三聚磷酸钠生产工艺

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、Ⅰ型的密度为2.62g/cm3，Ⅱ型的密度为2.57g/cm3。

3、熔点：620℃

1.2.2 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（Ⅰ型）和低温型（Ⅱ型）之分，其区别在于两者的键长和键角不同，Ⅰ型和Ⅱ型产品水合后均生成六水合物Na5P3O10·6H2O，在相同条件下，Ⅰ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Ⅰ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Ⅱ型在水中则以很慢的速度生成六水物。

三聚磷酸钠在室温下相当稳定，在潮湿的空气中会缓慢的发生水解反应，最终生成正磷酸钠，反应如下：Na5P3O10+2H2O→2Na2HPO4+NaH2PO4

2、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示，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4.3～14范围水）中，形成悬浊液（类似乳化液）的作用，即分散作用。

三聚磷酸钠也能使液态、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，好像真溶液一样，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理想原料。

1.3 产品用途

1.3.1 三聚磷酸钠主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

合成洗涤剂的主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，这些无机助剂能降低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，而三聚磷酸钠是最好的无机助剂，它兼有多方面的性能。

1、使粉状洗涤剂产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Na5P3O10·6H2O，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，使粉状洗涤剂在含有较高水分情况下，仍然有较好的流动性。

2、螯合作用

自来水中一般都含有较高的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应生成、粘滞性的金属皂，降低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+μ）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，好象真溶液一样。

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；如果同于粘土和淀粉的料浆，则可增加其流动性，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

三聚磷酸钠本身就有一定的助洗作用，三聚磷酸钠的助洗作用是由于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、生产主要工艺原理

2.1中和工序

3H 3PO 4+ 5NaOH → NaH 2PO 4+2Na 2HPO 4+5H 2O

6H 3PO 4+5Na 2CO 3+nH 2O →2NaH 2PO 4+4Na 2HPO 4+(n+5)H 2O+5CO 2↑

2.2 聚合工序

NaH 2PO 4+2Na 2HPO 4−−−→−3

4NO NH Na 5P 3O 10+2H 2O ↑ 3、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V 1,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V 2。

中和度计算:Z= M 1*V 1 /M 2*V 2 (M 1/M 2为溶液K 值)

式中：z ——表示中和度

M 1——表示HCl 标准溶液的摩尔浓度

M 2——表示NaOH 标准溶液的摩尔浓度

3.2 工艺流程简述

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，并根据反应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