三聚磷酸钠生产工艺

1、三聚磷酸钠生产工艺一、三聚磷酸钠的性质1.1 产品名称三聚磷酸钠俗称“磷酸五钠或“五钠,化学式NaP30。，分子量368。1.2 产品性质1.2.1 物理性质1、外观：白色粉末状结晶，流动性较好。2、 1 型的密度为 2.62g/cm 3,H 型的密度为 2.57g/cm 3。3、 熔点： 620 C1.2.2 化学性质1、水合性能三聚磷酸钠因生成温度不同而有高温型I 型和低温型 H 型 之分，其区别在于两者的键长和键角不同， I 型和 H 型产品水合后均 生成六水合物 NaP30o ? 6HQ 在相同条件下 ，I 型水合作用较快产生 的热量高，溶于水时易产 生结块现象，这是由于 I 型结构中

2、存在四配 位体的钠离子，四配位体对水有强亲 和力，反之 H 型在水中那么以很慢 的速度生成六水物。三聚磷酸钠在室温下相当稳定， 在潮湿的空气中会缓慢的发生水 解反响，最 终生成正磷酸钠，反响如下： NaP3Qo+2H2Q - 2Na2HPQ4+NaH 2PQ42、对金属离子的螯合能力三聚磷酸钠与溶于水中的 eV、M&、Fe3+等金属离子有络合作用，生成可溶性络合物，如：NaROo+C 厂Na CaP30o +2Na +三聚磷酸钠的络合能力一般以钙值表示，即 100g 磷酸盐所能络合钙离子的克数，理论值为 13.4 。3、缓冲作用三聚磷酸钠水溶液呈弱碱性 1%水溶液的 PH 直约为 9.

3、7，它在 PH 为 4.3 ? 14 范围水中，形成悬浊液类似乳化液的作用，即分散 作用。三聚磷酸钠也能使液态、固态微粒更好的溶于液体如水介质 中，使溶液 外观完全透明，好似真溶液一样，这就是增溶作用。由于三聚磷酸钠具有以上独特的性能， 使之成为洗衣粉中的一种 重要的理想 原料。1.3 产品用途1.3.1 三聚磷酸钠主要作为合成洗涤剂的助剂同时还用于纤维工业精炼、漂白、染色的助剂、水质稳定剂、锅 炉除垢剂、 洗涤剂及食品工业的添加剂。1.3.2 三聚磷酸钠在合成洗涤剂中的作用合成洗涤剂的主要成份是外表活性剂， 表成活性剂具有润湿作 用、渗透作用、 乳化作用、分散作用和发泡作用等等，去污作用正是

4、 上述一些作用的综合综果。外表活性剂单独使用虽有去污作用， 但是并不是在所有的情况下 都能得到满 意的效果，例如：在硬水中效果差，手感不佳，价昂，在 高 PH 时洗涤效果虽好， 但是高 PH 值又会对被洗物和洗衣机发生侵 蚀作用等等， 因此，为使合成洗涤 剂即具有良好的洗涤效果， 又具有 更好的适应性， 成为人们乐于使用的洗涤用品， 就必须添加洗涤助剂。 助剂有有机助剂和无机剂助，不同的助剂有不同的作用， ：有机助剂 如羧甲基纤 维或甲基纤维素等， 可以防止污垢再沉积； 无机助剂有碳 酸钠、三聚磷酸钠、 焦磷酸钠、 硅酸钠和硫酸钠等， 这些无机助剂能 降低合成洗涤剂的临界胶束浓度， 可以使合成

5、洗涤剂在较低浓度下发 挥洗涤性能。 此外，这些无机助剂在碱性条件 下， 也可以增进合成洗 涤剂的去污效果， 而三聚磷酸钠是最好的无机助剂， 它 兼有多方面的 性能。1、使粉状洗涤剂产品具有良好的流动性由于三聚磷酸钠水合能形成稳定的水合物N$P3Oo ? 6H2Q 此水合 物在室温下蒸汽压力很低， 很稳定，从而阻止了粉状洗涤剂产品吸水 结块，使粉状洗涤 剂在含有较高水分情况下，仍然有较好的流动性。2、螯合作用自来水中一般都含有较高的 Ca+、Mg+离子即硬水，洗涤时，Cf、Mg+等离子能与合成洗涤剂中的活性剂反响生成、 粘滞性的金属 皂，降低了合成洗涤剂 的去污力，且易使织物发生金属皂的再污染，

6、 沉积在被洗物上的金属皂还会使织 物发硬变脆。由于三聚磷酸钠的螯合作用， 合成洗涤剂中配加三聚磷酸钠就可 使水中的 Cf、 M g +离子与三聚磷酸钠螯合，生成可溶性的络合物，从而软化硬水。3、乳化、分散和增溶作用 乳化作用：能使一种液体油成为小液滴 0.1 至数 +卩均匀地分 散在别一种 液体水中和作用叫乳化作用。分散作用： 能使固体粒子成细小颗粒均匀地分散在液体 水中的作 用叫分散 作用。增溶作用：是乳化、分散的极限阶段形成透明液体此时溶液的外观完全透明, 好象真溶液一样。由于上述作用，使得三聚磷酸钠能用于许多行业，例如：跟洗涤 剂一起使用 可以上污垢的再沉积， 提高洗涤效果；假设同染料一

7、起使用， 可加快其分散速度; 如果同于粘土和淀粉的料浆， 那么可增加其流动性，对润滑剂与脂肪的乳化性能可 以提高洗涤剂对这类物质的洗涤作用3、助洗作用三聚磷酸钠本身就有一定的助洗作用，三聚磷酸钠的助洗作用是由于它对微细的无机粒子或脂肪微滴具有分散、乳化、胶溶等作用，这些作用的综合便可提高对污垢的悬浮能力，防止污垢再沉积到织物 上，从而提高了洗涤剂的洗净作用。第二节、三聚磷酸钠生产方法1、由于中和液制取三聚磷酸钠的工艺路线虽各有不同，但是大体上可分为两大类：一类是先将中和液在喷雾枯燥中枯燥成一定粒度的正磷酸盐俗称干盐，然后再缩聚成三聚磷酸钠；另一类是直接由中 和液制成三聚磷酸钠，前者称作两步法，

8、 后者称作 一步法。 一步法形式较多，如沸腾床一步法、回转窑一步法，返料回转窑一步法和空塔 d J十2、生产主要工艺原理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、测定方法先取约 25ml 的蒸馏水于 250ml 三角烧瓶中，力口 10 滴中和液混匀， 参加 百里香指示剂 3 滴于三角瓶中，用 O.IMNaO 标准溶液滴定呈微兰 色，记下消耗NaOl的毫升数Vi,参加甲基橙2滴，用0.3M

9、HC标准溶液 滴定呈橙色为终点， 记下 HCI 所用毫升数 M。中和度计算:Z= M 1*V1 /M 2*V2 M 1/M2为溶液K值式中： z 表示中和度M1 表示HCI标准溶液的摩尔浓度M2 表示 NaOH 标准溶液的摩尔浓度3.2 工艺流程简述 磷酸自磷酸工序送至五钠工序磷酸贮槽贮存待用。烧碱自大贮 槽 送至五钠工序贮槽贮存待用。 生产时磷酸和烧碱按比例或通过计量向 中和搅 拌槽参加酸和碱， 并根据反响情况和酸碱量比调节阀门开度进 行粗中和液的配制， 中和液分析合格后再向搅拌槽内添加硝铵 催化 剂 ，待硝铵溶解完全后再把中 和液放入泵槽，经中和液下泵输送至 中和液贮槽。 合格的中和液自中

10、和液贮槽经 过滤器除去杂质后， 用高 压柱塞泵加压进入聚合炉， 经压力喷嘴雾化， 与煤气 烧嘴所燃煤气提 供的热源相遇， 枯燥、聚合成成品五钠， 从聚合炉尾进入冷却 滚筒冷 却，从冷却滚筒出来的五风钠由螺旋输送机送至斗式提升机提升到四 楼螺 旋输送机进口，再由螺旋输送机均匀给滚动筛或串级粉碎机喂 料。滚动筛分筛合 格的五钠或串级粉碎合格的五钠进入成品料仓， 滚 动筛分筛出的粗料进入粉碎机 粉碎后经过螺旋输送机送入斗式提升 机，再由螺旋输送机均匀给滚动筛喂料对大 料进行循环粉碎、筛分， 成品料仓的五钠经包装后送往五钠成品库。枯燥聚合产生的尾气经引风机抽出， 经旋风除尘器和电除尘器除 去大部份粉

11、尘后， 再经水沫除尘器进一步回收粉尘后， 由水沫除尘器 顶部排空。旋风除尘 器收得粉尘进入螺旋输送机输送到冷却滚筒与聚 合炉来的物料一起混合冷却后进 入斗式提升机。 水沫除尘器的循环液 送至中和搅拌槽作为配料用。煤气烧嘴燃烧所用煤气自煤气工段送来，经煤气缓冲罐、煤气水封、U型、水封钟罩阀送入聚合炉烧嘴与空气鼓风机供应的助燃空气 混合燃烧，提供枯燥聚合 热源第三节反响机理与控制反响速度的因素1 、反响机理的第一种说法由于中和度为 1.667 钠磷比的中和液制取三聚磷酸钠的过 程都可分成两个阶段：中和液脱水成无水磷酸钠和无水磷酸钠缩 聚成三聚磷酸钠。中和液脱水成无水磷酸钠是简单的枯燥过程， 而无水

12、磷酸钠缩聚成三聚磷酸钠那么是化学反响过程，此化学反响 按下述两步完成：第一步由正磷酸钠缩聚成焦磷酸盐：2NaH 2PO4 二 Na2H2P2O7+H2O 4-14-2)4NaH 2PO 4=2Na 4P2O7+2H2O第二步由焦磷酸盐缩聚成三聚磷酸钠：Na2H 2P2O7+ 2Na 4P2O7=2Na 5P3Oio+H 2O 4-3由于无水正磷酸盐是固体，所以式 4-1和式 4-2所示的反响都是 固相反响。由于反响温度较高，式 4-1和式 4-2释放出的水分会立即蒸 发。式 4-3 所示的反响的也是固相反响。根据热谱法研究，以每分钟 45C的升温速度加热磷酸二氢钠，温度到达190210 C时，

13、磷酸二氢钠就转化为酸性焦磷酸二钠，以相同的升温速度加热磷酸氢二钠，当温度到达290320 C时，磷酸氢二钠就 转化为焦磷酸四钠。当磷酸氢二钠和磷酸二氢钠按摩尔比2： 1 即 Na20: P2O5=5:3混合均匀后加热，到180190 C时，磷酸二氢钠就缩聚成酸性焦磷酸二钠，到200210 C时，磷酸氢二钠缩聚成焦磷酸四钠，由此可见，两种磷酸盐混合加热时，各自的缩聚温度都有降低：磷酸二氢钠 的转化温度下降515C。磷酸氢二钠的转化温度下降幅度较大，为90110C。因此，我们可以说185210 C是正磷酸盐 Na2O:P2O5=5: 3转化为焦磷酸盐的温度区。继续加热上述的混合物，当温度升到290

14、310 C时，焦磷酸盐就缩聚成三聚磷酸钠，为使缩聚反响进行得更快更完全，宜在300400 C，甚至更高的温度完成上述反响。各阶段的反响热效应如下：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综合( 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 的正磷酸盐制取三聚磷酸钠的反响 为吸热反 应，生成 1mol 三聚磷酸钠需要热量 14.7kcal 。2、反响机理的第二种说法在中和液 (Na?。/ P2O5=5: 3)脱水成正磷酸盐后，首先生成复盐：2Na2HPO4+NaH 2PO 4=Na 2HPO 4+Na 2HPO 4.Na2HPO4(4-8)然后在 130230 C 的温度下生成无定型的焦磷酸盐或亚稳态的 Na5P3Oi0- I 晶体 :Na3HP2O7Na 2HPO 4+ Na2HPO4. NaH 2pO 4(NasPsOio- I )(4-9)Na2H2P2O7300C 时转化成 Na5P30io- II, 410

17、C 时转化成 NasPsOio- I 从正磷酸盐生成焦磷酸盐的过程中有个 “液化过程，“液化 过程长 对反响有利。二、控制反响速度的因素 在讨论控制反响的因素以前，先看一些试验成果 图 4-1 (a) 、(b)、(c) 表示了正磷酸盐转化为三聚磷酸钠的速率，各种磷酸盐含量均以五氧化二磷含量表示。 加热 1015 分钟后焦 磷酸盐含量即达 7085% ，继续加热， 焦磷酸盐含量下降，聚磷酸 盐含量增加。图4-1 (a) 225C时的回执情况，加到2小时后，曲线2和3已趋 于水平， 表示焦磷酸盐含量不再降低， 聚磷酸盐含量不再增加， 可见在 225C 的条件下， 加热 2 小时后，由正磷酸盐转化后

18、三聚磷 酸钠的反响实际上已经停止。图4-1 (b)为250C时的加热情况，磷酸盐转化趋势与图 4-1 (a)相同。加热 初期生成三聚磷酸钠的速度很快， 50 分钟后三聚磷酸 钠的含量即达 48%， 之后反响进行速度减慢。图4-1 (c)和表4-1以不同形式表示了 300下C加热正磷酸盐混合 物的结果。加热 3 分钟焦磷酸钠含量就达最大值 67.1% ，此后焦 磷酸钠含量减少，同时三聚磷酸钠的含量增加， 20 分钟时，含量 增大到最大值 84.5% 。继续加热， 焦磷酸钠含量虽略有下降，但 是三聚磷酸钠含量不见增加，而三偏磷酸钠的含 量略有增加。400C加热无水正磷酸盐Na20/ P2O5=5：

19、 3的规律根本上和 300C 样，只是反响速度更快， 1015 分钟即告结束，而且反响 也未进行到底，最终 产品中也含有焦磷酸钠和三偏磷酸钠，还含 有少量的不溶性偏磷酸盐。(a)225 C转化率(b)250 C转化率120100 %80 % 6040200300 C转化速率1- 234 O51.02.03-0时间(h)(c)300 C转化率注：以上图为正磷酸盐(5Na2O.3P2O5)在各温度下的转化速率1正磷酸钠2焦磷酸钠3三三聚磷酸钠4三聚磷酸钠表4-1300 C时对加热无水正磷酸盐(5Na 2O.3P 2O5)结果时间正磷酸钠焦磷酸钠(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钠(%)钠(% )钠(%)12.3无无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综合分析225C、250C、300C和400C温度下加热无水正磷酸盐(5Na2O.3P 2O5)的结果可看出下面两个趋势：(1) 温度越高，完成反响的时间越短：225 C需2h, 250 C需50min , 300 C 仅

21、需20min。(2) 温度越高，产物中三聚磷酸钠含量越高，225 C含量为36% ,250C含量为48% , 300C含量为84.5%。再看表4-2所列数据。表4-2无水正磷酸盐(5Na2O.3P2O5)在不同温度下加热时, 添加硝酸铵和不添加硝酸铵的结果比拟硝酸铵加热温度三聚磷酸钠焦磷酸钠正磷酸钠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%磷酸铵，温

22、度为320 士 10C的三聚磷酸钠含量95.0% 与不加硝酸铵、加热温度为360 士 10C的三聚磷酸钠含量95.1% 近乎相同，可见，加了硝 酸铵后，反响温度降低 40C还能到达同样 的效果；同样，加0.5%硝酸铵，加热温度 为420 士 10C的三聚磷酸 钠含量96.1%也近乎相同，反响温度下的更多，约60C, 由此可 得出结论：添加硝酸铵后，回执温度即可降低4060 C，产品质量还 能与不加硝酸铵所得的产品一样，换言之，加硝酸铵后，可在不加硝酸铵温度下缩聚反响到达满意的程度。第四节、影响产品质量的主要原因一、中和度中和度即磷酸与烧碱反响的程度，其反响决定最终生成各种物质的多少，我们从以下

23、反响方程式可看出：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我们所控制的中和度按理论必须等于 3 .00,反响物才能全部生成五 钠成品.但我们控 制的中和度在实际中一般都偏离这个理论数值，这 主要是因为在实际生产控制中，中和 度受原料、人员分析误差的影响 很大，一般来说，中和度的上下对最终五钠产品质量有如下影响：中和度低：焦钠低、总磷高、水不溶物高，I型低、PH值低。婆美度我们所说的婆美度既中和液的浓度，中和液内除了Na2HPC4和Na H2 P04夕卜，大局

24、部都是水。而我们的聚合反响就由枯燥和聚合两部分组成，婆美度的上下那么表达物料中水的含量多少。在相同的热源供给条件下，料浆浓度的上下会直接影响产品的以下指标变化 n1、 产量；按我们高压泵满负荷运行来计算，婆美度为54%时，每班8小时会生成五钠93.3吨，当婆美度53%时每班8小时就只能生成五 钠92. 2吨。而热源用量那么会增加约6000大卡。2、 五钠I型；五钠I型与聚合炉内水蒸汽分压有很大的关系，在其 他工艺指标不作变动的情况下，婆美度高那么 I型高，婆美度低那么I型低。三、高压泵压力高压泵压力影响我们进入聚合炉内料浆的多少，也就是影响我们产量的多少。同时，高压泵压力还有以下几个影响因素：

25、1、 影响雾化效果，压力高那么雾化效果好，最终产品密度低；物料与火焰接触面积大，聚合效果好，五钠含量高；2、 高压泵压力也可以直接反映炉头喷枪配置的好与坏，是否有堵塞现象等。四、聚合炉温度 我们在实际控制中因为聚合炉头燃烧温度高，一般都以聚合炉尾温度 来作为控制依据。按理论要求五钠的聚合温度一般在480560oC之间，但在中和液中参加一定量的催化剂如硝酸胺、尿素等后聚合温度会降低至380420oC之间。也就是说聚合炉燃烧温度将直接影响我们的五钠含量上下；另外，聚合温度的上下会影响五钠中I型含量 的多少，在其他各项控制指标不变的情况下，聚合燃烧温度的上下会 导致产品的变化趋势一般如下表：在保证上

26、述因素的前提下，合理的搭配喷枪也是影响产品质量的一个重要的聚合温度oC五钠含量I 型28030093.0 93.50530032093.5 94.551032033094.5 95.5101733034095.5 96153034035096 96.8>30五、喷枪的规格型号喷枪的搭配不但是影响产品产量的重要因素，同时也是影响产品质量的重要因素，因为喷枪搭配直接影响雾化角，在聚合过程中，其它工 艺指标不改变的情况下，雾化角越小，那喷射距离就越远，那么，聚合的时间相应就缩短，这样就可以造成五钠含量 偏低，焦钠含量增高，总磷降低，水不溶物高，产品质量不合格。雾化角大，喷射距离就短，那么物料在

27、聚合炉内停留时间就长，产品聚合程度就好，产品质量也就越好， 但是，雾化角并不是越大越 好，雾化角太大，那么喷射距离 就越短，物料不能喷射到高温区指 火焰外焰聚合，直接就喷射到聚合炉壁，这样不 但不能聚合，还会造成炉头粘壁。六、聚合炉转速聚合炉转速也是聚合的一个重要因素，在其它工艺指标不改变的 情况下，聚合炉转速越快，相应物料在聚合炉内停留时间越短，那么 可能会造成物料聚合不完全的情况发生，同时会出现五钠含量偏低，焦钠含量增高，总磷降低，水不溶物高，产品质量不合格。聚合炉转速决定物料在炉内停留时间的长短，理论上料浆要聚合 完全必须的时间为20分钟，也就是说料浆在炉内停留时间必须到达2 0分钟。如

28、果聚合炉转速高，物料来不及聚合完全，最终产品中主 含量就会降低；另外我们从理论上知道五钠在聚合炉 内都是先生成I型，然后再转换成II型。由于聚合炉转速快，I型还来不及转换成II型， 最终导致产品中I型含量高。从总结经验数据来看，聚合炉转速每降低0.1转/分，五 钠I型会降低2? 3%聚合炉内停留时问过长，这样虽然有利产品聚合， 但由于时问过多， 物料在聚合炉内越积越多， 聚合炉负荷增大， 这样可能会引起聚合炉 由于负荷过大时引起停车 七：炉尾引风压力料浆在聚合炉内反响会生成大量的水蒸汽，炉尾引风就是及时将水蒸汽抽走，得到枯燥的物料。水蒸汽分压对五钠I型影响很大，引 风压力的上下就直接影响五钠I

29、型的升降，引风压力高那么I型高，一般每升高10 0 pa，五钠I型会 升高68%。每降低100 pa,五钠I型会降低4? 6%左右。但不允许降低至聚合炉 尾有正压。第五节I型和H型含量控制一、高H型含量的控制一硝酸和硝酸盐作催化剂使用硝酸、硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾和硝酸铅都可使I型转化为H型。此转化反响中，影响转化率的因素有三：所用催化剂的比例、转化温度和转化时问。表4-5列出了用2%NH4NO3使I型转化为H型的反响关系中温度和时问的关 系。表4-52%NH 4NO3使I型转化为H型的温度-时问关系温度C200250300350400450500时间h6311/21/41/61/12二水作催化

30、剂P2O5=5: 3 时，如果在聚合以前参加一定量的水分，聚合所得的三聚磷酸钠的 I 型含量就低，如果将上述的溶液枯燥至一定的程度， 使其 残留水分与枯燥产物加水的水含量相同， 聚合所得的三聚磷酸钠的型含量就高例如，将正磷酸盐溶液5Na20.3 P2O5枯燥至含水量为0.5% 重量，此产 物于 330CM 烧 2 小时，所得三聚磷酸钠的温升试验 值 TRT 为 11.5, 1%水溶 液的 PH 值为 9.35 。另一个试验是， 正磷酸盐混合物的含水量为 0.5% 重量 Na2O/ P 2O5=5: 3, 用温度为 135C 的热空气吹扫，使其脱水，然后再使干 燥产物突然与温度与 20 C 的

31、湿空气接触，于是产物被空气饱和，温 度降至30C。最终含水量约为2%，于同样条 件下聚合所得三聚磷酸 钠的 TRT=6.15 水溶液的 PH 值为 9.7。加水能减少三聚磷酸钠中 I 型含量原因不清楚， 理论上推测， 用 饱和湿空气冷 却正磷酸盐混合物，也可同时使用上述各方法中的几 种。三加少量三聚磷酸钠晶体。在正磷酸盐5Na2O/ P2O5中参加三聚磷酸钠晶体可提高 H型的得率，三种 三聚磷酸钠晶体 I型、H型和六水物都有此种作用，不过，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，与 11.4g 未研磨的片状 NaH2

32、PO4、Na2HPO4。2HO 5Na2O.3P2O5均匀混合，然后等分成 6份，每份2g，逐个放 入 250C 的加热炉中，每个样在加热炉中的停留 时间不同，到时间后取出并分析各自0.6g 六水物的 H 型含量，再用重复上述试验， 最后不加晶种重复上述试验，加了结晶三聚磷酸钠以 后，转化速率大大加快，在相同的加热时问下 H型含量提高， 加I型 的效果优于加六水物的效果(四)在有水蒸气存在时反复煅烧三聚磷酸钠，反复煅烧的效果见表4-6表4-6反复煅烧可降低三聚磷酸钠的TRT原始样(TRT每次煅烧 温度C)每次煅烧时间(min)煅烧后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个试样，每个试样都必须经过五次煅烧，每经过一次煅烧，其TRT数就降低一点。后4个样原始RTT数相同，但由于 不同的煅烧温度和不同的煅烧时问，每次煅烧后的 TRT数都不相同。实验用的物料系由含100份P2O5的三聚磷酸钠和20份正磷酸盐(5Na2O.3P2O5)溶液组成，正磷酸盐溶液润湿了三聚磷酸钠。煅烧时正磷酸盐溶入的游离水和正磷酸盐缩聚成三聚磷酸钠而放出的分子进入气相，成为实验时的环境水蒸气分压，每

34、经过一次煅烧即分出总数的六分之一作为产品，剩下的投入下一次循环。I型含量的精确控制就高，反之，1型含量就低。另外，反响时环境水蒸气分压增高，所得产品中的I型含量降低。反之，1型含量就高。因此，欲想在产品中获得所需要的I型含量，必须有效地控制反响温度和反响时环境中的水蒸气分压。表4-7和表4-8两组数据表示了各因素之间的关系。表4-7升温速度为5C/min时环境水蒸气分压与产品中I型含量的关系水蒸气分压I 型(%)H 型(%)§35t K Os S §8° oo010607090100100表4-8升温为15C /min时环境水蒸气分压与产品中I型含量的关系水蒸气分

35、压I 型(%)H 型(%)010004490105650506530707220807910908701001000100工业化生产获得的经验认为，在大大低于420 C的温度下也能生成I型，但是，这种I型只要在适当的温度下几分钟后，便转变成H型，稳定的I型产品只能在450 C以上才能得到，但是，即使温度很高，往往也得不到纯I型甚至高温产品经冷却后其I 型含量就会减少很多，究其原因，除了与加热速度有关外，物料的降温速度，系统中的水蒸 气分压也很重要。例如，采用塔式一步法，将正磷酸盐溶液(5Na2O.3P2O5)喷入塔内，控制尾气温度为 400520 C，最好控制 在420500 C，生成的三聚磷

36、酸 钠含I型40%以上，可能到达60%以上，甚至接近100% ?I型。生成的三聚磷酸钠 在10分钟内，最 好在4分钟内从450C冷却到280C，冷却进环境水蒸气分压应保 持 在 40KPa(30mmHg)以下，最好在 13.32KPa(100mmHg)以下。表4-9不同冷却条件下的I型含量序号物料温度C)环境水蒸气分压冷却时间I型会含量冷却前冷却后(mmH )(mi n)(%142028028097124202802802430342028050108644202802039798据称，将亚磷酸盐参加磷酸钠溶液，便能在聚合时生成希望的I型产品，其主要原因是利用亚磷酸盐的热解作用， 生成含磷高的

37、分解 产物，于燃烧时产生局部发热所致第六节三聚磷酸钠密度的控制密度的区分松密谋通常也叫做工业上常用松密度表示产品单位休积的质量堆比重、假比重、视比重等等，这里统一称为松密度，简称密度。按密度分，三聚磷酸钠产品可分为低密度、中密度、高密度三种，数值在0.30.7/cm 3之问称作低密度，数值在0.701.1之问称作中密 度，数值高于1.1以 上称作高密度。中、低、密度为最常用产品 二、控制密度的意义了解洗涤生产的需要，就可知道控制密度的必要性，洗涤剂的生 产工艺是多种形 式的，因而对密度就有不同的要求，例如，为缩短洗 涤剂料浆的制备时间，就需要溶解 快的低密度产品，干混法生产也需 要低密度的产品

38、，块状洗涤剂的生产那么需要高密度的 产品，有时粉状 洗涤剂的松密度太小，也需要用高密度的产品来调节三、控制密度的方法不同密度的产品可用不同的生产工艺生产。例如，生产轻密度产品的工艺为两步法和附聚法，生产中密度产品的工艺为回转窖法和带喷雾的附聚法,生产高度密度产品的工艺为循环煅烧法。四、 五钠、偏钠、焦钠生产的比拟表4-10表 4-10序号名称反响方程式反响的条件1反1、2NaH 2PO 4=Na2H 2P2O 7+H 2O290-310 C应4NaH 2PO4=2Na4P2O7+2H 2O2、实际控制机为：Na2H2P2O7+ 2Na 4P207=2Na 5P3O10+H 2O理1300-40

39、0 C反应Na3HP2O71、130-230 C生成五机钠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 时转化成 Na5P3O1o-H, 410C 时转化成 Na5P3O1o- I2偏 钠H3PO4+NaOH 一 NaH 2PO4+H2O2NaH 2P04150-160 C Na4H2 卩 2。 7+ 出 0(酸性焦磷酸钠)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 (环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(环状)6、625C 由Na3PO3O9 生成(NaPO 3)n状)NaP 30309625 C熔融物骤冷(NaPO 3) n3隹八、2Na2HPO 石 50400 C Na4P2O7+H2O1、350400 C钠2NaH2PO4225-250°Na

41、2H2P2O7+H2O生成Na4P2O72、 225-250 CNa2 H2P2O7从上表可以看出序口号温度区间产物备注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第七节、五钠各成分变化对产品总磷的影响关系在理论上：五钠%+正钠%+焦钠%+偏钠%+杂质 =100% ；那么总磷P2O5 % = 五钠 % X57.88%+ 正钠 X 50.18%+ 偏钠 X 69.608%+ 焦钠 X 53.383%。一、根据化学方程式 2Na2HPO4+ NaH2PO4 Na5P30i。,理论可 知当二钠和一钠的比 为2: 1时生成的全是100%的五钠，当中和度 下降时由于一钠过剩，就有偏钠产生， 中和度每下降0.01从理论的 角度可计算出偏钠变化和 P2O5的变化情况，见下表 5 1 O表5 1序号中和度2钠1

43、 钠1钠多(mol)五钠偏钠总磷%质量%质量%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从上表5 1可看出:1中和度每下降二钠和一钠的摩尔比为 2:1时生成的全是100%的五钠，当中和度升高时二钠过剩，就有焦钠产生，中和度每升高0.01从理论的角度可计算出偏钠和P2O5的变化情况，见下表：52序号中和度钠钠2钠多mol五钠焦钠总磷%质量%质量%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偏钠上升0.11% ;2中和度每下降0.01总磷上升0.013%】、根据化学方程式2Na2HPO4+ NOH2PO4NasP301o可知

46、当从上表52可看出:1中和度每上升0.01焦钠上升0.362%2中和度每上升0.01总磷下降0.02%样号Na/P中和度中和度差五钠焦钠正钠偏钠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来分析总磷和其O总磷%

47、57.9157.82三、根据杨承信编著的三聚磷钠一书中的实验数据， 它磷酸的变化，见表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从表5 3中可以看出；1、 中和度从2.085升至2.942时，中和度上升13.7X 0.01，总磷下降0.09%，中和度每升高0.01总磷下降0.09% - 13.7=0.0066%和度从2.942升至3.041时，中和度上升 9.9X 0.01，总磷下降0.08%，中和度每升高 0.01总磷下降0.08% - 9.9=0.0081% ;3、中和度从3.041升至3.125时，中和度上升8.4X 0.01，总磷下 降0.19%，中和度每升高0.01总磷下降0.19% - 8.4=0.023% ;4、中和度从3.125升至3.

49、193时，中和度上升 6.8X 0.01，总磷下 降0.1%，中和度每升高0.01总磷下降0.1% - 6.8=0.0147% ;四、一般说来，我们实际生产的产品中，五钠、正、焦、偏盐的含量为一个变化值，从我们的产品结果来看，产品中一般正钠为0.30.5%、焦钠为2.23.0%、偏钠为0.30.5%，当杂质和一定时,五钠、正钠、偏钠、焦钠的变化对P2O5的之间的关系见表5 4。表5 4总磷%五钠%正钠%焦钠%偏钠%杂质%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从表5 4上可以看出:1当杂质一定时，五钠、正钠、偏钠、焦钠在一定范围内的变化,对总磷没有影响五、同样我们实际生产的产品中，五钠、正、焦、偏盐的含量为一个变化值，从我们的产品结果来看，产品中一般正钠为0.30.5%、焦钠为2.23.0%、偏钠