磷和氯气反应生成五氯化磷,但是bi与氯气反应不能生成五氯化bi?

     光气及光气化工艺包含光气的制备工艺,以及以光气为原料制备光气化产品的工艺路线,光气化工艺主要分为气和液相两种。

(1)光气为剧毒气体,在储运、使用过程中发生泄漏后,易造成大面积污染、中毒事故;

(2)反应介质具有燃爆危险性;

(3)副产物氯化氢具有腐蚀性,易造成设备和管线泄漏时人员发生中毒事故。

一氧化碳与氯气的反应得到光气;

光气合成双光气、三光气;

采用光气作单体合成聚碳酸酯;

甲苯二异氰酸酯(TDI)的制备;

4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(DMI)的制备;

一氧化碳、氯气含水量;反应釜温度、压力;反应物质的配料比;

光气进料速度;冷却系统中冷却介质的温度、压力、流量等。

   事故紧急切断阀;紧急冷却系统;反应釜温度、压力报警联锁;局部排风设施;有毒气体回收及处理系统;自动泄压装置;自动氨或碱液喷淋装置;光气、氯气、一氧化碳监测及超限报警;双电源供电。

   光气及光气化生产系统一旦出现异常现象或发生光气及其剧毒产品泄露事故时,应通过自控联锁装置启动紧急停车并自动切断所有进出生产装置的物料,将反应装置迅速冷却降温,同时将发生事故设备内的剧毒物料导入事故槽内,开启氨水、稀碱液喷淋,启动通风排毒系统,将事故部位的有毒气体排至处理系统。

  电流通过电解质溶液或熔融电解质时,在两个极上所引起的化学变化成为电解反应。涉及电解反应的工艺流程为电解工艺。许多基本化学工业  (氢、氧、氯、烧碱、过氧化氢等)的制备,都是通过电解来实现的。

(1)电解食盐水过程中产生的氢气是极易燃烧的气体,氯气是氧化性很强的剧毒气体,两种气体混合极易发生爆炸,当氯气中含氢量达到5%以上,则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸;

(2)如果盐水中存在的铵盐超标,在适宜的条件(pH

(3)电解溶液腐蚀性强;

(4)液氯的生成、储存、包装、输送、运输可能发生泄漏。

氯化钠(食盐)水溶液电解生产氯气、氢氧化钠、氢气;

氯化钾水溶液电解生产氯气、氢氧化钾、氢气。

电解槽内液位;电解槽内电流和电压;电解槽进出物料流量;可燃和有毒气体浓度;电解槽的温度和压力;原料中铵含量;氯气杂志含量(水、氢气、洋气、三氯化氮等)等。

  电解槽温度、压力、液位、流量报警和联锁;电解供电整流装置与电解槽供电的报警和联锁;紧急联锁切断装置;事故状态下氯气吸收中和系统;可燃和有毒气体检测报警装置等。

  将电解槽内压力、槽电压等形成联锁关系,系统设立联锁停车系统。

  安全设置,包括安全阀、高压阀、紧急排放阀、液位计、单向阀及紧急切断装置等。

    氯化是化合物的分子中引入氯原子的反应,包含氯化反应的工艺过程为氯化工艺,主要包括取代氯化、加成氯化、氧氯化等。

(1)氯化反应是一个放热过程,尤其在较高温度下进行氯化,反应更为剧烈,速度快,放热量较大;

(2)所用的原料大多具有燃爆危险性;

(3)常用的氯化剂氯气本身为剧毒化学品,氧化性强,储存压力较高,多数氯化工艺采用液氯生产是先汽化再氯化,一旦泄露危险性较大;

(4)氯气中的杂志,如水、氢气、氧气、三氯化氮等,在使用中易发生危险,特别是三氯化氮积累后,容易引发爆炸危险;

(5)生成的氯化氢气体遇水后腐蚀性强;

(6)氯化反应尾气可能形成爆炸性混合物。

 氯取代烷烃的氢原子制备氯代烷烃;

 氯取代苯的氢原子生产六氯化苯;

 氯取代萘的氢原子生产多氯化萘;

 甲醇与氯反应生产氯甲烷;

 乙醇和氯反应生产氯乙烷(氯乙醛类);

 醋酸与氯反应生产氯乙酸;

 氯取代甲苯的氢原子生苄基氯等。

 乙烯与氯加成氯化生产1,2-二氯乙烷;

 乙炔与氯加成氯化生产1,2-二氯乙烯;

 乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯等。

 乙炔氧氯化生产二氯乙烷;

 丙烯氧氯化生产1,2-二氯丙烷;

 甲烷氧氯化生产甲烷氯化物;

 丙烷氧氯化生产丙烷氯化物等。

 硫与氯反应生产一氯化硫;

 四氯化钛的制备;

 次氯酸、次氯酸钠或N-氯化丁二酰亚胺与胺反应制备N-氯化物;

 氯化亚砜作为氯化剂制备氯化物;

 黄磷与氯气反应生产三氯化磷、五氯化磷等。

   氯化反应釜温度和压力;氯化反应釜搅拌速率;反应物料的配比;氯化剂进料流量;冷却系统中冷却介质的温度、压力、流量等;氯气杂质含量(水、氢气、氧气、三氯化氮等);氯化反应尾气组成等。

   将氯化反应釜内温度、压力与釜内搅拌、氯化剂流量、氯化反应釜夹套冷却水进水阀行程联锁关系,设立紧急停车系统。

   安全设施,包括安全阀、高压阀、紧急放空阀、液位计、单向阀及紧急切断装置等。

    硝化是有机化合物分子中引入硝基(-NO2)的反应,最常见的是取代反应、硝化方法可分成直接硝化法、间接硝化法和亚硝化法,分别用于生产硝基化合物、硝胺、硝酸酯和亚硝基化合物等。涉及硝化反应的工艺过程为硝化工艺。

(1)反应速度快,放热量大。大多数硝化反应是在非均相中进行的,反应组分的不均匀分布容易引起局部过热导致危险。尤其在硝化反应开始阶段,停止搅拌或由于搅拌叶片脱落等造成搅拌失效是非常危险的,一旦搅拌再次开动,就会突然引起局部激烈反应,瞬间释放大量的热量,引起爆炸师傅;

(2)反应物料无忧燃爆危险性;

(3)硝化剂具有强腐蚀性、强氧化性,与油脂、有机化合物(尤其是不饱和有机化合物)接触能引起燃烧或爆炸;

(4)硝化产物、副产物无忧爆炸危险性。

 丙三醇与混酸反应制备硝酸甘油;

 氯苯硝化制备邻硝基氯苯、对硝基氯苯;

 苯硝化制备1-硝基蒽醌;

 甲苯硝化生产三硝基甲苯(俗称梯恩梯,TNT);

 浓硝酸、亚硝酸钠和甲醇制备亚硝酸甲酯;

 丙烷等烷烃与硝酸通过气相反应制备硝基烷烃等、

 硝酸胍、硝基胍的制备;

 苯酚彩页磺酰基的取代硝化制备苦味酸等。

2-萘酚与亚硝酸盐反应制备1-亚硝基-2-萘酚;

二苯胺与亚硝酸钠和硫酸水溶液反应制备对亚硝基二苯胺等。

   硝化反应釜内温度、搅拌速率;硝化剂流量;冷却水流量;pH值;硝化产物中杂质含量;精馏分离系统温度;塔釜杂志含量等。

   反应釜温度的报警和联锁;自动进料控制和联锁;紧急冷却系统;搅拌的稳定控制和联锁系统;分离系统温度控制与联锁;塔釜杂质监控系统;安全泄放系统等。

   将硝化反应釜内温度于釜内搅拌、硝化剂流量、硝化反应釜夹套冷却水进水阀行程联锁关系,在硝化反应釜处设立紧急停车系统,当硝化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障,能自动报警并自动停止加料。分离系统温度与加热、冷却形成联锁,温度超标时,能停止加热并紧急冷却。

   硝化反应系统应设有泄爆管和紧急排放系统。

   氮和氢两种组分按一定比例(1:3)组成的气体(合成气),在高温、高压下(一般为400-450℃,15-30MPa)经催化反应生产氨的工艺过程。

(1)高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽,气体物料一旦过氧(亦称透氧),极易再在设备和管道内发生爆炸;

(2)高温、高压气体物料从设备管线泄漏时会迅速膨胀与空气混合行成爆炸性混合物,遇到明火或因高流速物料与裂(喷)口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸;

(3)气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解,在附近管道内造成积碳,可导致积碳燃烧或爆炸;

(4)高温、高压可加速设备金属材质发生蠕变、改变金相组织,还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀及渗氮,加剧设备的疲劳腐蚀,使其机械强度减弱,引发物理爆炸;

(5)液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引起大范围人群中毒,遇明火还会发生空间爆炸。

(2)德士古水煤浆加压气化法;

(4)甲醇与合成氨联合生产的联醇法;

(5)纯碱与合成氨联合生产的联碱法;

(6)采用变换催化剂、氧化锌脱硫剂和甲烷催化剂的“三催化”气体净化法等。

合成塔、压缩机、氨储存系统的运行基本控制参数,包括温度、压力、液位、物料流量及比例等。

    合成氨装置温度、压力报警和联锁;物料比例控制和联锁;压缩机的温度、入口分离器液位、压力报警连锁;紧急冷却系统;紧急切断系统;安全泄放系统;可燃、有毒气体检测报警装置。

将合成氨装置内温度、压力与物料流量、冷却系统行程联锁关系;将压缩机温度、压力、入口分离器液位与供电系统形成联锁关系;紧急停车系统。

合成单元自动控制还需要设置一下几个控制回路:

(1)氨分、冷交液位;(2)废锅液位;(3)循环量控制;(4)废锅蒸汽流量;(5)废锅蒸汽压力。

    安全设施,包括安全阀、爆破片、紧急放空阀、液位计、单向阀及紧急切断装置等。

裂解炉、制冷系统、压缩机、引风机、分离单元

   裂解是指石油系的烃类原料在高温条件下,发生碳链断裂或脱氢反应,生成烯烃及其他产物的过程。产品以乙烯、丙烯为主,同时副产丁烯、丁二烯等烯烃和裂解汽油、柴油、燃料油等产品。

   烃类原料在裂解炉内进行高温裂解,产出组成氢气、低/高碳烃类、芳烃类以及馏分为288℃以上的裂解燃料油的裂解气混合物。经过急冷、压缩、激冷、分馏以及干燥和加氢等方法,分离出目标产品和副产品。

在裂解过程中,同时伴随缩合、环化和脱氢等反应。由于所发生的反应很复杂,通常把反应分成两个阶段。第一阶段,原料变成的目的产物为乙烯、丙烯,这种反应成为一次反应。第二阶段,一次反应生成的乙烯、丙烯继续反应转化为炔烃、二烯烃、芳烃、环烷烃,甚至最终转化为氢气和焦炭,这种反应称为二次反应。裂解产物往往是多种组分混合物。影响裂解的基本因素主要为温度和反应的持续时间。化工生产中用热裂解的方法生产小分子烯烃、炔烃和芳香烃,如乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔、苯和甲苯等。

(1)在高温(高压)下进行反应,装置内的物料温度一般超多其自燃点,若漏出会立即引起火灾;

(2)炉管内壁结焦会使流体阻力增加,影响传热,当焦层达到一定厚度时,因炉管壁温度过高,而不能继续运行下去,必须进行清焦,否则会烧穿炉管,裂解气外泄,引起裂解炉爆炸;

(3)拖过由于断电或引风机机械故障而使引风机突然停转,则炉膛内很快变成正压,会从窥视孔或烧嘴等处向外喷火,严重时会引起炉膛爆炸;

(4)如果燃料系统大幅度波动,燃料气压力过低,则可能造成裂解炉烧嘴回火,使烧嘴烧坏,甚至会引起爆炸;

(5)有些裂解工艺产生的单体会自聚或爆炸;需要向生产的单体中加阻聚剂或稀释剂等。

  热裂解制烯烃工艺;

  重油催化裂化制汽油、柴油、丙烯、丁烯;

  乙苯裂解制苯乙烯;

  二氟一氯甲烷(HCFC-22)热裂解制得四氟乙烯(TFE);

  二氟一氯乙烷(HCFC-142b)热裂解制得偏氟乙烯(VDF);

  四氟乙烯和八氟环丁烷热裂解制得六氟乙烯(HFP)等。

    裂解炉进料流量;裂解炉温度;引风机电流;燃料油进料流量;稀释蒸汽比及压力;燃料油压力;滑阀差压超驰控制、主风流量控制、外取热器控制、机组控制、锅炉控制等。

    裂解炉进料压力、流量控制报警与联锁;紧急裂解炉温度报警和联锁;紧急冷却系统;紧急切断系统;反应压力与压缩机转速及入口放火炬控制;再生压力的分程控制;滑阀差压与料位;温度的超驰控制;再生温度与外取热器负荷控制;外取热器汽包和锅炉汽包液位的三冲量控制;锅炉的熄火保护;机组相关控制;可燃与有毒气体检测报警装置等。

将引风机电流与裂解炉进料阀、燃料油进料阀、稀释蒸汽阀之间形成联锁关系,一旦引风机故障停车,则裂解炉自动停止进料并切断燃料供应,但应继续供应稀释蒸汽,以带走炉膛内的余热。

将燃料油压力与燃料油进料阀、裂解炉进料阀之间形成联锁关系,燃料油压力降低,则切断燃料油进料阀,同时切断裂解炉进料阀。

分离塔应安装安全阀和放空管,低压系统与高压系统之间应有逆止阀并配备固定的氮气装置、蒸汽灭火装置。

将裂解炉电流与锅炉给水流量、稀释蒸汽流量之间形成联锁关系;一旦水、点、蒸汽等公用工程出现故障,裂解炉能自动紧急停车。

反应压力正常情况下由压缩机转速控制,开工及非正常工况下由压缩机入口放火炬控制。

再生压力由烟机入口蝶阀和旁路滑阀(或蝶阀)分程控制。

再生、待生滑阀正常情况下分别由反应温度信号和反应器料位信号控制,一旦滑阀差压出现底限,则转由滑阀差压控制。

再生温度由外取热器催化剂循环量或流化介质流量控制。

外取热汽包和锅炉汽包液位采用液位、补水量和蒸发量三冲量控制。

带明火的锅炉设置熄火保护控制。

大型机组设置相关的轴温、轴震动、轴位移、油压、油温、防喘振等系统控制。

在装置存在可燃气体、有毒气体泄漏的部位设置可燃气体报警仪和有毒气体报警仪。

氟化是化合物的分子中引入氟原子的反应,涉及氟化反应的工艺过程为氟化工艺。氟与有机化合物作用是强放热反应,放出大量的热可使反应物分子结构遭到破坏,甚至着火爆炸。氟化剂通常为氟气、卤族氟化物、惰性元素氟化物、高价金属氟化物、氟化氢、氟化钾等。

(1)反应物料具有燃爆危险性;

(2)氟化反应为强放热反应,不及时排除反应热量,易导致超温超压,引发设备爆炸事故;

(3)多数氟化剂具有强腐蚀性、剧毒,在生产、贮存、运输、使用等过程中,容易因泄漏、操作不当、误接触极易其它意外而造成危险。

 黄磷氟化制备五氟化磷等。

(2)金属氟化物或氟化氢气体氟化

 氟化氢气体与氢氧化铝反应制备氟化铝等。

 三氯甲烷氟化制备二氟一氯甲烷;

 2456-四氯嘧啶与氟化钠制备24,6-三氟-5-氟嘧啶等。

(4)其它氟化物的制备

 三氟化硼的制备;

 浓硫酸与氟化钙(萤石)制备无水氟化氢等。

   氟化反应釜内温度、压力;氟化反应釜内搅拌速率;氟化物流量;助剂流量;反应物的配料比;氟化物浓度。

   反应釜内温度和压力与反应进料、紧急冷却系统的报警和联锁;搅拌的稳定控制系统;安全泄放系统;可燃和有毒气体监测报警装置等。

   氟化反应操作中,要严格控制氟化物浓度、投料配比、进料速度和反应温度等。必要时应设置自动比例调节装置和自动联锁控制装置。

   将氟化反应釜内温度、压力与釜内搅拌、氟化物流量、氟化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁控制,在氟化反应釜处设立紧急停车系统,当氟化反应釜内温度或压力超标或搅拌系统发生故障时自动停止加料并紧急停车。安全泄放系统。

加氢气应釜、氢气压缩机

    加氢是在有机化合物分子中假如氢原子的反应,涉及加氢反应的工艺过程为氢工艺,主要包括不饱和键加氢、芳环化合物加氢、含氮化合物加氢、含氧化合物加氢、氢解等。

(1)反应物料具有燃爆危险性,氢气的爆炸极限为4%-75%,具有高然爆危险特性;

(2)加氢为强烈的放热反应,氢气在高温高压下与钢材接触,钢材内的碳分子易与氢气发生反应生成碳氢化合物,使钢制设备强度降低,发生氢脆;

(3)催化剂再生和活化过程中易引发爆炸;

(4)加氢反应尾气中有未完全反应的氢气和其它杂质在排放时易引发着火或爆炸。

(1)不饱和炔烃、烯烃的三键和双键加氢,环戊二烯加氢生产环戊烯等。

  苯加氢生产环己烷;

  苯酚加氢生产环己醇等。

  一氧化碳加氢生产甲醇;

  丁醛加氢生产丁醇;

  辛烯醛加氢生产辛醇等。

(4)含氮化合物加氢,己二腈加氢生产己二胺;硝基苯催化加氢生产苯胺等。

  馏分油加氢裂化生产石脑油、柴油和尾油;

  减压馏分油加氢改质;

  催化(异构)脱蜡生产低凝柴油、润滑油基础油等。

    加氢反应釜或催化剂床层温度、压力;加氟反应釜内搅拌速率;氢气流量;反应物质的配料比;系统氧含量;冷却水流量;氢气压缩机运行参数、加氢反应尾气组成等。

    温度和压力的报警和联锁;反应物料的比例控制和联锁系统;紧急冷却系统;搅拌的稳定控制系统;氢气紧急切断系统;加装安全阀、爆破片等安全设施;循环氢压缩机停机报警和联锁;氢气检测报警装置等。

    将加氢反应釜内温度、压力与釜内搅拌电流、氢气流量、加氢反应釜夹套冷却水进入阀形成联锁关系,设计紧急停车系统。加入急冷氮气或氢气的系统。当加氢反应釜内温度或压力超标或搅拌系统发生故障时自动停止加氢,泄压,并进入紧急状态。安全泄放系统。

重氮化反应釜、后处理单元

    一级胺与亚硝酸在低温下作用,生成重氮盐的反应。脂肪族。芳香族和杂环的一级胺都可以进行重氮化反应。涉及重氮化反应的工艺过程为重氮化工艺。通常重氮化试剂是由亚硝酸钠和盐酸作用临时制备的。除盐酸外,也可以使用硫酸、高氯酸和氟硼酸等无机酸。脂肪族重氮盐很不稳定,即使在低温下也能迅速自发分解,芳香族重氮盐较为稳定。

(1)重氮盐在温度稍高或光照的作用下,特别是含有硝基的重氮盐极易分解,有的甚至在室温时亦能分解。在干燥状态下,有些重氮盐不稳定,活性强,受热或摩擦、撞击等作用能发生分解甚至爆炸;

(2)重氮化生产过程所使用的亚硝酸钠是无机氧化剂,175℃时能发生分解、与有机物反应导致着火或爆炸;

(3)反应原料具有燃爆危险性。

  对氨基苯磺酸钠与2-萘酚制备酸性橙-II染料;

  芳香族伯胺与亚硝酸钠反应制备芳香族重氮化合物等。

  间苯二胺生产二氟硼酸间苯二重氮盐;

  苯胺与亚硝酸钠反应生产苯胺基重氮苯等。

2-氰基-4-硝基苯胺、2-氰基-4-小计-6-溴苯胺、2,4-二硝基-6-溴苯胺、2,6-二氰基-4-硝基苯胺和2,4-二硝基-6-氰基苯胺为重氮组份与端氨基含醚基的偶合组份经重氮化、偶合成单偶氮分散染料;

2-氰基-4-硝基苯胺为原料制备蓝色分散染料等。

邻、间氨基苯酚 用弱酸(醋酸、草酸等)或易于谁接的无机盐和亚硝酸钠反应制备邻、间氨基苯酚的重氮化合物等。

氨基偶氮化合物通过盐析法进行重氮化生产多偶氮染料等。

    重氮化反应釜内温度、压力 、液位、pH值;重氮化反应釜内搅拌速率;亚硝酸钠流量;反应物质的配料比;后处理单元温度等。

    反应釜温度和压力的报警和联锁;反应物料的比例控制和联锁系统;紧急冷却系统;紧急停车系统;安全泄放系统;后处理单元配置温度监测。惰性气体保护的联锁装置等。

将重氮化反应釜内温度、压力与釜内搅拌、亚硝酸钠流量、重氮化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,在重氮化反应釜处设立紧急停车系统,当重氮化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障时自动停止加料并紧急停车。安全泄放系统。

重氮盐后处理设备应配置温度检测、搅拌、冷却联锁自动控制调节装置,干燥设备应配置温度测量、加热热源开关、惰性气体保护的联锁装置。

安全设施,包括安全阀、爆破片、紧急放空阀等。

    氧化为有电子转移的化学反应中失电子的过程,即氧化数升高的过程。多数有机化合物的氧化反应表现为反应原料得到痒或失去氢。涉及氧化反应的工艺过程为氧化工艺。常用的氧化剂有:空气、氧气、双氧水、氯酸钾、高锰酸钾、硝酸盐等。

(1)反应原料及产品具有燃爆危险性;

(2)反应气相组成容易倒倒爆炸极限,具有闪爆危险;

(3)部分氧化剂具有燃爆危险性,如氯酸钾,高锰酸钾、铬酸酐等都属于氧化剂,如遇高温或受撞击、摩擦以及与有机物。酸类接触,皆能引起火灾爆炸;

(4)产物中易生成过氧化物,化学稳定性差,受高温、摩擦或撞击作用易分解、燃烧或爆炸。

   对二甲苯氧化制备对苯二甲酸;

   一氧化氮、氧气和甲(乙)醇制备亚硝酸甲(乙)酯;

   双氧水或有机过氧化物为氧化剂生成环氧丙烷、环氧氯丙烷;

   异丙苯经氧化-酸解联产苯酚和丙酮;

   丁烯、定完、C4馏分或苯的氧化制顺丁烯二酸酐;

   邻二甲苯或萘的氧化制备邻苯二甲酸酐;

   均四甲苯的氧化制备均苯四甲酸二酐;

2-甲基吡啶氧化制3-吡啶甲酸(烟酸);

3-甲基吡啶氧化制4-吡啶甲酸(异烟酸);

2-乙基已醇(异辛醇)氧化制备2-乙基己酸(异辛酸);

   对氯甲苯氧化制备对氯苯甲醛和对氯苯甲酸;

   甲苯氧化制备苯甲醛、苯甲酸;

   对硝基甲苯氧化制备对硝基甲苯甲酸;

   环十二醇/酮混合物的开环氧化制备十二碳二酸;

   环己酮/醇混合物的氧化制己二酸;

   乙二醛硝酸氧化法合成乙醛酸;

   氧化反应釜内温度和压力;氧化反应釜内搅拌速率;氧化剂流量;反应物料的配比;气相氧含量;过氧化物含量等。

   反应釜温度和压力的报警和联锁;反应物料的比例控制和联锁及紧急切断动力系统;紧急断料系统;紧急冷却系统;紧急送入惰性气体的系统;气相氧含量监测、报警和联锁;安全泄放系统;可燃和有毒气体监测报警装置等。

   将氧化反应釜内温度和压力与反应物的配比和流量、氧化反应釜夹套冷却水进水阀、紧急冷却系统形成连锁关系,在氧化反应釜处设立紧急停车系统,当氧化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障时自动停止加料并紧急停车。配备安全法、爆破片等安全设施。

向有机化合物分子中引入过氧基(-0-0-)的反应称为过氧化反应,得到的产物为过氧化物的工艺过程为过氧化工艺。

(1)过氧化物都含有过氧基(-0-0-),属含能物质,由于过氧键结合力弱,断裂时所需的能力不大,对热、振动、冲击或摩擦等都极为敏感,极易分解甚至爆炸;

(2)过氧化物与有机物、纤维接触时易发生氧化、产生火灾;

(3)反应气相组成容易达到爆炸极限,具有燃爆危险。

叔丁醇与双氧水制备叔丁基过氧化氢;

乙酸在硫酸存在下与双氧水作用,制备过氧乙酸水溶液;

酸酐与双氧水作用直接制备过氧二酸;

苯甲酰氯与双氧水的碱性溶液作用纸杯过氧化苯甲酰;

异丙苯经空气氧化生产过氧化氢异丙苯等。

    过氧化反应釜内温度;pH值;过氧化反应釜内搅拌速率;(过)氧化剂流量;参加反应物质的配料比;过氧化物浓度;气相氧含量等。

    反应釜温度和压力的报警和联锁;反应物料的比例控制和联锁及紧急切断动力系统;紧急断料系统;紧急冷却系统;紧急送入惰性气体的系统;可燃和有毒气体检测报警装置等;

将过氧化反应釜内温度与釜内搅拌电流、过氧化物流量、过氧化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,设置紧急停车系统。

过氧化反应系统应设置泄爆管和安全泄放系统。

胺化是在分子中引入胺基(R2N-)的反应,包括R-CH3烃类化合物(R:氢、烷基、芳基)在催化剂存在下,与氨和空气的混合物进行高温氧化反应,生产腈类等化合物的反应。涉及上述反应的工艺过程为胺基化工艺。

(1)反应介质具有爆炸危险性;

(2)在常压下20℃时,氨气的爆炸极限为15%-27%,随着温度、压力的升高,爆炸极限的范围增大。因此,在一定的温度、压力和催化剂的作用下,氨的氧化反应放出大量热,一旦氨气与空气比失调,就可能发生爆炸事故;

(3)由于氨呈碱性,具有强腐蚀性,在混有少量水分或湿气的情况下无论是气态或液态氨都会与铜、银、锡、锌及其合金发生化学作用;

(4)氨易与氧化银或氧化汞反应生成爆炸性化合物(雷酸盐)。

邻硝基氯苯与氨水反应制备邻硝基苯胺;

对硝基氯苯与氨水反应制备对硝基苯胺;

间甲酚与氯化铵的混合物在催化剂和氨水作用下生成间甲苯胺;

甲醇在催化剂和氨气作用下制备甲胺;

1-硝基蒽醌与过量的氨水在氯苯中制备1-胺基蒽醌;

2,6-蒽醌二磺酸氨解制备2,6-二氨基蒽醌;

苯乙烯与胺反应制备N-取代苯乙胺;

环氧乙烷或亚乙基亚胺与胺或氨发生开环加成反应,制备氨基乙醇或二胺;

甲苯经氨氧化制备苯甲腈;

丙烯氨氧化制备丙烯腈等。

    氨基化反应釜内温度、压力;胺基化反应釜内搅拌速率;物料流量;反应物质的配料比;气相氧含量等。

    反应釜温度和压力的报警和联锁;反应物料的比例控制和联锁系统;紧急冷却系统;气相氧含量监控联锁系统;紧急送入惰性气体的系统;紧急停车系统;安全泄放系统;可燃和有毒气体检测报警装置等。

将胺基化反应釜内温度、压力与釜内搅拌、胺基化物料流量、胺基化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,设置紧急停车系统。

安全设施,包括安全阀、爆破片、单向阀及紧急切断装置等。

磺化是向有机化合物分子中引入磺酰基(-SO3H)的反应。磺化方法分为三氧化硫磺化法、共沸去水磺化法、氯磺酸磺化法、烘焙磺化法和亚硫酸盐磺化法等。设计磺化反应的工艺过程为磺化工艺。磺化反应除了增加产物的水溶性和酸性外,还可以使产品具有表面活性。芳烃经磺化后,其中的磺酸基可进一步被其他基团[如羟基(-OH)、氨基(-NH2)、氰基(-CN)等]取代,生产多种衍生物。

(1)应原料具有燃爆危险性;磺化剂具有氧化性、强腐蚀性;如果投料顺序颠倒、投料速度过快、搅拌不良、冷却效果不佳等,都有可能造成反应温度异常升高,使磺化反应变为燃烧反应,引起火灾或爆炸事故。

(2)氧化硫易冷凝堵管,泄漏后易形成酸雾,危害较大。

气体三氧化硫和十二烷基苯等制备十二烷基苯磺酸钠;

硝基苯与液态三氧化硫制备间硝基苯磺酸;

甲苯磺化生产队甲基苯磺酸和对位甲酚;

对硝基甲苯磺化生产队硝基甲苯邻磺酸等。

甲苯磺化制备甲基苯磺酸等。

芳香族化合物与氯磺酸反应制备芳磺酸和芳磺酰氯;

乙酰苯胺与氯磺酸生产队乙酰氨基苯磺酰氯等。

苯胺磺化制备对氨基苯磺酸等。

2,4-二硝基氯苯与亚硫酸氢钠制备2,4-二硝基苯磺酸钠;

1-硝基蒽醌与亚硫酸钠作用得到α-蒽醌硝酸等。

    磺化反应釜内温度;磺化反应釜内搅拌速率;磺化剂流量;冷却水流量。

    反应釜温度的报警和联锁;搅拌的稳定控制和联锁系统;紧急冷却系统;紧急停车系统;安全泄放系统;三氧化硫泄漏监控报警系统等。

将磺化反应釜内温度与磺化剂流量、磺化反应釜夹套冷却水进水阀、釜内搅拌电流形成联锁关系,紧急断料系统,当磺化反应釜内各参数偏离工艺指标时,能自动报警、停止加料,甚至紧急停车。

磺化反应系统应设有泄爆管和紧急排放系统。

聚合反应釜、粉体局和物料仓

    聚合是一种或几种小分子化合物变成大分子化合物(也称高分子化合物或聚合物,涉及聚合反应的工艺过程为聚合工艺,不包括涉及涂料、粘合剂、油漆等产品的常压条件聚合工艺。聚合工艺的种类很多,按聚合方法可氛围本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合等。

(1)聚合原料具有自聚和燃爆危险性;

(2)如果反应过程中热量不能及时移出,随物料温度上升,发生裂解和暴聚,所产生的热量使裂解和暴聚过程进一步加剧,进而引发反应器爆炸;

(3)部分聚合助剂危险性较大。

 丁苯橡胶生产;

 顺丁橡胶生产;

 丁腈橡胶生产等。

 醋酸乙烯乳液生产;

 丙烯酸乳液生产等。

 四氟乙烯悬浮法、分散法生产聚四氟乙烯;

 四氟乙烯(TFE)和偏氟乙烯(VDF)聚合生产氟橡胶和偏氟乙烯-全氟丙烯共聚弹性体(俗称26型氟橡胶或氟橡胶-26)等。

    聚合反应釜内温度、压力,聚合反应釜内搅拌速率;引发剂流量;冷却水流量;料仓静电、可燃气体监控等。

    反应釜温度和压力的报警和联锁;紧急冷却系统;紧急切断系统;紧急加入反应中之际系统;搅拌的稳定控制和联锁系统;料仓静电消除、可燃气体置换系统,可燃和有毒气体检测报警装置;高压聚合反应釜设有防爆墙和泄漏面等。

    将聚合反应釜内温度、压力与釜内搅拌电流、聚合单体流量、引发剂加入量、聚合反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,在聚合反应釜处设立紧急停车系统。当反应超温、搅拌失效或冷却失效时,能及时加入聚合反应终止剂。安全泄放系统。

    把烷基引入有机化合物分子中的碳、氮、氧等原子上的反应称为烷基化反应。涉及烷基化反应的工艺过程为烷基化工艺,可分为C-烷基化反应、N-烷基化反应、0-烷基化反应等。

(1)反应介质具有燃爆危险性;

(2)烷基化催化剂具有自燃危险性,遇水剧烈反应,放出水量热量,容易引起火灾甚至爆炸;

(3)烷基化反应都是在加热条件下进行,原料、催化剂、烷基化剂等加料次序颠倒、加料速度过快火灾搅拌中断停止等异常现象容易引起局部剧烈反应,造成跑料,引发火灾或爆炸事故。

 乙烯、丙烯以及长链α-烯烃,制备乙苯、异丙苯和高级烷基苯;

 苯系物与氯代高级烷烃在催化剂作用下制备高级烷基苯;

 用脂肪醛和芳烃衍生物制备对称的二芳基甲烷衍生物;

苯酚与丙酮在酸催化下制备2,2-对(对羟基苯基)丙烷(俗称双酚A);

乙烯与苯发生烷基化反应生产乙苯等。

 苯胺和甲醚烷基化生产苯甲胺;

 苯胺与氯乙酸生产苯基氨基乙酸;

 苯胺和甲醇制备NN-二甲基苯胺;

 苯胺和氯乙烷制备NN-二烷基芳胺;

 对甲苯胺与硫酸二甲酯制备NN-二甲基对甲苯胺;

 环氧乙烷与苯胺制备N-β-烃乙基)苯胺;

 氨或脂肪胺和环氧乙烷制备乙醇胺类化合物;

 苯胺与丙烯腈反应制备N-β-氰乙基)苯胺等。

 对苯二酚、氢氧化钠水溶液和氯甲烷制备对苯二甲醚;

 硫酸二甲酯与苯酚制备苯甲醚;

 高级脂肪醇或烷基酚与环氧乙烷加成生产聚醚类产物等。

    烷基化反应釜内温度和压力;烷基化反应釜内搅拌速率;反应物料的流量及配比等。

    反应物料的紧急切断系统;紧急冷却系统;安全泄放系统;可燃和有毒气体检测报警装置等。

将烷基化反应釜内温度和压力与釜内搅拌、烷基化物料流量、烷基化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,当烷基化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障时自动停止加料并紧急停车。

安全设施包括安全阀、爆破片、紧急放空阀、单向阀及紧急切断装置等。

    以煤为原料,经化学加工使煤直接或间接转化为气体、液体和固体燃料、化工原料或化学品的工艺过程。主要包括煤制油(甲醇制汽油、费-托合成油)、煤制烯烃(甲醇制烯烃)、煤制二甲醚、煤制乙二醇(合成气制乙二醇)、煤制甲烷气(煤气甲烷化)、煤制甲醇、甲醇制醋酸等工艺。

(1)反应介质涉及一氧化碳、氢气、甲烷、乙烯、丙烯等易燃气体,具体燃爆危险性;

(2)反应过程多为高温、高压过程,易发生工艺介质泄漏,引发火灾、爆炸和一氧化碳中毒事故;

(3)反应过程可能形成爆炸性混合气体;

(4)多数煤化工新工艺反应速度快,放热量大,造成反应失控;

(5)反应中间产物不稳定,易造成分解爆炸。

煤制油(甲醇制汽油、费-托合成油);

煤制烯烃(甲醇制烯烃);

煤制乙二醇(合成气制乙二醇);

煤制甲烷气(煤化甲烷化);

反应器温度和压力;反应物料的比例控制;料位;液位;进料介质温度、压力与流量;氧含量;外取热器蒸汽温度与压力;风压和风温;烟气压力与温度;压降;H2/CO比;NO/O2比;NO/醇比;H2H2SCO2含量等。

反应器温度、压力报警与联锁;进料介质流量控制与联锁;反应系统紧急切断进料联锁;料位控制回路;液位控制回路;H2/CO比例控制与联锁;NO/O2比例控制与联锁;外取热器蒸汽热水泵联锁;主风流量联锁;可燃和有毒气体监测报警装置;紧急冷却系统;安全泄放系统。

将进料流量、外取热蒸汽流量、外取热蒸汽包液位、H2/CO比例与反应器进料系统设立联锁关系,一旦发生异常工况启动联锁,紧急切断所有进料,开启事故蒸汽阀或氮气阀,迅速置换反应器内物料,并将反应器进行冷却、降温。

安全设施,包括安全阀、防爆膜、紧急切断阀及紧急排放系统等。

    电石生产工艺是以石灰和炭素材料(焦炭、兰炭、石油焦、冶金焦、白煤等)为原料,在电石炉内依靠电弧热和电阻热在高温进行反应,生产电石的工艺过程。电石炉型式主要分为两种;内燃型和全密闭型。

(1)电石炉工艺操作具有火灾、爆炸、烧伤、中毒、触电等危险性;

(2)电石遇水会发生激烈反应,生成乙炔气体,具有燃爆危险性;

(3)电石的冷却、破碎过程具有人身伤害、烫伤等危险性;

(4)反应产物一氧化碳有毒,与空气混合到12.5%~74%时会引起燃烧和爆炸;

(5)生成中漏糊造成电极软断时,会使炉气出口温度突然升高,炉内压力突然增大,造成严重的爆炸事故。

    石灰和炭素材料(焦炭、兰炭、石油焦、冶金焦、白煤等)反应制备电石。

   炉气温度;炉气压力;料仓料位;电极压放量;一次电流;一次电压;电极电流;电极电压;有功功率;冷却水温度、压力;液压箱油位、温度;变压器温度;净化过滤器入口温度、炉气组分分析等。

    设置紧急停炉按钮;电炉运行平台和电极压放视频监控、输送系统视频监控和启停现场声音劲爆;原料称重和输送系统控制;电石炉炉压调节、控制;电极升降控制;电极压放控制;液压泵站控制;炉气组分在线检测、报警和联锁;可燃和有毒气体检测和声光报警装置;设置紧急停车按钮等。

将炉气压力、净化总阀与放散阀形成联锁关系;将炉气组分氢、氧含量高与净化系统形成联锁关系;将料仓超料位、氢含量与停炉形成联锁关系。

安全设施,包括安全阀、重力泄压阀、紧急放空阀、防爆膜等。

合成通式为R-N=N-R的偶氮化合物的反应为偶氮化反应,式中R为脂烃基或芳烃基,两个R基可相同或不同。涉及偶氮化反应的工艺过程为偶氮化工艺。脂肪族偶氮化合物由相应的肼经过氧化或脱氢反应制取。芳香族偶氮化合物一般由重氮化合物的偶联反应制备。

(1)部分偶氮化合物极不稳定,活性强,受热或摩擦、撞击等作用能发生分解甚至爆炸;

(2)偶氮化生产过程所使用的肼类化合物,高毒,具有腐蚀性,易发生分解爆炸;遇氧化剂能自燃;

(3)反应原料具有爆炸危险性。

(1)脂肪族偶氮化合物合成

 水合肼和丙酮氰醇反应,再经液氯氧化制备偶氮二异丁腈;

 次氯酸钠水溶液氧化氨基庚腈,或者甲基异丁基酮和水合肼缩合后与氰化氢反应,再经氯气氧化制取偶氮而已庚腈;偶氮二甲酸二乙酯DEAD和偶氮二甲酸二异丙酯DIAD的生产工艺。

(2)芳香族偶氮化合物合成

 由重氮化合物的偶联反应制备的偶氮化合物。

    偶氮化反应釜内温度、压力、液位、pH值;偶氮化反应府内搅拌速率;肼流量;反应物质的配料比;后处理单元温度等。

    反应釜温度和压力的报警和联锁;反应物料的比例控制和联锁系统;紧急冷却系统;紧急停车系统;安全泄放系统;后处理单元配置温度监测、惰性气体保护的联锁装置等。

将偶氮化反应府内温度、压力与釜内搅拌、肼流量、偶氮化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系。在偶氮化反应付出设立紧急停车系统,当偶氮化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障时,自动停止加料,并紧急停车。

后处理设备应配置温度检测、搅拌、冷却连锁自动控制调节装置,干燥设备应配置温度测量、加热热源开关、惰性气体保护的联锁装置。

安全设施,包括安全阀、爆破片、紧急放空阀等。

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本发明涉及五氟化磷的制造方法。

五氟化磷(pf5)是作为各种六氟磷酸盐、尤其特别是用作锂电池、锂离子二次电池等的电解质的六氟化磷酸锂的原料有用的物质。另外,五氟化磷还作为有机合成反应的催化剂或半导体材料的掺杂剂使用。

作为五氟化磷的制造方法,专利文献1中记载了将五氯化磷(pcl5)添加在hf药液中来合成pf5的方法。该方法中,需要将因是吸湿性高的固体而处理性存在难点的pcl5连续且定量地添加在hf药液中,反应的控制较难。

另外,专利文献2中提出了使三氯化磷(pcl3)与hf反应而生成pf3气体(第一氟化工序)、使所生成的pf3气体与cl2气体反应而生成气体状pf3cl2(氯化工序)、进而使pf3cl2与hf反应而生成pf5(第二氟化工序)的方法。

专利文献1:日本特开平4-175216号公报

专利文献2:日本特开平11-171517号公报

但是,专利文献2的方法由于需要多阶段的工序,因此反应所需要的装置变得较大,生产工序也变得复杂,因而制造成本也变得昂贵。

因此,本发明的目的在于提供能够消除上述现有技术具有的缺点的五氟化磷的制造方法。

本发明人们进行深入研究的结果发现,通过使用相对于三氯化磷及氯来说大大过剩的无水氟化氢液体,利用由它们的混合所发生的反应的反应热来使氟化氢蒸发,从而可以安全且稳定地制造五氟化磷。

本发明基于该发现而完成,提供一种五氟化磷的制造方法,其为将三氯化磷及氯与比它们大大过剩的无水氟化氢液体混合、使它们反应、从而产生五氟化磷的五氟化磷的制造方法,其中,利用氟化氢的蒸发潜热将通过五氟化磷的生成所产生的反应热除去。

图1为本发明的制造方法中所用装置之一例。

图2为本发明的制造方法中所用装置的另一例。

以下对本发明的五氟化磷的制造方法(以下也仅称作“本制造方法”)根据其优选的实施方式进行说明。

本制造方法中,作为磷源,使用三氯化磷(pcl3)。三氯化磷在室温下为液体。因此,与使用固体的五氯化磷(pcl5)的情况相比,更易处理,即便是禁水状态下的处理也很容易,可以容易地抑制水解,因而最终产品的纯度的稳定化变得可能。另外,三氯化磷廉价,而且易于获得高纯度品。

本制造方法中,作为氧化剂,使用氯。氯廉价且易于获得。氯在投入到反应装置中时,可以是气体、也可以是液体,均无妨。本制造方法中,当氯作为气体被投入到反应装置中时,通常在气体的状态下与无水氟化氢混合、与三氯化磷发生反应。另外,当氯作为液体被投入到反应装置中时,与将氯作为气体投入到反应装置时同样,可与三氯化磷发生反应。

本制造方法中使用的氟化氢是无水氟化氢。无水氟化氢中的水分通常以质量基准计为1000ppm以下、优选为600ppm以下。

本制造方法中,使用相对于三氯化磷及氯来说大大过剩的无水氟化氢。使三氯化磷、氯及氟化氢反应而生成五氟化磷的反应的反应式如下所述,但该反应会产生大量的反应热。本制造方法中,大大过剩的无水氟化氢作为液媒发挥作用,即便是产生反应热,无水氟化氢也会汽化,从无水氟化氢液体中夺取蒸发潜热份的反应热量,从而将无水氟化氢液体中的反应热除去。由此,反应中的反应液的温度稳定,因此可以通过简便的反应工序安全地制造五氟化磷。

本说明书中所说的大大过剩是指无水氟化氢的量优选相对于与该氟化氢混合的三氯化磷1摩尔为20摩尔以上。无水氟化氢更优选相对于与该氟化氢混合的氯1摩尔也为20摩尔以上。从运行稳定性的方面出发,无水氟化氢的量相对于与该氟化氢混合的三氯化磷1摩尔、更优选为80摩尔以上、特别优选为200摩尔以上、进一步优选为400摩尔以上。进而,相对于与该氟化氢混合的氯1摩尔,也优选为20摩尔以上、更优选为80摩尔以上、特别优选为200摩尔以上、进一步优选为400摩尔以上。

这里所说的与氢混合的三氯化磷及氯的量如后所述,在将三氯化磷及氯添加到已投入至反应装置的无水氟化氢中时,是指它们的添加量。

将大大过剩的无水氟化氢与三氯化磷及氯混合时,可以将无水氟化氢添加在三氯化磷及氯中,也可将三氯化磷及氯添加在无水氟化氢中,但从安全性或温度的稳定性等方面出发,优选在无水氟化氢中添加三氯化磷及氯。在无水氟化氢中添加三氯化磷及氯时,相对于大大过剩的无水氟化氢液体,三氯化磷及氯可以同时添加,也可以先添加三氯化磷及氯中的任何一者。从提高反应效率、防止副产物生成的观点出发,本制造方法中使用的氯的量相对于三氯化磷1摩尔、以氯当量计优选为0.18摩尔以上且1.20摩尔以下,更优选0.50摩尔以上且1.10摩尔以下,进一步优选为0.80摩尔以上且1.05摩尔以下。

相对于大大过剩的无水氟化氢液体,三氯化磷及氯可以连续地投入,也可以断续地投入,还可以一次性地投入。三氯化磷及氯优选连续地投入,其原因在于与氟化氢易于混合、可提高反应效率。这里所说的连续优选是指例如在10秒以上的期间、优选1分钟以上的期间、以0.1g/秒以上持续地添加。

将氟化氢与三氯化磷及氯混合而生成五氟化磷时的反应温度优选设为-10℃以上,其原因在于,可提高氟化氢与三氯化磷及氯的反应效率。另一方面,上述的反应温度优选设为19℃以下,其原因在于,维持氟化氢的液体状态,易于获得反应中的温度稳定性。从这些观点出发,五氟化磷的生成反应的反应温度优选为-10℃以上且19℃以下、更优选为-5℃以上且15℃以下。这里所说的反应温度是指在大大过剩的无水氟化氢中添加三氯化磷及氯进行混合时的该无水氟化氢液体的温度。

五氟化磷的生成反应从提高反应效率的方面或控制氟化氢的蒸发量的方面出发,优选在-10kpag以上且50kpag以下的压力下进行。从此观点出发,更优选五氟化磷的生成反应在-5kpag以上且30kpag以下的压力下进行、进一步优选在0kpag以上且20kpag以下的压力下进行。

本反应可以用间歇式反应装置进行,也可以用连续式反应装置进行。通常,反应装置由耐腐蚀性的构件构成。

从谋求温度稳定性或反应均匀化的方面等出发,大大过剩的无水氟化氢液体优选在使其循环的状态下、将三氯化磷及氯与该无水氟化氢液体进行混合。

使其循环的状态是指重复进行转一圈并返回至原来位置的状态。

作为使无水氟化氢液体循环的方法,可举出将无水氟化氢液体在反应槽内进行搅拌以使其循环的方法;以及使无水氟化氢液体在循环路径中循环的方法。这里所说的循环路径是指从某个位置开始并返回至该位置的路径,例如通过设置环状、u字状或c字状等形状的管子来形成。u字状或c字状的管子可以通过其两端部连接在同一个储存槽或者其两端部分别连接在相互间连通的2个以上不同的储存槽来形成循环路径。将构成循环路径的储存槽也称作循环储存槽。

本制造方法中,优选将汽化后的无水氟化氢捕获后再进行冷却、液化、然后在此基础上使液化物与反应装置中的无水氟化氢液体合流。通过如此进行,可以抑制反应装置内的无水氟化氢液体的量发生很大变化。另外,通过将冷却后的氟化氢返回至大大过剩的无水氟化氢液体中,易于进一步降低该氟化氢液体的温度、易于控制反应温度。另外,伴随五氟化磷的生成反应所产生的气相中除了氟化氢以外、还含有作为反应产物的五氟化磷及氯化氢,但五氟化磷及氯化氢与氟化氢相比,沸点大幅度地低。因此,气相中仅氟化氢易于液化,通过该液化,可以将氟化氢从作为目标物的五氟化磷中容易地分离。

以下,根据五氟化磷的制造装置的图,进一步详述本制造方法。

图1所示的反应装置10是通过将反应槽20中的无水氟化氢液体进行搅拌来进行无水氟化氢的循环的装置。

图1的反应装置10中,在反应槽20内装入有无水氟化氢。反应槽20内设置有连接于旋转马达17的旋转轴18和固定在旋转轴18上的搅拌翼19。搅拌翼19被固定在位于所需量的无水氟化氢中的高度。该反应装置10成为通过旋转马达17的旋转、搅拌翼19围绕旋转轴18旋转时,伴随该旋转,反应槽20内的无水氟化氢液体围绕旋转轴18流动起来。围绕该旋转轴18的流动相当于无水氟化氢的循环。搅拌翼19的种类可以使用以通常的桨翼、涡轮翼、锚翼为代表的各种搅拌翼,并无特别限定。旋转轴18的旋转速度例如可举出10rpm以上且3000rpm以下。

图1中,在反应槽20内分别设有流入三氯化磷的导入路径11和流入氯的导入路径12。图1的各路径11、12、13、34、36、37由管状构件构成。图1所示的例子中,2个导入路径11及12分别延伸至比无水氟化氢液体的液面8更靠下的位置。

进而,在图1所示的反应装置10中设有将从储存在反应槽20内的无水氟化氢的液体中产生的气体导出至无水氟化氢液体外的气体导出路径34。在该气体导出路径34的途中设有能够对上述路径34中的气体进行冷却的热交换器35。热交换器35使适当的冷媒与上述路径34中的气体之间发生热交换,可以将上述路径34中的气体冷却至低于氟化氢的沸点(19.5℃)且五氟化磷的沸点(-84.8℃)以上。此外,作为本制造方法的副产物的氯化氢的沸点为-85.1℃,因此若为该范围的温度,则通常氯化氢不会发生液化。优选的冷却温度为-80℃以上且-10℃以下。气体导出路径34在热交换器35的下游分离成液体返回路径36和气体排出路径37。液体返回路径36将被热交换器35冷却而产生的液体送回至反应槽20内,而气体排出路径37将冷却后的气体排出至反应体系外。

进而,在反应装置10中设有用于将无水氟化氢导入至反应槽20的导入路径13。反应装置10中设有测定反应槽20中的无水氟化氢的液面8的高度的传感器(未图示),传感器与未图示的控制功能相连接。控制功能可以在通过传感器检测到无水氟化氢的液面8降低时,计算出对应于该降低量的氟化氢量,按照供给对应于液面8的降低量的量的方式来控制对无水氟化氢的导入路径13进行开关操作的阀门(未图示)。如此,优选将反应槽20中的无水氟化氢的液量控制在恒定。

在具有以上构成的反应装置10中制造五氟化磷时,首先使旋转马达17旋转,使旋转轴18及搅拌翼19旋转,在反应槽20中使无水氟化氢液体围绕旋转轴18流动,使无水氟化氢在反应槽20中循环。在该状态下,通过三氯化磷导入路径11及氯导入路径12将三氯化磷及氯导入至大大过剩的无水氟化氢中,与无水氟化氢混合。由此,产生气体状的五氟化磷及气体状的氯化氢,与此同时,在五氟化磷的生成反应的反应热的作用下,氟化氢发生汽化。由于通过该蒸发潜热而将反应热除去,因此无水氟化氢液体中的温度保持在恒定。汽化后的氟化氢在与五氟化磷及氯混合了的状态下被导入至气体导出路径34中,到达热交换器35。到达热交换器35的氟化氢被冷却,通过液体返回路径36返回至反应槽20中,与大大过剩的无水氟化氢液体合流。另一方面,五氟化磷及氯化氢的混合气体通过气体排出路径37被排出至体系外。从五氟化磷及氯化氢的混合气体中分离出五氟化磷可以通过蒸馏等公知的分离方法来进行。

如上所述,根据本制造方法,通过使用大大过剩的无水氟化氢液体,可以在确保温度稳定性及安全性的同时,利用非常简便的方法制造五氟化磷。

接着,根据图2来对代替搅拌式而使用循环路径来制造五氟化磷时的本制造方法的例子进行说明。图2的各路径13、31、41、42、34、36、37由管状构件构成。图2中,具有与图1相同的构成者赋予与图1相同的符号,并将说明省略。

图2所示的反应装置10’没有搅拌翼等,而是具有用于使无水氟化氢循环的循环用路径31。循环用路径31具有一处缺失的环状管状。这里所说的一处缺失的环状形状有时也被称作c字状。循环用路径31的两端、具体地说为吸入侧的端部31a及吐出侧端部31b均与储存及循环无水氟化氢的循环储存槽30相连接。这里所说的无水氟化氢在循环储存槽30中循环并不是指在循环储存槽30内无水氟化氢被搅拌,而是指循环储存槽30内的无水氟化氢通过循环用路径31进行循环。但是,也可在循环储存槽30中对无水氟化氢进行搅拌。通过这种构成,循环储存槽30及循环用路径31构成了图2所示方式的循环路径29。从反应温度的稳定性等方面出发,优选在无水氟化氢液体的循环中、存在于反应装置10’的无水氟化氢液体总量的80体积%以上存在于循环储存槽30中。

在反应装置10’中设有在循环用路径31的途中赋予循环动力的循环泵32。由此,在反应装置10’中,可以在循环用路径31的吸入侧端部31a将无水氟化氢液体从循环储存槽30中吸入,在吐出侧端部31b将无水氟化氢液体吐出至循环储存槽30中。另外,在循环用路径31中的循环泵32的下游连接有三氯化磷的导入路径41及氯的导入路径42,能够将三氯化磷及氯导入至无水氟化氢的循环用路径31中。图2中,在无水氟化氢的循环用路径31中,三氯化磷的导入路径41连接在比氯的导入路径42更靠上游侧的位置,但连接方法并非限定于此。

此外,在图2的反应装置10’中,气体导出路径34按照将气体从循环储存槽30的无水氟化氢液体中导出的方式设置。另外,图2的反应装置10’中,与循环用路径31另外地设置有用于将无水氟化氢导入至循环储存槽30的导入路径13。即便使用该导入路径13,也可进行与基于图1的液面8的高度的控制同样的控制。

利用以上构成的图2的反应装置10’制造五氟化磷时,运行循环泵32,在循环储存槽30及循环用路径31中使无水氟化氢液体循环,在此状态下将三氯化磷及氯导入至无水氟化氢中,与无水氟化氢混合。即便是通过利用图2所示的反应装置10’的制造方法,也与使用了图1所示装置的方法同样,可以使用简单的装置安全且高效地制造五氟化磷,可以在使装置小型化的同时进行大量生产。

进而,根据图2所示的方法,能够与位于三氯化磷及氯的导入位置(导入路径41及42)下游侧的循环储存槽30中的无水氟化氢的存在量独立地调整无水氟化氢的循环量,因此反应速度的控制更为容易,因而可以更为安全地使反应进行。

图2的反应装置10’中,从易于获得利用循环用路径31使大大过剩的无水氟化氢循环所带来的反应效率提高的效果的方面或反应控制易于进行的方面出发,循环用路径31的每1分钟的循环量优选为最初投入到反应装置10’中的无水氟化氢液体量的5体积%以上且70体积%以下。另外,从提高反应效率、且易于进行反应控制的方面出发,每1分钟流入循环路径29(循环用路径31或循环储存槽30)的三氯化磷的量优选相对于上述每1分钟的无水氟化氢的循环量为0.001摩尔%以上且1.0摩尔%以下。从同样的理由出发,每1分钟流入循环路径29(循环用路径31或循环储存槽30)的氯的量优选相对于上述每1分钟的无水氟化氢的循环量为0.001摩尔%以上且1.0摩尔%以下。

作为以上的反应装置10及10’的构成材料,特别是作为上述各路径及反应槽或循环储存槽的构成材料,可举出对氟化氢的腐蚀作用具有抵抗力的材料,特别优选对于氟化氢具有耐腐蚀性的金属,作为该金属,例如可举出哈斯特洛伊耐蚀耐热镍基合金、镍铬铁耐热耐蚀合金、高强度耐蚀镍铜合金、不锈钢、钢铁等。

如上根据优选的实施方式说明了本制造方法,但本制造方法并非限定于此。例如因反应热而汽化后的氟化氢也可以不液化而直接排出至体系外。

以下通过实施例更为详细地说明本发明。但本发明的范围并非限定于这样的实施例。

使用图1所示的反应装置10。反应装置10是由对于氟化氢具有耐腐蚀性的金属构成的。

在反应装置10的反应槽20内投入无水氟化氢液体30kg,使用连接于旋转马达17的旋转轴18和固定在旋转轴18上的搅拌翼19,以100rpm使旋转轴18及搅拌翼19旋转,从而使反应槽20内的无水氟化氢液体循环。将三氯化磷液体1860g及氯气1020g分别用60分钟的时间连续地以恒定速度投入至反应槽20内,在0.5kpag的压力下与无水氟化氢反应。通过反应热,氟化氢(hf)的一部分发生汽化,与作为产物的五氟化磷(pf5)及作为副产物的氯化氢(hcl)一起自气体导出路径34被导出至热交换器35,被热交换器35冷却至-30℃。由此,汽化后的氟化氢(hf)被冷却、液化,液化物返回至反应槽20中,与反应槽20中的无水氟化氢液体合流。另一方面,五氟化磷(pf5)及氯化氢(hcl)作为气相被回收。相对于三氯化磷投入量的五氟化磷(pf5)的回收量为97摩尔%。另外,在反应装置10的运行中,按照液面8的高度达到恒定的方式来控制氟化氢(hf)流入量,反应槽20中的无水氟化氢液体的温度恒定在6℃附近。

使用图2所示的反应装置10’。反应装置10’是由对于氟化氢具有耐腐蚀性的金属构成的。

在反应装置10’的循环储存槽30内投入无水氟化氢液体940kg,使用泵32使无水氟化氢液体在循环用路径31内循环。进而,使得每1分钟的无水氟化氢液体的循环量为最初投入到反应装置10’的无水氟化氢液体量的50体积%。在无水氟化氢液体的循环中,存在于反应装置10’中的无水氟化氢液体总量的80体积%以上存在于循环储存槽30中。将三氯化磷液体6440g及氯气3210g分别用100分钟的时间连续地以恒定速度投入至循环储存槽30内,在3kpag的压力下与无水氟化氢反应。通过反应热,氟化氢(hf)的一部分发生汽化,与作为产物的五氟化磷(pf5)及作为副产物的氯化氢(hcl)一起自气体导出路径34被导出至热交换器35,被热交换器35冷却至-30℃。由此,汽化后的氟化氢(hf)被冷却、液化,返回至循环储存槽30中。另一方面,五氟化磷(pf5)及氯化氢(hcl)作为气相被回收。相对于三氯化磷投入量的五氟化磷(pf5)的回收量为96摩尔%。另外,在反应装置10’的运行中,按照液面8的高度达到恒定的方式来控制氟化氢(hf)流入量,循环储存槽30中的无水氟化氢液体的温度恒定在10℃附近。

由以上可知,根据本发明的制造方法,可以使用简单的装置安全且稳定地制造五氟化磷。因此,根据本发明的制造方法,可以在使装置小型化的同时谋求五氟化磷的大量生产。

本发明的五氟化磷的制造方法可以使用廉价且易于获得的原料、利用简单的反应装置、安全且容易地大量生产五氟化磷。

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