固体亚磷酸真空冷却结晶工艺

李翠娥

(河南清水源科技股份有限公司，河南 济源 459000)

固体亚磷酸，化学式为H3PO3，分子量82.00，无色晶体，有强吸湿性和潮解性，易溶于水和醇，在空气中能够缓慢氧化成正磷酸，有腐蚀性。主要用于生产阻燃剂，水处理剂、表面活性剂及食品添加剂[1-2]，主要采用三氯化磷(PCl3)水解的方法制得液体亚磷酸，液体亚磷酸经浓缩，冷却、结晶脱去制得高纯度的固体亚磷酸。随着市场对亚磷酸固体产品需求量持续增大，为提高固体亚磷酸产量，急需对目前固体亚磷酸结晶工艺进行优化，生产现场数据显示，目前亚磷酸冷却结晶工艺存在结晶釜容易结疤、影响结晶换热进而影响产量的缺点，且大块的晶疤也影响亚磷酸离心效果，增加固体亚磷酸的含水量，进而影响产品质量；经查阅资料，决定采用固体亚磷酸真空冷却结晶工艺替代冷却结晶工艺。通过一系列的现场试验，及持续改进、优化，总结出了固体亚磷酸的真空冷却结晶工艺及参数。

1 工艺流程简图

1.1 亚磷酸真空冷却结晶工艺思路

将三氯化磷水解得到的亚磷酸溶液泵入浓缩釜，进行负压浓缩，浓缩到亚磷酸含量93%～94%，放料经结晶冷却器冷却至70～80℃，然后保持恒定流量连续进入负压结晶釜，结晶釜内维持较高的真空度，使反应釜内溶液的沸点低于进料温度，温度高的亚磷酸浓溶液在器中闪蒸，并使使温度冷却到与结晶釜内压力相对应的平衡温度[3-5]。结晶釜内负压的形成用机械真空泵实现。结晶釜内的气体抽出后经冷凝器将水蒸气加以冷暖，同时排出结晶釜内的不凝气体；结晶釜内的晶浆连续放料至离心机进行离心，得到亚磷酸固体产品。

1.2 亚磷酸真空冷却结晶工艺流程

图1 固体亚磷酸真空冷却结晶工艺流程简图

2 固体亚磷酸真空冷却结晶定性小试

2.1 试验过程

用99%固体亚磷酸200g，加15g纯水配制93%亚磷酸溶液，电热炉加热使溶液升温至43℃，倒入四口烧瓶，加沸石，带负压，绝压4kPa条件下结晶1h，温度从43℃降至38℃，试验过程结晶现象明显。

图2 固体亚磷酸真空冷却结晶温度-时间图

2.2 试验总结

小试的试验现象证明，93%亚磷酸溶液，在温度43℃，绝压4KPa条件下，能达到真空冷却结晶的效果。

3 固体亚磷酸真空冷却结晶中试

根据图1固体亚磷酸真空冷却结晶工艺流程图，对生产现场进行改造后，参照小试的工艺条件：93%亚磷酸溶液，在温度43℃，绝压4kPa进行中试，达到了真空冷却结晶的效果，工艺可行。通过调整工艺参数，得出93%～94%亚磷酸溶液，在温度35～45℃，在绝压3～5kPa条件下，均能达到真空冷却、结晶的效果。现场试验观察，该固体亚磷酸真空冷却结晶工艺，结晶釜内不结疤，能够实现连续进料，连续出料，没有晶疤落入离心机，也使得固体亚磷酸的品质更加稳定。

4 总结

为解决固体亚磷酸夹套冷却结晶工艺的产能低、易结疤，产品品质不稳定的稳定，本文尝试开发新的固体亚磷酸负压冷却结晶工艺来解决这些问题。通过实验室小试、生产现场中试得出以下结论：

(1)93%～94%亚磷酸溶液，在温度35～45℃，在绝压3～5KPa条件下，均能达到真空冷却、结晶的效果；

(2)固体亚磷酸负压冷却结晶工艺解决了传统夹套冷却结晶工艺，结晶釜内易结疤，产品品质不稳定的问题，且能够实现连续进料，连续出料。该工艺大大增加了固体亚磷酸的产能，并提高了工艺的安全性和产品品质的稳定性。