Способ получения фосфористой кислоты Советский патент 1982 года по МПК C01B25/16 

I

Изобретение относится к получению фосфористой кислоты (), которая используется в производстве синтетического полиэфирного волокна , в органическом синтезе и в качестве химического реактива.

Известен способ получения фосфористой кислоты путем смещения фосфористой кислоты, содержащей хлориды, с водой и маточником от кристаллизации при 60-75°С. Полученную смесь продувают воздухом до остаточного содержания НС) 0,1-0,02 мас.. Затем смесь медленно охлаждают при перемешивании до 20-35С, отделяют выкристаллизовавшуюся фосфористую кислоту от маточного раствора, который направляют на смешение l.

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 количестве при 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, охлаждени10ем до ЗО-бО С, охлаждением до комнатной температуры и кристаллизацией продукта. В процессе вакуум-сушки, нагревания и последующего охлаждения происходит удаление неполярного раст15ворителя и хлористого водорода. Вы;ход продукта 90%, содержание примесей в продукте, мас.: Р (V) 0,б5, С1 0,001, продолжительность процесса 9-10 ч.

20

Недостатками такого способа являются относительно низкий выход, повышенное содержание примесей и большая продолжительность процесса Цель изобретения - повышение выхода и чистоты продукта, а также сокращение продолжительности процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фосфористой кислоты, заключающимуся в гидролизе треххлористого фосфора водой при мольном соотношении треххлористого фосфора и воды, равном 1 : {3,), при 2Q-kQ C и давлени 500-700 мм рт.ст. нагревании жидкой фосфористой кислоты до и продувки ее инертным газом в вакууме да1Я отгонки HCI с последующим охлаждением кислоты до 60-70 0, введением затравки и кристаллизацией продукта при охлаждении до 20-30 С. Охлаждение ведут со скоростью 1-2 г|5ад/мин. Это позволяет повысить выход продукта до , снизить содержание примесейД: Р (V) до ,15; 1 до 5-8-рЧ- S04 до 3-5-107 Fe до 1 40 и тяжелых металлов до 1 -Ю, сократить продолжительность процесса до ч. При мольном отношении PClj к воде больше 1 :3$3 снижается скорость гидролиза по мере накопления- в реакцион ной среде продуктов гидролиза фосфористой кислоты и хлористого водрод Кроме того, образуется пересыщенный раствор фосфористой кислоты,-способный к спонтанной кристаллизации. При мольном отношении меньше 1:4,3 остается относительно много непрореаги ровавшей воды, что увеличивает затра ты на ее отгонку. В процессе гидролиза в предлагаемом интервале мольных отношений давление образующегося хлористого водорода превышает атмосферное. Для уско рения процесса гидролиз ведут при.да лении 500-700 мм рт.ст. При давлении ниже 500 мм рт, ст, усиливается испарение PC Ц , что приводит к непо ноте гидролиза. При давлении выше 700 мм рт,ст скорость отгонки хло ристого водорода низкая, что приводи К загрязнению продуктаХЛор-ионами В интервале температур 75 90С 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 температуре выше 90 С возможно частичное разложение фосфористой кислоты и ее окисление водой с образованием фосфорной кислоты, что приводит к При охлаждезагрязнению продукта. НИИ до 60 С фосфористая кислота быстро кристаллизуется, образуя крупные кристаллы и сростки. Температура 30-30 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 абсорбеР° вакуум-насоса и кристаллизатора. Для получения фосфористой кислоты используют свежеперёгнанный РС1, который хранят в инертной атмосфере, В реактор заливают 29,7 мл воды и в абсорберы соответственно 20 мл соляной кислоты, 168 мл 7%-нои соляной кислоты и 1б1 мл дистиллированной воды, в первом абсорбере температура соляной кислоты , во втором и третьем абсорберах температура кислоты и воды 5°С, До начала гидролиза с помощью вакуум-насоса из системы откачивают кислород. Затем в течение 20 мин при перемешивании (300 об/мин) в реактор подают 17,2 г РС1, поддерживая температуру 20-30°С, в течение следующих 30 мин в реактор подают 51,6 г РС1з, поддерживая температуру 30 , Таким образом, мольное отношение 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 НС1 улетучивается часть PCI, которая полностью поглощается в первом абсорбере, образуя фосфористую кислоту. Реакционную смесь в реакторе перемешивают еще 40 мин до окончания гидролиза, после чего из первого абсорбера переливают туда раствор, сЪдержа-, щий 30,8 г . Температуру в реакторе поднимают с 40 до 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

кислоты выливают в кристаллизатор, охлаждают до , вносят затравку в виде кристаллической НЦРО и охлаждают до со скоростью 1-2 град/мин при перемешивании .(300 об/мин) . По- 5 лучают Л1 г мелкокристаллической фосфористой кислоты, что соответствует 100%-ному выходу. Содержание примесей в продукте вес.%: . 0,15, СГБ-Ю 504 Fe и тяжелые to металлы по I-IO. Продолжительность процесса - ч. Одновременно с фос- . фористой кислотой гголучают 227,8 г соляной кислоты, содержание фосфористой кислоты в которойts .

Пример 2. Процесс проводят так,как описано в примере 1. PC Ц и воду берут в мольном соотношении, равном ,3., т.е. 68,7 г РС1 иJQ

0,5 г воды. Гидролиз проводят при и давлении ;700 мм рт.ст. Получают 41 г , что соответствует 100|-ному выходу. Содержание примесей в продукте,вес.I: HjPO 0,

сГ B. 1оЧ Fe

тяжелые Металлы 1-10. Продолжителььфсть процесса 4, ч. Одновременно получают 208 г соляной кислоты, содержание ,. в которой30 1-1(Г1ес.%. .

П р и м е р . 3- Процесс проводят так,как описано в примере 1. РСЦ и воду берут в мольном соотношеиии, равном 1:3,5, т.е. ,39,25 г 35 PCIg и 18 г воды. Гидролиз проводят при 30°С и давлении 500 мм рт.ст.

После продувки расплава фосфористой кислоты инертным газом при и-давлении 20мм рт.ст. ее охлажда- 40 ют в кристаллизаторе ДО , вносят затравку и охлаждают при перемешивании со скоростью 1-2 град/мин. Получают мелкокристаллическую фосфорис,тую кислоту с выходом 100%, содержание примесей в которой, весД:

ИзРОд 0,15, .-

ре и тяжелые металлы по ЬЮ . Продолжительность процесса 3 ч. Одновременно получают 33%-ну(о соляную кислоту.

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

формула изобретения

1.Способ получения фосфористой кислоты, включающий гидролиз при трихлорида фосфора, отгонку хлористого водорода при нагревании кислоты, охлаждение и кристаллизацию продукта, отличающийся тем, что, с целью 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 1: (3,,3) , отгонку хлористого водорода ведут в вакууме инертным газом при температуре 75-90С, после охлаждения кислоты до 60-70 С вводят затравку и затем охлаждают до 20-30°С.

2.Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что охлаждение.ведут со скоростью 1-2 град/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ ff ,

кл. С 01 В 25/1бЗ, опублик. 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № , кл. С 01 В 25/16, 1975.