一種使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法。其技術(shù)方案是：將濃度為50～80wt%的次磷酸鈉溶液和濃度為50～60wt%的可溶性鋁鹽溶液連續(xù)加入到反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)，控制物料在連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)平均停留時(shí)間為1～5h，產(chǎn)品母液Ⅰ由結(jié)晶器底部連續(xù)排出，并送入陳化器，陳化0～3h后再由陳化器底部連續(xù)排出，經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到純度大于99.0%的次磷酸鋁晶體和結(jié)晶母液Ⅱ，最后將結(jié)晶母液Ⅱ蒸發(fā)、結(jié)晶，得到粗品鈉鹽和結(jié)晶母液Ⅲ，結(jié)晶母液Ⅲ返回連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器進(jìn)行循環(huán)。本發(fā)明采用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶工藝，具有工藝簡(jiǎn)單、操作條件溫和、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精細(xì)化學(xué)品制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]次磷酸招(Aluminium hypophosphite, Al (H2PO2) 3),是白色粉末狀固體/晶體,有特殊氣味，微溶于水，但不溶于醇。次磷酸鋁是一種新型的阻燃劑，因其含磷量高，具有熱穩(wěn)定性好、水溶性小、阻燃效力大等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)UL94標(biāo)準(zhǔn)，厚度為0.7 mm，其阻燃級(jí)為V0，且根據(jù)IEC61335-1標(biāo)準(zhǔn)在800°C下，厚度大于0.8mm，通過(guò)了 GWIT測(cè)試，全部通過(guò)各種阻燃等級(jí)檢驗(yàn)。
[0003]次磷酸鋁的制備方法主要分兩大類(lèi):(I)是以次磷酸為原料，基于酸堿中和理論與氫氧化鋁反應(yīng)生成次磷酸鋁(李啟飛.次磷酸鹽阻燃劑的合成及阻燃尼龍6研究.東北林業(yè)大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2011.) ；(2)是以次磷酸鈉為原料，基于復(fù)分解反應(yīng)理論與可溶性鋁鹽(A1C13、A12 (SO4) 3、A1 (NO3) 3等)反應(yīng)生成次磷酸鋁(CN 102786041 A，CN103145110A)。方法(I)的原料次磷酸具有揮發(fā)性，次磷酸蒸汽對(duì)操作工人以及環(huán)境都有很大的危害；方法(2)雖然解決了方法(I)中的次磷酸揮發(fā)的問(wèn)題，但目前現(xiàn)有的公開(kāi)文獻(xiàn)中方法(I)與方法(2)均是采用間歇工藝，其自動(dòng)化程度低，單套裝置生產(chǎn)能力小，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，不利于次磷酸鋁的大規(guī)模生產(chǎn)。而且，CN 102786041 A和CN103145110 A所公開(kāi)的次磷酸鋁的制備方法中，都沒(méi)有對(duì)其過(guò)濾出次磷酸鋁后的結(jié)晶母液進(jìn)行處理，該結(jié)晶母液中富含反應(yīng)的副產(chǎn)物^SO4和NaN03。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，該方法具有工藝簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是:
步驟一、在3(T90°C和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將次磷酸鈉溶于水配制成濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液；
步驟二、在30-90 V和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將可溶性鋁鹽溶于水配制成濃度為3(T55wt%的鋁鹽溶液；
步驟三、將濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液和濃度為3(T55wt%的鋁鹽溶液緩慢、連續(xù)加入到連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)，產(chǎn)品母液I由結(jié)晶器底部連續(xù)排出，要求控制加入次磷酸鈉與鋁鹽的化學(xué)計(jì)量比為1: (0.35、.4)，控制連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)溫度3(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速200~500r/min，物料在連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)平均停留時(shí)間為l~5h ；
步驟四、將產(chǎn)品母液I送至陳化器，控制陳化器內(nèi)溫度3(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速100~300r/min，物料在陳化器內(nèi)平均停留時(shí)間為(T3h，陳化結(jié)束后的物料由陳化器底部連續(xù)排出，經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到純度大于99.0%的次磷酸鋁晶體和結(jié)晶母液II ；步驟五、將結(jié)晶母液II進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到粗品鈉鹽和結(jié)晶母液III，結(jié)晶母液III返回連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器進(jìn)行循環(huán)。
[0006]所述的鋁鹽為A1C13、Al2 (SO4) 3、Al (NO3)3 中的一種。
[0007]所述的化學(xué)計(jì)量比為摩爾比。
[0008]所述的鋁鹽選用AlCl3時(shí)，粗品鈉鹽主要是NaCl晶體以及少量次磷酸鋁、氯化鋁的混合物；所述的鋁鹽選用Al2(SO4)3時(shí)，粗品鈉鹽主要是Na2SO4晶體以及少量次磷酸鋁、硫酸鋁的混合物；所述的鋁鹽選用Al (NO3) 3時(shí)，粗品鈉鹽主要是NaNO3晶體以及少量次磷酸鋁、硝酸鋁的混合物。
[0009]所述的制備步驟五中的蒸發(fā)采用減壓操作，其真空度為0.02、.0SMPa,當(dāng)其結(jié)晶母液中的晶體懸浮密度達(dá)到3(T50wt%時(shí)蒸發(fā)結(jié)晶操作結(jié)束，然后過(guò)濾、干燥。
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
(I)本發(fā)明所涉及的使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，采用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶工藝，通過(guò)控制結(jié)晶過(guò)程的停留時(shí)間、溫度以及次磷酸鈉溶液與可溶性鋁鹽溶液的流加速率，使次磷酸鋁的反應(yīng)結(jié)晶過(guò)程恒定在比較低的過(guò)飽和度下進(jìn)行，從而能夠獲得平均粒徑大、粒度分布均勻的次磷酸鋁晶體產(chǎn)品；相交于傳統(tǒng)的次磷酸鋁間歇制備工藝，連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法具有生產(chǎn)能力大、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0011](2)本發(fā)明所涉及的使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，次磷酸鈉與可溶性鋁鹽反應(yīng)方程式如下:
3NaH2P02 + Al3+----Al (H2PO2) 3 I + 3Na+
由于反應(yīng)生成的次磷酸鋁微溶于水，采用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法時(shí)，可使生成的次磷酸鋁不斷結(jié)晶析出，從而讓上述反應(yīng)不斷向正反應(yīng)方向進(jìn)行，提高產(chǎn)品的收率；相較于傳統(tǒng)的次磷酸鋁蒸發(fā)結(jié)晶(或蒸發(fā)、濃縮后再冷卻結(jié)晶)，本發(fā)明所涉及的連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法不需要蒸發(fā)濃縮操作，操作條件更溫和，操作能耗低，易于工業(yè)化。
[0012](3)本發(fā)明所涉及的使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，沒(méi)有廢液的產(chǎn)生。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0014]實(shí)施例1
一種使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，其具體步驟是:
步驟一、在3(T90°C和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將次磷酸鈉溶于水配制成濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液；
步驟二、在30-90 V和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將可溶性鋁鹽溶于水配制成濃度為3(T55wt%的鋁鹽溶液；
步驟三、將濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液和濃度為3(T55wt%的鋁鹽溶液緩慢、連續(xù)加入到連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)，產(chǎn)品母液I由結(jié)晶器底部連續(xù)排出，要求控制加入次磷酸鈉與鋁鹽的化學(xué)計(jì)量比為1: (0.35、.4)，控制連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)溫度3(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速200~500r/min，物料在連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)平均停留時(shí)間為l~5h ；
步驟四、將產(chǎn)品母液I送至陳化器，控制陳化器內(nèi)溫度3(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速100~300r/min，物料在陳化器內(nèi)平均停留時(shí)間為(T3h，陳化結(jié)束后的物料由陳化器底部連續(xù)排出，經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到純度大于99.0%的次磷酸鋁晶體和結(jié)晶母液II ；
步驟五、將結(jié)晶母液II進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到粗品鈉鹽和結(jié)晶母液III，結(jié)晶母液III返回連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器進(jìn)行循環(huán)。
[0015]所述的鋁鹽為A1C13。
[0016]所述的化學(xué)計(jì)量比為摩爾比。
[0017]所述的粗品鈉鹽主要是NaCl晶體以及少量次磷酸鋁、氯化鋁的混合物。
[0018]所述的制備步驟五中的蒸發(fā)采用減壓操作，其真空度為0.02、.0SMPa,當(dāng)其結(jié)晶母液中的晶體懸浮密度達(dá)到3(T50wt%時(shí)蒸發(fā)結(jié)晶操作結(jié)束，然后過(guò)濾、干燥。
[0019]實(shí)施例2
本實(shí)施例中除了鋁鹽為Al2(SO4)3，粗品鈉鹽主要是Na2SO4晶體以及少量次磷酸鋁、硫酸鋁的混合物外，其他同實(shí)施例1。
[0020]實(shí)施例3
本實(shí)施例中除了鋁鹽為Al (NO3)3，粗品鈉鹽主要是NaNO3晶體以及少量次磷酸鋁、硫酸鋁的混合物外，其他同實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，其特征在于，具體按以下步驟完成: 步驟一、在3(T90°C和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將次磷酸鈉溶于水配制成濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液； 步驟二、在30-90 V和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將可溶性鋁鹽溶于水配制成濃度為3(T55wt%的鋁鹽溶液； 步驟三、將濃度為5(T80wt%的次磷酸鈉溶液和濃度為3(T55wt%的鋁鹽溶液緩慢、連續(xù)加入到連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)，產(chǎn)品母液I由結(jié)晶器底部連續(xù)排出，要求控制加入次磷酸鈉與鋁鹽的化學(xué)計(jì)量比為1: (0.35、.4)，控制連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)溫度3(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速200~500r/min，物料在連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)平均停留時(shí)間為l~5h ； 步驟四、將產(chǎn)品母液I送至陳化器，控制陳化器內(nèi)溫度3(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速100~300r/min，物料在陳化器內(nèi)平均停留時(shí)間為(T3h，陳化結(jié)束后的物料由陳化器底部連續(xù)排出，經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到次磷酸鋁晶體和結(jié)晶母液II ； 步驟五、將結(jié)晶母液II進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到粗品鈉鹽和結(jié)晶母液III，結(jié)晶母液III返回連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器進(jìn)行循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的制備得到的次磷酸 鋁晶體的純度大于99.0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的鋁鹽為 A1C13、Al2 (SO4) 3、Al (NO3) 3 中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的化學(xué)計(jì)量比為摩爾比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的鋁鹽選用AlCl3時(shí)，粗品鈉鹽主要是NaCl晶體以及少量次磷酸鋁、氯化鋁的混合物；所述的鋁鹽選用Al2(SO4)3時(shí)，粗品鈉鹽主要是Na2SO4晶體以及少量次磷酸鋁、硫酸鋁的混合物；所述的鋁鹽選用Al(NO3)3時(shí)，粗品鈉鹽主要是NaNO3晶體以及少量次磷酸鋁、硝酸鋁的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備次磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的制備步驟五中的蒸發(fā)采用減壓操作，其真空度為0.02、.0SMPa,當(dāng)其結(jié)晶母液中的晶體懸浮密度達(dá)到3(T50wt%時(shí)蒸發(fā)結(jié)晶操作結(jié)束，然后過(guò)濾、干燥。
【文檔編號(hào)】C01B25/165GK104163412SQ201410387142
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】張春桃, 王鑫, 王海蓉 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)