將形成的懸浮液分離成固態沉澱物和含有機雜質不超過0.001%的淨化磷。在淨化中按著磷重量的0.5～5%，採用活性炭與單位面積不小於800米2/克。活性炭懸浮液和磷的接觸不超過0.5-15分，同時最好將磷處理二次或更多次，以提高淨化程度。
上述方法可清除磷中的有機雜質，對清除無機化合物，尤其是鐵、硫化合物效果不佳。活性炭的選擇性吸附能力在該流程中決定於較大的比表面積(800米2/克)、活性炭的孔隙狀結構，其孔隙的大小與有機化合物的分子大小相當。由於混合過程是在逆流中進行的，磷和活性炭的水懸浮液相接觸的時間不足以有效地吸附無機化合物。當磷和重新配製的活性炭水懸浮液多次接觸時，才能達到高度清除有機雜質，活性炭孔隙中充填的水阻礙著黃磷和活性炭更積極地接觸。該方法的特點是工藝簡單，但產有大量被磷和炭汙染的廢水，這需要追加除磷和除炭的費用。
本發明以下列任務為基礎在使用已選好特性的活性炭的條件下，研製一種通過改變各種組份引入和混合方式來淨化黃磷的方法，以保證高度清除黃磷中的有機和無機雜質，其特點是工藝既簡單，又經濟。
這一任務的解決辦法是提出一種淨化黃磷的方法，這種方法包括往磷的熔融體中添加活性炭並將其混合形成懸浮液，然後將懸浮液分離成淨化的黃磷和固態殘渣，根據本發明，向黃磷熔融體中添加粉末狀比表面積小於800米2/克的活性炭，在湍流狀態下進行混合，其混合時間應足以使各種組份相接觸，添加和混合步驟在惰性氣體中進行。
所推薦的方法可以保證清除黃磷中的有機雜質達到低於0.003%，無機雜質(重量%)鐵化物，換算成鐵達0.0005%，硫化物，換算成硫達0.0008%，二硫化碳中不溶殘渣0.001%。這樣高的淨化程度是由確保比表面積小於800米2/克的活性炭吸附性決定的，這種活性炭的結構形成了大孔隙和超微孔隙。後者起傳送通道的作用並與無機雜質的分子大小相當，從而保證了均勻地有效吸附全部雜質。
推薦使用從半焦炭或泥炭中製取的粉末狀活性炭。這種活性炭在比表面積方面具有最佳性能。加炭量最好是磷重量的3-5%，因為少於3%會使淨化程度減低，超過重量的5%由於缺乏對淨化程度的影響，效果不佳。
在湍流狀態下進行的混合步驟對淨化程度影響極大。在這種狀態下，沿黃磷整個體積形成活性炭均勻分布的懸浮液，這時造成各種組份接觸和改善活性炭從黃磷中吸附雜質的最有利條件。
當數Re保持在1×105至5×106範圍時，清除有機和無機雜質的效果最佳，活性炭和磷的接觸時間取決於組份的重量和湍流狀態條件，建議混合時間持續20-60分鐘，這就足以對任何量的黃磷進行有效地淨化。
由於黃磷自燃溫度低，為防止磷與氧接觸，建議組份添加和混合步驟在惰性氣氛中進行，例如在氮、碳酸氣中進行。為了分離淨化的磷，建議在不高於0.4兆帕的壓力下將懸浮液過濾，在過濾帶剩留著固態沉澱物，其中70重量%為被雜質汙染的活性炭，約30重量%為黃磷。最好用振動法破碎這些固態沉澱物，當壓力超過0.4兆帕時，難以從過濾帶中清除沉澱物。
由於所推薦的方法在惰性環境中直接往黃磷中添加於粉狀炭，省去了製備活性炭水懸浮液步驟，因而減少了毒性廢水量並且在高度淨化中提高了過程的經濟性。
下面根據本發明列舉本方法實施的一些具體實例。
實施例1往充滿著惰性氣體-氮的帶攪拌器的容器中送入雜質含量(重量%)為有機物0.19，鐵化物0.02，硫化物0.004，二硫化碳中不溶殘渣0.1的100克熔融狀黃磷和用半焦炭製成的3克粉末狀活性炭，其比表面積為100米2/克。各種組份在湍流狀態下進行混合，其Re數等於1×105，持續時間20分鐘。所取得的懸浮液在0.3兆帕下，在過濾器中經過濾分離成淨化的黃磷和固體沉澱物-濾餅，為從過濾器中清除濾餅，用振動法將其破碎。
黃磷含雜質(重量%)有機物低於0.003，鐵化合物0.0006，硫化物0.001，二硫化碳中不溶殘渣0.001。
實施例2往充滿著惰性氣體-碳酸氣的帶攪拌機的容器中送入雜質含量為有機物0.19，鐵化物0.02，硫化物0.004，二硫化碳中不溶殘渣0.01的100克熔融狀黃磷和用泥炭製成的，比表面積為700米2/克的粉末狀活性炭。各種組份在湍流狀態下，Re數等於5×106時進行混合，持續時間為60分鐘。所取得的懸浮液在0.4兆帕壓力下，經過濾器過濾分離成淨化的黃磷和固體沉澱物-濾餅。為從過濾器中清除濾餅，用振動法將其破碎。
黃磷含雜質(重量%)有機物低於0.003，鐵化物0.0005，硫化物0.0008，二硫化碳中不溶殘渣低於0.001。
實施例3往充滿惰性氣體-氮的帶攪拌機的容器中送入雜質含量(重量%)為有機物0.19，鐵化合物0.02，硫化物0.004，二硫化碳中不溶殘渣0.01的100克熔融狀黃磷和用半焦炭製成的，比表面積為400米2/克的4克粉末狀活性炭。各種組份在湍流狀態下，Re數等於5×105時進行混合，持續時間40分鐘。所取得的懸浮液在0.2兆帕壓力下經過濾器中過濾分離成淨化黃磷和固體沉澱物-濾餅，為從過濾器中清除濾餅，用振動法將其破碎。
黃磷含雜質(重量%)有機物低於0.003，鐵化物0.0005，硫化物0.0009，二硫化碳中不溶殘渣低於0.001。
權利要求
1.黃磷淨化方法，該方法包括往黃磷熔融體中添加活性炭，混合後生成懸浮液，接著將其分離成淨化的黃磷和固體沉澱物，其特點是往黃磷熔融體中添加比表面積小於800米2/克的粉末狀活性炭，混合是在湍流狀況下進行的，持續時間應足以使各種組份相接觸，添加和混合步驟在惰性氣氛中進行；
2.權利要求1的方法，其特徵在於使用用半焦炭或泥炭製備的粉末狀活性炭;
3.權利要求1，2的方法，其特徵在於添加粉末狀活性炭的數量為黃磷重量的3-5%;
4.權利要求1的方法，其特徵在於黃磷熔融體和粉末狀活性炭在湍流狀況下進行混合，其Re數等於1×105-5×106;
5.權利要求1，4的方法，其特徵在於黃磷熔融體和粉末狀活性炭混合持續時間為20-60分鐘;
6.權利要求1的方法，其特徵在於使用氮氣和碳酸氣做為惰性氣體;
7.權利要求1的方法，其特徵在於在不超過0.4兆帕的壓力下，通過過濾將懸浮液分離成淨化磷和固體沉澱物，然後用振動法將固體沉澱物破碎。
全文摘要
本方法包括往黃磷熔融體中添加比表面積小於800米
文檔編號C01B25/047GK1073659SQ9111184
公開日1993年6月30日 申請日期1991年12月23日 優先權日1991年12月23日
發明者S·T·西爾格瓦那, L·E·米克海羅夫那, T·I·達為多維奇, P·S·德米特裡為奇, B·V·薩維裡為奇, L·Z·亞利西夫那, S·N·格裡高利夫那 申請人:奎拜舍弗斯弗爾生產聯合體