DE498809C - Herstellung von Phosphorsaeure und Wasserstoff - Google Patents

Description

• Herstellung von Phosphorsäure und Wasserstoff Es ist bekannt, Phosphor reit Wasser bei höheren Temperaturen und unter Druck unter Bildjung von Säuren des Phosphors umzusetzen. Bei Ausführung der Umsetzung .im Druckgefäß wird aber nur ein Teil des Phosphors .oxydiert. Wie sich gezeigt hat, verwandelt sich ein .großer Teil @in roten Phosphor, der sich am Boden .des Autoklaven festsetzt und,der sich, namentlich in zusammenhängender Form, nur schwer mit Wasser umsetzt. Man muß -daher, will man die Dauer der Gesaantu.msetzung des Phosphors nicht zu lange ausdehnen oder eine Verstopfung des Druckgefäßes vermeiden, .den roten Phosphor von Zeit zu Zeit entfernen, was infolge seiner Haftfestigkeit :und Härte schwierig und zeitraubend ist.
• Main, kann diese Mängel ausschalten durch Vermeidung der Bildung von rotem Phosphor in zusammenhängender, festhaftender Form. Gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet man beispielsweise so, daß man in ein z. B. auf 300° erhitztes Druckgefäß etwa bei 150 bis 3oo Atm. Druck Phosphor und Wasser von Zeit zu Zeit oder dauernd .in kleinen .Mengen zusetzt, so d@aß sich beide in kurzer Zeit umsetzen, bevor eine Bildung von rotere Phosphor eintritt. Man kann auch z. B. größere Mengen beider in das Reaktionsgefäß einbringen und durch Rühren innig miteinander verteilen, so daß dein Phosphor die Möglichkeit genommen wird, sich: abzusetzen, was die Umwandlung .in die rote Modifikation zur Folge haben würde. Der entstandene Wasserstoff und .die Phosphorsäure werden von Zeit zu Zeit oder dauernd unter Druck abgelassen. Diese Arbeitsweise ,gibt die Möglichkeit, den besamten Phosphor umzusetzen, das zeitraubende Öffnen und Reinigen des Druckgefäßes fällt fort, und ein Verstopfen des Gefäßes sowie der Zu- und Abgangsleitung wind vermieden.
• Die Bildung von rotem Phosphor in zusammenhängender Form wird, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß man ,den Phosphor sehr schnell auf eine Temperatur erhitzt, bei der er lebhaft mit ,dem Wasser reagiert, z. B. auf 300 bis 400°. Hierdurch wird bewirkt, daß der Phosphor das Temperaturintervall, .in dem zwar ,die Umbildung in roten Phosphor schon .mit erheblicher Geschwindigkeit stattfindet, die Umsetzungsgeschwindigkeit des gelben Phosphors mit Wasser aber noch gering ist, möglichst schnell ,durchschreitet. Um !die Reaktionsdauer abzukürzen, empfiehlt es sich, den umzusetzenden Phosphor stets in feiner Verteilung anzuwenden. Eine vorteilbafte Arbeitsweise hinsichtlich der feinen Verteilung besteht darin, daß man,den Phosphor aus Düsen mit i mm Bohmung in feinem Strahl von oben in das auf 3oo bis 400° hocherhitzte Reaktionswasser eintreten läßt. Dadurch wird der Phosphor schnell auf die Umsetzu.ngsternperatur erhitzt, ehe er auf den Boden -des Reaktions6fens gelangt und die Bildung von rotem Phosphor eintreten kann. Die gleiche Wirkung kann man auch erreichen, wenn man den Phosphor im Reaktionswasser durch. Anwendung einer geeigneten Düse versprüht.
• Es ist bereits ein Verfahren zur Gewinnung von Phosphorsäure und Wasserstoff vorgeschlagen, bei dem der flüssige Phosphor zunächst in überhitzten Dampf ,geleitet wird, wobei jener in den Dampfzustand übergeht. Das entstandene Dampfgemisch, wird alsdann über einen Katalysator geleitet, wo bei etwa 6oo° die Umsetzung erfolgt. Bei dem vorliegenden Verfahren wird dagegen -flüssiger Phosphor m:it Wasser unmittelbar zur Umsetzung gebracht und unter solchen Bedingungen gearbgitet, bei denen eine Verdampfung nicht stattfindet. Hierdurch wird gegenüber dem bekannten Verfahren eine erhebliche Vereinfachung und Verbilligung erzielt. schnell :und vollständig zu Phosphorsäure und Wasserstoff oxydiert.
• Bei spiel 3 In ein Hochdruckgefäß, das mit Wasser oder Phosphorsäure gefüllt ist, werden kontinuierlich 3 kg Phosphor pro Stunde durch eine oder mehrere Düsen von i bis 2 mm Durchmesser -unter die Flüssigkeitsoberfläche eingeführt. Da die Temperatur des Wassers 3oo bis 35o° beträgt, wird der Phosphor sehr rasch von der Eintrittstemperatur, idie etwa ioo° beträgt, auf die Umsetzungstemperatur. von etwa 32o° erhitzt. Er setzt sieh dabei in Phosphorsäure und Wasserstoff um, bevor sich roter Phosphor bilden kann.
• Beispiel 4 Ein Teil P=hosphor und vier Teile Wasser werden in ein auf 300° geheiztes Reaktionsgefäß gedrückt und mit einem R"uhrer sehr innig vermischt. Der Phosphor setzt sich dabei vollständig infolge .der fortwährenden Berührung mit dem Reaktionswasser quantitativ in Phosphorsäure.und Wasserstoff .um. Beispie15 Beispiel i In einem senkrecht stehenden Hochdruckrohr von 5 m Länge, -das auf 3oo bis 400° geheizt und zu zwei Drittel mit Wasser oder Phosphorsäure gefüllt ist, werden kontinuierlich 3 kg Phosphor pro Stunde unter der Flüssigkeitsoberfläche eingeführt. Gleichzeitig werden 1a kg Wasser zugegeben. Zwecks feiner Verteilung des Phosphors läßt man diesen aus Löchern von i mm Durchmesser austreten. Der Phosphor -verteilt sich in der ganzen Flüssigkeit, in der er langsam zu Boden sinkt, und ist, ehe er den Boden des Gefäßes erreicht, vollständig in Phosphorsäure und Wasserstoff umgesetzt. Beispiel?, In einem auf 3oo bis 4oo° beheizten Hochdruckgefäß, das über die Hälfte mit Wasser oder Phosphorsäure gefüllt ist, wenden 3 kg Phosphor unter der Flüssigkeitsoberfläche durch. Versprühen mittels einer Düse fein verteilt. Man läßt den Phosphor mit einem Überdruck von .etwa zo Atm. durch diese Düse austreten. Die Düse ist so eingerichtet, daß sich der Phosphor beim Austritt sehr fein .nach :allen Seiten bin verteilt. -Infolge der großen Oberfläche, die diese feinen Tröpfchen dem Wässer bieten, _#vird er sehr In ein Hochdruckgefäß, .das mit Wasser oder Phosphorsäure zu etwa zwei Dritteki seines Volumens gefüllt ist, wird Phosphor, der auf etwa ioo° geheizt ist,- durch eine oder mehrere Düsen von i mm Durchmesser unter die Flüssigkeitsoberfläche eingeführt. Kürz vor dem Austritt der Zuleitung des Phosphors wird zu diesem Wasser von 3oo bis 35ö° geleitet. Es tritt infolgedessen bereits ein inniges Gemisch von Phosphor und WasseZ aus der ,Düse aus, das die Umsetzungstemperatur von 350° besitzt. Gleichzeitig tritt eine feine Verteilung des Gemisches in der übrigen Flüssigkeit ein, wodurch eine quantitative Umsetzung erreicht wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure und Wasserstoff durch Umsetzung von Phosphor mit Wasser bei höheren Temperaturen und unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man entweder durch Einführung kleiner Mengen Phosphor und Wasser in den Reaktionsraum oder bzw. und durch feine Verteilung die Bildung des roten Phosphors .in zusammenhängender Form vermeidet.