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Verfahren zur Herstellung von Ammonphosphaten Es sind Verfahren geschützt,
den im elektrischen Ofen erzeugten Phosphor durch Luftzufuhr zu Phosphorsäure zu
verbrennen. Hierbei geht in der Regel das gleichzeitig bei der Reduktion des Phosphats
mit Kohle erzeugte Kohlenoxyd verloren; in den Fällen, in denen es durch besondere
Wahl der Bedingungen erhalten bleibt, ist es durch Luftstickstoff so weit verdünnt,
daß es im wesentlichen nur noch als Brenngas brauchbar ist.
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Durch Patent 435 387 ist ein Verfahren geschützt, nach welchem die
Phosphor-Kohlenoxydgase vor der Verbrennung durch Behandlung in einer elektrischen
Entstaubungsanlage gereinigt werden. Das Bestreben, das hochprozentige Kohlenoxyd
einer nutzbringenden Verwertung zuzuführen, hat nun zu der Neuerung in dem Verfahren
geführt, den Phosphor in dem elektrisch gereinigten Gasgemisch einer Verdichtungsanlage
zuzuführen, aus welcher nach Abscheidung des Phosphors ein nur noch wenig durch
Kohlensäure und etwas Stickstoff verunreinigtes, hochwertiges Kohlenoxyd gewonnen
werden kann. Vollzieht man nun erst die Verbrennung des Phosphors mit Luft, so kann
diese Verbrennung so geleitet werden, daß die Bildung von Phosphorsäure unter Erzeugung
von Stickstoff als Nebenprodukt verläuft.
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Da Kohlenoxyd nach bekannten und erprobten katalytischen Verfahren
mit Hilfe von Wasserdampf in Wasserstoff und Kohlensäure umgesetzt werden kann,
die bekanntlich voneinander leicht zu trennen sind, so gelangt man auf diesem Wege
zu Stickstoff und Wasserstoff als gasförmigen Zwischenprodukten, aus denen wiederum
nach bekannten Verfahren Ammoniak synthetisch hergestellt werden kann.
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Vereinigt man nun das erzeugte Ammoniak mit der wie oben angegeben
gewonnenen Phosphorsäure zu dem Salz (NH,,)ZHP04, so ist der (primär in Form von
Kohlenoxyd) gewonnene Wasserstoff der Menge nach ungefähr ausreichend, die Menge
Ammoniak zu liefern, welche an die mit dem Kohlenoxyd gleichzeitig erzeugte Phosphormenge
in Form von Phosphorsäure zu binden ist; bei normalen Ausbeuten wird ein kleiner
Phosphorüberschuß vorhanden sein, der aber gegebenenfalls schon im elektrischen
Ofen dadurch vermindert werden kann, daß zum Beispiel phosphorbindende Zuschläge
zum Phosphatgemisch gemacht werden, wie Eisenoxyd (Eisenerze), beispielsweise in
Form stärker eisenschüssiger Phosphate; das Verhältnis kann aber auch dadurch geändert
werden, daß die Kohlenoxydbildung vermehrende Stoffe wie Kohlensäure, frei oder
in Form von Carbonaten, z. B. Kalkstein, in den Ofen eingeführt bzw. zum Phosphatgemisch
zugeschlagen werden. Für das Salz (NH4)HzP04 ist die Wasserstoffmenge von vornherein
schon ausreichend. In beiden Fällen ist von
der Phosphorverbrennung
her eine mehr als ausreichende Stickstoffmenge vorhanden.
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Es ist allerdings bekannt, die Erzeugung von Ammonphosphaten aus Phosphor,
Luft und Wasserdampf zu betreiben. Aber auch dann, wenn dies, wie bereits vorgeschlagen,
in einer und derselben Arbeitsstätte geschieht (anstatt daß Phosphorsäure an der
einen, Ammoniak an einer anderen Stelle erzeugt und die Vereinigung an einer dieser
oder an einer dritten Stätte vorgenommen wird), bietet der vorliegende Vorschlag
eine vorteilhafte Neuerung. Für die Verarbeitung des Phosphors, der durch Abkühlung
der aus dem elektrischen Ofen entweichenden Dämpfe und Gase ausgeschieden und vom
begleitenden Kohlenoxyd getrennt worden ist, ist bereits vorgeschlagen worden, eine
Verdampfung und 1Jberhitzung des Phosphors auf etwa iooo° vorzunehmen und dann den
Phosphor mit Wasserdampf (und gegebenenfalls auch etwas Luft) zu verbrennen, wobei
Phosphorpentoxyd und Wasserstoff entstehen. Das Pentoxyd wird in bekannter Weise
auf Phosphorsäure verarbeitet, während der Wasserstoff mit dem Stickstoff, der seinerseits
aus Luft und dem Kohlenoxydabgas des Phosphorofens erzeugt werden kann, in bekannter
Weise der Ammoniakbildung zugeführt wird.
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In vorliegendem Verfahren wird demgegenüber ein neuer und anderer
Weg gezeigt, darin bestehend, daß das Kohlenoxyd der Ofenabgase durch katalytische
Umsetzung mit Wasserdampf auf Wasserstoff verarbeitet wird, während der Stickstoff
bei der Verbrennung des Phosphors gewonnen wird. Es handelt sich also um ein Kombinationsverfahren,
bei welchem die gleichen Ausgangsstoffe und Endprodukte wie bei dem bereits bekannten
Verfahren vorliegen, der Verfahrensweg vom Bekannten aber nicht nur abweicht, sondern
auch technische Vorteile bietet. Diese liegen zum Teil auf der wärmetechnischen
Seite; die Phosphorverbrennung durch Luft verläuft quantitativ und stark exotherm
und bedarf daher keiner besonderen Vorsichtsmaßregeln betreffend die Einhaltung
bestimmter Temperaturgrenzen; das Phosphor-Wasserdampf-Verfahren verläuft zwar auch
noch exotherm, hat aber die Einhaltung einer Arbeitstemperatur von mindestens etwa
iooo° zur Voraussetzung, anderenfalls die Oxydation nicht quantitativ verläuft.
Hierbei fällt schon weniger Wasserstoff an, als für die Ammoniakbildung nötig ist,
wenn man das allein in Frage kommende Diammonphosphat herstellen will. Wird aber
bei der Phosphorverbrennung mit Wasserdampf schon Luft zur Aufrechterhaltung einer
quantitativen Verbrennung zugesetzt, so geht ein erheblicher Teil des Wasserstoffs
verloren, so daß das Defizit noch größer wird und noch eine weitere Hilfsquelle
für die Wasserstoffbeschaffung herangezogen werden muß. Wählt man- dagegen als Wasserstoffquelle
gemäß Erfindung die Umwandlung des Kohlenoxyds in Wasserstoff, so erhält man eine
mehr als ausreichende Wasserstoffmenge, während andererseits auch die Stickstoffmenge
aus der Verbrennung des Phosphors mit Luft mehr als ausreicht für die Beschaffung
des erforderlichen Ammoniaks. Somit sind die Bedingungen für die Zwecke der Ammonphosphatbildung
wesentlich besser bei dem vorliegenden Verfahren erfüllt als nach dem bisher beschriebenen
Kombinationsverfahren.
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Das vorliegende Verfahren ist insbesondere dort von wirtschaftlichem
Vorteil, wo große Energiemengen, Kohlen jedoch nur in geringem Maße oder unter ungünstigen
Bedingungen zur Verfügung stehen, d. h. in den spezifischen Wasserkraftländern,
weil zum Betrieb des Reduktionsprozesses verhältnismäßig wenig Kohle erforderlich
ist und diese nach der Reduktionsarbeit zur völligen Umwandlung in Kohlensäure (unter
Wasserstoffbildung) ausgenutzt wird.