DE2347062B2 - METHOD AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF PHOSPHORUS PENTASULFIDE - Google Patents

METHOD AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF PHOSPHORUS PENTASULFIDE

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DE2347062B2 DE19732347062 DE2347062A DE2347062B2 DE 2347062 B2 DE2347062 B2 DE 2347062B2 DE 19732347062 DE19732347062 DE 19732347062 DE 2347062 A DE2347062 A DE 2347062A DE 2347062 B2 DE2347062 B2 DE 2347062B2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phosphorpentasulfid aus Phosphor und Schwefel bei erhöhter Temperatur in einer Reaktionszone, deren Wandungen zur Aufnahme und Kontrolle der Reaktionswärme im Wärmeaustausch mit einem Stoff stehen, der die für die Kühlung oder Beheizung des Reaktionsgemisches erforderliche Temperatur aufweist.The present invention relates to a process for the production of phosphorus pentasulfide from phosphorus and Sulfur at an elevated temperature in a reaction zone, the walls of which are used for absorption and control the heat of reaction is in heat exchange with a substance that is responsible for cooling or heating the Has reaction mixture required temperature.

Es ist bekannt, P2S5 durch Umsetzung von geschmolzenem Phosphor und Schwefel bei Temperaturen zwischen etwa 280 und 5150C herzustellen. Für die Abführung der bei dieser Umsetzung freiwerdenden Reaktionswärme sind schon verschiedene Methoden entwickelt worden, um die Reaktionstemperatur in dem genannten Bereich halten zu können.It is known to produce by reaction of molten phosphorus and sulfur at temperatures between about 280 and 515 0 C P2S5. Various methods have already been developed for removing the heat of reaction released in this reaction in order to be able to keep the reaction temperature in the range mentioned.

So wurde bereits gemäß US-PS 27 94 705 versucht, Phosphor und Schwefel in eine P2Ss-Schmelze einzuleiten und die Reaktionswärme zur Abdestillation des neu entstandenen Produktes zu verwenden. Diese Arbeitsweise hat jedoch den Nachteil, dall die Destillation von P2S5 mit einem großen Aufwand und vielen Schwierigkeiten verbunden ist, die insbesondere durch die leichte Endzündbarkeit von P2S5 im schmelzflüssigen und dampfförmigen Zustand verursacht werden.For example, according to US Pat. No. 2,794,705, attempts have already been made Introduce phosphorus and sulfur into a P2Ss melt and the heat of reaction to distill off the new to use the resulting product. However, this procedure has the disadvantage that the distillation of P2S5 involves a lot of effort and many difficulties, particularly due to the ease of use Flammability of P2S5 in the molten and vapor state can be caused.

Ferner ist aus der US-PS 25 69 128 bekannt, die Umsetzung von Phosphor und Schwefel in einem Reaktor durchzuführen, dessen Seitenwände mit einem Kühlsystem verschen sind. Als Kühlmittel wurden hierbei flüssige, vorwiegend inerte Wärmeaustauschstoffe eingesetzt. Abgesehen davon, daß flüssige Kühlmittel bei den auftretenden hohen Temperaturen in mehr oder minder großem Umfang zu Zersetzungen neigen und zu Verkrustungen der Wärmeaustauschflächen führen, ist die Wartung von solchen hocherhitzten Kühlmitteln nicht ohne Probleme.It is also known from US-PS 25 69 128, the implementation of phosphorus and sulfur in one Perform reactor, the side walls of which are given away with a cooling system. As a coolant were liquid, predominantly inert heat exchange materials are used here. Besides being liquid Coolant causes decomposition to a greater or lesser extent at the high temperatures that occur tend and lead to incrustations of the heat exchange surfaces, the maintenance of such is highly heated Coolants are not without problems.

Aus diesem Grunde wurde schon in der DT-PSFor this reason, DT-PS

11 65 560 vorgeschlagen, die Seitenwände des Reaktors mit Hilfe eines Oasstromes zu kühlen, der an den Wänden entlang geführt wird Zwar stellt dieses Verfahren, verglichen mit den übrigen Arbeitsweisen, eine wesentliche Verbesserung der P2S5-Herstellung dar, doch ist auch dieses Verfahren nicht ohne Nachteile. In der nicht gekühlten Bodenzone des Reaktors kommt es zu Oberhitzungen des Produktes und zu Siedeverzügen, die sich in starken Reaktionsstößen äußern und zu Beschädigungen an den Reaktorteilen und der ihn tragenden Konstruktion führen können. 11 65 560 proposed to cool the side walls of the reactor with the help of an Oasstrom, which is guided along the walls. Although this process represents a significant improvement in P2S 5 production compared to the other working methods, this process is also not without any drawbacks. In the non-cooled bottom zone of the reactor there is Oberhitzungen of the product and bumping, which are manifested in strong reaction shock and damage to the reactor parts and can cause bearing structure him.

Ferner wird durch die im Reaktor auftretenden Temperaturdifferenzen das Produkt inhomogen und qualitativ schlechter. Furthermore, the temperature differences occurring in the reactor make the product inhomogeneous and of poor quality.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeiden kann, wenn der Wärmeaustauschstoff an den Boden der Reaktionszone durch ein System geführt wird, das getrennt und unabhängig vom Wärmeaustauschsystem der Seitenwände der Reaktionszone ist.Surprisingly, it has now been found that these disadvantages can be avoided if the heat exchange material is passed to the bottom of the reaction zone through a system which is separate and independent of the heat exchange system of the side walls of the reaction zone.

Je nach dem gewünschten Durchsatz durch die Reaktionszone können die voneinander unabhängigen Wärmeaustauschsysteme auf verschiedene Weise betrieben werden. Bei einem geringen Durchsatz empfiehlt es sich, daß der Boden der Reaktionszone mit Luft als Wänneaustauschstoff gekühlt wird und die Seitenwände mit einem Wärmeaustauschstoff beheizt werden, wobei die Seitenwände der Reaktionszone beispielsweise mit heißen Verbrennungsgasen beheizt werden können. Hingegen ist es bei normalem Durchsatz vorteilhaft, wenn sowohl der Boden als auch die Seitenwände der Reaktionszone mit Luft gekühlt werden. Wird jedoch ein großer Durchsatz gewünscht, so ist es besser, den Boden der Reaktionszone mit Wasser und nur die Seitenwände mit Luft zu kühlen.Depending on the desired throughput through the reaction zone, the mutually independent Heat exchange systems operate in different ways. Recommended for low throughput it is that the bottom of the reaction zone is cooled with air as heat exchange material and the side walls be heated with a heat exchanger, the side walls of the reaction zone, for example can be heated with hot combustion gases. On the other hand, it is with normal throughput advantageous if both the bottom and the side walls of the reaction zone are cooled with air will. However, if a large throughput is desired, it is better to use the bottom of the reaction zone Water and only the side walls to cool with air.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden eine Reihe von Vorteilen erzielt.The measures according to the invention achieve a number of advantages.

Der Reaktionsablauf wird beruhigt und die Reaktortemperaturen werden ausgeglichen. Die Durchsatzlei-The course of the reaction is calmed down and the reactor temperatures are equalized. The throughput line

stung des Reaktors läßt sich wesentlich steigern. Die Qualität des so erzeugten Produktes wird in bezug auf seine Homogenität und die Verunreinigungen mit Eisen stark verbessert.The performance of the reactor can be increased significantly. The quality of the product so produced is related to its homogeneity and iron contamination are greatly improved.

Während gemäß der DT-PS 11 65 500 die Verunreinigungen mit Eisen nicht unter 6-8 ppm Fe im P2S5 gesenkt werden konnten, sind nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur noch 1 - 2 ppm Fe im P2S5 nachweisbar.While according to DT-PS 11 65 500 the impurities with iron could not be reduced below 6-8 ppm Fe in the P 2 S 5 , after using the method according to the invention only 1-2 ppm Fe can be detected in the P2S5.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine Vorrichtung als vorteilhaft erwiesen, die in der Fig. 1 dargestellt ist und die aus einem geschlossenen Reaktor 1 besteht, dessen Seitenwände von einem mit einem Wärmeaustauschsystem versehenen Mantel 2 umgeben sind, wobei unter dem Boden 8 des Reaktors 1 ein weiteres Wärmeaustauschsystem 3 angebracht ist und der Reaktor 1 mit Zuführungsleitungen 4 und 5 für Phosphor und Schwefel, einem Ablauf 6 für das erzeugte Produkt, sowie einem Abgasstutzen 7 ausgestattet ist. Vorzugsweise ist der Boden 8 des Reaktors 1 plan ausgebildet und gegen die Horizontale geneigt angeordnet. Es empfiehlt sich, daß die Zuführungsleitungen 4 und 5 für Phosphor und Schwefel bis nahe an den Boden 8 des Reaktors t hinabreichen und daß der Ablauf 6 als Überlauf ausgebildet ist. Das Wärmeaustauschsystem 3 für den Boden 8 kann, wie in F i g. 2 dargestellt, entweder als Sprühdüse für Kühlflüssigkeiten oder, wie in F i g. 1 gezeigt, als Gasdüse ausgebildet sein. Ferner kann noch im Inneren desTo carry out the method according to the invention, a device has proven to be advantageous, which is shown in Fig. 1 and which consists of a closed reactor 1, the side walls of which are surrounded by a jacket 2 provided with a heat exchange system, with 8 the reactor 1 a further heat exchange system 3 is attached and the reactor 1 with supply lines 4 and 5 for phosphorus and sulfur, an outlet 6 for the product produced, and an exhaust gas nozzle 7 Is provided. The bottom 8 of the reactor 1 is preferably flat and against the horizontal arranged inclined. It is recommended that the feed lines 4 and 5 for phosphorus and sulfur Reach down to close to the bottom 8 of the reactor t and that the outlet 6 is designed as an overflow. That Heat exchange system 3 for the floor 8 can, as shown in FIG. 2, either as a spray nozzle for cooling liquids or, as in FIG. 1 shown, be designed as a gas nozzle. Furthermore, inside the

Reaktors 1 ein Rührwerk 9 angebracht sein.
Beispiel 1
Reactor 1 an agitator 9 may be attached.
example 1

Mit einem Reaktor von 4001 Inhalt, dessen Kühlmantelwindungen gemäß DT-PS 11 65 560 mit Luft gekühlt wurden, wurden unter Rühren pro Stunde 620 kg P2S5 erzeugt Die Temperatur betrug am Boden des Reaktors 390-4000C und oben 365-375° C Die Zusammensetzung des Produktes war 28,1% P und 71,9% S. Der Fe-Gehak betrug 7 ppm.With a reactor of 4001 content whose cooling jacket windings were cooled according to DT-PS 11 65 560 air per hour, with stirring, 620 kg P 2 S 5 generates the temperature at the bottom of the reactor 390-400 0 C and above 365-375 ° C. The composition of the product was 28.1% P and 71.9% S. The Fe content was 7 ppm.

Beispie! 2Example! 2

Mit dem gleichen Reaktor von 4001 Inhalt, dessen Kühlmantel und Boden getrennt und unabhängig von einander mit Luft gekühlt wurden, konnten unter Rühren pro Stunde 735 kg P2S5 erzeugt werden.With the same reactor with a capacity of 400 liters, the cooling jacket and bottom of which were separately and independently cooled with air, it was possible to generate 735 kg of P 2 S 5 per hour with stirring.

Die Temperatur betrug am Boden des Reaktors 375-3900C, und oben 37O-375°C. Die Zusammensetzung des Produktes war 28,1% P und 71,9% S. Der ίο Fe-Gehalt betrug 1 ppm.The temperature at the bottom of the reactor 375-390 0 C, and above 37o-375 ° C. The composition of the product was 28.1% P and 71.9% S. The ίο Fe content was 1 ppm.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Phosphorpentasulfid aus Phosphor und Schwefel bei erhöhter Temperatur in einer Reaktionszone, deren Wandungen zur Aufnahme und Kontrolle der Reaktionswärme im Wärmeaustausch mit einem Stoff stehen, der die für die Kühlung oder Beheizung des Reaktionsgemisches erforderliche Temperatur aufweist, d a -durch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauschstoff an. den Boden der Reaktionszone durch ein System "geführt wird, das getrennt und unabhän gig vom Wärmeaustauschsystem der Seitenwände der Reaktionszone ist 1. A process for the production of phosphorus pentasulfide from phosphorus and sulfur at elevated temperature in a reaction zone, the walls of which are in heat exchange with a substance which has the temperature required for cooling or heating the reaction mixture to absorb and control the heat of reaction, characterized thereby that the heat exchanger on. the bottom of the reaction zone is passed through a system "which is separate and independent of the heat exchange system of the side walls of the reaction zone 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Reaktor (1), dessen Seitenwände von einem mit einem Wärmeaustauschsystem versehenen Mantel (2) umgeben sind, unter dessen Boden ein weiteres Wärmeaustauschsystem (3) angebracht ist, und der mit Zuführungsleitungen (4, 5) für Phosphor und Schwefel, einem Ablauf (6) für das erzeugte Produkt sowie einem Abgasstutzen (7) ausgestattet ist.2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized by a closed reactor (1), the side walls of which are surrounded by a jacket (2) provided with a heat exchange system, under the bottom of which a further heat exchange system (3) is attached, and with Supply lines (4, 5) for phosphorus and sulfur, an outlet (6) for the product produced and an exhaust gas nozzle (7) is equipped. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaustauschsystem (3) für den Boden (8) als Sprühdüse (Fig. 2) für Kühlflüssigkeiten oder als Gasdüse (F i g. 1) ausgebildet ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the heat exchange system (3) for the Base (8) is designed as a spray nozzle (Fig. 2) for cooling liquids or as a gas nozzle (Fig. 1).
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