三聚磷酸鈉生產(chǎn)工藝

1、三聚磷酸鈉生產(chǎn)工藝一、三聚磷酸鈉的性質(zhì)1.1 產(chǎn)品名稱三聚磷酸鈉俗稱“磷酸五鈉或“五鈉,化學(xué)式NaP30。，分子量368。1.2 產(chǎn)品性質(zhì)1.2.1 物理性質(zhì)1、外觀：白色粉末狀結(jié)晶，流動(dòng)性較好。2、 1 型的密度為 2.62g/cm 3,H 型的密度為 2.57g/cm 3。3、 熔點(diǎn)： 620 C1.2.2 化學(xué)性質(zhì)1、水合性能三聚磷酸鈉因生成溫度不同而有高溫型I 型和低溫型 H 型 之分，其區(qū)別在于兩者的鍵長(zhǎng)和鍵角不同， I 型和 H 型產(chǎn)品水合后均 生成六水合物 NaP30o ? 6HQ 在相同條件下 ，I 型水合作用較快產(chǎn)生 的熱量高，溶于水時(shí)易產(chǎn) 生結(jié)塊現(xiàn)象，這是由于 I 型結(jié)構(gòu)中

2、存在四配 位體的鈉離子，四配位體對(duì)水有強(qiáng)親 和力，反之 H 型在水中那么以很慢 的速度生成六水物。三聚磷酸鈉在室溫下相當(dāng)穩(wěn)定， 在潮濕的空氣中會(huì)緩慢的發(fā)生水 解反響，最 終生成正磷酸鈉，反響如下： NaP3Qo+2H2Q - 2Na2HPQ4+NaH 2PQ42、對(duì)金屬離子的螯合能力三聚磷酸鈉與溶于水中的 eV、M&、Fe3+等金屬離子有絡(luò)合作用，生成可溶性絡(luò)合物，如：NaROo+C 廠Na CaP30o +2Na +三聚磷酸鈉的絡(luò)合能力一般以鈣值表示，即 100g 磷酸鹽所能絡(luò)合鈣離子的克數(shù)，理論值為 13.4 。3、緩沖作用三聚磷酸鈉水溶液呈弱堿性 1%水溶液的 PH 直約為 9.

3、7，它在 PH 為 4.3 ? 14 范圍水中，形成懸濁液類似乳化液的作用，即分散 作用。三聚磷酸鈉也能使液態(tài)、固態(tài)微粒更好的溶于液體如水介質(zhì) 中，使溶液 外觀完全透明，好似真溶液一樣，這就是增溶作用。由于三聚磷酸鈉具有以上獨(dú)特的性能， 使之成為洗衣粉中的一種 重要的理想 原料。1.3 產(chǎn)品用途1.3.1 三聚磷酸鈉主要作為合成洗滌劑的助劑同時(shí)還用于纖維工業(yè)精煉、漂白、染色的助劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑、鍋 爐除垢劑、 洗滌劑及食品工業(yè)的添加劑。1.3.2 三聚磷酸鈉在合成洗滌劑中的作用合成洗滌劑的主要成份是外表活性劑， 表成活性劑具有潤(rùn)濕作 用、滲透作用、 乳化作用、分散作用和發(fā)泡作用等等，去污作用正是

4、 上述一些作用的綜合綜果。外表活性劑單獨(dú)使用雖有去污作用， 但是并不是在所有的情況下 都能得到滿 意的效果，例如：在硬水中效果差，手感不佳，價(jià)昂，在 高 PH 時(shí)洗滌效果雖好， 但是高 PH 值又會(huì)對(duì)被洗物和洗衣機(jī)發(fā)生侵 蝕作用等等， 因此，為使合成洗滌 劑即具有良好的洗滌效果， 又具有 更好的適應(yīng)性， 成為人們樂于使用的洗滌用品， 就必須添加洗滌助劑。 助劑有有機(jī)助劑和無機(jī)劑助，不同的助劑有不同的作用， ：有機(jī)助劑 如羧甲基纖 維或甲基纖維素等， 可以防止污垢再沉積； 無機(jī)助劑有碳 酸鈉、三聚磷酸鈉、 焦磷酸鈉、 硅酸鈉和硫酸鈉等， 這些無機(jī)助劑能 降低合成洗滌劑的臨界膠束濃度， 可以使合成

5、洗滌劑在較低濃度下發(fā) 揮洗滌性能。 此外，這些無機(jī)助劑在堿性條件 下， 也可以增進(jìn)合成洗 滌劑的去污效果， 而三聚磷酸鈉是最好的無機(jī)助劑， 它 兼有多方面的 性能。1、使粉狀洗滌劑產(chǎn)品具有良好的流動(dòng)性由于三聚磷酸鈉水合能形成穩(wěn)定的水合物N$P3Oo ? 6H2Q 此水合 物在室溫下蒸汽壓力很低， 很穩(wěn)定，從而阻止了粉狀洗滌劑產(chǎn)品吸水 結(jié)塊，使粉狀洗滌 劑在含有較高水分情況下，仍然有較好的流動(dòng)性。2、螯合作用自來水中一般都含有較高的 Ca+、Mg+離子即硬水，洗滌時(shí)，Cf、Mg+等離子能與合成洗滌劑中的活性劑反響生成、 粘滯性的金屬 皂，降低了合成洗滌劑 的去污力，且易使織物發(fā)生金屬皂的再污染，

6、 沉積在被洗物上的金屬皂還會(huì)使織 物發(fā)硬變脆。由于三聚磷酸鈉的螯合作用， 合成洗滌劑中配加三聚磷酸鈉就可 使水中的 Cf、 M g +離子與三聚磷酸鈉螯合，生成可溶性的絡(luò)合物，從而軟化硬水。3、乳化、分散和增溶作用 乳化作用：能使一種液體油成為小液滴 0.1 至數(shù) +卩均勻地分 散在別一種 液體水中和作用叫乳化作用。分散作用： 能使固體粒子成細(xì)小顆粒均勻地分散在液體 水中的作 用叫分散 作用。增溶作用：是乳化、分散的極限階段形成透明液體此時(shí)溶液的外觀完全透明, 好象真溶液一樣。由于上述作用，使得三聚磷酸鈉能用于許多行業(yè)，例如：跟洗滌 劑一起使用 可以上污垢的再沉積， 提高洗滌效果；假設(shè)同染料一

7、起使用， 可加快其分散速度; 如果同于粘土和淀粉的料漿， 那么可增加其流動(dòng)性，對(duì)潤(rùn)滑劑與脂肪的乳化性能可 以提高洗滌劑對(duì)這類物質(zhì)的洗滌作用3、助洗作用三聚磷酸鈉本身就有一定的助洗作用，三聚磷酸鈉的助洗作用是由于它對(duì)微細(xì)的無機(jī)粒子或脂肪微滴具有分散、乳化、膠溶等作用，這些作用的綜合便可提高對(duì)污垢的懸浮能力，防止污垢再沉積到織物 上，從而提高了洗滌劑的洗凈作用。第二節(jié)、三聚磷酸鈉生產(chǎn)方法1、由于中和液制取三聚磷酸鈉的工藝路線雖各有不同，但是大體上可分為兩大類：一類是先將中和液在噴霧枯燥中枯燥成一定粒度的正磷酸鹽俗稱干鹽，然后再縮聚成三聚磷酸鈉；另一類是直接由中 和液制成三聚磷酸鈉，前者稱作兩步法，

8、 后者稱作 一步法。 一步法形式較多，如沸騰床一步法、回轉(zhuǎn)窯一步法，返料回轉(zhuǎn)窯一步法和空塔 d J十2、生產(chǎn)主要工藝原理2.1 中和工序3HPG+ 5NaOH NaHPQ+2NaHP 4+5HO6HPQ+5NaCO nHO 2NaHPQ+4NaHPO+ n+5H 2O+5CM2.2 聚合工序NaHPQ+2NaHPO NH4N °3 NaP 30o+2HOf3、測(cè)定方法先取約 25ml 的蒸餾水于 250ml 三角燒瓶中，力口 10 滴中和液混勻， 參加 百里香指示劑 3 滴于三角瓶中，用 O.IMNaO 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定呈微蘭 色，記下消耗NaOl的毫升數(shù)Vi,參加甲基橙2滴，用0.3M

9、HC標(biāo)準(zhǔn)溶液 滴定呈橙色為終點(diǎn)， 記下 HCI 所用毫升數(shù) M。中和度計(jì)算:Z= M 1*V1 /M 2*V2 M 1/M2為溶液K值式中： z 表示中和度M1 表示HCI標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度M2 表示 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度3.2 工藝流程簡(jiǎn)述 磷酸自磷酸工序送至五鈉工序磷酸貯槽貯存待用。燒堿自大貯 槽 送至五鈉工序貯槽貯存待用。 生產(chǎn)時(shí)磷酸和燒堿按比例或通過計(jì)量向 中和攪 拌槽參加酸和堿， 并根據(jù)反響情況和酸堿量比調(diào)節(jié)閥門開度進(jìn) 行粗中和液的配制， 中和液分析合格后再向攪拌槽內(nèi)添加硝銨 催化 劑 ，待硝銨溶解完全后再把中 和液放入泵槽，經(jīng)中和液下泵輸送至 中和液貯槽。 合格的中和液自中

10、和液貯槽經(jīng) 過濾器除去雜質(zhì)后， 用高 壓柱塞泵加壓進(jìn)入聚合爐， 經(jīng)壓力噴嘴霧化， 與煤氣 燒嘴所燃煤氣提 供的熱源相遇， 枯燥、聚合成成品五鈉， 從聚合爐尾進(jìn)入冷卻 滾筒冷 卻，從冷卻滾筒出來的五風(fēng)鈉由螺旋輸送機(jī)送至斗式提升機(jī)提升到四 樓螺 旋輸送機(jī)進(jìn)口，再由螺旋輸送機(jī)均勻給滾動(dòng)篩或串級(jí)粉碎機(jī)喂 料。滾動(dòng)篩分篩合 格的五鈉或串級(jí)粉碎合格的五鈉進(jìn)入成品料倉(cāng)， 滾 動(dòng)篩分篩出的粗料進(jìn)入粉碎機(jī) 粉碎后經(jīng)過螺旋輸送機(jī)送入斗式提升 機(jī)，再由螺旋輸送機(jī)均勻給滾動(dòng)篩喂料對(duì)大 料進(jìn)行循環(huán)粉碎、篩分， 成品料倉(cāng)的五鈉經(jīng)包裝后送往五鈉成品庫(kù)。枯燥聚合產(chǎn)生的尾氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)抽出， 經(jīng)旋風(fēng)除塵器和電除塵器除 去大部份粉

11、塵后， 再經(jīng)水沫除塵器進(jìn)一步回收粉塵后， 由水沫除塵器 頂部排空。旋風(fēng)除塵 器收得粉塵進(jìn)入螺旋輸送機(jī)輸送到冷卻滾筒與聚 合爐來的物料一起混合冷卻后進(jìn) 入斗式提升機(jī)。 水沫除塵器的循環(huán)液 送至中和攪拌槽作為配料用。煤氣燒嘴燃燒所用煤氣自煤氣工段送來，經(jīng)煤氣緩沖罐、煤氣水封、U型、水封鐘罩閥送入聚合爐燒嘴與空氣鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)的助燃空氣 混合燃燒，提供枯燥聚合 熱源第三節(jié)反響機(jī)理與控制反響速度的因素1 、反響機(jī)理的第一種說法由于中和度為 1.667 鈉磷比的中和液制取三聚磷酸鈉的過 程都可分成兩個(gè)階段：中和液脫水成無水磷酸鈉和無水磷酸鈉縮 聚成三聚磷酸鈉。中和液脫水成無水磷酸鈉是簡(jiǎn)單的枯燥過程， 而無水

12、磷酸鈉縮聚成三聚磷酸鈉那么是化學(xué)反響過程，此化學(xué)反響 按下述兩步完成：第一步由正磷酸鈉縮聚成焦磷酸鹽：2NaH 2PO4 二 Na2H2P2O7+H2O 4-14-2)4NaH 2PO 4=2Na 4P2O7+2H2O第二步由焦磷酸鹽縮聚成三聚磷酸鈉：Na2H 2P2O7+ 2Na 4P2O7=2Na 5P3Oio+H 2O 4-3由于無水正磷酸鹽是固體，所以式 4-1和式 4-2所示的反響都是 固相反響。由于反響溫度較高，式 4-1和式 4-2釋放出的水分會(huì)立即蒸 發(fā)。式 4-3 所示的反響的也是固相反響。根據(jù)熱譜法研究，以每分鐘 45C的升溫速度加熱磷酸二氫鈉，溫度到達(dá)190210 C時(shí)，

13、磷酸二氫鈉就轉(zhuǎn)化為酸性焦磷酸二鈉，以相同的升溫速度加熱磷酸氫二鈉，當(dāng)溫度到達(dá)290320 C時(shí)，磷酸氫二鈉就 轉(zhuǎn)化為焦磷酸四鈉。當(dāng)磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉按摩爾比2： 1 即 Na20: P2O5=5:3混合均勻后加熱，到180190 C時(shí)，磷酸二氫鈉就縮聚成酸性焦磷酸二鈉，到200210 C時(shí)，磷酸氫二鈉縮聚成焦磷酸四鈉，由此可見，兩種磷酸鹽混合加熱時(shí)，各自的縮聚溫度都有降低：磷酸二氫鈉 的轉(zhuǎn)化溫度下降515C。磷酸氫二鈉的轉(zhuǎn)化溫度下降幅度較大，為90110C。因此，我們可以說185210 C是正磷酸鹽 Na2O:P2O5=5: 3轉(zhuǎn)化為焦磷酸鹽的溫度區(qū)。繼續(xù)加熱上述的混合物，當(dāng)溫度升到290

14、310 C時(shí)，焦磷酸鹽就縮聚成三聚磷酸鈉，為使縮聚反響進(jìn)行得更快更完全，宜在300400 C，甚至更高的溫度完成上述反響。各階段的反響熱效應(yīng)如下：2NaH 2PO4 二 Na2H2P2O7+H2O+ H4-42X (-369.0)-664.7-68.3 H=2 X (-369.0)-(-664.7-68.3)=-5kcal*/mol2Na 2HPO 4= Na4P2O7+ H2O+ H(4-5)2X (-419.4) -763.7-68.3H=2X (-419.4)- (-763.7 -68.3)=-6.8kcal*/molNa2H 2P207+2Na 4P207=2Na 5P30io+H 2

15、O+ H (4-6)-664.7 2 X (-763.7) 2 X (-1056.5) -68.3H=-664.7+ 2 X (-763.7)- 2 X (-1056.5) -68.3= -10.8kcal*/mol綜合( 4-4)、( 4-5)和( 4-6 )三式得式 ( 4-7):NaH 2PO4+ 2Na 2H2PO4 二 Na5P30io+ 2 出 0 + H (4-7)-369.02X (-419.4) -1056.52X (-68.3) H=-369.0+ 2 X (-419.4)- -1056.5+2 X (-68.3) =-14.7kcal*/mol 因此，由 Na2O/P2O

16、5=5: 3 的正磷酸鹽制取三聚磷酸鈉的反響 為吸熱反 應(yīng)，生成 1mol 三聚磷酸鈉需要熱量 14.7kcal 。2、反響機(jī)理的第二種說法在中和液 (Na?。/ P2O5=5: 3)脫水成正磷酸鹽后，首先生成復(fù)鹽：2Na2HPO4+NaH 2PO 4=Na 2HPO 4+Na 2HPO 4.Na2HPO4(4-8)然后在 130230 C 的溫度下生成無定型的焦磷酸鹽或亞穩(wěn)態(tài)的 Na5P3Oi0- I 晶體 :Na3HP2O7Na 2HPO 4+ Na2HPO4. NaH 2pO 4(NasPsOio- I )(4-9)Na2H2P2O7300C 時(shí)轉(zhuǎn)化成 Na5P30io- II, 410

17、C 時(shí)轉(zhuǎn)化成 NasPsOio- I 從正磷酸鹽生成焦磷酸鹽的過程中有個(gè) “液化過程，“液化 過程長(zhǎng) 對(duì)反響有利。二、控制反響速度的因素 在討論控制反響的因素以前，先看一些試驗(yàn)成果 圖 4-1 (a) 、(b)、(c) 表示了正磷酸鹽轉(zhuǎn)化為三聚磷酸鈉的速率，各種磷酸鹽含量均以五氧化二磷含量表示。 加熱 1015 分鐘后焦 磷酸鹽含量即達(dá) 7085% ，繼續(xù)加熱， 焦磷酸鹽含量下降，聚磷酸 鹽含量增加。圖4-1 (a) 225C時(shí)的回執(zhí)情況，加到2小時(shí)后，曲線2和3已趨 于水平， 表示焦磷酸鹽含量不再降低， 聚磷酸鹽含量不再增加， 可見在 225C 的條件下， 加熱 2 小時(shí)后，由正磷酸鹽轉(zhuǎn)化后

18、三聚磷 酸鈉的反響實(shí)際上已經(jīng)停止。圖4-1 (b)為250C時(shí)的加熱情況，磷酸鹽轉(zhuǎn)化趨勢(shì)與圖 4-1 (a)相同。加熱 初期生成三聚磷酸鈉的速度很快， 50 分鐘后三聚磷酸 鈉的含量即達(dá) 48%， 之后反響進(jìn)行速度減慢。圖4-1 (c)和表4-1以不同形式表示了 300下C加熱正磷酸鹽混合 物的結(jié)果。加熱 3 分鐘焦磷酸鈉含量就達(dá)最大值 67.1% ，此后焦 磷酸鈉含量減少，同時(shí)三聚磷酸鈉的含量增加， 20 分鐘時(shí)，含量 增大到最大值 84.5% 。繼續(xù)加熱， 焦磷酸鈉含量雖略有下降，但 是三聚磷酸鈉含量不見增加，而三偏磷酸鈉的含 量略有增加。400C加熱無水正磷酸鹽Na20/ P2O5=5：

19、 3的規(guī)律根本上和 300C 樣，只是反響速度更快， 1015 分鐘即告結(jié)束，而且反響 也未進(jìn)行到底，最終 產(chǎn)品中也含有焦磷酸鈉和三偏磷酸鈉，還含 有少量的不溶性偏磷酸鹽。(a)225 C轉(zhuǎn)化率(b)250 C轉(zhuǎn)化率120100 %80 % 6040200300 C轉(zhuǎn)化速率1- 234 O51.02.03-0時(shí)間(h)(c)300 C轉(zhuǎn)化率注：以上圖為正磷酸鹽(5Na2O.3P2O5)在各溫度下的轉(zhuǎn)化速率1正磷酸鈉2焦磷酸鈉3三三聚磷酸鈉4三聚磷酸鈉表4-1300 C時(shí)對(duì)加熱無水正磷酸鹽(5Na 2O.3P 2O5)結(jié)果時(shí)間正磷酸鈉焦磷酸鈉(mi n)(% )(%)234.553.2313.6

20、67.145.263.0553.2737.91024.11514.62011.8多聚磷酸六偏磷酸三偏磷酸鈉(%)鈉(% )鈉(%)12.3無無19.3/31.8/46.8/62.1/75.40.5/82.80.71.984.50.63.13011.684.40.33.74011.984.2微量3.95011.584.43.11h11.684.04.42h11.284.64.2綜合分析225C、250C、300C和400C溫度下加熱無水正磷酸鹽(5Na2O.3P 2O5)的結(jié)果可看出下面兩個(gè)趨勢(shì)：(1) 溫度越高，完成反響的時(shí)間越短：225 C需2h, 250 C需50min , 300 C 僅

21、需20min。(2) 溫度越高，產(chǎn)物中三聚磷酸鈉含量越高，225 C含量為36% ,250C含量為48% , 300C含量為84.5%。再看表4-2所列數(shù)據(jù)。表4-2無水正磷酸鹽(5Na2O.3P2O5)在不同溫度下加熱時(shí), 添加硝酸銨和不添加硝酸銨的結(jié)果比擬硝酸銨加熱溫度三聚磷酸鈉焦磷酸鈉正磷酸鈉C)(% )(% )(%)不加320 ±1092.95.61.5360 ±1095.14.20.7420 ±1096.33.30.5加320 士 1095.04.40.60.5%360 士 1096.13.20.7420 士 1096.23.10.7加0.5%磷酸銨，溫

22、度為320 士 10C的三聚磷酸鈉含量95.0% 與不加硝酸銨、加熱溫度為360 士 10C的三聚磷酸鈉含量95.1% 近乎相同，可見，加了硝 酸銨后，反響溫度降低 40C還能到達(dá)同樣 的效果；同樣，加0.5%硝酸銨，加熱溫度 為420 士 10C的三聚磷酸 鈉含量96.1%也近乎相同，反響溫度下的更多，約60C, 由此可 得出結(jié)論：添加硝酸銨后，回執(zhí)溫度即可降低4060 C，產(chǎn)品質(zhì)量還 能與不加硝酸銨所得的產(chǎn)品一樣，換言之，加硝酸銨后，可在不加硝酸銨溫度下縮聚反響到達(dá)滿意的程度。第四節(jié)、影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要原因一、中和度中和度即磷酸與燒堿反響的程度，其反響決定最終生成各種物質(zhì)的多少，我們從以下

23、反響方程式可看出：n5N a OH+3H 3?O4 = 2N a2HPO 4+N agPO 4 + 2EO其中中和度 K= MN a2 HPO4 + MN aH 2 PO4/MN aH 2 PO4我們所控制的中和度按理論必須等于 3 .00,反響物才能全部生成五 鈉成品.但我們控 制的中和度在實(shí)際中一般都偏離這個(gè)理論數(shù)值，這 主要是因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)控制中，中和 度受原料、人員分析誤差的影響 很大，一般來說，中和度的上下對(duì)最終五鈉產(chǎn)品質(zhì)量有如下影響：中和度低：焦鈉低、總磷高、水不溶物高，I型低、PH值低。婆美度我們所說的婆美度既中和液的濃度，中和液內(nèi)除了Na2HPC4和Na H2 P04夕卜，大局

24、部都是水。而我們的聚合反響就由枯燥和聚合兩部分組成，婆美度的上下那么表達(dá)物料中水的含量多少。在相同的熱源供給條件下，料漿濃度的上下會(huì)直接影響產(chǎn)品的以下指標(biāo)變化 n1、 產(chǎn)量；按我們高壓泵滿負(fù)荷運(yùn)行來計(jì)算，婆美度為54%時(shí)，每班8小時(shí)會(huì)生成五鈉93.3噸，當(dāng)婆美度53%時(shí)每班8小時(shí)就只能生成五 鈉92. 2噸。而熱源用量那么會(huì)增加約6000大卡。2、 五鈉I型；五鈉I型與聚合爐內(nèi)水蒸汽分壓有很大的關(guān)系，在其 他工藝指標(biāo)不作變動(dòng)的情況下，婆美度高那么 I型高，婆美度低那么I型低。三、高壓泵壓力高壓泵壓力影響我們進(jìn)入聚合爐內(nèi)料漿的多少，也就是影響我們產(chǎn)量的多少。同時(shí)，高壓泵壓力還有以下幾個(gè)影響因素：

25、1、 影響霧化效果，壓力高那么霧化效果好，最終產(chǎn)品密度低；物料與火焰接觸面積大，聚合效果好，五鈉含量高；2、 高壓泵壓力也可以直接反映爐頭噴槍配置的好與壞，是否有堵塞現(xiàn)象等。四、聚合爐溫度 我們?cè)趯?shí)際控制中因?yàn)榫酆蠣t頭燃燒溫度高，一般都以聚合爐尾溫度 來作為控制依據(jù)。按理論要求五鈉的聚合溫度一般在480560oC之間，但在中和液中參加一定量的催化劑如硝酸胺、尿素等后聚合溫度會(huì)降低至380420oC之間。也就是說聚合爐燃燒溫度將直接影響我們的五鈉含量上下；另外，聚合溫度的上下會(huì)影響五鈉中I型含量 的多少，在其他各項(xiàng)控制指標(biāo)不變的情況下，聚合燃燒溫度的上下會(huì) 導(dǎo)致產(chǎn)品的變化趨勢(shì)一般如下表：在保證上

26、述因素的前提下，合理的搭配噴槍也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要的聚合溫度oC五鈉含量I 型28030093.0 93.50530032093.5 94.551032033094.5 95.5101733034095.5 96153034035096 96.8>30五、噴槍的規(guī)格型號(hào)噴槍的搭配不但是影響產(chǎn)品產(chǎn)量的重要因素，同時(shí)也是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，因?yàn)閲姌尨钆渲苯佑绊戩F化角，在聚合過程中，其它工 藝指標(biāo)不改變的情況下，霧化角越小，那噴射距離就越遠(yuǎn)，那么，聚合的時(shí)間相應(yīng)就縮短，這樣就可以造成五鈉含量 偏低，焦鈉含量增高，總磷降低，水不溶物高，產(chǎn)品質(zhì)量不合格。霧化角大，噴射距離就短，那么物料在

27、聚合爐內(nèi)停留時(shí)間就長(zhǎng)，產(chǎn)品聚合程度就好，產(chǎn)品質(zhì)量也就越好， 但是，霧化角并不是越大越 好，霧化角太大，那么噴射距離 就越短，物料不能噴射到高溫區(qū)指 火焰外焰聚合，直接就噴射到聚合爐壁，這樣不 但不能聚合，還會(huì)造成爐頭粘壁。六、聚合爐轉(zhuǎn)速聚合爐轉(zhuǎn)速也是聚合的一個(gè)重要因素，在其它工藝指標(biāo)不改變的 情況下，聚合爐轉(zhuǎn)速越快，相應(yīng)物料在聚合爐內(nèi)停留時(shí)間越短，那么 可能會(huì)造成物料聚合不完全的情況發(fā)生，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)五鈉含量偏低，焦鈉含量增高，總磷降低，水不溶物高，產(chǎn)品質(zhì)量不合格。聚合爐轉(zhuǎn)速?zèng)Q定物料在爐內(nèi)停留時(shí)間的長(zhǎng)短，理論上料漿要聚合 完全必須的時(shí)間為20分鐘，也就是說料漿在爐內(nèi)停留時(shí)間必須到達(dá)2 0分鐘。如

28、果聚合爐轉(zhuǎn)速高，物料來不及聚合完全，最終產(chǎn)品中主 含量就會(huì)降低；另外我們從理論上知道五鈉在聚合爐 內(nèi)都是先生成I型，然后再轉(zhuǎn)換成II型。由于聚合爐轉(zhuǎn)速快，I型還來不及轉(zhuǎn)換成II型， 最終導(dǎo)致產(chǎn)品中I型含量高。從總結(jié)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，聚合爐轉(zhuǎn)速每降低0.1轉(zhuǎn)/分，五 鈉I型會(huì)降低2? 3%聚合爐內(nèi)停留時(shí)問過長(zhǎng)，這樣雖然有利產(chǎn)品聚合， 但由于時(shí)問過多， 物料在聚合爐內(nèi)越積越多， 聚合爐負(fù)荷增大， 這樣可能會(huì)引起聚合爐 由于負(fù)荷過大時(shí)引起停車 七：爐尾引風(fēng)壓力料漿在聚合爐內(nèi)反響會(huì)生成大量的水蒸汽，爐尾引風(fēng)就是及時(shí)將水蒸汽抽走，得到枯燥的物料。水蒸汽分壓對(duì)五鈉I型影響很大，引 風(fēng)壓力的上下就直接影響五鈉I

29、型的升降，引風(fēng)壓力高那么I型高，一般每升高10 0 pa，五鈉I型會(huì) 升高68%。每降低100 pa,五鈉I型會(huì)降低4? 6%左右。但不允許降低至聚合爐 尾有正壓。第五節(jié)I型和H型含量控制一、高H型含量的控制一硝酸和硝酸鹽作催化劑使用硝酸、硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鉀和硝酸鉛都可使I型轉(zhuǎn)化為H型。此轉(zhuǎn)化反響中，影響轉(zhuǎn)化率的因素有三：所用催化劑的比例、轉(zhuǎn)化溫度和轉(zhuǎn)化時(shí)問。表4-5列出了用2%NH4NO3使I型轉(zhuǎn)化為H型的反響關(guān)系中溫度和時(shí)問的關(guān) 系。表4-52%NH 4NO3使I型轉(zhuǎn)化為H型的溫度-時(shí)問關(guān)系溫度C200250300350400450500時(shí)間h6311/21/41/61/12二水作催化

30、劑P2O5=5: 3 時(shí)，如果在聚合以前參加一定量的水分，聚合所得的三聚磷酸鈉的 I 型含量就低，如果將上述的溶液枯燥至一定的程度， 使其 殘留水分與枯燥產(chǎn)物加水的水含量相同， 聚合所得的三聚磷酸鈉的型含量就高例如，將正磷酸鹽溶液5Na20.3 P2O5枯燥至含水量為0.5% 重量，此產(chǎn) 物于 330CM 燒 2 小時(shí)，所得三聚磷酸鈉的溫升試驗(yàn) 值 TRT 為 11.5, 1%水溶 液的 PH 值為 9.35 。另一個(gè)試驗(yàn)是， 正磷酸鹽混合物的含水量為 0.5% 重量 Na2O/ P 2O5=5: 3, 用溫度為 135C 的熱空氣吹掃，使其脫水，然后再使干 燥產(chǎn)物突然與溫度與 20 C 的

31、濕空氣接觸，于是產(chǎn)物被空氣飽和，溫 度降至30C。最終含水量約為2%，于同樣條 件下聚合所得三聚磷酸 鈉的 TRT=6.15 水溶液的 PH 值為 9.7。加水能減少三聚磷酸鈉中 I 型含量原因不清楚， 理論上推測(cè)， 用 飽和濕空氣冷 卻正磷酸鹽混合物，也可同時(shí)使用上述各方法中的幾 種。三加少量三聚磷酸鈉晶體。在正磷酸鹽5Na2O/ P2O5中參加三聚磷酸鈉晶體可提高 H型的得率，三種 三聚磷酸鈉晶體 I型、H型和六水物都有此種作用，不過，1型和六水物比H型更有效。其用量不多，一般大于1%，最好大于 2% 。例如， 0.6g I 型研磨至小于 200 目，與 11.4g 未研磨的片狀 NaH2

32、PO4、Na2HPO4。2HO 5Na2O.3P2O5均勻混合，然后等分成 6份，每份2g，逐個(gè)放 入 250C 的加熱爐中，每個(gè)樣在加熱爐中的停留 時(shí)間不同，到時(shí)間后取出并分析各自0.6g 六水物的 H 型含量，再用重復(fù)上述試驗(yàn)， 最后不加晶種重復(fù)上述試驗(yàn)，加了結(jié)晶三聚磷酸鈉以 后，轉(zhuǎn)化速率大大加快，在相同的加熱時(shí)問下 H型含量提高， 加I型 的效果優(yōu)于加六水物的效果(四)在有水蒸氣存在時(shí)反復(fù)煅燒三聚磷酸鈉，反復(fù)煅燒的效果見表4-6表4-6反復(fù)煅燒可降低三聚磷酸鈉的TRT原始樣(TRT每次煅燒 溫度C)每次煅燒時(shí)間(min)煅燒后TRT1次2次3次4次5次8.7400905.55.855.6

33、5.215.2425406.56.15.75.55.315.2450307.35.85.95.65.715.24752086.466.5615.2500158.28.26.26.46表4-6中有5個(gè)試樣，每個(gè)試樣都必須經(jīng)過五次煅燒，每經(jīng)過一次煅燒，其TRT數(shù)就降低一點(diǎn)。后4個(gè)樣原始RTT數(shù)相同，但由于 不同的煅燒溫度和不同的煅燒時(shí)問，每次煅燒后的 TRT數(shù)都不相同。實(shí)驗(yàn)用的物料系由含100份P2O5的三聚磷酸鈉和20份正磷酸鹽(5Na2O.3P2O5)溶液組成，正磷酸鹽溶液潤(rùn)濕了三聚磷酸鈉。煅燒時(shí)正磷酸鹽溶入的游離水和正磷酸鹽縮聚成三聚磷酸鈉而放出的分子進(jìn)入氣相，成為實(shí)驗(yàn)時(shí)的環(huán)境水蒸氣分壓，每

34、經(jīng)過一次煅燒即分出總數(shù)的六分之一作為產(chǎn)品，剩下的投入下一次循環(huán)。I型含量的精確控制就高，反之，1型含量就低。另外，反響時(shí)環(huán)境水蒸氣分壓增高，所得產(chǎn)品中的I型含量降低。反之，1型含量就高。因此，欲想在產(chǎn)品中獲得所需要的I型含量，必須有效地控制反響溫度和反響時(shí)環(huán)境中的水蒸氣分壓。表4-7和表4-8兩組數(shù)據(jù)表示了各因素之間的關(guān)系。表4-7升溫速度為5C/min時(shí)環(huán)境水蒸氣分壓與產(chǎn)品中I型含量的關(guān)系水蒸氣分壓I 型(%)H 型(%)§35t K Os S §8° oo010607090100100表4-8升溫為15C /min時(shí)環(huán)境水蒸氣分壓與產(chǎn)品中I型含量的關(guān)系水蒸氣分

35、壓I 型(%)H 型(%)010004490105650506530707220807910908701001000100工業(yè)化生產(chǎn)獲得的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，在大大低于420 C的溫度下也能生成I型，但是，這種I型只要在適當(dāng)?shù)臏囟认聨追昼姾?，便轉(zhuǎn)變成H型，穩(wěn)定的I型產(chǎn)品只能在450 C以上才能得到，但是，即使溫度很高，往往也得不到純I型甚至高溫產(chǎn)品經(jīng)冷卻后其I 型含量就會(huì)減少很多，究其原因，除了與加熱速度有關(guān)外，物料的降溫速度，系統(tǒng)中的水蒸 氣分壓也很重要。例如，采用塔式一步法，將正磷酸鹽溶液(5Na2O.3P2O5)噴入塔內(nèi)，控制尾氣溫度為 400520 C，最好控制 在420500 C，生成的三聚磷

36、酸 鈉含I型40%以上，可能到達(dá)60%以上，甚至接近100% ?I型。生成的三聚磷酸鈉 在10分鐘內(nèi)，最 好在4分鐘內(nèi)從450C冷卻到280C，冷卻進(jìn)環(huán)境水蒸氣分壓應(yīng)保 持 在 40KPa(30mmHg)以下，最好在 13.32KPa(100mmHg)以下。表4-9不同冷卻條件下的I型含量序號(hào)物料溫度C)環(huán)境水蒸氣分壓冷卻時(shí)間I型會(huì)含量冷卻前冷卻后(mmH )(mi n)(%142028028097124202802802430342028050108644202802039798據(jù)稱，將亞磷酸鹽參加磷酸鈉溶液，便能在聚合時(shí)生成希望的I型產(chǎn)品，其主要原因是利用亞磷酸鹽的熱解作用， 生成含磷高的

37、分解 產(chǎn)物，于燃燒時(shí)產(chǎn)生局部發(fā)熱所致第六節(jié)三聚磷酸鈉密度的控制密度的區(qū)分松密謀通常也叫做工業(yè)上常用松密度表示產(chǎn)品單位休積的質(zhì)量堆比重、假比重、視比重等等，這里統(tǒng)一稱為松密度，簡(jiǎn)稱密度。按密度分，三聚磷酸鈉產(chǎn)品可分為低密度、中密度、高密度三種，數(shù)值在0.30.7/cm 3之問稱作低密度，數(shù)值在0.701.1之問稱作中密 度，數(shù)值高于1.1以 上稱作高密度。中、低、密度為最常用產(chǎn)品 二、控制密度的意義了解洗滌生產(chǎn)的需要，就可知道控制密度的必要性，洗滌劑的生 產(chǎn)工藝是多種形 式的，因而對(duì)密度就有不同的要求，例如，為縮短洗 滌劑料漿的制備時(shí)間，就需要溶解 快的低密度產(chǎn)品，干混法生產(chǎn)也需 要低密度的產(chǎn)品

38、，塊狀洗滌劑的生產(chǎn)那么需要高密度的 產(chǎn)品，有時(shí)粉狀 洗滌劑的松密度太小，也需要用高密度的產(chǎn)品來調(diào)節(jié)三、控制密度的方法不同密度的產(chǎn)品可用不同的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)。例如，生產(chǎn)輕密度產(chǎn)品的工藝為兩步法和附聚法，生產(chǎn)中密度產(chǎn)品的工藝為回轉(zhuǎn)窖法和帶噴霧的附聚法,生產(chǎn)高度密度產(chǎn)品的工藝為循環(huán)煅燒法。四、 五鈉、偏鈉、焦鈉生產(chǎn)的比擬表4-10表 4-10序號(hào)名稱反響方程式反響的條件1反1、2NaH 2PO 4=Na2H 2P2O 7+H 2O290-310 C應(yīng)4NaH 2PO4=2Na4P2O7+2H 2O2、實(shí)際控制機(jī)為：Na2H2P2O7+ 2Na 4P207=2Na 5P3O10+H 2O理1300-40

39、0 C反應(yīng)Na3HP2O71、130-230 C生成五機(jī)鈉Na2HPO 4+Na2HPO 4.NaH 2PO4Na5P3O10- I理Na22、300 C生成2H2Na5P3O10- HP23、410C生成O7Na5P3O10- I(Na5P3O1o- I )(4-9)300C 時(shí)轉(zhuǎn)化成 Na5P3O1o-H, 410C 時(shí)轉(zhuǎn)化成 Na5P3O1o- I2偏 鈉H3PO4+NaOH 一 NaH 2PO4+H2O2NaH 2P04150-160 C Na4H2 卩 2。 7+ 出 0(酸性焦磷酸鈉)nNa2H2P207260300 C 2 (NapO 3) n-皿+nH 2O(NapO 3) n

40、-皿 360430 C (NaPO s)n- 11(NaPO3)n-l 360430 C Na3PO3O9 (環(huán)1、150-160 C生成Na4H2P2O72、260300 C生成(NapO 3 )n-3、360430 C由(NapO 3)n-皿生成(NaPO3)n-14、360430 C 由(NaPO 3) n- I生成Na3PO3O9(環(huán)狀)6、625C 由Na3PO3O9 生成(NaPO 3)n狀)NaP 30309625 C熔融物驟冷(NaPO 3) n3隹八、2Na2HPO 石 50400 C Na4P2O7+H2O1、350400 C鈉2NaH2PO4225-250°Na

41、2H2P2O7+H2O生成Na4P2O72、 225-250 CNa2 H2P2O7從上表可以看出序口號(hào)溫度區(qū)間產(chǎn)物備注1130-230 C1、Na4H 2P2O72、Na5P3Oi。-2225-250 CNa2 H2P2O71 (NapO 3) n-皿2、由(NapO 3')不溶物有n-1、(NapO 3) n-3260300 C皿成(NaP0 3)n-n2、(NaPO3)n-3、2Na5P3Oion4、Na5P3Oio-n1、Na5P3Oio-n4300350 C2、Na4P2O73、Na5P3O1o5350400 C1、Na5P301o-水不溶物I2、(NaPO 3 )n-n3、

42、Na4P2O74、Na5P3O10(NaPO 3) n- n第七節(jié)、五鈉各成分變化對(duì)產(chǎn)品總磷的影響關(guān)系在理論上：五鈉%+正鈉%+焦鈉%+偏鈉%+雜質(zhì) =100% ；那么總磷P2O5 % = 五鈉 % X57.88%+ 正鈉 X 50.18%+ 偏鈉 X 69.608%+ 焦鈉 X 53.383%。一、根據(jù)化學(xué)方程式 2Na2HPO4+ NaH2PO4 Na5P30i。,理論可 知當(dāng)二鈉和一鈉的比 為2: 1時(shí)生成的全是100%的五鈉，當(dāng)中和度 下降時(shí)由于一鈉過剩，就有偏鈉產(chǎn)生， 中和度每下降0.01從理論的 角度可計(jì)算出偏鈉變化和 P2O5的變化情況，見下表 5 1 O表5 1序號(hào)中和度2鈉1

43、 鈉1鈉多(mol)五鈉偏鈉總磷%質(zhì)量%質(zhì)量%1321(1-1) - 2=0.03681000057.8822.991.991(1.99-1)+ 2=0.005366.1699.890.40.1157.89332.981.981(1.98-1) - 2 =0.01364.3299.780.80.2257.90642.971.971(1.97-1) + 2=0.015362.4899.671.20.3357.91952.961.961(1.96-1) + 2=0.02360.6499.561.60.4457.93262.951.951(1.95-1) + 2=0.025358.899.452.0

44、0.5557.94572.941.941(1.94-1) + 2=0.03356.9499.342.40.6657.957從上表5 1可看出:1中和度每下降二鈉和一鈉的摩爾比為 2:1時(shí)生成的全是100%的五鈉，當(dāng)中和度升高時(shí)二鈉過剩，就有焦鈉產(chǎn)生，中和度每升高0.01從理論的角度可計(jì)算出偏鈉和P2O5的變化情況，見下表：52序號(hào)中和度鈉鈉2鈉多mol五鈉焦鈉總磷%質(zhì)量%質(zhì)量%1321(2-0)+8823.0120.995(2-1.99) + 1= 0.01366.1699.641.330.36257.8633.0220.99(2-1.98)+1=0.02364.32

45、99.272.660.72557.8443.0320.985(2-1.97) + 1=0.03362.4898.913.991.08957.8253.0420.98(2-1.96) + 1=0.04360.6498.545.321.44857.8063.0520.975(2-1.95) + 1=0.05358.898.166.651.81957.7873.0620.97(2-1.94) + 1=0.06356.9497.817.982.18757.760.01偏鈉上升0.11% ;2中和度每下降0.01總磷上升0.013%】、根據(jù)化學(xué)方程式2Na2HPO4+ NOH2PO4NasP301o可知

46、當(dāng)從上表52可看出:1中和度每上升0.01焦鈉上升0.362%2中和度每上升0.01總磷下降0.02%樣號(hào)Na/P中和度中和度差五鈉焦鈉正鈉偏鈉195.92.20.51.4296.31.80.61.331.652.896.51.60.81.140596.21.90.61.3平13.7X 0.096.2251.8750.6251.275均1597.11.80.30.8697.91.60.30.271.662.997.42.10.30.284296.82.50.30.4997.32.00.30.4平均9.9X 0.0197.32.060.30.41096.13.30.20.4來分析總磷和其O總磷%

47、57.9157.82三、根據(jù)楊承信編著的三聚磷鈉一書中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 它磷酸的變化，見表5 31196.13.30.30.3121.673.096.03.20.70.1134195.73.30.70.357.741496.03.30.5平8.4X 0.0195.983.280.480.275均1591.77.30.80.21691.96.90.90.3171.683.192.26.60.90.357.55182591.37.90.7平6.8X 0.0191.1757.仃50.825均1991.87.20.80.22090.68.50.70.2211.693.190.19.10.70.157.48

48、229390.48.80.7平均90.7258.40.7250.16從表5 3中可以看出；1、 中和度從2.085升至2.942時(shí)，中和度上升13.7X 0.01，總磷下降0.09%，中和度每升高0.01總磷下降0.09% - 13.7=0.0066%和度從2.942升至3.041時(shí)，中和度上升 9.9X 0.01，總磷下降0.08%，中和度每升高 0.01總磷下降0.08% - 9.9=0.0081% ;3、中和度從3.041升至3.125時(shí)，中和度上升8.4X 0.01，總磷下 降0.19%，中和度每升高0.01總磷下降0.19% - 8.4=0.023% ;4、中和度從3.125升至3.

49、193時(shí)，中和度上升 6.8X 0.01，總磷下 降0.1%，中和度每升高0.01總磷下降0.1% - 6.8=0.0147% ;四、一般說來，我們實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品中，五鈉、正、焦、偏鹽的含量為一個(gè)變化值，從我們的產(chǎn)品結(jié)果來看，產(chǎn)品中一般正鈉為0.30.5%、焦鈉為2.23.0%、偏鈉為0.30.5%，當(dāng)雜質(zhì)和一定時(shí),五鈉、正鈉、偏鈉、焦鈉的變化對(duì)P2O5的之間的關(guān)系見表5 4。表5 4總磷%五鈉%正鈉%焦鈉%偏鈉%雜質(zhì)%57.296.20.32.20.31.057.295.40.33.00.31.057.296.00.52.20.31.057.295.30.53.00.30.957.2950.53.00.51.057.295.90.32.20.51.157.295.80.52.20.51.1從表5 4上可以看出:1當(dāng)雜質(zhì)一定時(shí)，五鈉、正鈉、偏鈉、焦鈉在一定范圍內(nèi)的變化,對(duì)總磷沒有影響五、同樣我們實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品中，五鈉、正、焦、偏鹽的含量為一個(gè)變化值，從我們的產(chǎn)品結(jié)果來看，產(chǎn)品中一般正鈉為0.30.5%、焦鈉為2.23.0%、偏鈉