[发明专利]五硫化二磷的制备方法中进料方式的改进

说明书

技术领域

本发明涉及采用液相法生产五硫化二磷的制备方法，特别涉及五硫化二磷反应和蒸馏段工艺的改进，也涉及进料方式的改进。

背景技术

五硫化二磷P₂S₅(又称十硫化四磷P₄S₁₀)为淡黄色和黄绿色结晶物质，有类似于硫化氢的臭味，具有强吸湿性，是一种重要的化工原料中间体，主要用于生产杀虫剂、高效有机磷农药、高级润滑油添加剂，可在有机合成中用于制备各种含硫和含磷的化合物，还可用于制备药物。近年来，随着对农药残留毒性的认识，有机磷农药因其固有的特性，其用量正在逐年下降，相反，随着汽车、石油、医药等行业的发展，高质量的优质五硫化二磷的需求量却逐年上升，并对其质量提出了严格要求。

五硫化二磷的生产方法分为气相法和液相法两大类。气相法的温度高、反应釜的排气管容易堵塞、操作难度大，因而不太常用。工业生产中最为常用的是液相法，液相法的制备方法为：将液态单质硫(硫黄)和磷(黄磷)按化学计量通入反应釜中进行反应，获得的反应产物经过蒸馏提纯，然后将提纯后的液态五硫化二磷在冷却表面上进行固化从而获得产品。

其中，反应和蒸馏工艺参数的控制对产品的纯度和收率有着密切地影响。现有技术中已存在多种五硫化二磷的生产工艺。

US2794705A公开了将液态磷和液态硫连续引入由五硫化二磷构成的沸腾物料中，以进行磷和硫之间的连续反应生成五硫化二磷，其反应温度为505～525℃，反应压力为常压，反应产物从反应器中直接蒸馏出来，并通过冷凝而取出，反应的控制是通过控制反应物的添加速率和加入比例来实现。总反应进料速率主要通过观察反应温度来控制，反应物的比例控制则源于产物的分析，而根据分析结果来确定和调节进料速率、温度、停留时间和冷却速率通常需要几小时。

DE4032000A1公开了一种连续制备五硫化二磷的方法，分为两个反应阶段，第一阶段形成磷含量为28.2％的磷的硫化物的熔融物，再添加硫生成五硫化二磷，完成第二阶段的反应，两个阶段分别在两个反应器中进行。该工艺获得了高纯度的产品，降低了成本，安全性也得到了提高。

SU1058877A1公开了一种高效的生产五硫化二磷的方法，首先，按五硫化二磷产物的比例形成两个不同比例的磷和硫的混合物，一个中磷过量，而另一个中硫过量，然后加热这两个混合物，形成磷含量分别为29-30wt％和27-27.6wt％的两个半成品，然后，两个半成品在300-420℃反应1-2小时即可获得产品，试验表明，该方法可使反应时间从24小时降低为1-2小时。

意大利意大麦斯公司(Italmatch)提供的五硫化二磷工艺为：将液体硫磺和黄磷用泵打入反应釜，反应温度为：350～550℃，反应压力为0.1～10bar(绝压)，然后将反应釜内反应生成的五硫化二磷引入减压蒸馏釜进行减压蒸馏，液体五硫化二磷在蒸馏釜与反应釜之间循环，利用反应热进行蒸馏，并通过循环回反应釜的五硫化二磷调节反应釜的温度，蒸馏出来的五硫化二磷通过冷凝成液体，然后经制片工艺获得五硫化二磷产品。其中，反应釜中磷硫比例是严格自动控制的，磷含量控制在27.9％-28.3％的范围内。

可见，已有的五硫化二磷制备工艺，存在制备工艺复杂或者所得产品品质不高等缺陷。目前，相对先进的五硫化二磷生产工艺为意大麦斯公司(Italmatch)提供的液相法，但其所获得的五硫化二磷仍含有0.155-0.175％的副产物(P₄S₇，P₄S₉等)，终产品的纯度不够高。

发明内容

本发明是对意大麦斯公司(Italmatch)五硫化二磷工艺的改进。因此，本发明的目的在于提供一种五硫化二磷的制备方法，包括如下步骤：1)将熔融的液体硫磺和熔融的黄磷按化学计量比例连续输送到反应釜中，在搅拌的条件下进行液相反应，反应釜内反应温度恒定在410-430℃，反应压力恒定在17-21毫巴(表压，微正压)，所述压力由充入的氮气产生；2)反应后的物料连续不断地被抽到减压蒸馏釜中，利用反应热在减压蒸馏釜中进行减压蒸馏，蒸馏温度恒定在390-395℃，蒸馏真空度恒定在80-95毫巴(绝压)；3)经过减压蒸馏形成的五硫化二磷蒸汽经冷凝器冷凝成液态五硫化二磷，集中到五硫化二磷成品储罐中，并在氮气保护下从成品储罐由泵输送到制片机进行制片；其中，减压蒸馏釜中的部分物料返回反应釜中。成品储罐中的部分物料也返回蒸馏釜中；整个工艺过程在氮气保护下进行。