專(zhuān)利名稱(chēng)：具有改善流動(dòng)性的五氧化二磷粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改善流動(dòng)性的五氧化二磷粉末(六角晶系(variétéhexagonale)，后面記為P2O5)的制備方法。
工業(yè)上，在大大過(guò)量的干燥空氣流中通過(guò)燃燒白磷可得到P2O5。該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使其溫度升到1300℃。由此得到的燃燒氣體由含O2低的空氣和氣態(tài)P2O5組成，這些氣體送到冷凝器(去升化器)，在冷凝器中P2O5以粉末狀結(jié)晶。然后，得到的P2O5粉末一般地再進(jìn)行篩分，然后裝桶或用容器包裝。
P2O5是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品。作為中間試劑，P2O5特別地用于生產(chǎn)在農(nóng)業(yè)化學(xué)領(lǐng)域和制藥領(lǐng)域中尤其使用的許多磷酯。這些磷酯一般是通過(guò)固體P2O5與醇(一般呈液體或溶液形式)反應(yīng)得到的。這些反應(yīng)使用了兩個(gè)不同的相，為了遵守化學(xué)計(jì)算量、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及為了避免加入P2O5粉末時(shí)非常劇列放出熱量，需要有一種有效混合的方式以及一種相適應(yīng)的P2O5粉末加入設(shè)備。
因此，需要有一種P2O5的粉末，它具有良好的加工、運(yùn)輸、在反應(yīng)介質(zhì)中分散的性能，特別地具有良好的流動(dòng)性(或流動(dòng))。
關(guān)于流動(dòng)性，這里表示粉末具有以單個(gè)微粒形式穩(wěn)定、均勻和有規(guī)律地流過(guò)大孔或小孔的能力。
許多試驗(yàn)?zāi)軌蛴^察到粉末的流動(dòng)性。
所述的壓實(shí)試驗(yàn)一般被認(rèn)為是最適合評(píng)價(jià)P2O5粉末的流動(dòng)性。
這個(gè)試驗(yàn)是測(cè)量在用標(biāo)準(zhǔn)化棒產(chǎn)生很小震動(dòng)的作用下粉末的壓實(shí)能力。該測(cè)量是估算在起始體積與500次震動(dòng)后占有的體積之差。粉末壓實(shí)越多，其粉末流動(dòng)性越不好。
基于這個(gè)試驗(yàn)，可以測(cè)定三個(gè)指數(shù)-疏松表觀密度da(densitéapparente aérée)-壓實(shí)表觀密度dt(densitéapparente tassée)，以及-Hausner比值Hr，它等于dt/da比。
Hr降低時(shí)，因?yàn)槊芏萪a與密度dt相近，所以粉末的流動(dòng)性得到改善。
換句話說(shuō)，微粒間的間隙更難以被其他尺寸更小的微粒填滿(mǎn)。這些小微粒在不同尺寸微粒之間的積累造成了微粒間的力的增加，于是阻礙了粉末整體流動(dòng)。因此，Hr比值具有微粒在微粒間排列的意義。于是，Hr比值為1-1.25的P2O5的粉末加工問(wèn)題不多。密度da與密度dt是接近的。
僅壓實(shí)表觀密度dt當(dāng)然不是一個(gè)流動(dòng)性的指數(shù)，盡管如此，這種測(cè)定可完成Hr的認(rèn)識(shí)，只要對(duì)于具有一定微粒尺寸的粉末，若密度dt很大，而重力變得大于微粒間的力，從而有利于自然流動(dòng)。對(duì)于同樣的Hr，當(dāng)dt降低時(shí)，有利于流動(dòng)。Hr是無(wú)量綱的參數(shù)，dt能夠?qū)Ψ勰┻M(jìn)行彼此間比較。
疏松表觀密度(或?qū)嶋H密度)da不能作為，也不再作為流動(dòng)性指數(shù)，但在P2O5粉末運(yùn)輸和包裝的技術(shù)中還是使用的。
本申請(qǐng)人觀察到，在如前面提到的工業(yè)生產(chǎn)P2O5粉末時(shí)，這種生產(chǎn)非常偶然地得到多批流動(dòng)性很差(高Hr)的P2O5粉末；這些粉末在以后應(yīng)用，特別是作為中間試劑在合成磷酯方面的應(yīng)用是非常有害的。
EP 189 766 B1描述了一種尤其能夠改善P2O5粉末流動(dòng)性的方法。該方法是在任選攪拌的密閉反應(yīng)器中，將P2O5粉末(六角晶系)加熱到溫度200-390℃達(dá)0.5-8小時(shí)。
這種方法能夠明顯改善P2O5粉末的流動(dòng)性，但使用了高溫和長(zhǎng)的“退火”時(shí)間達(dá)到改善，這些條件嚴(yán)重地妨礙了工業(yè)方法的生產(chǎn)率。另外，這種方法需要在貴重材料方面的投資。
這種熱處理或退火還降低了P2O5粉末(六角晶系)的“反應(yīng)性”。這種反應(yīng)性可通過(guò)簡(jiǎn)單試驗(yàn)予以評(píng)價(jià)，其試驗(yàn)是讓P2O5在芳族溶劑(例如鄰二氯代苯)中的溶液與酚進(jìn)行反應(yīng)。
這時(shí)測(cè)量在測(cè)定期間該反應(yīng)放出的熱量。
因此，P2O5的反應(yīng)性以℃/分鐘定量。
這種六角晶系P2O5的固有反應(yīng)性是許多P2O5使用者越來(lái)越需要的一個(gè)特性，他們希望有良好流動(dòng)性和高反應(yīng)性的P2O5粉末。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在室溫下采用干法機(jī)械處理P2O5粉末，能夠得到具有改善的流動(dòng)性，良好的分散性和保持高反應(yīng)性的P2O5粉末(六角晶系)。
本發(fā)明的目的因此是一種具有改善流動(dòng)性的五氧化二磷粉末(六角晶系)的制備方法，其特征在于在干燥氣體的氣氛下，在室溫采用干法機(jī)械攪拌所述的粉末達(dá)5-30分鐘，優(yōu)選地10-20分鐘。
進(jìn)行這樣機(jī)械處理的P2O5粉末可以有不同的來(lái)源。
該粉末可以來(lái)自?xún)?chǔ)存P2O5粉末的地方。它還可以直接來(lái)自P2O5粉末的生產(chǎn)方法，該方法是將液體白磷和過(guò)量的干燥空氣按照下述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)算量連續(xù)加入燃燒區(qū)從這個(gè)區(qū)出來(lái)的燃燒氣體在冷凝器(去升華器)中冷卻，在所述冷凝器中回收所得到的P2O5粉末，再使用軸式輸送機(jī)送到本發(fā)明的機(jī)械處理區(qū)。
在這種情況下，從螺桿輸送機(jī)出來(lái)的所得到的P2O5粉末可以處在稍高于室溫的溫度下。
根據(jù)本發(fā)明，室溫是指溫度15-30℃，優(yōu)選地20-25℃。這個(gè)溫度是機(jī)械處理的溫度，這意味著在既不加熱，也不冷卻的設(shè)備中進(jìn)行所述的處理。
根據(jù)本發(fā)明，采用干法進(jìn)行P2O5粉末的機(jī)械處理。這意味著這種處理時(shí)不使用任何溶劑。
在如空氣之類(lèi)的干燥氣體的氣氛下操作。使用惰性氣體是不必要的。
根據(jù)本發(fā)明，可以在任何能使粉末有效解結(jié)塊的設(shè)備中進(jìn)行機(jī)械攪拌操作。
優(yōu)選地，使用所謂的“犁鏵(soc de charrue)”混合器，其攪拌速度為100-350轉(zhuǎn)/分鐘，優(yōu)選地150-300轉(zhuǎn)/分鐘，還能夠達(dá)到Froude數(shù)Fr，該數(shù)是離心力與重力之比，可以直到5。
在混合器中進(jìn)行攪拌的粉末物料可根據(jù)下述關(guān)系式用單位重量功率確定PM＝千瓦數(shù)/待處理產(chǎn)品的千克數(shù)(kw.kg-1)攪拌時(shí)間的短的，一般是10-15分鐘，就足以得到具有良好流動(dòng)性的粉末，即粉末具有Hr≤1.25。
根據(jù)本發(fā)明，攪拌的P2O5粉末在包裝前轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)存的地方。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是得到具有良好加工性能，特別是良好的分散性，良好的流動(dòng)性(Hr≤1.25)的P2O5粉末，這樣無(wú)需加任何的防結(jié)塊劑，還具有至少同樣的反應(yīng)性，甚至高于在機(jī)械處理前測(cè)定的反應(yīng)性。
下面的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例制備P2O5粉末使用如

圖1示意圖表示的設(shè)備，根據(jù)用管道(1)將液體白磷和用管道(2)將干燥空氣連續(xù)加入由冷卻的圓柱體容器構(gòu)成的燃燒區(qū)(3)中的方法，可得到P2O5粉末。
從燃燒區(qū)出來(lái)的溫度為600-650℃的燃燒氣體通過(guò)管道(4)送到圓柱形冷凝器(5)，該冷凝器以圓錐臺(tái)形部分為端部，以調(diào)節(jié)流量的水通過(guò)薄膜冷卻，其中在冷卻氣體中生成P2O5固體微粒，這些微粒增大，直到在氣態(tài)混合物中沉淀生成細(xì)粒固體實(shí)體，降落到所述冷凝器底部的斗中，然后用帶狀螺桿輸送機(jī)(6)和管道(7)將該固體實(shí)體送到混合器(8)，在此P2O5粉末進(jìn)行本發(fā)明的機(jī)械處理。
從冷凝器(5)出來(lái)的氣體通過(guò)管道(9)送到與冷凝器(5)相同的第二個(gè)冷凝器(10)，從中回收P2O5粉末，這些P2O5粉末降落到同一螺桿輸送機(jī)(6)中。
從冷凝器(10)出來(lái)的氣體由貧化空氣組成，這些氣體通過(guò)管道(14)排到大氣中。
通過(guò)管道(11)將處理的粉末送到儲(chǔ)存區(qū)(12)，由該區(qū)通過(guò)(13)可保證包裝。
使用在圖1上未繪出的設(shè)備，在混合器(8)前和混合器后取出P2O5粉末，以便測(cè)定他們的流動(dòng)性和反應(yīng)性特性。
在下面表1中，我們報(bào)告了P2O5粉末的生產(chǎn)操作條件。
表1
根據(jù)A和B條件所得到的P2O5粉末的機(jī)械處理使用的裝置150升MXC 0150型犁鏵式混合器，GERICKE公司銷(xiāo)售。
機(jī)械處理的條件-溫度約25℃-攪拌速度(轉(zhuǎn)/分鐘)300
-物料(千克)80-單位重量功率Pm(W.kg-1)56-攪拌時(shí)間(分鐘)15-使用的氣體干燥空氣。
處理結(jié)果-疏松密度da，-壓實(shí)密度dt，-Hausner比值Hr＝dt/da，在表2中報(bào)告了按照本發(fā)明處理的P2O5粉末和未處理P2O5粉末的反應(yīng)性。運(yùn)用下面的試驗(yàn)測(cè)定了這些特性。
壓實(shí)試驗(yàn)原理Hr比值度量了這些粒子在標(biāo)準(zhǔn)化的輕微震動(dòng)作用下的壓實(shí)能力。把一定量的粉末倒入試管中。這時(shí)測(cè)量是記錄下開(kāi)始的試樣體積，然后，在選定的多次震動(dòng)后測(cè)量粉末所占的體積。
采用體積計(jì)測(cè)量Hr比值。
儀器-通干燥空氣的手套操作箱，-體積計(jì)(根據(jù)ISO R787和ASTM B522 70標(biāo)準(zhǔn)，壓實(shí)粉末所使用的裝置)，-250毫升圓底量筒，-天平，-不銹鋼漏斗，-直徑2毫米的不銹鋼篩，-不銹鋼鏟，-刮刀洗滌并在80℃烘箱中干燥。
操作方式1、篩分待分析粉末，以便消除由于以后操作而出現(xiàn)的不同壓實(shí)情況。
2、使用漏斗往量筒裝100克，正負(fù)為2克粉末。為了使粉末流動(dòng)，使用不銹鋼片有規(guī)律地叩拍漏斗，同時(shí)注意不要碰到量筒的邊。還應(yīng)該注意不壓實(shí)粉末，且不要讓粉末放到沿量筒玻璃太高。記下質(zhì)量和體積。
3、把量筒放到體積計(jì)中，對(duì)它敲500次。這個(gè)操作重復(fù)3次。
計(jì)算疏松密度加入量筒中的粉末質(zhì)量/開(kāi)始體積(壓實(shí)前)壓實(shí)密度加入量筒中的粉末質(zhì)量/最后的體積(壓實(shí)后)Hausner比值，Hr壓實(shí)密度/疏松密度。
結(jié)果的解釋Hr≤1.25流動(dòng)性非常好，1.26≤Hr≤1.30流動(dòng)性好，1.31≤Hr≤1.4難以流動(dòng)，Hr＞1.4幾乎不可能自由流動(dòng)。
反應(yīng)性試驗(yàn)原理讓P2O5與酚反應(yīng)。記錄混合物溫度隨時(shí)間的變化，再通過(guò)測(cè)量在曲線[溫度＝f(時(shí)間)]拐點(diǎn)處的正切斜率測(cè)定其反應(yīng)性。
試驗(yàn)起始溫度25℃一次加入酚。
試劑-二甲苯酚(2，4-二甲基苯酚)-鄰二氯代苯儀器-1個(gè)帶視距儀的連續(xù)流動(dòng)式攪拌器，它配置了一個(gè)錨式攪拌器，-1個(gè)溫度記錄儀，它配置了鐵/鎳銅合金熱電偶探測(cè)器，-1個(gè)在25℃可調(diào)節(jié)的水浴，-1個(gè)實(shí)驗(yàn)室天平，-1個(gè)杜瓦(Dewar)瓶操作方式-把試劑瓶放到調(diào)節(jié)到30℃的加熱水浴中，-用熱水洗滌杜瓦瓶，再用丙酮干燥，-在干燥的專(zhuān)用杜瓦瓶中準(zhǔn)確稱(chēng)量20克P2O5，-把杜瓦瓶放在橡膠環(huán)上，再調(diào)節(jié)攪拌器以便使攪拌器與杜瓦瓶壁之間的空隙盡可能小(約1毫米)，-保證攪拌器的錨自由旋轉(zhuǎn)而不碰杜瓦瓶壁，-用量筒量出44厘米3鄰二氯代苯，-倒入它們，同時(shí)清洗杜瓦瓶壁，-將攪拌速度調(diào)節(jié)到300轉(zhuǎn)/分鐘，-稱(chēng)量56.5克二甲苯酚放入燒杯中，-調(diào)節(jié)熱電偶(溫度應(yīng)該是25℃)，-倒入二甲苯酚，同時(shí)打開(kāi)預(yù)先校準(zhǔn)的記錄儀走紙速度6厘米/分鐘，-溫度達(dá)到80℃時(shí)停止記錄。
結(jié)果在溫度隨時(shí)間變化曲線的拐點(diǎn)劃出正切線，其斜率可確定以℃/分鐘表示的P2O5粉末的反應(yīng)性。
表權(quán)利要求
1.一種具有改善流動(dòng)性的五氧化二磷粉末(六角晶系)的制備方法，其特征在于在干燥氣體的氣氛下，在室溫采用干法機(jī)械攪拌所述的五氧化二磷粉末達(dá)5-30分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于機(jī)械攪拌的時(shí)間是10-20分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于實(shí)施該方法時(shí)使用設(shè)備的攪拌速度是100-350轉(zhuǎn)/分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于攪拌速度是150-300轉(zhuǎn)/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在溫度15-30℃下操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所得到的五氧化二磷粉末(六角晶系)，它具有Hausner比值Hr等于或低于1.25，Hausner比值Hr定義為壓實(shí)表觀密度dt與疏松表觀密度da之比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有改善流動(dòng)性的五氧化二磷粉末的制備方法,所述方法是在室溫下機(jī)械攪拌所述的五氧化二磷粉末。
文檔編號(hào)C01B25/12GK1386110SQ0180225
公開(kāi)日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月4日
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