專利名稱:由氯化鈉制磷酸氫二鈉的方法
本發(fā)明涉及磷酸氫二鈉的生產(chǎn)方法，屬磷酸鹽生產(chǎn)領(lǐng)域。
磷酸氫二鈉是一種用途廣泛的磷酸鹽，目前，該產(chǎn)品的生產(chǎn)以中和法為主，即以純堿或燒堿中和磷酸而得。1963年，日本小野田水泥公司〔Brit.Patent 1，036，207(1966)〕曾提出了利用烷基上含有一至五個碳原子的低分子量胺類溶劑，實現(xiàn)了完全由氯化鈉取代純堿或燒堿制取磷酸氫二鈉，但因溶劑與水完全互溶，因此，損耗較大，操作復(fù)雜，未能在工業(yè)上大規(guī)模實施。1972年，J.E.Baker〔U.S.Patent 3，661，513(1972)〕提出了利用與水不互溶的長鏈脂肪族仲胺來進(jìn)行生產(chǎn)，但這種方法仍需加入一定的純堿或燒堿。
本發(fā)明的目的是為了克服上述方法中的缺點，提出了一種既能實現(xiàn)完全由氯化鈉取代純堿或燒堿，又能以較低的能耗和操作成本制取磷酸氫二鈉的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明提出的生產(chǎn)方法主要包括三個部分1.非均相復(fù)分解反應(yīng)在略高于室溫的條件下，利用與水不互溶的長鏈脂肪族伯胺類溶劑，從水溶液中選擇性地萃取鹽酸，完成由氯化鈉和磷酸生成磷酸氫二鈉的復(fù)分解反應(yīng)。其反應(yīng)方程為
S即為伯胺類溶劑。
本發(fā)明采用的原料氯化鈉即為通常的食鹽，使用前應(yīng)預(yù)先加以洗滌，使其含量達(dá)98%以上。磷酸中P2O5含量為5～60%。有機(jī)溶劑由長鏈伯胺類萃取劑與稀釋劑混合而成，伯胺類萃取劑的分子量在250～600之間，常用的有仲胺基伯胺(如N-1923)與二十烷基伯胺(如Primene JM-T或N116)等。稀釋劑可用芳香烴、環(huán)烷烴、脂肪烴以及苯、氯仿等，但一般以選用煤油為宜。
在制備復(fù)分解反應(yīng)所用溶劑時，伯胺類萃取劑的用量可在5～99%的范圍內(nèi)變動，但以10～40%為最佳。
在上述原料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的復(fù)分解反應(yīng)，可采用二種方法(1)液液固復(fù)分解法(簡稱一步法)在溶劑
S存在下，使固體氯化鈉和磷酸溶液，按照漿液萃取的方式進(jìn)行液液固非均相復(fù)分解反應(yīng)，直接制取磷酸氫二鈉。
反應(yīng)方程如式(1)所示。
(2)液液復(fù)分解反應(yīng)(簡稱二步法)首先，借助溶劑
S從水相中選擇性萃取HCl，完成由氯化鈉和磷酸制得磷酸二氫鈉的反應(yīng)，然后，再借助溶劑
S，完成由氯化鈉和磷酸二氫鈉反應(yīng)，制得磷酸氫二鈉。反應(yīng)方程如式(2)，(3)所示
也可以在二步法反應(yīng)前加一萃取器，使磷酸與溶劑
S在萃取器中充分接觸，生成負(fù)載磷酸的溶劑相
S·H3PO4，再進(jìn)入反應(yīng)器中按下式進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)
然后再按式(3)反應(yīng)制得磷酸氫二鈉。
無論一步法、二步法，均可在較大的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，即自0℃到100℃皆可，其中以40～60℃為最佳。水溶液中P2O5的含量為5～30%。氯化鈉含量可為5～25%(二步法反應(yīng)時)。
2.冷卻結(jié)晶分離產(chǎn)品在略低于室溫的條件下，利用磷酸氫二鈉在水中的溶解度變化，將磷酸氫二鈉以含十二個結(jié)晶水的水合物從水相中分離出來，冷卻結(jié)晶的操作溫度可在0～20℃的范圍內(nèi)變化，以10～20℃為最宜。同時，冷卻結(jié)晶前，溶液中氯化鈉含量應(yīng)低于5%。
3.溶劑再生在室溫下，通常為25℃左右，以氨水中和負(fù)載HCl的溶劑，生成氯化銨和
S，
S可以繼續(xù)參加復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)方程如下式(4)所示
對于上述三個部分，可用流程圖1，2，3來加以說明。
圖1為利用一步法制取磷酸氫二鈉示意圖。在反應(yīng)器1內(nèi)于40～60℃下，將磷酸溶液、固體氯化鈉和溶劑
S充分?jǐn)嚢?，以漿液萃取的方法，完成由氯化鈉和磷酸生成磷酸氫二鈉的復(fù)分解反應(yīng)。反應(yīng)后，將料液靜置分層，其中負(fù)載鹽酸的溶劑相進(jìn)入再生器3，水相進(jìn)入結(jié)晶器2。在結(jié)晶器2內(nèi)使水相進(jìn)一步冷卻至20～10℃，使磷酸氫二鈉以十二水合物的形式析出，經(jīng)固液分離后，在母液中加氯化鈉和磷酸，繼續(xù)去參加復(fù)分解反應(yīng)。在再生器3中，反應(yīng)后的負(fù)載鹽酸的溶劑相，在25℃左右經(jīng)氨水中和再生，同時生產(chǎn)氯化銨。再生后的溶劑繼續(xù)去參加復(fù)分解反應(yīng)。
圖2為氯化鈉二步法制磷酸氫二鈉的工藝過程之一。首先，在反應(yīng)器1a內(nèi)，使氯化鈉溶液和磷酸溶液與溶劑
S充分?jǐn)嚢杌旌?，完成由氯化鈉和磷酸制取磷酸二氫鈉的溶液復(fù)分解反應(yīng)。待兩相分離后，將水相(含有NaH2PO4溶液)引入反應(yīng)器1b，再加入一定量的氯化鈉，待其完全溶解后，再同溶劑
S接觸，以完成由氯化鈉和磷酸二氫鈉制取磷酸氫二鈉的液液復(fù)分解反應(yīng)。反應(yīng)后水相產(chǎn)物的分離與溶劑再生等均同一步法。
圖3為氯化鈉二步法制磷酸氫二鈉的工藝過程之二。首先，在略高于室溫的條件下，在萃取器4中，以溶劑
S萃取磷酸，制得負(fù)載磷酸的溶劑相，然后，在反應(yīng)器1a中，以氯化鈉溶液與該溶劑相充分混合，以完成制取磷酸二氫鈉的液液復(fù)分解反應(yīng)。將兩相分離后，在水相中繼續(xù)加入一定量的氯化鈉，然后，如同圖二所示的工藝過程，完成由氯化鈉和磷酸二氫鈉制取磷酸氫二鈉的復(fù)分解反應(yīng)以及產(chǎn)品分離與溶劑再生等步驟。
如欲制備三聚磷酸鈉，只需將所得產(chǎn)物磷酸氫二鈉與適量的磷酸二氫鈉或少量磷酸混合，使之成為磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉摩爾比為1∶2的混合物即可，毋須添加燒堿或純堿。然后，再按通常的方法，使之在400～450℃下反應(yīng)，即得所需產(chǎn)品，反應(yīng)如下
實施例1將45克氯化鈉加入118克磷酸(含P2O520%)溶液中，形成含有固體氯化鈉的漿液。以磺化煤油稀釋仲烷基伯胺代號為N1923，配成濃度為40%(體積)的溶劑，將520毫升該溶劑同上述漿液充分混合，在40℃下完成復(fù)分解反應(yīng)。待反應(yīng)結(jié)束，分出水相，并將其冷卻至20℃，經(jīng)過濾，可得Na2HPO4·12H2O固體92克。產(chǎn)品含氯小于0.2%。
實施例2將100克氯化鈉與560克磷酸(含P2O516%)混合，形成氯化鈉與磷酸的混合溶液。將濃度為30%(體積)的N1923溶劑(所用稀釋劑同實施例1)1300毫升同上述溶液充分?jǐn)嚢杌旌?，?0℃下進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)。待反應(yīng)完畢后，將兩相分離，并在水相中加入74克氯化鈉，充分?jǐn)嚢?，待氯化鈉完全溶解后，再次將1300毫升含30%N1923的溶劑同該水溶液進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，將兩相分離，并將水相冷卻至10℃，經(jīng)過濾，可得含氯小于0.2%的固體Na2HPO4·12H2O395克。
實施例3以磺化煤油稀釋多支鏈二十烷基伯胺代號為N116，并配成含量為20%(體積)的溶劑。取1000毫升溶劑與磷酸溶液(含P2O57%)接觸兩次，每次用磷酸250毫升，制得負(fù)載磷酸的溶劑相，然后，將該溶劑相與230克氯化鈉溶液(含NaCl18%)充分?jǐn)嚢杌旌?，?0℃下完成復(fù)分解反應(yīng)。將兩相分離，并在水相中加入29克氯化鈉，不斷攪拌，使氯化鈉完全溶解，再取800毫升含20%N116的新鮮溶劑，同上述水溶液充分混合。待反應(yīng)完畢后，將水相冷卻至15℃，可得固體Na2HPO4·12H2O 148克。產(chǎn)品含氯小于0.2%。
采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)磷酸氫二鈉，具有以下優(yōu)點
1.原料價廉易得，有利于降低成本，擴(kuò)大生產(chǎn)。
2.全部操作均在接近室溫下進(jìn)行，既可減少能耗，又可減輕設(shè)備的腐蝕。
3.冷卻結(jié)晶分離產(chǎn)品，有利于保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
4.可連續(xù)循環(huán)操作，原料利用率高。
5.無三廢排放。
本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法，可推廣應(yīng)用于堿金屬的各種無機(jī)鹽(鋰、鈉、鉀、鐺等的硝酸鹽與氯化物)，制取相應(yīng)的磷酸一氫鹽。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明屬磷酸鹽生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種由氯化鈉制取磷酸氫二鈉的生產(chǎn)方法，其特征在于完全以氯化鈉和磷酸為原料，借助長鏈脂肪族伯胺類溶劑S從水相中選擇性地萃取HCl，完成由氯化鈉和磷酸之間非均相復(fù)分解反應(yīng)，制取磷酸氫二鈉，該方法包括非均相復(fù)分解反應(yīng)，冷卻結(jié)晶分離以及溶劑再生三個部分，其中非均相復(fù)分解反應(yīng)，可以在液液固之間進(jìn)行(一步法)，即借助溶劑S與固體氯化鈉和磷酸溶液按照漿液萃取進(jìn)行液液固非均相復(fù)分解反應(yīng)，直接制取磷酸氫二鈉，其反應(yīng)方程如下也可以在液-液之間進(jìn)行(二步法)，即借助溶劑S，先完成由氯化鈉溶液與磷酸之間的復(fù)分解反應(yīng)，制得磷酸二氫鈉，再完成由氯化鈉溶液和磷酸二氫鈉之間和復(fù)分解反應(yīng)，制得磷酸氫二鈉，其反應(yīng)方程如下
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于長鏈脂肪族伯胺類溶劑(
S)是由長鏈脂肪族伯胺類萃取劑與稀釋劑混合而成，這些萃取劑可以是仲烷基伯胺(代號N-1923)、多支鏈二十烷基伯胺(代號N116)、其它分子量為250～600的長鏈脂肪族伯胺類溶劑，其中萃取劑的含量為5～99%，以10～40%為最佳。
3.據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的方法，其特征在于非均相復(fù)分解反應(yīng)的溫度以40～60℃為最佳，伯胺類萃取劑的用量與其化學(xué)計量值相當(dāng)，即與所需萃取鹽酸的量相當(dāng)。
4.據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的方法，其特征在于產(chǎn)品的分離采用冷卻結(jié)晶的方法，操作溫度以10～20℃為最佳，分離后的母液在加入氯化鈉和磷酸之后，繼續(xù)參加復(fù)分解反應(yīng)。
5.據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的方法，其特征在于經(jīng)非均相復(fù)分解反應(yīng)后負(fù)載鹽酸的溶劑相，采用氨水再生，經(jīng)再生后的溶劑返回系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種由氯化鈉制取磷酸氫二鈉的生產(chǎn)方法，該法完全以氯化鈉和磷酸為原料，借助長鏈脂肪族伯胺類溶劑，制得含氯量小于0.2％的磷酸氫二鈉。
文檔編號C01B25/00GK87100240SQ87100240
公開日1988年9月21日 申請日期1987年3月9日
發(fā)明者蘇元復(fù), 周建中 申請人:華東化工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan