固體亞磷酸真空冷卻結晶工藝

李翠娥

(河南清水源科技股份有限公司，河南 濟源 459000)

固體亞磷酸，化學式為H3PO3，分子量82.00，無色晶體，有強吸濕性和潮解性，易溶于水和醇，在空氣中能夠緩慢氧化成正磷酸，有腐蝕性。主要用于生產阻燃劑，水處理劑、表面活性劑及食品添加劑[1-2]，主要采用三氯化磷(PCl3)水解的方法制得液體亞磷酸，液體亞磷酸經濃縮，冷卻、結晶脫去制得高純度的固體亞磷酸。隨著市場對亞磷酸固體產品需求量持續增大，為提高固體亞磷酸產量，急需對目前固體亞磷酸結晶工藝進行優化，生產現場數據顯示，目前亞磷酸冷卻結晶工藝存在結晶釜容易結疤、影響結晶換熱進而影響產量的缺點，且大塊的晶疤也影響亞磷酸離心效果，增加固體亞磷酸的含水量，進而影響產品質量；經查閱資料，決定采用固體亞磷酸真空冷卻結晶工藝替代冷卻結晶工藝。通過一系列的現場試驗，及持續改進、優化，總結出了固體亞磷酸的真空冷卻結晶工藝及參數。

1 工藝流程簡圖

1.1 亞磷酸真空冷卻結晶工藝思路

將三氯化磷水解得到的亞磷酸溶液泵入濃縮釜，進行負壓濃縮，濃縮到亞磷酸含量93%～94%，放料經結晶冷卻器冷卻至70～80℃，然后保持恒定流量連續進入負壓結晶釜，結晶釜內維持較高的真空度，使反應釜內溶液的沸點低于進料溫度，溫度高的亞磷酸濃溶液在器中閃蒸，并使使溫度冷卻到與結晶釜內壓力相對應的平衡溫度[3-5]。結晶釜內負壓的形成用機械真空泵實現。結晶釜內的氣體抽出后經冷凝器將水蒸氣加以冷暖，同時排出結晶釜內的不凝氣體；結晶釜內的晶漿連續放料至離心機進行離心，得到亞磷酸固體產品。

1.2 亞磷酸真空冷卻結晶工藝流程

圖1 固體亞磷酸真空冷卻結晶工藝流程簡圖

2 固體亞磷酸真空冷卻結晶定性小試

2.1 試驗過程

用99%固體亞磷酸200g，加15g純水配制93%亞磷酸溶液，電熱爐加熱使溶液升溫至43℃，倒入四口燒瓶，加沸石，帶負壓，絕壓4kPa條件下結晶1h，溫度從43℃降至38℃，試驗過程結晶現象明顯。

圖2 固體亞磷酸真空冷卻結晶溫度-時間圖

2.2 試驗總結

小試的試驗現象證明，93%亞磷酸溶液，在溫度43℃，絕壓4KPa條件下，能達到真空冷卻結晶的效果。

3 固體亞磷酸真空冷卻結晶中試

根據圖1固體亞磷酸真空冷卻結晶工藝流程圖，對生產現場進行改造后，參照小試的工藝條件：93%亞磷酸溶液，在溫度43℃，絕壓4kPa進行中試，達到了真空冷卻結晶的效果，工藝可行。通過調整工藝參數，得出93%～94%亞磷酸溶液，在溫度35～45℃，在絕壓3～5kPa條件下，均能達到真空冷卻、結晶的效果。現場試驗觀察，該固體亞磷酸真空冷卻結晶工藝，結晶釜內不結疤，能夠實現連續進料，連續出料，沒有晶疤落入離心機，也使得固體亞磷酸的品質更加穩定。

4 總結

為解決固體亞磷酸夾套冷卻結晶工藝的產能低、易結疤，產品品質不穩定的穩定，本文嘗試開發新的固體亞磷酸負壓冷卻結晶工藝來解決這些問題。通過實驗室小試、生產現場中試得出以下結論：

(1)93%～94%亞磷酸溶液，在溫度35～45℃，在絕壓3～5KPa條件下，均能達到真空冷卻、結晶的效果；

(2)固體亞磷酸負壓冷卻結晶工藝解決了傳統夾套冷卻結晶工藝，結晶釜內易結疤，產品品質不穩定的問題，且能夠實現連續進料，連續出料。該工藝大大增加了固體亞磷酸的產能，并提高了工藝的安全性和產品品質的穩定性。