三聚磷酸钠生产工艺(DOC 36页)

三聚磷酸钠生产工艺(DOC 36页)

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

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

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经过滤器除去杂质后，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升机提升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经过螺旋输送机送入斗式提升机，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升机。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给的助燃空气混合燃烧，提供干燥聚合热源

第三节反应机理与控制反应速度的因素

1、反应机理的第一种说法

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分成两个阶段：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单的干燥过程，而无水磷酸钠缩聚成三聚磷酸钠则是化学反应过程，此化学反应按下述两步完成：

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，所以式（4-1）和式（4-2）所示的反应都是固相反应。由于反应温度较高，式（4-1）和式（4-2）释放出的水分会立即蒸发。式（4-3）所示的反应的也是固相反应。

根据热谱法研究，以每分钟4~5℃的升温速度加热磷酸二氢钠，温度达到190~210℃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，当温度达到290~320℃时，磷酸氢二钠就