磷化工工业中有几个 高耗能,高污染的工艺过程。由于这些工艺已经存在几十年,似乎没有人再关心有没有必要改进了。但这些工艺以及类似的在原料端的许多工艺正是让中国环境日益受到破坏的根源。因为是原料端的工艺,而西方将原料端的生产都放到中国或其他新兴国家,这些工艺的改进成为中国人为了保护环境必须要做的事。磷化工有两个这样的工艺就是这样的例子。一个是黄磷的生产,另一个是三氯化磷下游产品的生产。
黄磷是几乎所有磷产品的原料。近年来实现的磷酸湿法生产开辟了磷酸及磷肥的非黄磷路线。但高纯磷酸和相应的磷产品仍需由黄磷制得。黄磷的生产需要高达1600C的温度。这样的高温需求使黄磷工厂必须建在发电厂附近才能保证正常生产。但黄磷生产真正需要这么高的温度吗?黄磷生产的高温其实并不是化学上的要求,即让五价磷还原成零价的元素磷不需1600C这样的高温。高温是为了让磷矿熔化而进入可以反应的状态所需温度。如果五价磷原料的物理型态已经是可以反应的状态, 如磷酸,生产黄磷的温度可以大大降低。这个分析已经有专利可以证明[1]。在该专利中,磷酸与焦炭在600C和微波作用下制得黄磷。后来还有专利未使用微波[2],还原温度是850C。虽然这仍然是高温,但与1600C相比,则下降了不少。而且,在将温度下降的实验中,五价磷还原的中间产物是三价磷和一价磷。因为是中间产物,即达到元素磷之前的产物,它们的生成应在更低的温度。即五价磷可在更低温度下还原还会得到三价,一价磷,而不需现在通常用的经元素磷再氧化到一价或三价磷:
目前的工艺: P(V) 在1600C高温下还原成P (0); P(0) 再氧化成P(I) 或P(III),
能量上: P(V)(最低能量)-->P(0)(最高能量)--> P(I) (高能量) --> P(III) (次高能量)
新的工艺: P(V)在低温下还原成P(III)或P(I)
能量上: P(V) (最低能量) -->P(III) (次高能量) --> P(I) (高能量) -->P(0) (最高能量)
这样的新工艺避免了能量很高的元素磷作为中间产物,节约了大量能源,也避免了因为产生这些能源的污染。