三聚磷酸钠生产工艺.doc
《三聚磷酸钠生产工艺.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《三聚磷酸钠生产工艺.doc(36页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、三聚磷酸钠生产工艺一、三聚磷酸钠的性质1.1 产品名称三聚磷酸钠俗称“磷酸五钠”或“五钠”,化学式Na5P3O10,分子量368。1.2 产品性质1.2.1 物理性质1、外观:白色粉末状结晶,流动性较好。2、型的密度为2.62g/cm3,型的密度为2.57g/cm3。3、熔点:6201.2.2 化学性质1、水合性能三聚磷酸钠因生成温度不同而有高温型(型)和低温型(型)之分,其区别在于两者的键长和键角不同,型和型产品水合后均生成六水合物Na5P3O106H2O,在相同条件下,型水合作用较快产生的热量高,溶于水时易产生结块现象,这是由于型结构中存在四配位体的钠离子,四配位体对水有强亲和力,反之型在
2、水中则以很慢的速度生成六水物。三聚磷酸钠在室温下相称稳定,在潮湿的空气中会缓慢的发生水解反映,最终生成正磷酸钠,反映如下:Na5P3O10+2H2O2Na2HPO4+NaH2PO42、对金属离子的螯合能力三聚磷酸钠与溶于水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属离子有络合作用,生成可溶性络合物,如:Na5P3O10+Ca2+Na3(CaP3O10)+2Na+三聚磷酸钠的络合能力一般以钙值表达,即100g磷酸盐所能络合钙离子的克数,理论值为13.4。3、缓冲作用三聚磷酸钠水溶液呈弱碱性(1%水溶液的PH值约为9.7),它在PH为4.314范围水)中,形成悬浊液(类似乳化液)的作用,即分散作用。三聚
3、磷酸钠也能使液态、固态微粒更好的溶于液体(如水)介质中,使溶液外观完全透明,仿佛真溶液同样,这就是增溶作用。由于三聚磷酸钠具有以上独特的性能,使之成为洗衣粉中的一种重要的抱负原料。1.3 产品用途1.3.1 三聚磷酸钠重要作为合成洗涤剂的助剂同时还用于纤维工业精炼、漂白、染色的助剂、水质稳定剂、锅炉除垢剂、洗涤剂及食品工业的添加剂。1.3.2 三聚磷酸钠在合成洗涤剂中的作用合成洗涤剂的重要成份是表面活性剂,表成活性剂具有润湿作用、渗透作用、乳化作用、分散作用和发泡作用等等,去污作用正是上述一些作用的综合综果。 表面活性剂单独使用虽有去污作用,但是并不是在所有的情况下都能得到满意的效果,例如:在
4、硬水中效果差,手感不佳,价昂,在高PH时洗涤效果虽好,但是高PH值又会对被洗物和洗衣机发生侵蚀作用等等,因此,为使合成洗涤剂即具有良好的洗涤效果,又具有更好的适应性,成为人们乐于使用的洗涤用品,就必须添加洗涤助剂。助剂有有机助剂和无机剂助,不同的助剂有不同的作用,:有机助剂如羧甲基纤维或甲基纤维素等,可以防止污垢再沉积;无机助剂有碳酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠和硫酸钠等,这些无机助剂能减少合成洗涤剂的临界胶束浓度,可以使合成洗涤剂在较低浓度下发挥洗涤性能。此外,这些无机助剂在碱性条件下,也可以增进合成洗涤剂的去污效果,而三聚磷酸钠是最佳的无机助剂,它兼有多方面的性能。 1、使粉状洗涤剂产
5、品具有良好的流动性由于三聚磷酸钠水合能形成稳定的水合物Na5P3O106H2O,此水合物在室温下蒸汽压力很低,很稳定,从而阻止了粉状洗涤剂产品吸水结块,使粉状洗涤剂在具有较高水分情况下,仍然有较好的流动性。2、螯合作用自来水中一般都具有较高的Ca2+、Mg2+离子(即硬水),洗涤时,Ca2+、Mg2+等离子能与合成洗涤剂中的活性剂反映生成、粘滞性的金属皂,减少了合成洗涤剂的去污力,且易使织物发生金属皂的再污染,沉积在被洗物上的金属皂还会使织物发硬变脆。由于三聚磷酸钠的螯合作用,合成洗涤剂中配加三聚磷酸钠就可使水中的Ca2+、Mg2+离子与三聚磷酸钠螯合,生成可溶性的络合物,从而软化硬水。3、乳
6、化、分散和增溶作用乳化作用:能使一种液体(油)成为小液滴(0.1至数+)均匀地分散在别一种液体(水)中和作用叫乳化作用。分散作用:能使固体粒子成细小颗粒均匀地分散在液体(水)中的作用叫分散作用。增溶作用:是乳化、分散的极限阶段(形成透明液体)此时溶液的外观完全透明,好象真溶液同样。 由于上述作用,使得三聚磷酸钠能用于许多行业,例如:跟洗涤剂一起使用可以上污垢的再沉积,提高洗涤效果;若同染料一起使用,可加快其分散速度;假如同于粘土和淀粉的料浆,则可增长其流动性,对润滑剂与脂肪的乳化性能可以提高洗涤剂对这类物质的洗涤作用等等。3、助洗作用三聚磷酸钠自身就有一定的助洗作用,三聚磷酸钠的助洗作用是由于
7、它对微细的无机粒子或脂肪微滴具有分散、乳化、胶溶等作用,这些作用的综合便可提高对污垢的悬浮能力,防止污垢再沉积到织物上,从而提高了洗涤剂的洗净作用。第二节、三聚磷酸钠生产方法1、由于中和液制取三聚磷酸钠的工艺路线虽各有不同,但是大体上可分为两大类:一类是先将中和液在喷雾干燥中干燥成一定粒度的正磷酸盐(俗称干盐),然后再缩聚成三聚磷酸钠;另一类是直接由中和液制成三聚磷酸钠,前者称作两步法,后者称作一步法。一步法形式较多,如沸腾床一步法、回转窑一步法,返料回转窑一步法和空塔一步法等。2、生产重要工艺原理2.1中和工序3H3PO4+ 5NaOH NaH2PO4+2Na2HPO4+5H2O6H3PO4
8、+5Na2CO3+nH2O 2NaH2PO4+4Na2HPO4+(n+5)H2O+5CO22.2 聚合工序NaH2PO4+2Na2HPO4Na5P3O10+2H2O3、测定方法先取约25ml的蒸馏水于250ml三角烧瓶中,加10滴中和液混匀,加入百里香指示剂3滴于三角瓶中,用0.1MNaOH标准溶液滴定呈微兰色,记下消耗NaOH的毫升数V1,加入甲基橙2滴,用0.3MHCl标准溶液滴定呈橙色为终点,记下HCl所用毫升数V2。中和度计算:Z= M1*V1 /M2*V2 (M1/M2为溶液K值) 式中:z表达中和度 M1表达HCl标准溶液的摩尔浓度 M2表达NaOH标准溶液的摩尔浓度3.2 工艺流
9、程简述磷酸自磷酸工序送至五钠工序磷酸贮槽贮存待用。烧碱自大贮槽送至五钠工序贮槽贮存待用。生产时磷酸和烧碱按比例或通过计量向中和搅拌槽加入酸和碱,并根据反映情况和酸碱量比调节阀门开度进行粗中和液的配制,中和液分析合格后再向搅拌槽内添加硝铵(催化剂),待硝铵溶解完全后再把中和液放入泵槽,经中和液下泵输送至中和液贮槽。合格的中和液自中和液贮槽通过滤器除去杂质后,用高压柱塞泵加压进入聚合炉,经压力喷嘴雾化,与煤气烧嘴所燃煤气提供的热源相遇,干燥、聚合成成品五钠,从聚合炉尾进入冷却滚筒冷却,从冷却滚筒出来的五风钠由螺旋输送机送至斗式提高机提高到四楼螺旋输送机进口,再由螺旋输送机均匀给滚动筛或串级粉碎机喂
10、料。滚动筛分筛合格的五钠或串级粉碎合格的五钠进入成品料仓,滚动筛分筛出的粗料进入粉碎机粉碎后通过螺旋输送机送入斗式提高机,再由螺旋输送机均匀给滚动筛喂料对大料进行循环粉碎、筛分,成品料仓的五钠经包装后送往五钠成品库。干燥聚合产生的尾气经引风机抽出,经旋风除尘器和电除尘器除去大部份粉尘后,再经水沫除尘器进一步回收粉尘后,由水沫除尘器顶部排空。旋风除尘器收得粉尘进入螺旋输送机输送到冷却滚筒与聚合炉来的物料一起混合冷却后进入斗式提高机。水沫除尘器的循环液送至中和搅拌槽作为配料用。煤气烧嘴燃烧所用煤气自煤气工段送来,经煤气缓冲罐、煤气水封、U型、水封钟罩阀送入聚合炉烧嘴与空气鼓风机供应的助燃空气混合燃
11、烧,提供干燥聚合热源第三节 反映机理与控制反映速度的因素1、反映机理的第一种说法由于中和度为1.667(钠磷比)的中和液制取三聚磷酸钠的过程都可提成两个阶段:中和液脱水成无水磷酸钠和无水磷酸钠缩聚成三聚磷酸钠。中和液脱水成无水磷酸钠是简朴的干燥过程,而无水磷酸钠缩聚成三聚磷酸钠则是化学反映过程,此化学反映按下述两步完毕:第一步由正磷酸钠缩聚成焦磷酸盐:2NaH2PO4=Na2H2P2O7+H2O (4-1)4NaH2PO4=2Na4P2O7+2H2O (4-2)第二步由焦磷酸盐缩聚成三聚磷酸钠:Na2H2P2O7+ 2Na4P2O7=2Na5P3O10+H2O (4-3)由于无水正磷酸盐是固体
12、,所以式(4-1)和式(4-2)所示的反映都是固相反映。由于反映温度较高,式(4-1)和式(4-2)释放出的水分会立即蒸发。式(4-3)所示的反映的也是固相反映。根据热谱法研究,以每分钟45的升温速度加热磷酸二氢钠,温度达成 190210时,磷酸二氢钠就转化为酸性焦磷酸二钠,以相同的升温速度加热磷酸氢二钠,当温度达成290320时,磷酸氢二钠就转化为焦磷酸四钠。当磷酸氢二钠和磷酸二氢钠按摩尔比2:1(即Na2O:P2O5=5:3)混合均匀后加热,到180190时,磷酸二氢钠就缩聚成酸性焦磷酸二钠,到200210时,磷酸氢二钠缩聚成焦磷酸四钠,由此可见,两种磷酸盐混合加热时,各自的缩聚温度都有减
13、少:磷酸二氢钠的转化温度下降515。磷酸氢二钠的转化温度下降幅度较大,为90110。因此,我们可以说185210是正磷酸盐(Na2O:P2O5=5:3)转化为焦磷酸盐的温度区。继续加热上述的混合物,当温度升到290310时,焦磷酸盐就缩聚成三聚磷酸钠,为使缩聚反映进行得更快更完全,宜在300400,甚至更高的温度完毕上述反映。各阶段的反映热效应如下:2NaH2PO4=Na2H2P2O7+H2O+H (4-4)2(-369.0) -664.7 -68.3H=2(-369.0)-(-664.7-68.3) =-5kcal*/mol2Na2HPO4= Na4P2O7+ H2O+H (4-5)2(-4
14、19.4) -763.7 -68.3H=2(-419.4)- (-763.7 -68.3) =-6.8kcal*/molNa2H2P2O7+2Na4P2O7=2Na5P3O10+H2O+H (4-6)-664.7 2(-763.7) 2(-1056.5) -68.3 H=-664.7+ 2(-763.7)- 2(-1056.5) -68.3= -10.8kcal*/mol综合(4-4)、(4-5)和(4-6)三式得式(4-7):NaH2PO4+ 2Na2H2PO4= Na5P3O10+ 2H2O +H (4-7)-369.0 2(-419.4) -1056.5 2(-68.3) H=-369.
15、0+ 2(-419.4)- -1056.5+2(-68.3) =-14.7kcal*/mol因此,由Na2O/P2O5=5:3的正磷酸盐制取三聚磷酸钠的反映为吸热反映,生成1mol三聚磷酸钠需要热量14.7kcal。2、反映机理的第二种说法在中和液(Na2O/ P2O5=5:3)脱水成正磷酸盐后,一方面生成复盐:2Na2HPO4+NaH2PO4=Na2HPO4+Na2HPO4.Na2HPO4 (4-8)然后在130230的温度下生成无定型的焦磷酸盐或亚稳态的Na5P3O10-晶体: Na3HP2O7Na2HPO4+ Na2HPO4. NaH2PO4 (Na5P3O10-) (4-9)Na2H2
16、P2O7 300时转化成Na5P3O10-,410时转化成Na5P3O10-从正磷酸盐生成焦磷酸盐的过程中有个“液化”过程,“液化”过程长对反映有利。二、控制反映速度的因素在讨论控制反映的因素以前,先看一些实验成果。图4-1(a)、(b)、(c)表达了正磷酸盐转化为三聚磷酸钠的速率,各种磷酸盐含量均以五氧化二磷含量表达。加热1015分钟后焦磷酸盐含量即达7085%,继续加热,焦磷酸盐含量下降,聚磷酸盐含量增长。图4-1(a)225时的回执情况,加到2小时后,曲线2和3已趋于水平,表达焦磷酸盐含量不再减少,聚磷酸盐含量不再增长,可见在225的条件下,加热2小时后,由正磷酸盐转化后三聚磷酸钠的反映
17、事实上已经停止。图4-1(b)为250时的加热情况,磷酸盐转化趋势与图4-1(a)相同。加热初期生成三聚磷酸钠的速度不久,50分钟后三聚磷酸钠的含量即达48%,之后反映进行速度减慢。图4-1(c)和表4-1以不同形式表达了300下加热正磷酸盐混合物的结果。加热3分钟焦磷酸钠含量就达最大值67.1%,尔后焦磷酸钠含量减少,同时三聚磷酸钠的含量增长,20分钟时,含量增大到最大值84.5%。继续加热,焦磷酸钠含量虽略有下降,但是三聚磷酸钠含量不见增长,而三偏磷酸钠的含量略有增长。400加热无水正磷酸盐(Na2O/ P2O5=5:3)的规律基本上和300同样,只是反映速度更快,1015分钟即告结束,并
18、且反映也未进行到底,最终产品中也具有焦磷酸钠和三偏磷酸钠,还具有少量的不溶性偏磷酸盐。(a)225转化率(b)250转化率 (c)300转化率注:以上图为正磷酸盐(5Na2O.3P2O5)在各温度下的转化速率1正磷酸钠 2焦磷酸钠 3三聚磷酸钠4三聚磷酸钠表4-1 300时对加热无水正磷酸盐(5Na2O.3P2O5)结果时间 ( min)正磷酸钠(%)焦磷酸钠(%)多聚磷酸钠(%)六偏磷酸钠(%)三偏磷酸钠(%)234571015203040501h2h34.513.65.253.267.163.053.237.924.114.611.811.611.911.511.611.212.319.3
19、31.846.862.175.482.884.584.484.284.484.084.6无0.50.70.60.3微量无1.93.13.73.93.14.44.2综合分析225、250、300和400温度下加热无水正磷酸盐(5Na2O.3P2O5)的结果可看出下面两个趋势:(1)温度越高,完毕反映的时间越短:225需2h,250需50min,300仅需20min。(2)温度越高,产物中三聚磷酸钠含量越高,225含量为36%,250含量为48%,300含量为84.5%。再看表4-2所列数据。表4-2无水正磷酸盐(5Na2O.3P2O5)在不同温度下加热时,添加硝酸铵和不添加硝酸铵的结果比较硝酸铵
20、加热温度()三聚磷酸钠(%)焦磷酸钠(%)正磷酸钠(%)不加32010360104201092.995.196.35.64.23.31.50.70.5加0.5%32010360104201095.096.196.24.43.23.10.60.70.7加0.5%磷酸铵,温度为32010的三聚磷酸钠含量(95.0%)与不加硝酸铵、加热温度为36010的三聚磷酸钠含量(95.1%)近乎相同,可见,加了硝酸铵后,反映温度减少40还能达成同样的效果;同样,加0.5%硝酸铵,加热温度为42010的三聚磷酸钠含量(96.1%)也近乎相同,反映温度下的更多,约60,由此可得出结论:添加硝酸铵后,回执温度即可减
21、少4060,产品质量还能与不加硝酸铵所得的产品同样,换言之,加硝酸铵后,可在不加硝酸铵温度下缩聚反映达成满意的限度。第四节、影响产品质量的重要因素一、中和度中和度即磷酸与烧碱反映的限度,其反映决定最终生成各种物质的多少,我们从下列反映方程式可看出:naaa其中中和度(aa)a我们所控制的中和度按理论必须等于.00,反映物才干所有生成五钠成品但我们控制的中和度在实际中一般都偏离这个理论数值,这重要是由于在实际生产控制中,中和度受原料、人员分析误差的影响很大,一般来说,中和度的高低对最终五钠产品质量有如下影响:中和度低:焦钠低、总磷高、水不溶物高,I型低、PH值低。二、婆美度我们所说的婆美度既中和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三聚 磷酸钠 生产工艺
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。