[發明專利]一種二步法制備水溶性聚磷酸銨的方法

有效

• 申請號: 202110285470.7
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112875668B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 周凌翔;王國棟;張勇;馬克猛;龍文恒
• 申請（專利權）人: 云南云天化股份有限公司
• 主分類號: C01B25/40
• 分類號: C01B25/40
• 代理公司: 昆明普發諾拉知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53209
• 代理人: 葛玉軍

本發明公開了一種二步法制備水溶性聚磷酸銨的方法，涉及水溶性聚磷酸銨生產技術領域。將熔融磷酸一銨和熔融尿素送入反應釜中反應，得到酸性聚磷酸銨熔融液；將聚磷酸熔融液送入捏合反應器，與固體尿素二次反應，得到聚磷酸銨半成品；將聚磷酸銨半成品冷卻、破碎后得到水溶性聚磷酸銨產品；反應過程匯總尾氣經風機送入洗滌塔中洗滌達標后排放。制備方法分兩步進行，一次反應在較高溫度下進行得到多聚合度分布的聚磷酸銨熔融體，二次反應在較低溫度下進行，進一步提高聚合率，得到加工性能好的聚磷酸銨。尿素分二次投入，降低了聚合反應劇烈程度，限制尿素用量，降低生產成本，優化了現有的返料工藝路線，縮短了裝置流程。

技術領域

本發明涉及水溶性聚磷酸銨生產技術領域，具體涉及一種二步法制備水溶性聚磷酸銨的方法。

背景技術

聚磷酸銨(簡稱APP)是一種含氮和磷的聚磷酸鹽，外觀為白色粉末，有結晶和無定形兩種形態，通式為(NH₄)_n+2P_nO_3n+1(n≥2)。當n＝2～20時屬于水溶性，用作農用化肥；當n＞20時為難溶性APP，在高溫下受熱分解可形成覆蓋燃燒面的聚磷酸硬殼并釋放出氨氣、水蒸氣等不燃性氣體從而阻止燃燒，主要用于防火涂料、木材、塑料、纖維等行業的阻燃劑。

在國外，聚磷酸銨已廣泛應用于農業生產領域，特別是在美國和歐洲發達國家。據報導，作為肥料使用的聚磷酸銨是美國在上世紀60年代開發的，在管式反應器中熱法或濕法聚磷酸在高溫下與氨氣反應，生成聚磷酸銨溶液。

聚磷酸銨在國內的研究起步較晚，主要是高聚合度聚磷酸銨，其用途以阻燃劑為主。近年來，聚磷酸銨才逐漸進入復混肥料和液體肥料等生產領域。聚磷酸銨的生產方法很多，常見的水溶性聚磷酸銨生產方法主要有磷酸-尿素縮合法和磷酸銨鹽-尿素縮合法。

專利CN108002357A公開了一種高水溶性聚磷酸銨固體的生產方法，以五氧化二磷質量分數為72～76％的工業磷酸、液氨、氣氨為原料，通過管式中和縮聚反應和聚合釜進一步中和縮聚反應而制取高溫熔融物料，然后加入水溶性聚磷酸銨成品返料，冷卻、破碎制得高水溶性的聚磷酸銨固體。該法不足之處在于工業磷酸成本較高，制得的高溫熔融物料較為粘稠，易吸濕，直接冷卻后性狀較差，需要提供2～3倍的聚磷酸銨返料促進熔融物料冷卻、結晶。不僅增加了返料流程，而且在實際生產中，混合冷卻過程熔融物易粘結返料形成大塊物料，不利于產品質量穩定及過程控制。

專利CN105503276B公開了一種全水溶性固體聚磷酸銨制備方法，將磷酸二氫銨熔融得到熔融料漿，制得的料漿加入尿素攪拌反應得到反應料漿，隨后將反應料漿加入到水溶性固體聚磷酸銨反應完成得到聚合固化物，最后將固化物進行粉碎，并密封包裝得到水溶性聚磷酸銨。該法制得的反應料漿同樣較為粘稠，也需要加入2～3倍的聚磷酸銨返料促進熔融物料冷卻、結晶，不足之處同CN108002357A。

專利CN105967164A公開了一種制備高聚合率水溶性聚磷酸銨的方法，將磷酸一銨和尿素按一定比例加入到反應釜中，攪拌、加熱控制溫度110-180℃，發生縮合反應得到水溶性聚磷酸銨粉末。該法可直接得到加工性能較好的聚磷酸銨，其不足在于尿素消耗高，反應溫度較低，得到的聚磷酸銨以焦磷酸銨為主，三聚及以上磷酸銨分布很少。

針對以上問題，本發明采用磷酸一銨作為原料，利用二步法制備水溶性聚磷酸銨，優化工藝流程，得到加工性能好、聚合度分布廣、成本相對較低的水溶性聚磷酸銨產品。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二步法制備水溶性聚磷酸銨的方法，解決現有制備方法中原料消耗高、產品中三聚及以上磷酸銨分布少的問題。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：一種二步法制備水溶性聚磷酸銨的方法，其特征在于包括如下步驟：