一種次磷酸鈣的製備方法
2023-05-07 17:48:51 2
一種次磷酸鈣的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種次磷酸鈣的製備方法。其技術方案是：將濃度為50~80wt%的次磷酸鈉溶液和濃度為60~75wt%的硝酸鈣溶液連續加入到反應結晶器內，控制物料在連續反應結晶器內平均停留時間為1~5h，產品母液Ⅰ由結晶器底部連續排出，並送入陳化器，陳化0~3h後再由陳化器底部連續排出，經離心分離、洗滌、乾燥後得到純度大於99.0%的次磷酸鈣晶體和結晶母液Ⅱ，最後將結晶母液Ⅱ蒸發、結晶，得到硝酸鈉粗品和結晶母液Ⅲ，結晶母液Ⅲ返回連續反應結晶器進行循環。本發明採用連續反應結晶工藝，不產生廢液，具有工藝簡單、操作條件溫和、能耗低、產品質量穩定、易於工業化等優點。
【專利說明】一種次磷酸鈣的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於精細化學品製備【技術領域】，具體涉及一種次磷酸鈣的製備方法。
【背景技術】
[0002]次磷酸|丐(Calcium hypophosphite, Ca (H2PO2) 2),俗稱次亞磷酸|丐。次磷酸鈣是白色結晶粉末，溶於水(常溫，16.7g/100g H2O),但不溶於乙醇。次磷酸鈣不僅可用作阻燃劑、化學鍍鎳、食品添加劑和動物營養劑等，還可用於製造醫藥品、抗氧化劑、分析試劑。例如:Scott (司各特牌)鯊魚肝油營養補充劑中，含有次磷酸鈣414mg/15ml。
[0003]由白磷與石灰乳攪拌反應，在98° C下反應可生成次磷酸鈣，同時產生有毒的磷化氫。反應完畢後過濾除去未反應物，然後通入二氧化碳，將次磷酸鈣溶液澄清、濃縮、過濾，濾液活性炭脫色，再過濾、濾液調節pH、濃縮、冷卻結晶、離心分離、乾燥，製得次磷酸鈣成品(純度96、9%)。該工藝路線長、設備多、且在反應過程中產生了易燃易爆、劇毒的磷化氫氣體、產品雜質含量較高，很難達到99.0%以上。
[0004]專利CN 101332982A公開了一種改進的次磷酸鈣生產方法，即不採用黃磷為原料，而是利用次磷酸(50%)與石灰乳按照酸鹼中和的反應機理來生產次磷酸鈣。該方法經2次中和反應後再經過真空蒸發、濃縮、結晶，製備得到次磷酸鈣純度大於99.0%。該工藝雖然有效避免了生產過程中產生易燃易爆、劇毒的磷化氫氣體，但次磷酸本身具有腐蝕性、刺激性，次磷酸蒸汽對操作工人以及環境都有很大的危害，而且由於石灰在水中溶解度低、溶解速度慢，該工藝不可避免引入的大量水會增加其後續蒸發濃縮工序的負荷和能耗，從而增加生產成本。
【發明內容】
[0005]本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種次磷酸鈣的製備方法，該方法具有工藝簡單、條件溫和、能耗低、易於工業化等優點。
[0006]為實現上述目的，本發明採用的技術方案的具體步驟是:
步驟一、在3(T90°C和200~500r/min的轉速條件下，將次磷酸鈉溶於水配製成濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液；
步驟二、在3(T90°C和200~500r/min的轉速條件下，將硝酸鈣溶於水配製成濃度為6(T70wt%的硝酸鈣溶液；
步驟三、將濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液和濃度為6(T70wt%的硝酸鈣溶液緩慢、連續加入到連續反應結晶器內，產品母液I由結晶器底部連續排出，要求控制加入次磷酸鈉與硝酸鈣的化學計量比為1: (0.55、.6)，控制連續反應結晶器內溫度3(T90°C、攪拌轉速200~500r/min，物料在連續反應結晶器內平均停留時間為l~5h ；
步驟四、將產品母液I送至陳化器，控制陳化器內溫度3(T90°C、攪拌轉速100~300r/min，物料在陳化器內平均停留時間為(T3h，陳化結束後的物料由陳化器底部連續排出，經離心分離、洗滌、乾燥後得到純度大於99.0%的次磷酸鈣晶體和結晶母液II ；步驟五、將結晶母液II進行蒸發、結晶，得到硝酸鈉粗品和結晶母液III，結晶母液III返回連續反應結晶器進行循環。
[0007]所述的製備步驟五中的蒸發採用減壓操作，其真空度為0.02、.0SMPa,當其結晶母液中的晶體懸浮密度達到3(T50wt%時蒸髮結晶操作結束，然後過濾、乾燥。
[0008]所述的硝酸鈉粗品主要是硝酸鈉晶體以及少量次磷酸鈣、硝酸鈣的混合物。
[0009]由於採用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果:
(I)本發明所涉及的次磷酸鈣的製備方法，採用連續反應結晶工藝，通過控制結晶過程的停留時間、溫度以及次磷酸鈉溶液與硝酸鈣溶液的流加速率，使次磷酸鈣的反應結晶過程恆定在比較低的過飽和度下進行，從而能夠獲得平均粒徑大、粒度分布均勻的次磷酸鈣晶體產品；相交於傳統的次磷酸鈣間歇製備工藝，連續反應結晶法具有生產能力大、自動化程度高、產品質量穩定等優點。
[0010](2)本發明所涉及的次磷酸鈣的製備方法，次磷酸鈉與硝酸鈣反應方程式如下: 2NaH2P02 + Ca (NO3) 2----- Ca (H2PO2) 2 丨 + 2NaN03
由於次磷酸鈉與硝酸鈣反應生成的次磷酸鈣在水中溶解度小(常溫，16.7g/100gH2O)，採用連續反應結晶法時，可使生成的次磷酸鈣不斷結晶析出，從而讓上述反應向正反應方向進行，提高產品的收率；相較於傳統的次磷酸鈣蒸髮結晶(或蒸發、濃縮後再冷卻結晶)，本發明所涉及的次磷酸鈣的反應結晶過程不需要蒸發濃縮操作，操作條件更溫和，操作能耗低，易於工業化。
[0011](3)本發明所涉及的次磷酸鈣的製備方法，沒有廢液的產生，其副產硝酸鈉是重要的化肥、脫色劑、助熔劑等，具有較高的附加值。
【具體實施方式】
[0012]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的描述，並非對其保護範圍的限制。實施例
[0013]一種次磷酸鈣的製備方法，其具體步驟是:
步驟一、在3(T90°C和200~500r/min的轉速條件下，將次磷酸鈉溶於水配製成濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液；
步驟二、在3(T90°C和200~500r/min的轉速條件下，將硝酸鈣溶於水配製成濃度為6(T70wt%的硝酸鈣溶液；
步驟三、將濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液和濃度為6(T70wt%的硝酸鈣溶液緩慢、連續加入到連續反應結晶器內，產品母液I由結晶器底部連續排出，要求控制加入次磷酸鈉與硝酸鈣的化學計量比為1: (0.55、.6)，控制連續反應結晶器內溫度3(T90°C、攪拌轉速200~500r/min，物料在連續反應結晶器內平均停留時間為l~5h ；
步驟四、將產品母液I送至陳化器，控制陳化器內溫度3(T90°C、攪拌轉速100~300r/min，物料在陳化器內平均停留時間為(T3h，陳化結束後的物料由陳化器底部連續排出，經離心分離、洗滌、乾燥後得到純度大於99.0%的次磷酸鈣晶體和結晶母液II ；
步驟五、將結晶母液II在真空度為0.02、.0SMPa下進行蒸發、結晶，當其結晶母液中的晶體懸浮密度達到3(T50wt%時過濾、乾燥，得到硝酸鈉粗品和結晶母液III，結晶母液III返回連續結晶器進行循環。
【權利要求】
1.一種次磷酸鈣的製備方法，其特徵在於，具體按以下步驟完成: 步驟一、在3(T90°C和200~500r/min的轉速條件下，將次磷酸鈉溶於水配製成濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液； 步驟二、在3(T90°C和200~500r/min的轉速條件下，將硝酸鈣溶於水配製成濃度為6(T70wt%的硝酸鈣溶液； 步驟三、將濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液和濃度為6(T70wt%的硝酸鈣溶液緩慢、連續加入到連續反應結晶器內，產品母液I由結晶器底部連續排出，要求控制加入次磷酸鈉與硝酸鈣的化學計量比為1: (0.55、.6)，控制連續反應結晶器內溫度3(T90°C、攪拌轉速200~500r/min，物料在連續反應結晶器內平均停留時間為l~5h ； 步驟四、將產品母液I送至陳化器，控制陳化器內溫度3(T90°C、攪拌轉速100~300r/min，物料在陳化器內平均停留時間為0~3h，陳化結束後的物料由陳化器底部連續排出，經離心分離、洗滌、乾燥後得到次磷酸鈣晶體和結晶母液II ； 步驟五、將結晶母液II進行蒸發、結晶，得到硝酸鈉粗品和結晶母液III，結晶母液III返回連續反應結晶器進行循環。
2.根據權利要求1所述的次磷酸鈣的製備方法，其特徵在於，所述的製備得到的次磷酸鈣晶體的純度大於99.0%。
3.根據權利要求1所述的次磷酸鈣的製備方法，其特徵在於，所述的製備步驟五中的蒸發採用減壓操作，其真空度為0.02、.08MPa，當其結晶母液中的晶體懸浮密度達到3(T50wt%時蒸髮結晶操作結束，然後過濾、乾燥。
4.根據權利要求1所述的次磷酸鈣的製備方法，其特徵在於，所述的硝酸鈉粗品主要是硝酸鈉晶體以及少量次磷酸鈣、硝酸鈣的混合物。
【文檔編號】C01B25/165GK104176718SQ201410387143
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】張春桃, 王鑫, 王海蓉 申請人:武漢科技大學