DE2629400A1

DE2629400A1 - Verfahren zur herstellung von festem, rotem phosphor

Info

Publication number: DE2629400A1
Application number: DE19762629400
Authority: DE
Inventors: John Donald Chase; Daniel Hyman
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1977-02-03
Also published as: CA1059292A; JPS5220992A; FR2316188A1; JPS5951484B2; DE2629400C2; US3998931A; FR2316188B1; GB1541048A

Description

PFENNING _ MAAS
MEiNSG - LEMKE - SPOTT

0000 Μ:>!Γ;ΗΕΝ 40
SCHLEISSHEIMEFISTR 290

Case 25,384

American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey, USA

Verfahren zur Herstellung von festem, rotem Phosphor

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von festem rotem Phosphor durch die Umwandlung von weißem Phosphor und insbesondere durch die kontinuierliche Umwandlung von flüssigem weißen Phosphor in einer gerührten Aufschlämmung in roten Phosphor.

Flüssiger weißer Phosphor wandelt sich langsam in einer exothermen Reaktion in roten Phosphor um. Die Halbwertszeit der Reaktion beträgt bei 280⁰C 5,65 Stunden. Oberhalb etwa 220⁰C setzt eine merkliche Umwandlungsc-eschwindxgkeit ein/ die in dem Maße wesentlich zunimmt, wie die Umwandlungstemperaturen sich dem Siedepunkt des flüssigen weißen Phosphors (280⁰C) annähern. Während der Umwandlung bilden sich in dem flüssigen Phosphor Teilchen aus rotem Phosphor. Von der Tennessee Valley Authority wurde ein Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmung von rotem Phosphor in flüssigem weißen Phosphor durch Umwandlung von flüssigem Phosphor in

609885/0754

ORDINAL INSPECTS)

kleinem Maßstab in der Nähe des Siedepunkts entwickelt, das von P. Miller, R.A. Wilson und J.R. Tusson (Industrial and Engineering Chemistry 40 (1948) 357) beschrieben wurde. Ein mit diesem Verfahren sich befassendes Patent ist die US-PS 2 397 951.

Der bei dem vorbekannten Verfahren eingesetzte Reaktor umfaßt ein Gefäß mit einem zylindrischen oberen Abschnitt und einem konischen Bodenabschnitt. Der weiße Phosphor wird kontinuierlich in den-Reaktor eingeführt, der ein ständig gerührte Aufschlämmung von etwa 40 % roten Phosphorteilchen in dem flüssigen weißen Phosphor enthält. Das konstante Flüssigkeitsniveau in dem Reaktor wird durch ein kontinuierliches Überströmen der Aufschlämmung bei der Zugabe des weißen Phosphors erreicht. Die Zuführungsgeschwindigkeit und damit die Abführungsgeschwindigkeit der Aufschlämmung wird derart eingestellt, daß sich in dem Gefäß eine solche Verweilzeit einstellt, daß in der Aufschlämmung eine Konzentration von rotem Phosphor von 40 % aufrechterhalten wird.

Der in dem obigen Artikel von Miller et al. beschriebene Reaktor ist so ausgelegt, daß er mit einem konstanten Volumen der Aufschlämmung in dem Reaktor von 121 1 (32 Gallonen) arbeitet. Bei einem Reaktor dieser Größe genügt das konstante Rühren, das man durch die Anwendung von zwei Propellern mit einem Durchmesser von 19,1 cm (7,5 inch),,die mit einem 1 PS-Motor bei 1140 U/min betrieben werden, erreicht, um die Ansamnlung von Feststoffen an den Reaktorwänden zu verhindern, wobei eine übermäßige Zerkleinerung der Teilchen in der Aufschlämmung vermieden wird.

Unter Anwendung eines ähnlich geformten Reaktors mit einem vertikalen zylindrischen oberen Bereich und einem konischen Bodenbereich _r der auf einen Zylinderdurchmesser von 76,2 cm (30 inch) vergrößert wurde und etwa 265 1 (70 Gallonen) der Aufschlämmung aufnimmt, wurden verschiedenartige Rührsysteme ohne großen Erfolg ausprobiert. Bei einem Versuch wurden zwei dreischauflige Turbinen— rührer mit einem Durchmesser von 5,7 cm (5 inch) und einer Rührflügelneigung von 45° angewandt, die beide nach unten pumpten, und an einer einzige Welle bei 1150 U/min betrieben wurden. Die Rührer wurden, von der Mitte aus gerechnet, in einem Abstand von

609885/0754

25,4 cm (10 inch) bzw. 58,4 cm (23 inch) vom tiefsten Punkt des inneren konischen Bodenbereiches angeordnet. Die Aufschlämmung wurde bei 266⁰C gehalten, wobei die Zuführungsgeschwindigkeit derart eingestellt wurde, daß sich in der Aufschlämmung eine Konzentration von rotem Phosphor von etwa 25 % einstellte. Es wurden ferner vier im gleichen Abstand angebrachte, vertikale Wand-Leitbleche (bzw. Leitplatten) mit einer Breite von 6,4 cm (2 1/2 inch) senkrecht in Bezug auf die Zylinderwandung angeordnet. Die Leitbleche erstreckten sich vertikal vom Bodenende der zylindrischen Wandung bis über das Flüssigkeitsniveau in dem zylindrischen Abschnitt hinaus. Nach einem 10-stündigen konti- · nuierlichen Betrieb ging der Antriebsmotor fest, wobei der gesamte Gefäßinhalt sich zu einer Masse aus rotem Phosphor verfestigte.

Der gleiche Versuch wurde in dem gleichen Gefäß und unter Anwendung der gleichen Rührer wiederholt, wobei jedoch die Leitbleche entfernt wurden. Hierbei ergab sich nach dem Ablauf eines viertägigen kontinuierlichen Betriebs das gleiche Ergebnis. Bei einem weiteren Versuch unter Anwendung des mit vertikalen Leitblechen ausgerüsteten 265 1-Reaktors (70 Gallonen) wurden die Rührer durch zwei Rührer mit einem Durchmesser von 19,1 cm (7,5 inch) ersetzt, die an den gleichen Positionen an der Welle angeordnet wurden. Der untere Propeller umfaßte eine Radialturbine, während der obere Rührer um 45 ° geneigte Rührerflügel aufwies, die nach unten pumpten. Die Rührer wurden zur Bewegung der Aufschlämmung bei 430 U/min gedreht. Nach Ablauf eines einwöchentlichen kontinuierlichen Betriebs war aufgrund von Temperaturschwankungen in dem Reaktor eine Unterbrechung des Betriebes angezeigt, wobei sich zeigte, daß die Reaktorwände praktisch frei von Feststoffen waren, wobei jedoch der obere Rührer vollständig von einem großen Klumpen aus verfestigtem roten Phosphor umgeben war.

Bei einem weiteren Versuch zur Durchführung der Phosphorumwandlung in größerem Maßstab wurde als Reaktor ein vertikales zylindrisches

609885/0754

-A-

Gefäß verwendet. Der flüssige Phosphor wurde kontinuierlich in einer Menge von 81,6 kg/h (180 Ib./hr.) in einen 757 1-Reaktor (200 Gallonen) mit einer Höhe von 142,2 cm (56 inch) und einem Durchmesser von 91,4 cm (36 inch) eingeführt, der aus einem an der Oberseite geschlossenen vertikalen Zylinder bestand,, der mit einem schwach schalenförmigen Boden ausgerüstet war. über eine Abstromöffnung in der Reaktorwand in der Höhe der Oberfläche der Aufschlämmung wurde eine etwa 25 % roten Phosphor in flüssigem Phosphor umfassende Aufschlämmung kontinuierlich abgezogen. Durch an den Reaktorwänden angeordnete elektrische Heizeinrichtungen wurde die Reaktortemperatur auf etwa 266°C gehalten. Zur Bewegung der Aufschlämmung wurde an einer mit 345 U/min gedrehten vertikalen Welle 12,7 cm (5 inches) oberhalb des Gefäßbodens ein nach unten pumpender vierflügliger Turbinenrührer mit einem Durchmesser von 40,6 cm (16 inch) und einer Breite von 7,6 cm (3 inch), dessen Rührflügel eine Neigung von 45 ° aufwiesen, befestigt. Der Reaktor war nicht mit Leitblechen ausgerüstet. Nach einem zweitägigen Betrieb ging der Rührer fest. Beim öffnen des Reaktors zeigte sich eine Ansammlung von festem roten Phosphor an den Reaktorwänden. Die Dicke der Feststoffabscheidung variierte an verschiedenen Stellen der Wandung von 5,1 cm bis fast 20,3 cm (2 bis 8 inch), wodurch das effektive Reaktorvolumen stark beeinträchtigt wurde und der Rührer festgeklemmt wurde. Vor der Wiederaufnahme des Reaktorbetriebes mußte der rote Phosphor in mühseliger Arbeit herausgearbeitet werden, wobei der feste Phosphor konstant mit Wasser befeuchtet werden mußte, um sein Verbrennen an der Luft zu verhindern.

Nach mehreren solchen Fehlversuchen hat es sich gezeigt., daß das Auffinden einer geeigneten Rühreinrichtung für einen großen Reaktor ein kritisches Merkmal für den Erfolg der Ausweitung des kontinuierlichen Verfahrens auf einen größeren Maßstab darstellt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die obigen Probleme zu lösen, die bei der übertragung des Verfahrens auf einen technischen Maßstab auftreten und insbesondere einen Reaktor für das

609885/0754 -

Verfahren anzugeben, in dem man während des kontinuierlichen Betriebes eine homogene Aufschlämmung aufrechterhalten werden kann, ohne dass sich fester roter Phosphor ausscheidet und in dem Reaktor abscheidet und ohne daß eine übermäßige Zerkleinerung der Teilchen des roten Phosphor verursacht wird.

Es ist schwierig, eine Aufschlämmung von festem rotem Phosphor in flüssigem weißen Phosphor in flüssiger Form aufrechtzuerhalten, da eine Agglomerationsneigung besteht, wenn einander benachbarte Teilchen während längerer Zeitdauer in Kontakt stehen. Für eine Aufschlämmung mit einer Konzentration von rotem Phosphor von etwa 50 Gew.-% kann man berechnen, daß sämtliche Teilchen des roten Phosphors konstant mit anderen in Berührung stehen, so daß die Vereinigung oder das Zusammenwachsen von benachbarten Teilchen an den Kontaktstellen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eintritt. Da die Umwandlungsreaktion exotherm ist, wird die Umwandlungsgeschwindigkeit an den Reaktionsstellen beschleunigt, es sei denn, daß die freigesetzte Reaktionswärme schnell abgeführt wird. Die gewichtsmittlere Teilchengröße von Aufschlämmungen mit Konzentrationen an rotem Phosphor im Bereich von 15 bis 28 % beträgt etwa 20 bis 50 μπι. Die Viskosität der konzentrierten Aufschlämmung ist größer als die des flüssigen weißen Phosphors. Die berechnete Viskosität einer Aufschlämmung von 28 % rotem Phosphor in weißem Phosphor entspricht dem 3,5-fachen der Viskosität des flüssigen weißen Phosphors. Diese höhere Viskosität kann das Zwischenteilchenwachstum begünstigen, da die Teilchen länger in Kontakt stehen können, was zu einer Zusammenballung oder Agglomeration führt. Aus den obigen Überlegungen heraus ist zu erkennen, daß ein ständiges Durchmischen oder Rühren der Aufschlämmung wesentlich ist, wenn eine Feststoffansammlung vermieden werden soll. Eine zu geringe Durchmischung oder Bewegung würde zu Konzentrationsgradienten Anlaß geben, die ihrerseits in Bereichen mit einer hohen Konzentration an rotem Phosphor zu einer Zusammenballung führen würden, so daß sich größere Agglomerate abscheiden könnten. Die einander berührenden ausgeschiedenen Teilchen wurden durch ein zwischen den Teilchen erfolgendes Wachstum sich zusammenballen und schließlich in dem Reaktor eine feste Masse aus rotem Phosphor bilden.

R Π Q S fi U Π 7 R i

Durch eine zu große Rührergeschwindigkeit wird aufgrund der Einwirkung der Zentrifugalkräfte eine von den Rührerflügeln nach außen gerichtete Abscheidung erfolgen, was zu Zusammenballungen und einer Feststoffansammlung führen kann. Bei zu großen Rührergeschwindigkeiten übersteigt die Zentrifugalkraft die Gravitationskraft als Ursache der Teilchenabscheidung bei einem sonst praktischen Rührsystem, insbesondere wenn keine Leitbleche oder Leitplatten an der Wand eingesetzt werden.

Durch das übermäßige Rühren der Aufschlämmung wird auch eine Verkleinerung der Teilchen des amorphen roten Phosphors verursacht, so daß man eine Suspension von sehr feinen Teilchen (mit einer Teilchengröße von überwiegend unterhalb 1 pm) erhält. Diese Zerkleinerung oder das Vermählen der Teilchen erfolgt durch die Stoßwirkung und die Abriebwirkung der Teilchen in der gerührten Aufschlämmung. Es hat sich gezeigt, daß eine Suspension von sehr feinen Teilchen von rotem Phosphor in flüssigem weißen Phosphor zu übermäßigem Schäumen neigt, wenn die Mischung den weiteren Verfahrensschritten unterworfen wird, denen die als Produkt erhaltene Aufschlämmung zugeführt wird, beispielsweise wenn der flüssige weiße Phosphor durch Destillation aus der Produktaufschlämmung entfernt werden soll.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird nun durch ein Verfahren zur Herstellung von festem rotem Phosphor durch Umwandlung von weißem Phosphor gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Volumen einer Aufschlämmung von 15 bis 45 Gew.-% festem rotem Phosphor in flüssigem weißem Phosphor mit einer Temperatur im Bereich von 220⁰C bis zum Siedepunkt durch Zuführung von weißem Phosphor in einer den definierten Gehalt an rotem Phosphor aufrechterhaltenden Menge und durch Abführen eines Teils der Aufschlämmung in einem Umwandlungsgefäß konstant hält; das aus einem vertikalen, zylindrischen Gefäß besteht, das 2 bis 6 vertikale Wand-Leitbleche (bzw. Leitplatten, Prallplatten oder Ablenkplatten) aufweist, die in gleichen Abständen voneinander an der Innenwand des zylindrischen Gefäßes angeordnet sind, wobei sich jedes Leitblech vertikal

609885/0754

von der Nähe des Gefäßbodens nach oben bis mindestens zu dem Niveau der Flüssigkeitsoberfläche in dem Gefäß erstreckt, in einem Abstand von 1,27 bis 5,08 cm (0,5 bis 2 inches) von der Gefäßwand nach innen versetzt angeordnet ist und eine radial in dem Zylinder gemessene Leitblechbreite aufweist, die 1/15 bis 1/8 des Gefäß— durchmessers entspricht; und mit 1 bis 3 koaxial im Inneren des zylindrischen Gefäßes an einer drehbaren, vertikalen Welle angeordneten Turbinenrührern ausgerüstet ist, wobei der unterste Rührer Rührflügel aufweist, die die Flüssigkeit nach unten pumpen, und jeder zusätzliche Rührer Rührflügel besitzt, mit denen die Flüssigkeit in dem Gefäß entweder nach unten oder radial gepumpt wird, wobei der Durchmesser der Rührer das 0,3-fache bis . 0,5-fache des Gefäßdurchmessers beträgt, der unterste Rührer in einem, von der Mitte gerechneten Abstand oberhalb des Gefäßbodens angeordnet ist, der dem 0,3-fachen bis 0,8-fachen des Rührerdurchmessers entspricht, während der vertikale Mittenabstand von benachbarten Rührern dem 0,9-fachen bis 1,5-fachen des Rührerdurchmessers entspricht, und wobei sämtliche Rührer unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche der Aufschlämmung konstant mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 183 bis 305 m/min (600 bis 1000 ft./nd.n.) gedreht werden, um die Aufschlämmung in dem Umwandlungsgefäß ständig zu bewegen.

Erfindungsgemäß wird bei dem Phosphorumwandlungsverfahren der eingangs beschriebenen Art eine Aufschlämmung von Teilchen von rotem Phosphor in flüssigem weißen Phosphor auf einem konstanten Volumen gehalten, indem man ein vertikales zylindrisches Gefäß, das 2 bis 6 starre bzw. feste, vertikal angeordnete Wand-Leitbleche (Leitplatten, Ablenkplatten etc.) aufweist, konstant beschickt bzw. die Aufschlämmung abzieht. Jedes Leitblech ist etwa 1,27 bis 5,08 cm (0,5 bis 2 inches) von der Oberfläche der Wand entfernt und erstreckt sich vertikal von dem Boden des vertikalen Abschnitts der Gefäßwandung oder von der Nähe davon nach oben bis mindestens zu der Oberfläche der in dem Gefäß enthaltenem Flüssigkeit. Die radial zum Inneren des Gefäßes gerichtete Breite des Leitblechs entspricht etwa 1/15 bis 1/8 des Ge-

60988 5 /0754

fäßdurchmessers. Die Dicke des Leitblechs muß dazu ausreichen, daß es steif bzw. starr ist. Die Aufschlämmung wird konstant mit 1 bis 3 Turbinenrührern gerührt, die koaxial in dem Zylinder an einer vertikalen Welle montiert sind, wobei der unterste Rührer die Aufschlämmung nach unten pumpt und die zusätzlichen Rührer eine nach unten gerichtete oder eine radiale Pumprichtung aufweisen. Der Durchmesser eines jeden Rührers entspricht etwa dem 0,3-fachen bis 0,5-fachen des Gefäßdurchmessers. Der unterste Rührer ist, von der Mitte aus gerechnet, in einem Abstand von dem Gefäßboden angeordnet, der dem 0,3-fachen bis 0,8-fachen des Rührerdurchmessers entspricht. Wenn mehr als ein Rührer verwendet wird, entspricht der Mittenabstand zwischen den Rührern dem 0,9-fachen bis dem 1,5-fachen des Rührerdurchmessers* Die Rührer werden mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 183 bis m/min (600 bis 1000 ft./min.) betrieben. Damit eine möglichst gleichmäßige Wärmeübertragung durch die Gefäßwandungen erreicht wird,und die Temperaturgradienten in der Aufschlämmung auf einem Minimum gehalten werden, and die Reaktorwände vorzugsweise mit einem Mantel versehen, durch den eine wärmeübertragende Flüssigkeit mit einer solchen Geschwindigkeit geführt wird, daß in dem Reaktor während des Betriebes eine konstante Temperatur aufrechterhalten wird.

In dem Gefäß wird eine Aufschlämmung aufrechterhalten, die in dem flüssigen weißen Phosphor suspendierten festen roten Phosphor in einer Menge von 15 bis 45 Gew.-%, bezogen auf den. gesamten Phosphor, enthält. Die Höhe des Flüssigkeitsniveaus in dem Gefäß entspricht etwa dem 0,8-fachen bis 1,5-fachen des Gefäßdurchmessers. Die Temperatur des Phosphors in dem Umwandlungsreaktor wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 220⁰C bis zu einschließlich dem Siedepunkt des weißen Phosphors gehalten, der bei Atmosphärendruck 280⁰C beträgt und bei anderen Drücken entsprechend höher oder niedriger liegt. Vorzugsweise hält man die Temperatur in einem Bereich von 260 bis 270⁰C, d. h. unmittelbar unterhalb des Siedepunkts, um ohne Destillation eine ausreichend hohe Umwandlungsgeschwindigkeit zu erreichen.

609885/0754

Der Reaktor wird mit flüssigem weißen Phosphor beschickt, der in einer solchen Menge zugeführt wird, daß das ausgewählte Verhältnis von rotem Phosphor zu Gesamtphosphor in dem Umwandlungsreaktor aufrechterhalten wird. Die Aufschlämmung wird in der gleichen Menge abgeführt, wie weißer Phosphor zugesetzt wird, um das Volumen der Aufschlämmung in dem Gefäß konstant zu halten.

Die obige Definition von bestimmten Parametern und Elementen der Reaktorkonstruktion und des Reaktorbetriebs haben sich als wichtig dafür erwiesen, die Bewegung der Aufschlämmung zu bewirken, durch die eine Ansammlung der Feststoffe in dem Reaktor vermieden wird, ohne daß übermäßig gerührt werden muß, wodurch eine zu starke Verkleinerung der festen Teilchen des roten Phosphors verhindert wird.

Weitere Ausfuhrungsformen, Gegenstände und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der weiteren Beschreibung und dem Beispiel, in denen auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist.

Die einzige Zeichnung zeigt eine vertikale Schnittansicht durch einen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugten Reaktor. Das Reaktorgefäß umfaßt einen vertikalen Zylinder 1, der vorzugsweise aus rostfreiem Stahl besteht, und der mit einem flachen, schalenfönnigen Boden 2 versehen und mit einem angeschraubten Deckel 3 verschlossen ist. Die äußere Wand des vertikalen Zylinders ist von einer Mantelhülle 4 umgeben, durch die eine mit der Reaktorwandung in Kontakt stehende wärmeübertragende Flüssigkeit mit einer Temperatur geführt wird, die so ausgewählt ist, daß die gewünschte Temperatur der im Inneren des Reaktors vorliegenden Aufschlämmung erreicht wird. Dieser Mantel ist mit einer Fluideinlaßöffnung 5, einer Fluidauslaßöffnung zur Zirkulation der wärmeübertragenden Flüssigkeit durch den Mantelraum ausgerüstet. Das Reaktorgefäß ist mit einer Fluidüberströmauslaßöffnung 7 versehen, die an der Stelle der Reaktorwandung vorgesehen ist, bis zu der die Flüssigkeitsoberfläche in dem Reaktor aufrechterhalten werden soll. Diese Auslaßöffnung 7

609885/0754

ist durch den Mantel geführt, damit das Produkt abgezogen und in außerhalb des Reaktors vorliegende Aufnahmeeinrichtungen überführt werden kann. An irgendeiner geeigneten Stelle im Gefäß ist eine Fluideinlaßöffnung 8 vorgesehen, über die der Reaktor mit flüssigem, weißem Phosphor versorgt wird. Vorzugsweise wird der weiße Phosphor an einer Stelle oberhalb des Flüssxgkeitsniveaus zugeführt, die der Auslaßöffnung in dem Gefäß gegenüberliegt. Im Inneren des Gefäßes sind vertikal angeordnete und fest fixierte Wand-Leitbleche 9 aus irgendeinem geeigneten Material, vorzugsweise rostfreiem Stahl, angeordnet, die sich von dem Boden der vertikalen Wandung oder von einer Stelle in der Nähe davon nach oben mindestens bis zu dem ausgewählten Flussxgkeitsniveau in dem Reaktor erstrecken. An der Innenwand des Zylinders sind in äquidistantem Abstand zwei bis sechs solche Leitbleche angeordnet, die jeweils in einem Abstand von 1,27 bis 5,08 cm (0,5 bis 2 inch) von der Gefäßwand nach innen versetzt mit Hilfe von geeigneten Trägern befestigt sind. Jedes Leitblech erstreckt sich 1/15 bis 1/8 des Zylinderradius nach innen und besteht aus einem Material, das so dick ist, daß das Leitblech in dem Gefäß starr bleibt, beispielsweise aus einem 0,64 cm (1/4 inch) starken Blech aus rostfreiem Stahl oder dgl.

Vorzugsweise betreibt man in dem Reaktor unterhalb des Flüssxgkeitsniveaus zwei koaxial angeordnete Rührer, von denen der untere Rührer 10 nach unten und der obere Rührer 11 radial' pumpen, wobei man auch andere Anordnungen anwenden kann, gemäß denen ein bis drei Rührer entsprechender Größe und entsprechender Anordnung an der oben definierten Welle 12 befestigt und entsprechend gedreht werden können.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung. Beispiel

Bei diesem Beispiel wird ein Reaktor eingesetzt, der die in der in der Fig. 1 dargestellte Konstruktion umfaßt, wobei die Höhe

609885/0754

des zylindrischen Gefäßes bis zum Deckel 142,2 cm (56 inch) und sein Durchmesser 91,4 cm (36 inch) betragen. Die Flüssigkeitsauslaßöffnung befindet sich 111/8 cm (44 inches) oberhalb des Bodens des Gefäßes, indem sich vier Leitbleche vertikal von dem Niveau der Auslaßöffnung bis zu einer Stelle 15,2 cm (6 inches) oberhalb des Gefäßbodens erstrecken, wo der Rand des schalenförmigen Bodens in die zylindrische Gefäßwandung übergeht. Jedes Leitblech besitzt eine Breite von 6,4 cm (2 1/2 inches), und ist 2,54 cm (1 inch) von der Wand entfernt. Die vier Leitbleche sind in äquidistantem Abstand an der zylindrischen Wandung angeordnet. Bei beiden Rührern handelt es sich um sechsflüglige Turbinenrührer mit einem Durchmesser von 40,6 cm (16 inches) und einer Breite von 7,6 cm (3 inches). Bei dem oberen Rührer handelt es sich um eine Radialturbine, die 64,8 cm (25,5 inches) oberhalb der Mitte des Gefäßbodens angeordnet ist. Der untere Rührer besitzt geneigte Rührflügel (45°) und ist 16,5 cm (6,5 inches) über der Mitte des Gefäßbodens angeordnet und übt eine nach unten gerichtete Pumpwirkung aus. In dem Mantel wird heißes öl zirkuliert, um die Temperatur der Aufschlämmung bei 260⁰C zu halten. Flüssiger weißer Phosphor wird kontinuierlich in einer Menge von 113,4 kg/h (250 Ib./hr.) zugesetzt. Der Reaktor besitzt ein Fassungsvermögen von etwa 757 1 (200 Gallonen) und wird über die Überströmöffnung entleert. Nach Einstellung des Gleichgewichts enthält die in dem Reaktor vorhandene Aufschlämmung etwa 25 % roten Phosphor. Der Reaktor wird kontinuierlich während 5 Monaten betrieben, wonach er untersucht wird, wobei sich keine Spur einer Feststoffansammlung zeigt.

609885/075

Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung von festem rotem Phosphor durch Umwandlung von weißem Phosphor, dadurch gekennzeichnet, daß man das Volumen einer Auf schlämnrung von 15 bis 45 Gew.-% festem rotem Phosphor in flüssigem weißem Phosphor mit einer Temperatur im Bereich von 220⁰C bis zum Siedepunkt durch Zuführung von weißem Phosphor in einer den definierten Gehalt an rotem Phosphor aufrechterhaltenden Menge und durch Abführen eines Teils der Aufschlämmung in einem Umwandlungsgefäß konstant hält; das aus einem vertikalen zylindrischen- Gefäß (1)- besteht, das zwei bis sechs vertikale Wand-Leitbleche (9) aufweist, die in gleichen Abständen voneinander an der Innenwand des zylindrischen Gefäßes angeordnet sind, wobei sich jedes Leitblech vertikal von der Nähe des Gefäßbodens (2) nach oben bis mindestens zu dem Niveau der Flüssigkeitsoberfläche in dem Gefäß erstreckt, in einem Abstand von 1,27 cm bis 5,08 cm von der Gefäßwand nach innen versetzt angeordnet ist und eine radial in dem Zylinder gemessene Leitblechbreite aufweist, die 1/15 bis 1/8 des Gefäßdurchmessers entspricht; und mit 1 bis .3 koaxial im Inneren des zylindrischen Gefäßes an einer drehbaren, vertikalen Welle (12) angeordneten Turbinenrührern (10, 11) ausgerüstet ist, wobei der unterste Rührer (10) Rührflügel aufweist, die die Flüssigkeit in dem Gefäß nach unten pumpen und jeder zusätzliche Rührer (11) Rührflügel besitzt, mit denen die Flüssigkeit in dem Gefäß entwedernach unten oder radial gepumpt wird, wobei der Durchmesser der Rührer das 0,3-fache bis 0,5-fache des Gefäßdurchmessers betragt, der unterste Rührer in einem, von der Mitte gerechneten Abstand oberhalb.des Gefäßbodens angeordnet ist, der dem 0,3-fachen bis 0,8-fachen des Rührerdurchmessers entspricht, während der vertikale Mittenabstand von benachbarten.Rührern dem 0,9-fachen bis 1,5-fachen des Rührerdurchmessers entspricht, und wobei sämtliche Rührer unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche der Aufschlämmung konstant mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 183 bis 305 m/min gedreht werden, um die Aufschlämmung in dem Umwandlungsgefäß ständig zu bewegen.

609885/0754