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红磷(赤磷) 生产工艺
2023-06-20 19:33:35
红磷(赤磷) 生产工艺 红磷的生产工艺

概述
红磷又称赤磷(Phosphourus),比黄磷稳定,在暗处不发磷光。赤磷只能在高温下与其它物质发生作用,在290。C馏出时则成黄磷。在空气中不自燃,加热至约200℃则着火而燃烧生成五氧化二磷,在氯的气体中加热时亦会燃烧,遇KCl0。、KMnO。过氧化物以及其它氧化剂时即爆炸。 在轻工业上主要用于制造火柴,将赤磷、硫化锑和胶的混合物涂于火柴盒的侧面,当火柴头(氯酸钾、硫化锑、玻璃粉和胶等)在上面摩擦时就生热,在热的影响下,少量赤磷就转为黄磷,再由黄磷的燃烧引起火柴头发生化学反应而燃烧。在化学工业上,用以制造磷酸、磷酐、五氧化磷、三氧化磷等含磷化合物的原料和有机磷农药、化肥及其他有机合成产品。在冶金工业上用以制造磷铜片。

生产工艺
(1)三氯化磷还原法  由于三氯化砷与三氯化磷的蒸气压较接近,因此在分离时要选择适的分离条件和蒸馏设备。所用的平衡器是一填料或玻璃蒸馏柱,直径.20 mm,填料为直径3-4 mm的玻璃球,充填高度750 mm。分馏头以计时继电器控制电磁开关启闭。填料层上部馏出口均有流量计量装置。精馏柱用真空夹套绝热,夹套内壁镀银。精馏柱下部的蒸馏瓶容量为1000 mL:以电炉加热。 三氯化磷的精馏提纯是在上述填料式精馏柱中进行的,用分析纯试剂作原料。蒸馏液分三部分收集。根据PCI。AsCl。系的实际分离能力和原料中杂质含量选用下列比例:第一部分取总蒸馏液的15%,第二部分取总蒸馏液的60%,余下残液为总蒸馏液的25%。馏出速度为0.17·mL/min。回流比为1~28。每次精馏加入料液750 mL于蒸馏瓶中,加热至沸,随后降低加热电流使其保持最大回流量,经全回流2 h后开始按规定速度馏出。必要时,将第一次得到的三氯化磷再精馏一次。 三氯化磷的氢还原是在一垂直放置的透明石英管中进行的。石英管直径25 mm,外面用阻炉加热,加热区分上、下两段,各长350 mm。钢瓶氢气经过焦性没食子酸一铂石棉(400℃)一固体氢氧化钾提纯。提纯后的氢气分两路经过流量计进入反应管:一路通人三氯化磷贮存容器把三氯化磷气体带人反应管;另一路直接进入反应管。操作开始前先通氢驱除系统中的空气,随后将反应管加热至所需温度,通入三氯化磷和氢气的混合气体。反应后的废气通过一鼓泡器排出。生成的磷沿管壁滴入收集器,部分未及冷凝的磷蒸气在随废气通过收集器时冷凝下来。当磷沿管壁滴下的过程中,有少量在反应管末端部位转化成赤磷黏附于管壁上。 还原是以一次精馏的第二部分馏分,分别在400℃(上、下段均为400℃)、600℃(上、下段均为600℃),800℃(上端800℃,下段500℃)下进行通氢还原。在400℃时,可以观察到反应在进行,但速度很慢,仅在反应管末端析出很薄的一层沉积物。在600℃时,反应速度仍然比较慢,得到的产物也不多。在800℃时,当H。/PCI。分子比为3.5时,磷的析出速度为3~4 g/h。回收率为95%。 为了便于贮存或满足使用上的需要,可以将获得的白磷转化为赤磷。只要将白磷转移到另一玻璃管中,抽真空封闭后逐步加热至300~350℃,约经过一周即全部转化为赤磷。
(2)直接蒸馏法 将5 kg 99%的工业磷,放入10 L的蒸馏烧瓶中,移至沙浴上,装上分馏器,接好冷凝管,用密封式电炉进行加热,并用调压变压器来控制温度,升温要缓慢,待磷全部熔化为液体时,将温度升高300℃,开始蒸馏。操作应在通风橱内进行。先将初馏液200 mL另放,作下次原料;中段馏液4 kg作为中间品(半成品);残留液800 mI。,可作原料,但只能反复利用三次,否则要影响产品质量。以上操作为第一次蒸馏。 将上述得到的4 kg半成品,完全按照上述同样的操作重复的蒸馏一次,经过两次蒸馏后的磷约得3 kg。经化学及仪器分析后,纯度达99.999%。由于白磷的贮藏和保管不如赤磷安全,所以必须将白磷转化为赤磷,其操作的方法如下: 将3 kg高纯磷装进硬质的玻璃管中,移至管式电炉内,在通氮下进行加热,温度控制在300~350 OC,保持数小时后,进行冷却,即得高纯赤磷。

毒性作用 
对动物:引起血红蛋白、红细胞和自细胞的数量降低及肝、肾的病理学改变(Heimann)。 对人:红磷粉尘进入呼吸道时引起类似白磷蒸气慢性中毒的现象。已知一从事红磷升华工作的工人发生不典型的急性肺炎,其工作环境中红磷气溶胶的浓度达o.104毫克/升(Delhamn,140lma)。据报导,有一工人只与红磷接触过就发生了颈骨坏死(Heimann)。有人指出红磷在体内可能转变为自磷。某些作者认为,红磷的毒性作用是因为其中掺杂白磷的缘故。 对皮肤的作用  曾报导过严重的皮肤病病例,也有由于实验引起的皮肤病。
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