Null Entladevorgang zur Herstellung von phosphoriger Säure und hypophosphoriger Säure - Occidental

1. Verfahren zur hypophosphorige Säure, umfassend

(A) Umsetzen von Chlorwasserstoff mit einer wässrigen Aufschlämmung von Natriumhypophosphit ausreichender Natriumhypophosphit Kristalle, der Natriumchloridkristalle zu erzeugen, wobei die Menge an Chlorwasserstoff verwendet wird, ist zwischen dem stöchiometrischen und etwa 10 Mol-% im Überschuß der stöchiometrischen Menge mit dem reagieren benötigten Natriumhypophosphit;

(B) Wasser unter Vakuum bei einer Temperatur weniger als 75 ° C Verdampfen des eine Lösung von etwa 75 bis hypophosphorige Säure etwa 85 Gew% zu erzeugen;

(D) Durchleiten der hypophosphorigen Säure durch ein Anionenaustauscherharz mit Hypophosphit-Ionen geladen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge des Chlorwasserstoff beträgt etwa 2 bis etwa 5 Mol-% über stöchiometrisch.

3. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die zusätzlichen Schritte Regenerieren des Anionenaustauschharzes durch Natriumhydroxid durchquert, dann hypophosphoriger Säure durchquert.

4. Verfahren hypophosphorige Säure umfasst der Herstellung:

(A) in einem Reaktor, das Umsetzen von Chlorwasserstoff mit einer wässrigen Aufschlämmung eines Natriumhypophosphit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus NaH 2 PO 2. NaH 2 PO 2 · H 2 O und Mischungen davon, verwendet, um eine Aufschlämmung einer Lösung von hypophosphoriger Säuren und festen Natriumchlorid, wobei die Menge an Chlorwasserstoff zu erzeugen, zwischen dem stöchiometrischen und etwa 10 Mol-% im Überschuß der stöchiometrischen Menge benötigt, um mit zu reagieren, wobei Natriumhypophosphit;

(B) Erwärmen der Aufschlämmung bei einer Temperatur von weniger als 65 ° C im Vakuum Wasser zur Verdampfung daraus;

(D) Hindurchleiten der Lösung durch eine Anionenaustauschsäule Chloridionen daraus zu entfernen; und

(E), wenn notwendig, Regenerieren des Anionenaustauschharzes durch Waschen des Harzes mit einer Lösung von Natriumhydroxid und Rückführung des Abwassers aus dem Waschreaktor gesagt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das feste Natriumchlorid auf dem Filter mit Salzsäure und der Abstrom aus der Wasch gewaschen wird, um den Reaktor zurückgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, worin das Anionenaustauschharz zuerst mit Hypophosphitionen geladen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Menge des Chlorwasserstoff beträgt etwa 2 bis etwa 5 Mol-% über stöchiometrisch.

8. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Wasser in dem Reaktionsgemisch verdampft wird, um eine Konzentration zu erzeugen, der Säure von etwa 75 bis etwa 85 Gew%.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von phosphoriger Säure oder hypophosphoriger Säure aus einer Natriumphosphit oder Natriumhypophosphit, respectively. Insbesondere bezieht sie sich auf die Reaktion eines Natriumphosphit oder Natriumhypophosphit mit Chlorwasserstoff und Natriumchlorid zu bilden, phosphorige Säure oder hypophosphorige Säure auszufällen, verbunden, die durch Anionenaustauschchromatographie gereinigt werden kann.

Phosphorige Säure, H3 PO3. hat eine Anzahl von industriellen Anwendungen als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Wasseraufbereitungs Sequestriermittel und Bohrfluid Komponenten in ausgewählten down-hol oil well-Anwendungen und für den Einsatz in pH-Einstellungen im Natriumhypophosphit Prozess einschließlich. Phosphonsäure wird in der Regel durch Umsetzung von Wasser mit Phosphortrichlorid hergestellt, aber das ist ein teures Verfahren aufgrund der hohen Kosten von Phosphortrichlorid. Phosphorige Säure kann auch als ein Nebenprodukt der Reaktion gewonnen werden, die Alkylchloride produzieren, aber Phosphor durch diese Verfahren hergestellt Säure wird mit organischen Materialien verunreinigt, was seinen Wert verringert oder erfordert nachgeschaltete organische Entfernungsschritte.

Unterphosphorige Säure, H 3 PO 2. hat auch eine Anzahl von industriellen Anwendungen, wie beispielsweise Polymerstabilisatoren und Tierarzneimittel bei der Herstellung, als auch als Reduktionsmittel für die Abscheidung von Metallionen aus der Lösung, um sie zu elementaren Metallen umzusetzen. Unterphosphorige Säure kann durch Umsetzung von Schwefelsäure mit Natriumhypophosphit hergestellt werden, die hypophosphorige Säure und Natriumsulfat herstellt. Das Verfahren erfordert Kühlung auf eine Temperatur von etwa -40 ° C, um das Natriumsulfat zu präzipitieren. Die unterphosphorige Säure Lauge muß dann mit Barium behandelt werden, um jegliche Restsulfationen als Bariumsulfat auszufällen. Diese Verfahren tragen beträchtlich zu den Kosten der Herstellung von hypophosphoriger Säure, und führen zu der Notwendigkeit, Bariumsulfat „Schlamm“ und hydratisierten Formen von Natriumsulfat zu entsorgen.

Unterphosphorige Säure kann auch durch Durchleiten von Natriumhypophosphit durch eine Kationenaustauschsäule durchgeführt werden, in denen Natrium gegen Wasserstoff ausgetauscht wird. Dieses Verfahren erfordert eine sehr große Kationenaustauschsäule und erzeugt auch einen wässrigen Abfallstrom, den Phosphor enthält, der schwierig zu entsorgen ist.

Wir haben ein kostengünstiges und umweltverträglichere Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure oder hypophosphorige Säure entdeckt. In dem Verfahren dieser Erfindung, Natriumphosphit, Natriumdihydrogenphosphat Phosphit oder Natriumhypophosphit mit Chlorwasserstoff behandelt, was zur Ausfällung von Natriumchlorid führt, das durch Filtration entfernt wird. Das Filtrat kann durch ein Anionenaustauscherharz geleitet wird restlichen Chlorid zu entfernen. Die Produkte des Verfahrens sind phosphorige Säure oder hypophosphorige Säure und Natriumchlorid oder Kochsalzlösung. Da das Anionenaustauscherharz kann mit verdünntem Natronlauge regeneriert werden, die Chloridionen aus dem Harz, das als Natriumchlorid entfernt, die den Hauptprozess erneut eingeben können und später ausgefällt werden kann und filtriert, wird der Prozess keine Abfallströme erzeugen, und deshalb ist a Null Entladevorgang. Das Verfahren erfordert vergleichsweise geringe Mengen an Kapital, vor allem weil der Anionenaustauscher relativ klein sein kann. Das Salz oder die Salzlösung, die erzeugt wird, ist von so hohen Reinheit, dass es für die Herstellung von Chlor / Ätznatron oder Natriumchlorat in einer Chlor-Alkali-Anlage verwendet werden. Alternativ kann das Salz, mit wenig oder gar keiner Behandlung, für Lebensmittelqualität Anwendungen geeignet sein.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens dieser Erfindung ist, dass es relativ preiswerte Materialien verwendet. Chlorwasserstoffsäure wird häufig als Nebenprodukt anderer Fertigungsverfahren hergestellt und ist relativ kostengünstig. Falls phosphorige Säure gemacht wird, kann das Ausgangsmaterial Natriumphosphit sein, die durch Umsetzung von Natriumcarbonat mit Calcium Phosphit hergestellt werden können. Calciumphosphit ist ein Nebenprodukt bei der Herstellung von Natriumhypophosphit hergestellt, und bisher wurde als Industrieabfall entsorgt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die beigefügte Zeichnung ist ein Blockdiagramm, das eine bestimmte, gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens dieser Erfindung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die folgende Beschreibung wird zur Herstellung von hypophosphoriger Säure einen Prozess sein. Das Verfahren zur Herstellung phosphoriger Säure ist ähnlich, außer dass das Ausgangsmaterial ein Natriumphosphit anstelle von Natriumhypophosphit und Anionenaustausch sind in der Regel nicht erforderlich.

In der Zeichnung Natriumhypophosphit von Zeile 1 und Chlorwasserstoffsäure aus Leitung 2 wird in Reaktor 3 umgesetzt, Natriumchlorid und hypophosphorige Säure. Das Reaktionsgemisch kann mit Wasser durch Verdampfungsleitung 4 konzentriert werden, die in zusätzlicher Ausfällung des Natriumchlorid führt. Die Aufschlämmung von Natriumchlorid-Kristallen in einer Lösung von hypophosphoriger Säure gelangt durch die Leitung 5 zum Filter 6, das die Natriumchloridkristalle von der Lösung von hypophosphoriger Säure trennt. Die Kristalle können mit Salzsäure aus der Leitung 7 ausgewaschen werden, um jegliche Rest hypophosphorige Säure zu entfernen. Die Waschflüssigkeit wird in der Leitung 8 gesammelt ist und in Tank 9 für die Wiederverwertung 3 gespeichert Salz auf Filter Reaktor 6 kann aus dem Filter als Kristalle entfernt werden, oder es kann mit Wasser oder ungesättigter Salzlösung gelöst werden, um geeignete Sole ein Produkt zu bilden, für Anwendungen wie in der Chloralkaliindustrie.

Die Lösung von hypophosphoriger Säure gelangt dann durch die Leitung 10, das Dreiwegeventil 11 und die Leitung 12 in den Anionenaustauschsäule 13, wo jede Chlorid in Lösung bleibt, um durch Anionenaustauschersäule ausgetauscht wird 13. Das Produkt Phosphinsäure verläßt Anionenaustauschsäule 13 durch die Leitung 14, das drei~~POS=TRUNC 15 und die Leitung 16.

Regeneration der Anionenaustauschsäule 13 kann durch Drehen Ventil 11 zum Absperren Strömung durch die Leitung 10 und ermöglichen durch die Leitung 17, und Drehventils 15 zu stoppen, erreicht werden, fließen durch die Leitung 16 und ermöglichen durch die Leitung fließen 18. Natriumhydroxid wird dann durch die Leitung 17 in das Chlorid oder Hypophosphit-Ionen auf der Anionenaustauschsäule mit Hydroxylionen zu ersetzen. Das Wasser und Natriumchlorid und Natriumhypophosphit, die 18-Anionenaustauschersäule 13 in Leitung verlassen kann 3. Ventile 11 und 15 werden dann so gedreht Reaktor zurückgeführt werden, dass die Strömung ist wieder durch die Leitungen 10, 12, 14 und 16. Wenn hypophosphoriger Säure aus dem Reaktor 13 durch die Leitung 12 die Hydroxylionen auf Anionenaustauschsäule 13 ist für Hypophosphit-Ionen ausgetauscht und wird neutralisiert Wasser zu bilden. Die Anionenaustauschersäule wird nun regeneriert. Da das Verfahren die Hypophosphit-Ionen auf der Säule einmal wieder durch Chloridionen weiter verschoben werden. Regeneration der Säule kann auch andere Anionen als das Anion der Säure erreicht werden, gebildet wird, aber es ist bevorzugt, dass Anion zu verwenden verschiedene Anionen in das Verfahren zur Vermeidung der Einführung.

Das Verfahren dieser Erfindung erfordert die Verwendung von Chlorwasserstoff als Ausgangsmaterial. Der Chlorwasserstoff kann in Form von Chlorwasserstoffgas sein, oder es kann Lösung in Wasser, Salzsäure ( „muriatic“) Säure sein. Wenn hypophosphoriger Säure gemacht wird, die normalerweise das Ausgangsmaterial verwendet wird, ist Natriumhypophosphit NaH 2 PO 2. oder dessen Monohydrat, NaH 2 PO 2 · H 2 O. Falls phosphorige Säure gemacht wird, das Phosphit verwendet wird, ist entweder Natriumphosphit, Na2 HPO3. Natriumdihydrogenphosphat phosphit, NaH 2 PO 3. Hydrate davon, oder Mischungen davon. Natriumphosphit ist Natriumdihydrogenphosphat phosphit bevorzugt, weil es leicht aus Calciumphosphit gemacht werden kann, ein Abfallprodukt, durch Umsetzung mit Natriumcarbonat. Das Natrium Phosphit oder Hypophosphit kann in Form von festen Kristallen, eine Aufschlämmung oder eine Lösung sein. Wenn wasserfreie Chlorwasserstoffsäure (d.h. Chlorwasserstoff-Gas) verwendet wird, ist es bevorzugt, eine Lösung des Natrium Phosphit oder Hypophosphit zu verwenden, wie ein wenig Wasser benötigt wird, um die Produktsäure in Lösung zu halten, so dass die NaCl-Kristalle können von ihm getrennt werden. Aber wenn Salzsäure verwendet wird, kristallin Natriumphosphit oder Hypophosphit ist bevorzugt, die Menge an Wasser zu reduzieren, ist es notwendig, zu verdampfen.

Die Menge an Salzsäure verwendet wird, sollte mehr als stöchiometrisch leicht im Vergleich mit dem molaren Natriumgehalt von Natriumphosphit oder Hypophosphit. Nicht mehr als etwa 10 Mol-% Überschuß an Chlorwasserstoff ist wünschenswert. Es ist bevorzugt, eine Menge an Chlorwasserstoff zu verwenden, der etwa 2 bis etwa 5 Mol-% über stöchiometrisch ist, da einige Überschuß wünschenswert ist, die Ausfällung von Natrium wie Natriumchlorid, zu maximieren, aber zu viel überschüssige bedeutet mehr Chlorid durch das Anion entfernt werden müssen, Austauschsäule.

Die folgenden Beispiele erläutern diese Erfindung weiter.

(Herstellung von hypophosphoriger Säure)

Zu einer gerührten Lösung von 717,8 g einer 32% igen Salzsäurelösung in einen 3-Halskolben wurde 2-Liter 615,42 g pulverisiertem Natriumhypophosphit zugesetzt. Die Temperatur der Lösung stieg etwa 2 ° C Wasser aus dem gerührten Reaktionsgemisch durch Destillation unter vermindertem Druck bei einer Temperatur von etwa 55 ° ± 7 ° C bei einem Druck von 44 bis 72 mm Hg bis zu einer Konzentration von hypophosphoriger Säure entfernt wurde etwa 80 Gew%. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird Natriumchlorid, die aus der Reaktion filtriert Mischung hatte ausgefällt wurde. Der Filterkuchen wurde zweimal mit 32 Gew% -iger Salzsäure gewaschen. Das gewonnene Produkt enthielt 355,7 g hypophosphorige Säure. Die Analyse zeigte, dass das Produkt 0,9 Gew% Natrium enthielt, 3,2 Gew% Chlorid und 80,96 Gewichts-% Phosphinsäure.

Chloridionen wurde aus hypophosphoriger Säure unter Verwendung einer Ionenaustauschsäule (Höhe 221/4" , Durchmesser 11/8" ) entfernt. Die Säule wurde gepackt mit Rohm und Haas IRA-410-Harz in der Chlorid-Form und wurde mit 5% NaOH regeneriert.

Die Ergebnisse aus der Verwendung dieser Säule bei verschiedenen H3 PO2 und Cl - Konzentrationen sind nachstehend gezeigt.

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