DE484568C

DE484568C - Process and device for the catalytic oxidation of phosphorus in the presence of steam and catalysts

Info

Publication number: DE484568C
Application number: DEC41474D
Authority: DE
Original assignee: REUNIES; Kuhlmann SA
Current assignee: REUNIES; Kuhlmann SA
Priority date: 1927-06-02
Filing date: 1928-05-12
Publication date: 1929-10-17

Description

Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Oxydation des Phosphors in Gegenwart von Wasserdampf und Katalysatoren Wenn man Wasserdampf und Phosphordampf auf über zooo° erhitzt, erhält man bekanntlich Phosphorsäure in Mischung mit phosphoriger Säure und Wasserstoff, der mehr .oder minder durch Phosphorwasserstoff verunreinigt ist.Process and device for the catalytic oxidation of phosphorus in the presence of water vapor and catalysts When using water vapor and phosphorus vapor When heated to over zooo °, it is known that phosphoric acid is obtained as a mixture with phosphorous Acid and hydrogen, which are more or less contaminated with hydrogen phosphide is.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Oxydationstemperatur herabzusetzen und dadurch das Verfahren zu vereinfachen, ferner die Oxydation in Gegenwart verschiedener Katalyte, wie aktive Kohle, Metalle und Metalloxyde der achten, siebenten, sechsten und ersten Gruppen der Mendelejeffschen Klasseneinteilung, die in Gestalt von Metallgeweben oder Pulvern auf eine Unterlage von Bimsstein oder Asbest aufgetragen wurden, durchzuführen.It has already been proposed to lower the oxidation temperature and thereby to simplify the process, furthermore the oxidation in the presence of various Catalysts such as active charcoal, metals and metal oxides of the eighth, seventh, sixth and first groups of Mendelejeff's class division, in the form of metal mesh or powders have been applied to a base of pumice stone or asbestos.

Vorliegende Erfindung betrifft die gleichzeitige Herstellung von Phosphorsäure und Wasserstoff durch katalytische Oxydation des Phosphors in Gegenwart von Wasserdampf mit oder ohne Luftbeimischung, und erhält man infolge Verwendung eines besonderen Katalyten praktisch reinen Wasserstoff und reine Phosphorsäure, und zwar den Wasserstoff in einer Menge, die wesentlich höher ist als bei den bisherigen Verfahren.The present invention relates to the simultaneous production of phosphoric acid and hydrogen by catalytic oxidation of phosphorus in the presence of water vapor with or without admixture of air, and is obtained as a result of using a special one Catalysts practically pure hydrogen and pure phosphoric acid, namely hydrogen in an amount that is significantly higher than with previous methods.

Der Katalysator besteht aus einer einfachen, dreifachen oder vierfachen Silicium-Metallver-Bindung, die durch Phosphorsäure bei der Behandlungstemperatur unzersetzbar ist, insbesondere aus den doppelten Kieselsäureverbindungen des Nickels und des Kupfers oder den dreifachen des Eisens, Kupfers und Nickels. Diese Verbindungen besitzen große Härte, lassen sich zerkleinern und bilden, auch ohne Träger, Oxydationskatalysatoren großer Wirksamkeit und praktisch unbegrenzter Haltbarkeit.The catalyst consists of a single, triple or quadruple Silicon-metal bond formed by phosphoric acid at the treatment temperature is indecomposable, especially from the double silicic acid compounds of nickel and of copper or three times that of iron, copper and nickel. These connections have great hardness, can be crushed and formed, even without a carrier, oxidation catalysts great effectiveness and practically unlimited shelf life.

Verwendet man z. B. kieselsaures Kupfer, so erhält man bei 5oo bis 65o° die vollständige Oxydation des Phosphors unter starker Wasserstoffentwicklung. Der Wasserstoff enthält keinen Phosphorwasserstoff, wenigstens ist dieser auch. durch die empfindlichsten- Reagenzien nicht festzustellen.If you use z. B. silicic acid copper is obtained at 500 to 65o ° the complete oxidation of the phosphorus with strong evolution of hydrogen. The hydrogen contains no phosphine, at least it is. not detectable by the most sensitive reagents.

Das vorliegende Verfahren ist im besonderen zur Oxydation des Phosphors verwendbar, der nach bereits bekanntem Verfahren des Erfinders hergestellt worden ist.The present process is particularly for the oxidation of phosphorus usable, which have been produced by the inventor's already known method is.

Die Reaktion bei der Zerlegung des Wasserdampfes durch den Phosphor ist exothermisch, und die dabei sich entwickelnde Hitze kann zur Überhitzung des Wasserdampfes verwendet werden, der zum Mitreißen des Phosphors notwendig ist. Die zur Verfügung stehenden Kalorien genügen, um die Temperatur von überhitztem Wasserdampf um mehr als ioo ° zu steigern und auf die Temperatur zu erhitzen, die zum Freimachen des Phosphors nötig ist, und um gleichzeitig die durch Strählung verlorengegangene Hitze zu ersetzen. Das aus dem Kontaktapparat austretende Gemisch der Dämpfe von Phosphorsäure, Wasser und 'Wasserstoff, das eine Temperatur von 55o bis 65o° besitzt, kann auf die Kondensationstemperatur herabgesetzt werden, die ganz oder teilweise den nötigen Dampf zu liefern imstande ist. Das Verfahren kann in jedem passenden Apparat durchgeführt werden. Vorzugsweise wird eine Apparatur benutzt, die der Einwirkung der Phosphorsäure widerstehen kann.The reaction when the water vapor is broken down by the phosphorus is exothermic and the heat it generates can overheat the Water vapor can be used, which is necessary to entrain the phosphorus. the available calories are enough to keep the temperature from overheated To increase water vapor by more than 100 ° and to heat it to the temperature that to clear the phosphorus, and at the same time to remove the radiation replace lost heat. The mixture emerging from the contact apparatus of the vapors of phosphoric acid, water and 'hydrogen, which has a temperature of 55o to 65o °, can be reduced to the condensation temperature that is able to supply the necessary steam in whole or in part. The procedure can can be carried out in any suitable apparatus. Preferably an apparatus used, which can withstand the action of phosphoric acid.

Eine Ausführungsform der Apparatur ist` auf beiliegender Zeichnung schematisch dargestellt. Der Phosphor tritt durch Rohr i in die Kammer 2, in die gleichzeitig Wasserdampf zum Mitreißen des Phosphors eingeleitet wird. Die Kammer 2 steht mit der Kontaktkammer 3 in Verbindung, in die die katalytischen Massen 4 in Rohren 5, die gegebenenfalls auch durch Platten, Säulen o. dgl. ersetzt werden können, eingesetzt sind. Zwischenwände 6 dienen zur hin und her gehenden Zirkulation des Wasserdampfes, zum Zwecke, die aus der exothermischen Zerlegung des Wasserdampfes durch den Phosphor frei werdenden Kalorien zur Überhitzung des Wasserdampfes zu benutzen, der zum Mitreißen des Phosphors nötig ist. Der überhitzte Wasserdampf strömt durch Rohr 7 vorn in die Kammer 2 ein.An embodiment of the apparatus is shown in the accompanying drawing shown schematically. The phosphorus passes through tube i into chamber 2, into which at the same time water vapor is introduced to entrain the phosphorus. The chamber 2 is in connection with the contact chamber 3, into which the catalytic masses 4 in tubes 5, which may also be replaced by plates, columns or the like can, are used. Partitions 6 are used for back and forth circulation of the water vapor, for the purpose resulting from the exothermic decomposition of the water vapor the calories released by the phosphorus cause the water vapor to overheat use, which is necessary to entrain the phosphorus. The superheated water vapor flows through tube 7 into chamber 2 at the front.

Der Kontaktapparat 3 steht in Verbindung mit dem Wärmeaustauscher 8 zur Bildung des Wasserdampfes, der durch Rohr 9 mit Hahn io in die die Kontaktrohre umgebenden Räume der Kammer 3 übertritt. Rohr ix verbindet den Temperaturaustauscher 8 mit den Kondensationsapparaten für die Phosphorsäure. Diese bestehen aus einer Absorptionssäule 12 und einem Rekuperator 13, die beide durch Rohr 14 miteinander verbunden sind. Die Phosphorsäure fließt aus der Absorptionssäule und dem Rekuperator durch die Entleerungsstutzen 15 und 16 ab. Der Wasserstoff geht aus dem Rekuperator durch Rohr 17 zum Gasometer. Die Apparatur wird durch das Hilfsdampfrohr 18 ergänzt, auf das ein Absperrventil z9 aufgesetzt ist und durch das der Dampf zwischen die Wände der Kontaktkammer tritt. Durch Hahn 2o, Überhitzer 2i und Rohr 22 gelangt der Dampf in die Mitnehmerkammer 2. Die Kontaktkammer 3, der Wärmeaustauscher 8 und die Kondensationsapparate 12 und 13 sowie die sie verbindenden Rohre bestehen z. B. aus Siliciumeisen mit 30 °/o Siliciumgehalt, aus Nickelchrom oder besser aus versilbertem Eisen oder Kupfer. Die übrigen Teile der Apparatur können aus Eisen oder Kupfer bestehen.The contact apparatus 3 is in communication with the heat exchanger 8 for the formation of the water vapor that flows through pipe 9 with tap io into the contact tubes surrounding spaces of the chamber 3 crosses. Tube ix connects the temperature exchanger 8 with the condensation apparatus for the phosphoric acid. These consist of one Absorption column 12 and a recuperator 13, both of which are connected through pipe 14 are connected. The phosphoric acid flows out of the absorption column and the recuperator through the drainage ports 15 and 16. The hydrogen goes out of the recuperator through pipe 17 to the gasometer. The apparatus is supplemented by the auxiliary steam pipe 18, on which a shut-off valve z9 is placed and through which the steam between the Walls of the contact chamber occurs. Passed through tap 2o, superheater 2i and pipe 22 the steam into the entrainment chamber 2. The contact chamber 3, the heat exchanger 8 and the condensers 12 and 13 and the pipes connecting them exist z. B. from silicon iron with 30% silicon content, from nickel chromium or better silver-plated iron or copper. The remaining parts of the apparatus can be made of iron or copper.

Der im Wärmeaustauscher 9 entwickelte Dampf strömt in die Kontaktkammer 3, passiert die Wände 6, wird durch die Wärme, die sich bei der Oxydierungsreaktion des Phosphors entwickelt, erhitzt, gelangt in die Kammer 2 und trifft hier auf den Phosphor, den er durch die katalytischen Massen 4 hindurch mitreißt. Hierbei findet die Oxydation statt, und die Mischung von Phosphorsäure, Wasser und Wasserstoff strömt durch den Wärmeaustauscher B. Die Phosphorsäure kondensiert sich zunächst in der Absorptionssäule 12, hierauf in dem Rekuperator 13 und fließt durch die Stutzen 15 und 16 aus, während der Wasserstoff durch Rohr 17 zum Gasometer übertritt.The steam developed in the heat exchanger 9 flows into the contact chamber 3, passes the walls 6, is caused by the heat generated during the oxidation reaction of the phosphorus is developed, heated, enters chamber 2 and meets the Phosphorus, which it entrains through the catalytic masses 4. Here finds the oxidation takes place, and the mixture of phosphoric acid, water and hydrogen flows through the heat exchanger B. The phosphoric acid initially condenses in the absorption column 12, then in the recuperator 13 and flows through the nozzle 15 and 16 off, while the hydrogen passes through pipe 17 to the gasometer.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the catalytic oxidation of phosphorus by steam, characterized in that a metal compound is used as the catalyst of silicon is used.

2. The method according to claim i, characterized in that that the catalyst consists of a single (copper), a double (nickel and copper) or a triple (iron, nickel and copper) silicon metal.