CS257754B2 - Method of phosphorous penta-oxide production by means of air combustion of elementary phosphorus - Google Patents

Method of phosphorous penta-oxide production by means of air combustion of elementary phosphorus Download PDF

Info

Publication number
CS257754B2
CS257754B2 CS816503A CS650381A CS257754B2 CS 257754 B2 CS257754 B2 CS 257754B2 CS 816503 A CS816503 A CS 816503A CS 650381 A CS650381 A CS 650381A CS 257754 B2 CS257754 B2 CS 257754B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
phosphorus
air
combustion
heat
temperature
Prior art date
Application number
CS816503A
Other languages
English (en)
Inventor
Hellmuth Daniel
Robert Queck
Bernhard Kuxdorf
Herbert Puesche
Original Assignee
Hoechst Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6111010&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CS257754(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hoechst Ag filed Critical Hoechst Ag
Publication of CS257754B2 publication Critical patent/CS257754B2/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/12Oxides of phosphorus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu výroby oxidu fosforečného spalováním elementráního fosforu vzduchem za využití reakčního tepla к získání energie. Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se fosfor spaluje vysušeným vzduchem s obsahem vody 0,01 až 5 g . m-3 vzduchu ve spalovací zóně, jejíž stěny jsou vytvořeny jako chladicí systém mající duté prostory, ve kterých cirkuluje teplonosné médium, které se tepelnou výměnou zahřívá na teplotu 150 až 500 °C za tlaku 0,1 až 15 MPa.
Vynález se týká způsobu výroby oxidu fosforečného spalováním elementárního fosforu vzduchem za využití reakčního tepla к získání energie.
Z patentového spisu DE 1 300 527 Je známa výroba oxidu fosforečného a polyfosforečné kyseliny oxidací žlutého fosforu a absorpcí takto získaného oxidu fosforečného v kyselině polyfosforečné, přičemž se za účelem současné výroby pevného hexagonálního oxidu fosforečného a kyseliny polyfosforečné spaluje v horní části první reakční zóny, jejíž stěny jsou chlazeny na teplotu pod 150 °C, s výhodou na teplotu pod .100 °C, roztavený elementární fosfor v přítomnosti plynu obsahujícího molekulární kyslík. Část takto získaného plynného oxidu fosforečného v této reakční zóně kondenzuje a takto zkondenzovaný pevný oxid fosforečný se oddělí ze spodní části první reakční zóny, přičemž tuto reakční zónu současně opouštějí odplyny obsahující nezkondenzovaný oxid fosforečný; tyto odplyny se vedou do druhé reakční zóny, ve které cirkuluje kyselina polyfosforečné, která má nižší obsah oxidu fosforečného, než požadovaná kyselina polyfosforečná. Přiváděný plynný oxid .fosforečný obsažený v odplynech z první reakční zóny se v této cirkulující kyselině absorbuje.
Popsaný proces spalování žlutého fosforu v přítomnosti nadbytku vzduchu je, jak známo silně exdthermní, přičemž se na 1 kg spáleného fosforu uvolňuje reakční teplo 24 233 кJ; toto teplo se musí rychle odvádět intenzívním chlazením stěn první reakční zóny na teploty pod 100 °C. Je velmi důležité správně zvolit materiál stěn tohoto spalovacího prostoru, ve kterém se provádí oxidace fosforu. Vysoká teplota plamenu, přítomnost kyslíku, vysoká agresivita jak horkých par oxidu fosforečného, tak i mlhy kyseliny fosforečné, která se vytváří z oxidu fosforečného a z vodní páry obsažené ve vzduchu, popřípadě v kyslíku, způsobují velmi silnou korozi vnitřních stěn spalovací komory. Problém koroze je pochopitelně tím závažnější, čím vyšší je teplota, na kterou se chladí stěny spalovacího prostoru. Až dosud nebylo možné reakční teplo, vyvinuté při spalování žlutého fosforu nadbytkem vzduchu, technicky využít; toto teplo se zatím bez užitku odvádí ve velkém objemu chladicí vody.
Problém využití reakčního tepla, vyvinutého při spalování žlutého fosforu vzduchem, byl již v literatuře diskutován MiGhailinem A. D. a kol. v ,,The Soviet Chemical Industry 5“, č. 7, přičemž zde byl kladen důraz na nebezpečí koroze konstrukčních materálů v průběhu spalovacího procesu. I vysoce kvalitní ušlechtilé speciální ocele na bázi niklu nejsou v tomto případě považovány za dostatečně odolné.
Zařízení pro výrobu hexagonálního oxidu fosforečného spalováním žlutého fosforu vysušeným vzduchem podle patentu US číslo
219 533 je tvořeno horizontálně uspořádanou spalovací komorou, jejíž vnitrní stěny jsou vyloženy chladicími trubkami z ušlechtilé ocele. Do této spalovací komory vybíhá dvojitá tryska s přívodními vedeními pro žlutý fosfor a pro vzduch. Uvedená spalovací komora je spojena s chladičem plynu, který se nachází v kondenzační komoře. Chladič :plynu je tvořen chladicím trubkovým systémem z ušlechtilé ocele, který v podobě otevřené trubice ústí nade dnem uvedené kondenzační komory. Na dně kondenzační komory se také nachází závěr, na který navazuje jímací nádržka pro zkondenzovaný oxid fosforečný.
Z japonské zveřejněné patentové přihlášky číslo 84 890 je známo zařízení pro výrobu kyseliny fosforečné, které sestává ze spalovací pece, jejíž teplo-absorbující stěny jsou tvořeny z vnějšího pláště, z tepelně-izolační vrstvy a z kotlových trubek, přičemž uvedené trubky přichází do styku se spalinami o teplotě 2 000 °C. Ve spalovací peci se za účelem výroby spalin s obsahem oxidu fosforečného spaluje fosfor suchým vzduchem a teplota teplo-absorbujících stěn se reguluje tak, aby byla vyšší než teplota tuhnutí oxidu fosforečného. Kotlovými trubkami teplo-absorbujících stěn cirkuluje chladicí médium, přičemž se toto chladicí médium ze systému odebírá ve formě páry nebo horké vody a teplo obsažené v tomto chladicím médiu se z média zpětně získává. Současně se do systému doplňuje odpovídající množství ochlazeného chladicího média.
Rovněž je znám způsob výroby kyseliny polyfosforečné spalováním elementárního fosforu vzduchem .za využití tepla, kteréže uvolňuje .přispalování fosforu, při kterémžto .způsobu se spalování fosforu .provádí v cyklónové komo-ře a chlazení horkých ,ply>nů obsahujícíoh oxid fosforečný se .provádí v sálavé komoře. Uvedená sálavá komora má vnitřní stěny vyložené vertikálně .uspořádanými trubkami, které Jsou spojeny s bubnovým odlučovačem. Jakožto teplonosného média se používá směsbvoda/vodrií ,pára, přičemž se nasycená ipára vystupující z bubnového odlučovače vede do předehřívače páry provedeného jako trubkový had a teprve potom se odvádí к jejímu použití. Přitom uvedený předehřívač páry je umístěn ve spojovací trubici spojující sálavou komoru s věží pro absorpci oxidu fosforečného (o tom viz N. N. Postnikov: Termická kyselina fosforečná a její soli“, Moskva, 1976, str. 139 a 140, zejména obrázek III-34).
Výše uvedené nedostatky nemá způsob výroby oxidu fosforečného spalováním elementárního fosforu vzduchem za využití reakčního tepla к získání energie, jehož podstata spočívá v tom, že se fosfor spaluje vysušeným vzduchem s obsahem vody 0,01 až
g. m-3 vzduchu ve spalovací zóně, jejíž stěny jsou vytvořeny jako chladicí systém mající duté prostory, ve kterých cirkuluje teplosměnné médium, které se tepelnou výměnou zahřívá na teplotu 150 až 500 °C za tlaku 0,1 až 15 MPa.
S výhodou se cirkulující teplosměnné médium tepelnou výměnou zahřívá na teplotu 200 až 400 °C za tlaku 1,5 až 8 MPa.
S výhodou se fosfor spaluje vysušeným vzduchem s obsahem vody 0,1 až 0,3 g. m-5 vzduchu.
S výhodou opouští páry oxidu fosforečného spalovací komoru o teplotě 300 až 1 000 stupňů Celsia.
Technická pokrokovost způsobu podle vynálezu je nesporná, neboť dosud nebylo možné využít reakční teplo vznikající při spalování fosforu vzduchem. Jelikož se s překvapením při provozních podmínkách podle vynálezu na trubkách trubkové stěny netvoří žádné nánosy a tím je zaručen dobrý přestup reakčního tepla do kapalného teplosměnného média, například do vody a jelikož nedochází ke korozi materiálu stěn spalovací komory v důsledku použití předstiženého vzduchu, představuje vynález schůdnou cestu к výrobě oxidu fosforečného při současném hospodárném využití dosud nevyužité energie.
Aby se zabránilo korozi, doporučuje se zhotovit stěny tvořené chladicím systémem z nerezavějící ocele. Stěny spalovací komory mohou sestávat například z kovové trubkové stěny s přímo svařenými trubkami, z žebrované trubkové stěny nebo z membránové trubkové stěny.
Pára oxidu fosforečného, vznikající spalováním fosforu, má na výstupu ze spalovací komory teplotu 300 až 1 000 °C. Tato pára může být například zpracována buď kondenzací na pevný oxid fosforečný, nebo absorpcí v kyselině fosforečné na koncentrovanější kyselinu.
Na připojených obrázcích 1 a 2 jsou zobrazeny dva příklady zařízení vhodných pro provádění způsobu podle vynálezu.
Na obrázku 1 je zobrazena spalovací komora pro spalování žlutého fosforu, sestávající z ochranného pláště 1 s izolací tvořenou kovovou trubkovou stěnou 2, přičemž trubky jsou uspořádány svisle. Spalovací komora je dále opatřena rozprašovacím zařízením 3 к rozprašování žlutého fosforu vzduchem, přičemž vzduch je přiváděn potrubím 4 a zkapalněný fosfor se přivádí potrubím 5. Uvnitř spalovací komory je trubková přepážka 6 к usměrnění spalin, popřípadě par oxidu fosforečného, které se odtahují otvorem 7 a potrubím 8. К odebírání spalného tepla proudí trubkami trubkové stěny 2 například voda, která se částečně odpařuje. Pára se od vody odděluje v odlu čovači 9 a odtahuje potrubím 10. Neodpařená voda se vrací potrubím 11 zpět do trubkové stěny 2. Ztráta vody, vzniklá odpařením, se nahrazuje čerstvou vodou, dodávanou napáječkou 13 do potrubí 12.
Zařízení podle obrázku 2 se liší od zařízení podle obrázku 1 jen tím, že jednotlivé trubky trubkové stěny 2 jsou uspořádány vodorovně. To podmiňuje nucený oběh vody, zajišťovaný čerpadlem 14.
V následující části popisu bude způsob podle vynálezu blíže objasněn příklady provedení.
Příklad 1 7 1 _
Ve spalovací komoře s trubkovými stěnami 2 z nerezavějící ocele se spaluje za hodinu 100 litrů (170 kg) elementárního tekutého žlutého fosforu o teplotě 75 °C za přítomnosti suchého vzduchu za tlaku 0,6 MPa. Reakční teplo (4 GJ/h), uvolňující se při spalování, se přenáší z 60 °/o trubkovými stěnami do teplosměnné kapaliny, kterou je dokonale demineralizovaná a odplyněná voda. Přitom dochází к částečnému odpařování vody.
Směs vody a páry stoupá jednotlivými trubkami trubkové stěny 2 do sběrné trubky a dále do odlučovače 9 páry, v němž dochází к oddělování páry od kapaliny. Regulačním ventilem v potrubí 10 se udržuje tlak páry v odlučovači na hodnotě 2 MPa a vzniklá nasycená pára v množství 1,1 t/h se odtahuje potrubím 10. Tekutá fáze v odlučovači 9 se přivádí oběhovým potrubím 11 a spodní rozdělovači trubkou ke stoupačkám trubkové stěny 2. Tím je uzavřen okruh přirozeného proudění kapaliny, způsobeného rozdíly hustoty v oběhovém systému.
Regulace hladiny v odlučovači 9 kontroluje, aby byl chladicí systém dostatečně zásoben vodou, přičemž čerstvá voda se přivádí potrubím 13. Rozprašovací zařízení 3 ve spalovací komoře je orientováno dolů, přičemž teplo plamene zasahuje část komory v blízkosti hořáku. V této části byly naměřeny teploty stěny 300 až 400 °C. Ve spodní oblasti spalovací komory je směr spalin obrácen směrem nahoru, takže páry oxidu fosforečného^ opouštějí spalovací komoru odtahovacím otvorem 7.
Příklad 2
Postupuje se podobně jako podle příkladu 1, přičemž trubky spalovací komory jsou uspořádány částečně vodorovně nebo jen se slabým stoupáním. Kromě toho je zajištěn nucený oběh teplosměnného média (vody) v trubkách čerpadlem 14.

Claims (4)

  1. pRedmét vynálezu
    1. Způsob výroby oxidu fosforečného spalováním elementárního fosforu vzduchem za využití reakčního tepla к získání energie, vyznačený tím, že se fosfor spaluje vysušeným vzduchem s obsahem vody 0,01 až 5 gramů . m-3 vzduchu ve spalovací zóně, jejíž stěny jsou vytvořeny jako chladicí systém mající duté prostory, ve kterých cirkuluje teplosměnné médium, které se tepelnou výměnou zahřívá na teplotu 150 až 500 °C za tlaku 0,1 až 15 MPta.
  2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se cirkulující teplosměnné médium tepelnou výměnou zahřívá na teplotu 200 až 400 stupňů Celsia za tlaku 1,5 až 9 MPa.
  3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že se fosfor spaluje vysušeným vzduchem s obsahem vody 0,1 až 0,3 g. m~3 vzduchu.
  4. 4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že páry oxidu fosforečného opouštějí spalovací komoru při teplotě 300 až 1000 stupňů Celsia.
CS816503A 1980-09-03 1981-09-03 Method of phosphorous penta-oxide production by means of air combustion of elementary phosphorus CS257754B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803033109 DE3033109A1 (de) 1980-09-03 1980-09-03 Verfahren zur herstellung von phosphorpentoxid unter ausnutzung der reaktionswaerme

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS257754B2 true CS257754B2 (en) 1988-06-15

Family

ID=6111010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS816503A CS257754B2 (en) 1980-09-03 1981-09-03 Method of phosphorous penta-oxide production by means of air combustion of elementary phosphorus

Country Status (13)

Country Link
US (1) US4379131A (cs)
EP (1) EP0046865B1 (cs)
JP (1) JPS5777013A (cs)
AT (1) ATE23319T1 (cs)
BR (1) BR8105609A (cs)
CA (1) CA1156426A (cs)
CS (1) CS257754B2 (cs)
DD (1) DD201580A5 (cs)
DE (2) DE3033109A1 (cs)
ES (1) ES504755A0 (cs)
MX (1) MX155894A (cs)
PH (1) PH17131A (cs)
ZA (1) ZA816077B (cs)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3315630A1 (de) * 1983-04-29 1984-10-31 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Verfahren und vorrichtung zur herstellung von phosphorpentoxid unter ausnutzung der reaktionswaerme
DE3317497A1 (de) * 1983-05-13 1984-11-15 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Verfahren zur herstellung von phosphorpentoxid und gegebenenfalls phosphorsaeure unter ausnutzung der reaktionswaerme
CA1212513A (en) * 1983-05-23 1986-10-14 Jonathan F. Shute Heat recovery in the manufacture of phosphorus acids
US4713228A (en) * 1983-05-23 1987-12-15 Fmc Corporation Heat recovery in the manufacture of phosphorus acids
US4618483A (en) * 1985-07-26 1986-10-21 Stauffer Chemical Company Heat recovery through oxidation of elemental phosphorus in a fluidized bed
US6616906B2 (en) * 2001-08-09 2003-09-09 Rhodia Inc. Method for making polyphosphoric acid
JP5284483B2 (ja) * 2008-11-12 2013-09-11 ストレイトマーク・ホールディング・アーゲー 収量向上したp4o6の製造方法
CN103438414A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 常州大学 强制水循环热法磷酸余热回收装置
WO2020093063A1 (en) * 2018-11-02 2020-05-07 The Regents Of The University Of California Method of creating scalable broadband and tunable light emitter at the nanoscale using layered black phosphorus

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR608743A (fr) * 1924-12-30 1926-08-02 Ig Farbenindustrie Ag Procédé de fabrication de l'acide phosphorique anhydre
GB245430A (en) * 1924-12-30 1926-04-15 Griesheim Elektron Chem Fab Process for the production of phosphoric acid anhydride
DE426388C (de) * 1924-12-31 1926-03-08 J G Farbenindustrie Akt Ges Verfahren zur Herstellung von Phosphorsaeureanhydrid
US1818644A (en) * 1926-06-09 1931-08-11 Victor Chemical Works Manufacture of phosphoric acid and phosphate compounds
FR719185A (fr) * 1931-06-26 1932-02-02 Victor Chemical Works Perfectionnements dans la fabrication de produits d'oxydation du phosphore
DE568126C (de) * 1931-06-30 1933-01-14 Victor Chemical Works Ges Des Abscheidung staubfoermiger Verunreinigungen bei der Verbrennung phosphorhaltiger Gase von Phosphorreduktionsoefen in feuerfesten Verbrennungskammern
DE1300527B (de) * 1967-11-30 1969-08-07 Knapsack Ag Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von hexagonalem Phosphor-saeureanhydrid und Polyphosphorsaeure
US3442611A (en) * 1968-03-08 1969-05-06 Tennessee Valley Authority Process for the production of highly concentrated phosphoric acid
DE2736765A1 (de) * 1977-08-16 1979-03-01 Hoechst Ag Vorrichtung zur herstellung von hexagonalem phosphorpentoxid

Also Published As

Publication number Publication date
CA1156426A (en) 1983-11-08
DE3175554D1 (en) 1986-12-11
EP0046865A3 (en) 1982-03-17
BR8105609A (pt) 1982-05-18
ES8205714A1 (es) 1982-08-16
MX155894A (es) 1988-05-19
DD201580A5 (de) 1983-07-27
ES504755A0 (es) 1982-08-16
DE3033109A1 (de) 1982-04-22
EP0046865A2 (de) 1982-03-10
EP0046865B1 (de) 1986-11-05
JPS5777013A (en) 1982-05-14
PH17131A (en) 1984-06-01
ATE23319T1 (de) 1986-11-15
ZA816077B (en) 1982-09-29
US4379131A (en) 1983-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4603039A (en) Process for making phosphorus pentoxide and optionally phosphoric acid with utilization of the reaction heat
EP0013580A1 (en) A method for cooling a gas stream and a steam generating heat exchanger using said method
CA1068184A (en) Combustion of halogenated hydrocarbons
CA1077716A (en) Water-cooled high-temperature gasifier
SU1613481A1 (ru) Печь дл термического разложени газообразных или жидких углеводородов
CN101315183A (zh) 冶金电炉烟气余热回收系统
CS257754B2 (en) Method of phosphorous penta-oxide production by means of air combustion of elementary phosphorus
US2124729A (en) Concentrating acid solutions
GB2142420A (en) De-aeration of water
SU1726898A1 (ru) Способ сжигани топлива и теплоиспользующа установка
US2102424A (en) Mercury power plant
US4903641A (en) Method and apparatus for extracting saturated steam in the synthesis of hydrogen chloride gas
HU196574B (en) Equipment for producing phosphorus pentoxide by using reaction heat
FI73474B (fi) Saett att aotervinna vaerme och kemikalier fraon avlut.
US2019245A (en) Method of cooling hot gases containing oxides of sulphur
CS205060B2 (en) Method of and apparatus for cooling splitting gases
US3765377A (en) Air pollution control system for chemical recovery unit
US2780307A (en) Recovery of elemental sulphur from a gas system
JP2008506088A (ja) 酸素燃焼に適した水蒸気を生成するための方法および装置
US2788261A (en) Process for making carbon disulfide
US1990233A (en) Manufacture of phosphoric acid
JPS6339522B2 (cs)
JPS6246800B2 (cs)
JPS54117394A (en) Phosphoric acid producing apparatus
US382196A (en) Furnace for reducing aluminum