Способ получения фосфористой кислоты

 

О П И С А Н И Е (п)935476

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союа Соеетскык

Соцыаиыстычвскык

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22)Заявлено 20.02.80 (21) 2920608/23-26 с приеоеаииениеы заявки М (23)Приоритет (5t)M. Кл.

С 01 В 25/16

9вуларспанвй кеыктет.

CCCP ае дезы взеврвтенкФ и вткрытий

Опубликовано,15.06.82. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15 06 82 (53) УД К 546. 1 83-32 (088. 8} @ -а

И.Б. Иуратбеков, Б.А. Беремжанов, А.С. Свриец,, Е.С.Бугенов и А.Г.Сафаров, - - * .".:, :

4

1 .,4-.," .;, .у

Казахский ордена Трудового Красного Знамени -государственный университет им. С.M.Êèðîâà (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ фОСФОРИСТОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к получению фосфористой кислоты (H PO ), которая используется в производстве синтетического полиэфирного волокн, в органическом синтезе и в качестве хими5 ческого реактива.

Известен способ получения фосфористой кислоты путем смещения фосфористой кислоты, содержащей хлориды, с водой и маточником от кристаллиза10 ции при 60-75оС. Полученную смесь продувают воздухом до остаточного содержания НСl 0,1-0,02 мас.3. Затем смесь медленно охлаждают при перемешивании до 20-35оС, отделяют выкрис15 таллизовавшуюся фосфористую кислоту от маточного раствора, который направляют на смешение (13.

Недостатком этого способа является повышенное остаточное содержание хлоридов.

Известен также способ получения фосфористой кислоты путем гидролиза трихлорида фосфора, растворенного в неполярном растворителе, водой взятой в стехиометрическом количест-, ве при 20-40 С и атмосферном давлении, кристаллизации кислоты под слоем растворителя, отделения растворителя, промывки кристаллов кислоты четыреххлористым углеродом, вакуумсушки кристаллов кислоты с последующим нагреванием кристаллов и отгонкой хлористого водорода, охлаждением до 50-60 С, охлаждением до комнатной температуры и кристаллизацией продукта. В процессе вакуум-сушки, нагревания и последующего охлаждения происходит удаление неполярного растворителя и хлористого водорода. Вы ход продукт 903, содержание примесей в продукте, мас.i: Р (V} 0,65;

С1 0,001, продолжительность процесса 9-10 ч.

Недостатками такого способа являются относительно низкий выход, повышенное содержание примесей и большая продолжительность процесса

3 93547

Цель изобретения — повышение выхода и чистоты продукта, а также сокращение продолжительности процесса.

Поставленная цель достигается

5 тем, что согласно способу получения фосфори стой кислоты, эаключающимуся в гидролизе треххлористого фосфора водой при моль HGM соот ношении т реххлористого фосфора и воды, равном g

1: (3,3-4,3), при 20-40 С и давлении

500-700 мм рт.ст. нагревании жидкой фосфористой кислоты до 75-90 С и продувки ее инертным газом в вакууме для отгонки НС1 с последующим охлаждением кислоты до 60-70 С, введением затравки и кристаллизацией продукта при охлаждении до 20-30 С.

Охлаждение ведут со скоростью

1-2 град/мин.

26

Это позволяет повысить выход продукта до 99-100i, снизить содержани е при месей. i: P (7 ) до О, 12-0, 15; до 5-8 ° 10-4 50,1 до 3-5 10, Fe до 1 ..10 и тяжелых металлов до 1 10, сократить продолжительность процесса до 4 ч.

При мольном отношении РС1> к воде больше 1:3,3 снижается скорость гидролиза по мере накопления в реакционЗО ной среде продуктов гидролиза фосфористой кислоты и хлористого водрода.

Кроме того, образуется пересыщенный раствор фосфористой кислоты, . способный к спонтанной кристаллизации. При мольном отношении меньше 1:4,3 остается относительно много непрореагировавшей воды, что увеличивает затраты на ее отгонку.

В процессе гидролиза в предлагае40 мом интервале мольных отношении давление образующегося хлористого водорода превышает атмосферное. Для ускорения процесса гидролиз ведут при.давлении 500-700 мм рт.ст. При давлении ниже 500 мм рт. ст. усиливается испарение PC), что приводит к неполноте гидролиза. При давлении выше 700 мм рт.ст скорость отгонки хлористого водорода низкая, что приводит к загрязнению продукта хлор-ионами

В интервале температур 75-90 С фосфористая кислота находится в жидком состоянии. При температуре ниже

75 С возможно появление кристаллов фосфористой кислоты, что затрудняет ее очистку от хлористого водорода продувкой инертным газом. При темпео ратуре выше 90 С возможно частичное

6 4 разложение фосфористой кислоты и ее окисление водой с образованием фосфорной кислоты, что приводит к загрязнению продукта. При охлаждении до 60 С (фосфористая1кислота быстро кристаллизуется, образуя крупные кристаллы и сростки. Температура

20-30 С достаточна для получения всего продукта в кристаллическом виде.

Наряду с фосфористой кислотой возможно получение концентрированной соляной кислоты, поглощением хлористого водорода водой.

Пример 1. Установка по получению фосфористой кислоты состоит из емкости для хранения и подачи трихлорида фосфора, реактора для гидролиза и отгонки хлористого водорода, трех последовательно соединенных абсорбе1ров, вакуум-насоса и кристаллизатора. Для получения фосфористой кислоты используют свежеперегнанный РС1>, который хранят в инертной атмосфере.

В р актор заливают 29,7 мл воды и в абсорберы соответственно 20 мл

333-ной соляной кислоты, 168 мл

73-ной соляной кислоты и 161 мл дистил.лированной воды. В первом абсорбере температура соляной кислоты 30 С, во втором и третьем абсорберах температура кислоты и воды 5OÑ.

До начала гидролиза с помощью вакуум-насоса из системы откачивают кислород. Затем в течение 20 мин при перемешивании (300 o6/мин) в реактор подают 17,2 r РС1, поддерживая температуру 20-30 С, в течение следующих 30 мин в реактор подают 51,6 г

РС1, поддерживая температуру 30—

40 С. Таким образом, мольное отношение PC1>fH<О 1:3,3.

В процессе гидролиза из реактора отгоняют хлористый водород, установив в реакторе и абсорберах давление

600 мм рт, ст. При этом наряду с

HCl улетучивается часть РС1>, которая полностью поглощается в первом абсор= бере, образуя фосфористую кислоту.

Реакционную смесь в реакторе перемешивают еще 40 мин до окончания гидролиза, после чего из первого абсорбера переливают туда раствор, содержа-, щий 30,8 r Н РО . Температуру в реакторе поднимают с 40 до 80 С со скоростью 2 град/мин, одновременно снижая давление до 20 мм рт. ст. отгоняют из реактора НС1 и воду продувкой азотом в течение 1 ч. После этого очищенный расплав фосфористой

476 6

Формула изобретения

Сост а вит ел ь Г. Цел ище в

Техред 3. Фанта Корректор Г. Огар

Редактор А. Гулько

Заказ 4145/28 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

5 935 кислоты выливают в кристаллизатор, охлаждают до 65 С, вносят затравку в виде кристаллической Н РО и охлаждают до 30 С со скоростью 1-2 град/мин при перемешивании (300 об/мин) . Получают 41 г мелкокристаллическай фосфористой кислоты, что соответствует

1001-ному выходу. Содержание примесей в продукте вес.3: Н РО4 0,15;

Сl 5 10 4 S04 5 ° 10 4; Fe и тяжелые 10 металлы по 1 10 . Продолжительность процесса - 3,8 ч. Одновременно с фосфористой кислотой получают 227,8 г

333-ной соляной кислоты, содержание фосфористой кислоты в которой

3 10

Пример 2. Процесс проводят так, как описано в примере 1. РС 1> и воду берут в мольном соотношении, равном 1:4,3, т.е. 68,7 г РС1 и ©

40, 5 г воды. Гидролиз проводят при 20-400С и давлении:700 мм рт.ст.

Получают 41 г Н РО, что соответствует 100 -ному выходу. Содержание примесей в продукте, вес. : НзРОА 0,12 уз, Cl 8 ° 10 ; 504 3-10 ; Fe 1 ° 10 тяжелые металлы 1.10 1; Продолжительщж т ь процес са 4, 4 ч, Одновременно получают 208 г 334-ной соляной кислоты, содержание Н РО> в которой 30

1" 1О ес.4.

Пример . 3. Процесс проводят так,как описано в примере 1.

РС1 и воду берут в мольном соотно шении, равном 1:3,5, т.е..39 25 г д

РС1> и 18 r воды. Гидролиз проводят при 300С и давлении 500 мм рт.ст.

После продувки расплава фосфористой кислоты инертным газом при 80 С и давлении 20 мм рт.ст. ее охлажда- 4р

O ют в кристаллиэаторе до 60 С, вносят затравку и охлаждают при перемешивании со скоростью 1-2 град/мин. Получают мелкокристаллическую фосфористую кислоту с выходом 1004, содержание примесей в которой, вес,4: 1 РОс 0 ° 15; С1 5-10"Ъ SO 7 ° 10

Fe и тяжелые металлы по 1 ° 10 . Продолжительностьь процесса 3 ч. Одновременно получают 331-ную соляную кислоту.

Реализация предложенного способа позволяет повысить выход и качество, сократить в 2-3 раза продолжительность процесса, полностью утилизировать выделяющийся хлористый водород с получением концентрированной соляной кислоты и, таким образом, создать безотходное производство фосфористой кислоты

1. Способ получения фосфористой кислоты, включающий гидролиз при 20 40 g трихлорида фосфора, отгонку хлоо ристого водорода при нагревании кислоты, охлаждение и кристаллизацию продукта, отличающийся т ем, что, с цел ью повышения выхода и чистоты продукта и сокращения продолжительности процесса, гидролиз ведут при давлении 500-700 мм рт.ст. при мольном соотношении трихлорида фосфора и воды, равном l: (3,3-4,3), отгонку хлористого водорода ведут в вакууме инертным газом при температуре 75-90 С, после охлаждения кислоты до 60-70 С вводят затравку и затем охлаждают до 20-30 С.

2. Способ по и. 1, отличаюшийся тем, что охлаждение. ведут со скоростью 1-2 град/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент ФРГ Ю 2204929, кп. С 01 В 25/163, опублик. 1976, 2. Авторское свидетельство СССР и 470491, кл. С 01 В 25/16, 1975 °