способ получения высококонденсированного полифосфата аммония

Формула изобретения

Способ получения высококонденсированного полифосфата аммония, включающий на первой стадии взаимодействие фосфорсодержащего соединения и карбамида при температуре выше 100°С с образованием низкомолекулярного продукта конденсации и на второй стадии нагревание продукта, полученного на первой стадии, при температуре выше 230°С, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего соединения используют ортофосфорную кислоту и/или ее аммонийные соли, процесс на второй стадии проводят в присутствии добавки хлорида аммония, взятого в количестве 3-10% от массы продукта, полученного на первой стадии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения высококонденсированного полифосфата аммония, применяемого в составе различных композиций в качестве антипирена.

Известны различные способы получения полифосфата аммония из фосфатов аммония и избытка фосфорного ангидрида (RU 2025465, С 01 В 25/40, С 01 В 15/16, 1994; DE 3925675, С 01 В 25/40, 1991; DE 4024240, С 01 В 25/40, 1992; DE 4032133, С 01 В 25/40, 1992; DE 4133811, С 01 В 25/40, 1994; DE 19517499, С 01 В 25/40, 1996; WO 00/44668, С 01 В 25/40, 2000), из фосфорсодержащих соединений и карбамида (RU 93006345, С 01 В 25/28, 1996; RU 2118940, С 01 В 25/38, 1998; RU 2180890, С 01 В 25/28, 2002; RU 2180891, С 01 В 25/28, 2002).

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является известный способ получения высококонденсированного полифосфата аммония, включающий на первой стадии взаимодействие фосфорсодержащего соединения (в частности, ортофосфата аммония, конкретно диаммонийфосфата) и карбамида в присутствии ретура полифосфата аммония при температуре выше 100°С (110-125°С) с образованием низкомолекулярного продукта конденсации (низкоплавкой эвтектики), на второй стадии нагревание продукта, полученного на первой стадии, до температуры 230-240°С и выдерживание его при этой температуре в течение 10-25 мин и на третьей стадии нагревание продукта, полученного на второй стадии, до 280-300°С и выдерживание его при этой температуре в течение 90-120 мин (RU 2180890, С 01 В 25/28, 2002). По этому способу получают полифосфат аммония со степенью поликонденсации 960-1050, который для дальнейшего использования, а также для возврата в качестве ретура подвергают размолу до размера частиц менее 0,25 мм.

Технической задачей предлагаемого способа является создание процесса получения высококонденсированного полифосфата аммония из фосфорсодержащего соединения и карбамида, который не требовал бы размола полученного продукта и его возврата на первую стадию в качестве ретура.

Для решения поставленной задачи предложен способ получения высококонденсированного полифосфата аммония, включающий на первой стадии взаимодействие фосфорсодержащего соединения и карбамида при температуре выше 100°С с образованием низкомолекулярного продукта конденсации и на второй стадии нагревание продукта, полученного на первой стадии, при температуре выше 230°С, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего соединения используют ортофосфорную кислоту и/или ее аммонийные соли и процесс на второй стадии проводят в присутствии добавки хлорида аммония, взятого в количестве 3-10% от массы продукта, полученного на первой стадии.

Технический результат, полученный при использовании предложенного способа, состоит в том, что способ исключает спекание реагирующих веществ, что позволяет исключить необходимость размола конечного продукта.

Процесс по предложенному способу проводят следующим образом. На первой стадии при температуре выше 100°С, предпочтительно при 120-180°С, подвергают взаимодействию при перемешивании карбамид с ортофосфорной кислотой и/или ее аммонийными солями при мольном отношении CO(NH₂ )₂:PO₄ 1, предпочтительно 1-1,2. На первой стадии получают низкоконденсированный полифосфат аммония в порошкообразном виде. К полученному продукту добавляют хлорид аммония в количестве 3-10% от его массы, перемешивают и нагревают смесь при температуре выше 230°С, предпочтительно при 240-270°С. Получают мелкодисперсный полифосфат аммония со степенью поликонденсации более 1000.

Сущность изобретения иллюстрируется приведенными ниже примерами.

ПРИМЕР 1. В шаровую мельницу загружают 264 г технического диаммонийфосфата и 132 г гранулированного карбамида (мольное соотношение CO(NH ₂)₂:(NH₄)₂HPO₄ =1,1). При перемешивании смесь нагревают до 120°С и выдерживают при этой температуре в течение 120 мин. Получают 350 г полифосфата аммония (N 26,0%, P₂O₅ 41,0%, степень поликонденсации 14,0), представляющего собой сыпучий порошок белого цвета. К 100 г полученного продукта добавляют 10 г хлорида аммония (10% от массы продукта), тщательно перемешивают, помещают в печь с температурой 250-260°С и выдерживают при этой температуре в течение 120 мин. Получают 58 г высококонденсированного полифосфата аммония (N 14,4%, P₂O₅ 72,5%, степень поликонденсации 1250; теоретически для (NH₄РО₃)_n N 14,43%, Р₂O₅ 73,19%), представляющего собой мелкодисперсный (размер частиц менее 0,15 мм) порошок светло-серого цвета. Растворимость продукта в воде при 25°С менее 0,5%. Температура начала разложения выше 270°С.

ПРИМЕР 2. Процесс проводят так же, как в примере 1, с тем отличием, что на первой стадии вместо 264 г диаммонийфосфата используют 245 г 80%-ной ортофосфорной кислоты. Получают 57 г высококонденсированного полифосфата аммония (N 14,4%, P₂O₅ 72,5%, степень поликонденсации 1250), представляющего собой мелкодисперсный (размер частиц менее 0,15 мм) порошок светло-серого цвета. Растворимость продукта в воде при 25°С менее 0,5%. Температура начала разложения выше 270°С.

ПРИМЕР 3. Процесс проводят так же, как в примере 1, с тем отличием, что на первой стадии вместо 264 г диаммонийфосфата используют смесь 132 г диаммонийфосфата и 122,5 г 80%-ной ортофосфорной кислоты. Получают 58 г высококонденсированного полифосфата аммония (N 14,4%, P₂O₅ 72,6%, степень поликонденсации 1300), представляющего собой мелкодисперсный (размер частиц менее 0,15 мм) порошок светло-серого цвета. Растворимость продукта в воде при 25°С менее 0,5%. Температура начала разложения выше 270°С.

ПРИМЕР 4. Процесс проводят так же, как в примере 2, с тем отличием, что на первой стадии смесь нагревают в течение 180 мин при 180°С. Получают на первой стадии 230 г полифосфата аммония (N 23,5%, P₂ O₅ 60,5%, степень поликонденсации 86), представляющего собой сыпучий порошок белого цвета. К 100 г полученного продукта добавляют 10 г хлорида аммония (10% от массы продукта), тщательно перемешивают, помещают в печь с температурой 250-260°С и выдерживают при этой температуре в течение 120 мин. Получают 84 г высококонденсированного полифосфата аммония (N 14,6%, Р ₂O₅ 72,8%, степень поликонденсации 1800), представляющего собой мелкодисперсный (размер частиц менее 0,15 мм) порошок светло-серого цвета. Растворимость продукта в воде при 25°С менее 0,5%. Температура начала разложения выше 270°С.

ПРИМЕР 5. Процесс проводят так же, как в примере 4, с тем отличием, что к 100 г продукта, полученного на первой стадии, добавляют 3 г хлорида аммония (3% от массы продукта). Получают 84 г высококонденсированного полифосфата аммония (N 14,6%, Р₂O₅ 72,6%, степень поликонденсации 1900), представляющего собой мелкодисперсный (размер частиц менее 0,15 мм) порошок светло-серого цвета. Растворимость продукта в воде при 25°С менее 0,5%. Температура начала разложения выше 270°С.

ПРИМЕР 6 (сравнительный). Процесс проводят так же, как в примере 2, с тем отличием, что к 100 г продукта, полученного на первой стадии, добавляют 2 г хлорида аммония (2% от массы продукта). Получают 58 г высококонденсированного полифосфата аммония (N 15,0%, P₂O₅ 71,8%, степень поликонденсации 1100), представляющего собой смесь порошка со спекшейся массой. Растворимость продукта в воде при 25°С 0,6%. Температура начала разложения 270°С.

ПРИМЕР 7 (сравнительный). Смесь 120 г 80%-ной ортофосфорной кислоты и 65 г гранулированного карбамида помещают в печь с температурой 250°С и выдерживают при этой температуре в течение 120 мин. Получают полифосфат аммония в виде спекшейся массы (N 16,0%, P₂O₅ 70,0%, степень поликонденсации 900). Растворимость продукта в воде при 25°С 1,0%. Температура начала разложения 250°С.