??????? 工業(yè)晶是磷硫化合物的混合物,以五硫化二磷為主,其他還有三硫化四磷、七硫化四磷、五硫化四磷等。熔點(diǎn)偏低,為265~280℃(純品熔點(diǎn)為285~290℃)。目前有幾種合成方法,但原理相同?,F(xiàn)以最常用的方法為例。
反應(yīng)式
2P + 5S → P2S5
(黃磷) (硫黃) (五硫化二磷)
五硫化二磷的工藝流程如下:
原料熔融? → 反應(yīng)管中反應(yīng)? → 反應(yīng)罐內(nèi)反應(yīng)? → 冷卻? → 滾筒壓片? → 包裝
(1)原料熔融? 將黃磷加熱到60℃熔融,硫黃在另一容器中加熱至140℃熔融。
?、冱S磷極易自燃。熔融罐內(nèi)應(yīng)先充二氧化碳?xì)怏w,以防自燃起火。熔磷罐應(yīng)加強(qiáng)維修,嚴(yán)防洞穿漏磷。
?、谌哿坠奚蠎?yīng)設(shè)噴水管,一旦黃磷自燃可立即放水撲滅。
?、哿螯S是易燃固體,遇火極易燃燒,投料時(shí)應(yīng)防止硫黃散落在熔融罐外,并嚴(yán)防明火。
(2)制五硫化二磷? 熔融的硫和磷分別用液下往復(fù)泵輸入有保溫設(shè)施的計(jì)量槽內(nèi),按比例經(jīng)水蒸氣夾層預(yù)熱,流經(jīng)反應(yīng)管,進(jìn)入已預(yù)熱至150℃的反應(yīng)罐中,在攪拌下充分反應(yīng)生成五硫化二磷。
?、倭?、磷反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)先充二氧化碳?xì)怏w保護(hù)。
?、诜磻?yīng)放熱,溫度可自行升到350~400℃,所以投料速度必須嚴(yán)格控制,以反應(yīng)溫度最高不超過350~400℃為準(zhǔn)。如發(fā)現(xiàn)過高,應(yīng)減慢投料速度,否則黃磷大量氣化外逸,將在尾氣出口處遇空氣自燃而冒火星。投料還必須控制到使尾氣不冒火星。硫、磷必須按比例同時(shí)投入,如果在有大量黃磷存在的條件下加入硫黃,易因反應(yīng)猛烈而爆炸。如果先加硫黃、后下黃磷,也有爆炸危險(xiǎn)。
?、鄯磻?yīng)罐應(yīng)預(yù)熱至150℃,否則反應(yīng)太慢或不反應(yīng),導(dǎo)致黃磷大量積聚,放料后遇空氣即將引起燃燒。攪拌要有效,不得中斷,這樣可使反應(yīng)完全,防止黃磷積聚。即使如此,反應(yīng)罐上仍應(yīng)裝有防爆膜。
?、芪辶蚧自诟邷叵聵O易自燃起火,從反應(yīng)罐放入中間槽冷卻時(shí),溫度已超過300℃,必須通二氧化碳?xì)怏w保護(hù),以防自燃。
?、蔹S磷計(jì)量罐有熱水封住磷面,計(jì)量罐應(yīng)有特殊設(shè)計(jì),應(yīng)使黃磷放到一定高度時(shí)與反應(yīng)管內(nèi)磷面平衡;操作時(shí)也要注意,保證放熔磷時(shí)水不進(jìn)入反應(yīng)管,以免五硫化二磷遇水分解,產(chǎn)生大量硫化氫氣體,使體積猛增而發(fā)生爆炸。硫化氫劇毒,易燃易爆,如大量逸出后,燃燒爆炸的危險(xiǎn)性更大。
(3)滾筒壓片? 物料在冷卻槽冷至300℃以下,經(jīng)過冷的滾筒壓成片狀,可供包裝。
①滾筒進(jìn)口處五硫化二磷的溫度仍較高,最好用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)。
?、谖辶蚧准伤攒囬g必須防水,避免潮濕。同時(shí)要注意,萬一五硫化二磷起火,應(yīng)該用二氧化碳、干砂或干粉滅火器撲救,不得用水。
[附]黃磷的精制
農(nóng)藥廠常用濃硫酸在80℃下處理黃磷。溫度過高,濃硫酸也能氧化黃磷,產(chǎn)生五氧化二磷,并放出大量的熱。五氧化二磷遇水反應(yīng),則生成磷酸,亦將放出大量的熱。其反應(yīng)式如下:
5H2SO4 + 2P→ P2O5 +5H2O+ 5SO2 +362.42kJ/mol
(硫酸) (五氧化二磷) (二氧化硫)
P2O5+3H2O→2H3PO4+198.6kJ/mol
(磷酸)
??? 結(jié)果引起爆炸。使液態(tài)黃磷四處飛濺,迅速自燃,擴(kuò)大火勢(shì),撲救困難。因此,在處理時(shí),溫度要嚴(yán)加控制,不得超過80℃。