[发明专利]黄磷的净化方法

说明书

本发明涉及黄磷净化方法，这种磷做为一种原料可用于生产食品工业，无线电工业和航空工业使用的特别纯净物质。

用已知的一些方法制取的黄磷含有大量有机和无机杂质，尤其是碳化物、金属盐类与金属氧化物，以及硫化物。对涉及下列杂质的含量（重量%）净化磷的主要要求：有机杂质不超过0.003，铁化物，换算成铁不超过0.0005，硫化物，换算成硫低于0.002。二硫化碳中不溶残渣（CS₂中H.O）的含量不应超过0.001%。

已知的黄磷净化方法（JP，B，49-9315），是将黄磷熔融体在水的存在下同粒状活性炭混合，随后将制成的混合液加热到98-102℃，再从形成的蒸汽瓦斯相中冷凝出磷。

上述方法主要对清除磷中的有机化合物有效，因为有机化合物沸点较高，磷蒸发时它们残留在液相中。

在上述流程中，由于高温和阻碍活性炭与磷积极接触的水的存在对炭吸附性的不良影响，活性炭不能保证有效的清除无机杂质。此外，这种工艺具有较大的火险性，需要采用专门耐腐蚀的设备，其特点是产有大量含磷废水和气体废物。

已知清除黄磷中铁、铅、砷的化合物的方法（DE，B，1143794）是将磷的熔融体同多磷酸混合，从形成的乳浊液中分离酸，将黄磷通过装有活性炭和高岭土混合物的蒸馏塔，而后分离出净化的黄磷。

净化后的黄磷含无机杂质0.005%，有机杂质0.009%。这种方法不能保证磷的高度净化，需要对含大量磷的废物进行利用，其特点是耗电量大。

已知的黄磷净化方法（DE，B，2135546）是往黄磷熔融体中加入活性炭水悬浮液，按逆流原理互相混合，用分选法将形成的悬浮液分离成固态沉淀物和含有机杂质不超过0.001%的净化磷。在净化中按着磷重量的0.5～5%，采用活性炭与单位面积不小于800米²/克。活性炭悬浮液和磷的接触不超过0.5-15分，同时最好将磷处理二次或更多次，以提高净化程度。

上述方法可清除磷中的有机杂质，对清除无机化合物，尤其是铁、硫化合物效果不佳。活性炭的选择性吸附能力在该流程中决定于较大的比表面积（800米²/克）、活性炭的孔隙状结构，其孔隙的大小与有机化合物的分子大小相当。由于混合过程是在逆流中进行的，磷和活性炭的水悬浮液相接触的时间不足以有效地吸附无机化合物。当磷和重新配制的活性炭水悬浮液多次接触时，才能达到高度清除有机杂质，活性炭孔隙中充填的水阻碍着黄磷和活性炭更积极地接触。该方法的特点是工艺简单，但产有大量被磷和炭污染的废水，这需要追加除磷和除炭的费用。

本发明以下列任务为基础：在使用已选好特性的活性炭的条件下，研制一种通过改变各种组份引入和混合方式来净化黄磷的方法，以保证高度清除黄磷中的有机和无机杂质，其特点是工艺既简单，又经济。

这一任务的解决办法是提出一种净化黄磷的方法，这种方法包括往磷的熔融体中添加活性炭并将其混合形成悬浮液，然后将悬浮液分离成净化的黄磷和固态残渣，根据本发明，向黄磷熔融体中添加粉末状比表面积小于800米²/克的活性炭，在湍流状态下进行混合，其混合时间应足以使各种组份相接触，添加和混合步骤在惰性气体中进行。

所推荐的方法可以保证清除黄磷中的有机杂质达到低于0.003%，无机杂质（重量%）：铁化物，换算成铁达0.0005%，硫化物，换算成硫达0.0008%，二硫化碳中不溶残渣0.001%。这样高的净化程度是由确保比表面积小于800米²/克的活性炭吸附性决定的，这种活性炭的结构形成了大孔隙和超微孔隙。后者起传送通道的作用并与无机杂质的分子大小相当，从而保证了均匀地有效吸附全部杂质。

推荐使用从半焦炭或泥炭中制取的粉末状活性炭。这种活性炭在比表面积方面具有最佳性能。加炭量最好是磷重量的3-5%，因为少于3%会使净化程度减低，超过重量的5%由于缺乏对净化程度的影响，效果不佳。

在湍流状态下进行的混合步骤对净化程度影响极大。在这种状态下，沿黄磷整个体积形成活性炭均匀分布的悬浮液，这时造成各种组份接触和改善活性炭从黄磷中吸附杂质的最有利条件。

当数Re保持在1×10⁵至5×10⁶范围时，清除有机和无机杂质的效果最佳，活性炭和磷的接触时间取决于组份的重量和湍流状态条件，建议混合时间持续20-60分钟，这就足以对任何量的黄磷进行有效地净化。