PL16828B1 - Sposób wytwarzania kwasu fosforowego i wodoru. - Google Patents

Description

Utlenianie fosforu para wodna na kwas fosforowy i wodór napotyka w praktyce na trudnosci, polegajace glównie na tern, ze skladniki przy stosowanych wysokich tem¬ peraturach podlegaja dzialaniu fosforu i ze temperatury te nawet przy stosowaniu ka¬ talizatorów nie moga byc dostatecznie obni¬ zone.Wiadomo bylo, ze juz w temperaturach ponizej 600° fosfor elementarny pod cisnie¬ niem reaguje z woda, przyczem obok kwa¬ sów fosforowych powstaja tak znaczne ilo¬ sci fosforku wodoru, ze sposób ten nie mo¬ ze miec zastosowania w praktyce.Znaleziono, ze udaje sie przeprowa¬ dzic fosfor na kwas fosforowy bez straty fo¬ sforu w postaci nieznajdujacego zastosowa¬ nia fosforku wodoru. Sposób polega na tern, ze fosfor traktuje sie woda w temperatu¬ rach ponizej 600° przy podWyzszonera ci¬ snieniu (do 600 atm), przyczem po calko- witem zniknieciu fosforu nie przerywa sie reakcji, utrzymujac cisnienie i temperature przez dluzszy czas- W ten sposób osiaga sie calkowita zamiane fosforku wodoru na kwas fosforowy. Zdaje sie, ze obok pierwotnej reakcji, przy której fosfor z woda pod ci¬ snieniem zostaje utleniony w polowie na kwas fosforowy i zredukowany na fosforek wodoru wedlug równania: P4 + 8 H20 = 2 H^OA + 2 PHz + 2 H2 *) Wlascicielka patentu oswiadczyla, ze wynalazca jest Wladimir N, Ipatieff, Berlin- Wilmersdorf,wystepuje nastepna, powoli przebiegajaca Reakcja, w której wodorek fosforu utlenio- %^tff'iX^je'^a^kwis fosforawy wedlug reak¬ cji: PHs + 4H20 = HzP04 + 4H2.Jako poboczna albo posrednia wystepuje tu jeszcze reakcja wedlug równania: p4 + 6 H2 = 4 PHS.Dla usuniecia fosforku wodoru wskazane jest unikanie pewnych materjalów, jak np. zelaza, na scianki naczynia ii wytwarzanie tych scianek z metali dzialajacych katali¬ tycznie, jak nip. srebra. Koniec reakcji u- stala sie nie jak dotychczas przez zniknie¬ cie fosforu, lecz zapomoca analizy wodoru na jego zawartosc fosforku wodom.Wedlug niniejszego sposobu otrzymuje sie przeto kwasy fosforowe stezone o ste¬ zeniu zaleznem tylko od stosowanej ilosci wody. Prócz tego, otrzymuje sie czysty wo¬ dór pod cisnieniem, który moze byc stoso¬ wany przy syntezach, jak np. do wytwarza¬ nia metanolu albo amonjaku.Specjalna postac wykonania wyróznia sie tern, ze fosfor z iloscia wody, odpowia¬ dajaca pozadanemu stezeniu kwasu, wpro¬ wadza sie do autoklawu i ogrzewa do tem¬ peratury reakcji. W ten sposób powstaje podwyzszone cisnienie, które stale wzrasta podczas reakcji. Koniec reakcji daje sie u- stalic, jezeli pracuje sie ponizej krytycznej temperatury wody, przez ustanie wzrasta¬ nia cisnienia, gdyz wskazuje ono, ze prze¬ biegajaca w tych warunkach przy powiek¬ szeniu czasteczek gazu reakcja jest ukon¬ czona. Dla unikniecia zbyt wolnego przebie¬ gu reakcji moze byc wskazane wprowadza¬ nie skladników mozliwie rozdrobnionych i stale albo okresowe mieszanie substancyj bioracych udzial w reakcji. Równiez i przy wyzszych temperaturach w zairiknietem u- rzadzeniu koniec reakcji wskazany zostaje przez stalosc cisnienia.Zaleznie od warunków cisnienie moze byc podwyzszone przez dodanie odpowied¬ niego gazu albo nadmiaru wody, albo moze byc przez usuwanie gazów obnizone. Zwla¬ szcza pozadana jest stala praca. Substan¬ cje biorace udzial w reakcji moga byc wpro¬ wadzane do goracej przestrzeni reakcyjnej pod cisnieniem albo -przy calkowitem lub czesciowem zwolnieniu od cisnienia stale, albo okresami. Przez odpowiednie dawko¬ wanie umozliwia sie regulowanie cisnienia, a zatem i regulowanie rodzaju i predkosci przebiegu reakcji.Zasadnicze znaczenie dla niniejszego sposobu ma czas trwania reakcji, uwarun¬ kowany przez powolnosc reakcji. Wazne jest przeto obok pierwotnej reakcji katali¬ tycznej przyspieszenie reakcji wtórnej.Gzynnemi cialami kontaktowemi sa przede- wszystkiem metale szlachetne, fosforki me¬ tali, fosforany albo inne zwiazki fosforowe, przedewszystkiem takie, które moga byc wytworzone przez odpowiednie prowadze¬ nie procesu/ przez reakcje z materjalami stykowemi albo scianami naczynia, i które sa nierozpuszczalne w produktach reakcji.Bardzo celowe jest wytwarzanie scian prze¬ strzeni reakcyjnej z substancji kontakto¬ wej, np. srebra, albo . zaopatrzenie w po¬ wloke z jednej albo kilku wspomnianych substancyj. W ten sposób udaje sie otrzy¬ mac powstajace kwasy bez jakiejkolwiek substancji dodatkowej. Np. mozna prze¬ strzen reakcyjna w ten sposób zaopatrzyc w posrebrzony plaszcz miedziowy, ze miedz w niektórych miejscach jest obnazona (przez zeskrobanie warstwy srebra). Wte¬ dy powstaje przy pierwszej reakcji CusP2, natomiast na srebro czynniki reakcyjne nie wywieraja dzialania. W rezultacie sklad scianek naczynia jest Cw3P2—Ag. Równiez daja sie zamiast Cu3P2 w podobny sposób otrzymywac inne fosforki, albo przez trak¬ towanie kwasami fosforowemi — metaiosfo- rany. Srebro moze byc zastapione przez in¬ ne szlachetne metale albo stopy. Jak to jest widoczne z dalej przytoczonego przykladu, udaje sie w ten sposób utleniac fosfor pra- — 2 —wie ilosciowo na kwasy fosforowe dowolnej koncentracji wedlug równania: P4 + 10 H20 = 2 P20, + 10 fl2.Wodór przy dostatecznym czasie trwania reakcji jest tak czysty, ie obecnosci fosfor¬ ku nie mozna stwierdzic nawet przez powo¬ nienie, jednak czesto wskazane jest usunie¬ cie sladów innym sposobem.Nastepnie zostalo stwierdzone, ze na przebieg tej ostatniej reakcji wywiera bar¬ dzo pomyslny wplyw obecnosc zasad (nad¬ tlenków potaisowców, ziem alkalicznych i innych). Przewaznie zostaja naturalnie sto¬ sowane takie, które nie sa niepozadane w produkcie reakcji. Szczególnie pomyslnem okazalo sie stosowanie zasad w polaczeniu z pewnemii niezmiennemi cialami, np. gdy one tworza sciany naczynia reakcyjnego.Szczególnie pod tym wzgledem odpowied- niem jest srebro. Jest to rodzaj aktywiza¬ cji.Specjalna postac wykonania polega na tern, ze po przebiegu reakcji pierwotnej od- looiny traktuje sie oddzielnie od osrodka plynnego, w danym razie, pod innemi wa¬ runkami, jako plynne skladniki wedlug po¬ wyzej opisanego sposobu.Przyklad I. Jedna wagowa czesc fo¬ sforu i trzy wagowe czesci -wody ogrzewa sie w zamknietym autoklawie, wylozonym wewnatrz srebrem, do 300°C. Po utrzyma¬ niu przez dluzszy czas cisnienia stalego (okolo 120 atm) nastepuje ochlodzenie. W autoklawie panowala w tym wypadku po u- konczeniu reakcji wskutek wytworzonego wodoru nadipreznosc 50 atm. Analiza wy¬ kazala 103% obliczonej ilosci wodoru je¬ dynie ze sladami fosforku wodoru i 96% uzytego fosforu w postaci kwasu, dajacego sie miareczkowac alkaljami, jako gestej o- leistej cieczy.Przyklad II. Jedna wagowa czesc fo¬ sforu i dziesiec wagowych czesci wody zo¬ staly ogrzane jak powyzej, ale w wylozo- Druk L. Boguslawski nym fosforkiem miedzi autoklawie i daly 98% uzytego fosforu w postaci rozcienczo¬ nych kwasów i prawie calkowicie czysty wodór w obliczonej ilosci. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania kwasu fosforo¬ wego i czystego wodoru, znamienny tern, ze fosfor traktuje sie woda ponizej 600°C przy podwyzszonem cisnieniu 20 do 600 atm, a powstajacy przytem fosforek wodoru prze¬ rabia sie w tern samem albo innem podob- nem urzadzeniu na kwas fosforowy i wo¬ dór, ewentualnie przy innych temperaturach i cisnieniach, ale nie przekraczajacych po¬ wyzej podanych granic, t. j. 600° i 600 atm1.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze fosfor i woda, zmieszane ewen¬ tualnie przy uzyciu fosforu rozdrobnione¬ go, wprowadza sie okresowo albo -stale do przestrzeni reakcyjnej, a produkty reakcji usuwa sie.
3. 3. Sposób wedlug zastrz, 1 — 2, zna¬ mienny tetn, ze reakcje przyspieszaja ka¬ talizatory, na które ciala przyjmujace u- dzial w reakcji, jako to metale szlachetne, fosforki metali, fosforany albo inne zwiazki fosforowe, nie wywieraja albo prawie nie wywieraja dzialania, przyczem zwiazki fo¬ sforowe otrzymuje sie przez od|powiednie prowadzenie reakcji dopiero w przebiegu procesu.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze sciany przestrzeni reakcyj¬ nej skladaja sie z dzialajacego katalitycz¬ nie materjalu, wzglednie zostaja wylozone takim materjalem.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze reakcje wykonywa sie w o- becnosci zasad. Bayerische Stickstoff-Werke A k t i e n - G e s e 11 s c h a f t. Zastepca: Inz. M. Brokman, rzecznik patentowy. jo i Ski, Warszawa PL