[发明专利]纯化白磷的方法

说明书

本发明涉及一种纯化白磷的方法。

本发明还涉及一种实施该方法的设备。

在工业上，白磷主要是通过在电炉中在二氧化硅存在下用碳还原磷酸盐而得到的。

用这种电热法得到的白磷含有少量的杂质，这种杂质可溶解或以固态残留，并具有有机性质（烃和酚化合物）或无机性质（铁，砷等等）。

这些杂质一般对大量使用白磷无害。然而，某些含磷衍生物的制备、特别是P₄S₁₀的制备要求用高纯度和基本上无有机化合物的白磷。

事实上，这样的化合物的存在会形成难以分离的着色产品。

许多专利（法国专利2，057，536和德国专利2，035，432）都叙述了用电热法得到的白磷可通过在不同浓度和温度条件下用硫酸处理而纯化。

这些方法都具有某些缺点。

一方面，可能形成过氧化物，而且有反应强烈且无法控制的危险。

另一方面尽管进行多次洗涤，仍残留含量不可忽视的H₂SO₄（可高达50ppm），它可能会产生腐蚀的危险。

此外，虽然这种处理方法对除掉有机磷物质具有一定效率，但它只稍微降低了纯化磷中的悬浮物含量。

最后，这些方法产生大量的废水-处理每吨的磷产生2吨以上的沾污了有机物的5%硫酸，这样的排放量与经济的方法不相宜，且对环保无益。

美国专利4，664，896叙述了液体白磷可用活性炭进行处理。

在该方法中，主要含废的活性炭、磷、从纯化磷中排出的杂质和过滤剂的滤饼用液体白磷稀释，以得到可输送的浆料。

该浆料再循环到生产磷用的电炉中。

该方法具有某些缺点，例如含磷浆料要再循环到电炉中。这种浆料势必含有例如过滤剂或废活性炭等等带入的含量不可忽略的水。该水在磷和碳存在下及电炉的高温条件下很容易生成氢（有可能发生爆炸）和膦pH₃。这种毒性产物是一种污染排出气类物质。

此外，有毒物的形成会造成磷的无用且显著的消耗。

另外，为获得可输送的浆料而使用液体磷使工艺昂贵，特别是为了完全安全地输送以这种方式使用的液体白磷，造成额外的投资问题。

现已发现一种用活性炭纯化白磷的方法，该方法包括将活性炭和液体白磷的水悬浮液送入反应器，并将纯化的液体白磷与废活性炭分离而回收，所述方法的特征在于包括以下步骤：

a）在纯化过的液体白磷与废活性炭分离之前，在贮存容器中，将反应器中所含的纯化混合物相分离成水相和含磷相，

b）将所述含磷相转送到分离区，在此，纯化过的白磷与废活性炭分离，

c）将由纯化过的白磷与废活性炭分离得到的固相转化成水悬浮液，以及

d）将所述水悬浮液转移到煅烧区。

按照本发明的方法，将白磷的温度保持在其熔点以上，优选55℃-70℃。

反应宜在惰性气体（如氮气）下、相对压力至少1巴、优选1.2-2巴的相对压力下进行。

反应器可依次装入水、待纯化的液体白磷和活性炭，最好以水悬浮液形式，以这种方式将液体磷倒入反应器的水中。合适的话，混合物要由含磷水构成。

含磷水可以理解为已与液体白磷接触过的循环水。

强搅拌纯化的混合物。

待纯化的白磷与活性炭之间的接触时间至少30分钟，优选1-3小时。该接触时间主要取决于待纯化的白磷中所含的有机杂质的量。

可预先在单独的设备中制备活性炭的水悬浮液。

就活性炭而言，可以使用比表面积至少为1，000m²/g、优选1，100-1，300m²/g的活化的木质炭。水悬浮液至少含有10%（重量）的活性炭，优选15%-20%（重量）。

每吨待处理的磷，使用至少1kg活性炭，优选2-20kg。

按照本发明的方法，将纯化混合物的各相转移到贮存器（以前已装了水）中是通过将其加入水中而实现的。这种转移过程宜在氮气压力下进行。

所述纯化混合物各相的相分离是在该贮存器中进行。纯化混合物进行相分离的温度至少为50℃，优选60℃-75℃。所谓沉降出的“含磷”相主要由纯化的液体白磷和废活性炭构成。

水相与贮存器中所含的水混合。这种水称“含磷水”，宜用于制备活性炭的水悬浮液或起着补充纯化混合物的水的作用。

按照本发明的方法，该贮存器能使“沉降的含磷相”加到称作分离区的区域，在此，纯化过的液体白磷与废活性炭分离。这种分离可通过不同的手段进行，如离心分离、过滤或天然沉降。