PL30485B1 - Sposób wytwarzania soli kwasu fosforowego oraz piec obrotowy do wykonywania tego sposobu - Google Patents
Sposób wytwarzania soli kwasu fosforowego oraz piec obrotowy do wykonywania tego sposobu Download PDFInfo
- Publication number
- PL30485B1 PL30485B1 PL30485A PL3048538A PL30485B1 PL 30485 B1 PL30485 B1 PL 30485B1 PL 30485 A PL30485 A PL 30485A PL 3048538 A PL3048538 A PL 3048538A PL 30485 B1 PL30485 B1 PL 30485B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- phosphorus
- furnace
- rotary kiln
- carbon
- lining
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 15
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 title description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 35
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 34
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical class OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 12
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentoxide Inorganic materials O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K potassium phosphate Substances [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 claims description 2
- -1 phosphorus pentoxide Chemical class 0.000 claims 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims 1
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 claims 1
- OQZCJRJRGMMSGK-UHFFFAOYSA-M potassium metaphosphate Chemical compound [K+].[O-]P(=O)=O OQZCJRJRGMMSGK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 229940099402 potassium metaphosphate Drugs 0.000 claims 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims 1
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 34
- 239000003570 air Substances 0.000 description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000003017 phosphorus Chemical class 0.000 description 9
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 125000005341 metaphosphate group Chemical group 0.000 description 6
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- RYCLIXPGLDDLTM-UHFFFAOYSA-J tetrapotassium;phosphonato phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O RYCLIXPGLDDLTM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 3
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 229940048084 pyrophosphate Drugs 0.000 description 3
- XDJWZONZDVNKDU-UHFFFAOYSA-N 1314-24-5 Chemical compound O=POP=O XDJWZONZDVNKDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N phosphorus trioxide Inorganic materials O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical class [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- GGCSIYPORILHKL-UHFFFAOYSA-L calcium;hydrogen carbonate;chloride Chemical class Cl.[Ca+2].[O-]C([O-])=O GGCSIYPORILHKL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000035929 gnawing Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Description
Wynalazek dotyczy wytwarzania soli kwasu fosforowego przez dzialanie zwiaz¬ kami fosforu, najlepiej w postaci gazów lub par, na sole metali zdolne do tworzenia ze zwiazkami fosforu fosforanów topniejacych w temperaturach nie przekraczajacych lub przekraczajacych nieznacznie 1500° C.Przy wykonywaniu sposobu wedlug wy¬ nalazku najkorzystniej jest stosowac zwiaz¬ ki fosforotlenowe, otrzymywane przez spa¬ lanie fosforu pierwiastkowego, np. piecio¬ tlenek fosforu (P2O5) lub trójtlenek fosfo¬ ru (P2O3) albo podobne, poza tym kwasy fosforowe, np. [HPOzh, H^P207l HsPO*.Jako sole metali najkorzystniej jest sto¬ sowac sole potasowców, np. sodu i potasu. oraz wapniowców, np. wapnia i magnezu, wreszcie np. sole cynku, olowiu i podob¬ nych metali zwiazanych z anionami ulat¬ niajacymi sie w wysokich temperaturach.Dobrze nadaja sie chlorki, np. chlorek so¬ du, chlorek potasu, weglany, np. weglan L magnezu, itd.Proponowano juz w celu wytwarzania fosforanów metali dzialac produktami utle¬ nienia fosforu na chlorki potasowców lub wapniowców w wysokich temperaturach.Przy technicznym wykonywaniu tego spo¬ sobu powstaja jednak powazne trudnosci glównie z powodu koniecznosci stosowania wysokich temperatur oraz dobierania od¬ powiednich materialów do budowy urza-dzen, które by byly odporne w tych tempe¬ raturach na silnie nagryzajace dlugotrwale dzialanie stopów solnych i gazów oraz par, zwlaszcza zas na dzialanie utleniajace.Masy ceramiczne, metale i stopy metali nie wytrzymuja dzialania stopów solnych. We¬ giel, np. w postaci grafitu lub cegielek we¬ glowych, wytrzymuje wprawdzie dzialanie tych stopów do pewnych temperatur, np. do 1000°—1100° C, jednak z gazami, np. powietrzem, para wodna, dwutlenkiem we¬ gla, kwasem solnym, chlorem, wchodzi w reakcje juz w temperaturach lezacych po¬ miedzy 500° i 1000° C.Proponowano w celu przezwyciezenia tych trudnosci wytwarzanie fosforanów me¬ tali przez dzialanie produktami utlenienia fosforu, np. pieciotlenkiem fosforu, kwa¬ sem fosforowym itd., na sole metali o anio¬ nach lotnych w wysokich temperaturach w stanie cieklym, zwlaszcza na chlorki me¬ tali, w piecach ogrzewanych od wewnatrz i chlodzonych od zewnatrz, najkorzystniej w piecach obrotowych, które byly zaopa¬ trzone w wykladzine utworzona z warstwy fosforanu odpowiedniego metalu. Wedlug najkorzystniejszej postaci wykonywania tego sposobu stapiano wymienione produk¬ ty utlenienia fosforu przez spalanie fosfo¬ ru pierwiastkowego w gazach zawierajacych tlen wyzyskujac plomien fosforu do ogrze¬ wania od wewnatrz komory reakcyjnej.Proces ten przebiegal mniej wiecej w ten sposób, ze z jednej strony wskutek ogrze¬ wania od wewnatrz zachodzilo ciagle to¬ pienie sie górnej warstwy stalej wykladzi¬ ny solnej pieca, czemu przeciwdzialano przez chlodzenie z zewnatrz, podczas gdy z drugiej strony stopiona warstwa górna wykladziny solnej wskutek obrotu pieca byla uzupelniana przez narastanie przy przechodzeniu pieca przez stopiona kapiel znajdujaca sie w nim u spodu. W ten spo¬ sób mozna bylo wprawdzie chronic od nad- zerania scianki pieca dzieki stale odnawia¬ jacej sie stalej wykladzinie solnej, jednak powyzszy sposób pracy przedstawia te wa¬ de, ze daje znaczne straty cieplne, gdyz nie mozna ustalac lub tez regulowac gru¬ bosci warstwy solnej w czasie pracy w taki sposób, aby zapewnic kazdorazowo poza¬ dana izolacje cieplna.Wedlug wynalazku niniejszego usuwa sie wady opisanego powyzej znanego spo¬ sobu przez to, ze stopy solne, znajdujace sie w naczyniu reakcyjnym, stosuje sie do tworzenia cieklej warstwy ochronnej o za¬ danej grubosci.Wedlug wynalazku osiaga sie to przez zastosowanie zbiorników obrotowych, np. poziomych bebnów lub pionowych tygli z odpowiedniego materialu, najkorzystniej metalu, poruszanych z taka szybkoscia obrotowa, aby zawartosc cieklych stopów solnych rozprzestrzeniala sie równomiernie po sciankach wewnetrznych wskutek dzia¬ lania sily odsrodkowej.Stosowana szybkosc obrotowa zalezy od srednicy wewnetrznej uzytego w kazdym poszczególnym przypadku zbiornika cylin¬ drycznego. Przy srednicy wewnetrznej, wy¬ noszacej okolo 30 cm, nalezy stosowac 78 obrotów na minute, przy srednicy okolo 60 cm — 57 obrotów, przy srednicy zas okolo 100 cm potrzeba okolo 42 obrotów na mi¬ nute. Aby zapewnic zupelnie dokladne i równomierne nakladanie sie stopu solne¬ go na scianki naczynia, korzystnie jest pra¬ cowac z wieksza liczba obrotów, np. prze¬ wyzszajaca o okolo 100% lub wiecej po¬ trzebna najmniejsza liczbe obrotów.Z podanych powyzej liczb obrotów wy¬ nika, ze mozna sie zadowolic przy stoso¬ waniu bebnów obrotowych jednym obrotem na sekunde, przy czym ta liczba obrotów zmniejsza sie przy zwiekszeniu srednicy bebnów.Okazalo sie, ze ciekle warstwy ochron¬ ne, wytwarzane przy pomocy sily odsrod¬ kowej, odznaczaja sie doskonala zdolno¬ scia izolowania, czego nie mozna bylo prze¬ widziec biorac pod uwage stosunkowo mala — 2 —lepkosc powyzszych stopów i sile ruchów konwekcyjnych czastek warstwy cieklego stopu. Zreszta mozna dzialanie pradów konwekcyjnych oslabic przez zwiekszenie szybkosci obrotowej.Dzieki mozliwosci wytwarzania z ciek¬ lych stopów warstw o dowolnej grubosci z jednej strony zapobiega sie w znacznym stopniu stratom cieplnym, podczas gdy z drugiej strony zapewnia sie ochrone w czasie pracy oslony unoszacej na sobie war¬ stwe cieklego stopu.Jako podloze do wytwarzania we¬ wnetrznych warstw z cieklych stopów sto¬ suje sie z korzyscia wegiel w stanie sta¬ lym, np. w postaci grafitu lub cegielek weglowych, w którym w temperaturach do okolo 1000° C nie redukuje on soli fosforu i nie jest przez te sole nagryzany. Poza Reakcje przebiegaja przy tym prawdo¬ podobnie tak, ze w fazie gazowej P2O5 przemienia sie na HPOs, P2O5 wzglednie HPO3 zostaje pochloniete na powierzchni stopu solnego i w czasie topienia sie reagu¬ je z chlorkiem potasowcowym tworzac fos¬ foran potasowcowy.Wytwarzanie metafosforanu wedlug równania 1 zachodzi stosunkowo latwo, przy czym przemiana odbywa sie calkowi¬ cie, ale juz wytwarzanie pirofosforanu po¬ tasowcowego, a jeszcze bardziej ortofos- foranu potasowcowego wedlug równan 2 i 3 stwarza trudnosci, gdyz przy doprowa¬ dzaniu wiekszych ilosci chlorku potasowco¬ wego przemiana bardao latwo ustaje.Jezeli sposób wedlug wynalazku prze¬ prowadzi sie wedlug równan 1, 2 i 3 przy zastosowaniu znanego juz sposobu pracy w wolno obracajacym sie piecu o stale} wykladzinie solnej, to pomimo znacznych strat cieplnych, ilosc ciepla otrzymana tym mozna np. stosowac warstwe stalej soli fosforu.Wewnatrz pieców obrotowych z wykla¬ dzinami z cieklych soli mozna przeprowa¬ dzac wszelkie reakcje miedzy dzialajacy¬ mi nagryzajaco gazami i cieklymi stopio¬ nymi solami fosforu we wszelkich prak¬ tycznie biorac stosowanych temperaturach z doskonalym skutkiem i bez obawy o prze¬ szkody lub przerwy w pracy.Przy wykonywaniu sposobu wedlug wy¬ nalazku postepuje sie szczególnie korzy¬ stnie w ten sposób, ze spala sie fosfor pier¬ wiastkowy, plomien fosforowy wyzyskuje sie do ogrzewania pieca od wewnatrz i rów¬ noczesnie wprowadza sie wode, najlepiej w postaci pary. Wytwarzanie fosforanów moze sie odbywac zgodnie z wynalazkiem wedlug ponizszych równan. przez spalenie potrzebnego do tego fosfo¬ ru wystarcza do otrzymania praktycznie biorac wolnego od chloru szesciometafos- foranu. Przy tym znaczna czesc nie po¬ chlonietego P2O5 uchodzi z pieca i musi byc odzyskiwana w postaci kwasu fosforo¬ wego. W przeciwienstwie do tego zasto¬ sowanie opisanego wyzej znanego sposobu do wytwarzania pirofosforanu potasowco¬ wego, a jeszcze bardziej do otrzymywania ortofosforanu potasowcowego, daje wyniki ujemne, gdyz straty cieplne staja sie tak duze, ze ciepla otrzymanego dzieki spala¬ niu fosforu nie wystarcza do przeprowa¬ dzania procesu ze skutkiem praktycznie biorac dobrym, i to nawet wtedy, gdy do spalania fosforu stosuje sie wzbogacone tlenem lub tez silnie podgrzane powietrze.Przeprowadzanie procesu wedlug równan 2 i 3 dawnym znanym sposobem wymaga dodatkowego ogrzewania od wewnatrz lub tez stosowania procesu wielostopniowego, P20ó + 2NaCl+lH20 = 2NaPOd + 2HCI - równanie 1.P2O5 + ANaCl + 2H2O = NaiPzOi + AHCl- równanie 2.P2O0 + 6NaCI + 3H2O = 2NmPO± + 6HCI- równanie 3. — 3 -tak iz produkt reakcji opuszczajacy piec musi byc poddawany dalszemu ogrzewaniu, np. w innym piecu.W przeciwienstwie do tego sposób we¬ dlug wynalazku niniejszego pozwala na wy¬ twarzanie wszelkich, wchodzacych prak¬ tycznie biorac w gre fosforanów przy po¬ mocy ilosci ciepla osiaganej przez spalanie fosforu w sposób ciagly, we wspólpradzie lub przeciwpradzie, nawet wówczas, gdy do spalania fosforu zastosuje sie nie pod¬ grzane powietrze zwykle; Mozna przy tym otrzymac w jednym zabiegu pracy pro¬ dukty wolne praktycznie biorac od chloru i wskutek tego mozna zaniechac nastepnej przeróbki z doprowadzaniem dodatkowych ilosci ciepla.Podczas gdy wedlug dawnego znanego sposobu mozna bylo stosowac w celu za^ pobiezenia zastyganiu stopu tylko piec obrotowy ograniczonej wielkosci, a zwlasz¬ cza dlugosci, i wskutek tego nie bylo moz¬ nosci osiagania calkowitego pochlaniania F2O5, sposób wedlug wynalazku niniejsze¬ go pozwala na stosowanie znacznie wiek¬ szych, a zwlaszcza znacznie dluzszych pie¬ ców obrotowych i osiaganie prawie 100°/o- owego pochlaniania P2O5.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie do przeprowadzania w ogólnosci reakcji che¬ micznych miedzy cieklymi solami fosforu i ich materialami wstepnymi oraz gazami wywolujacymi nagryzanie.Ilosc energii cieplnej niezbednej do przeprowadzania chemicznych przemian moze byc wytwarzana wewnatrz pieca wzglednie bezposrednio wprowadzana do pieca, np. przez wprowadzanie do pieca plomienia otrzymywanego przez spalanie fosforu lub oleju itd. albo tez np. przez spa¬ lanie fosforu w komorze wstepnej, a na¬ stepnie wprowadzanie do pieca gazów spa¬ linowych, albo tez wreszcie przez zastoso¬ wanie ogrzewania za pomoca oporników elektrycznych. Mozna ewentualnie stoso¬ wac równiez kilka sposobów ogrzewania jednoczesnie, np. tak, iz stosuje sie spala¬ nie fosforu i dodatkowe ogrzewanie, np. przez spalanie mieszaniny fosforu z innymi spalajacymi sie materialami, np. tlenkiem wegla lub podobnymi.Wedlug pierwszej odmiany sposobu wedlug wynalazku wyzyskuje sie gazy wy¬ lotowe, zawierajace fosfor, np. gazy wylo¬ towe z elektrycznego lub szybowego pieca* do otrzymywania fosforu z wyzyskiwaniem jako paliwa zawartego w nich fosforu lub ewentualnie lacznie z zastosowaniem fos¬ foru pierwiastkowego. Beben, wylozony ciekla sola stopiona, przedstawia, jak to stwierdzono, tak doskonala komore spala¬ nia, iz nadaje sie ona równiez do pochla¬ niania par P2O5 nawet wystepujacych w znacznym rozcienczeniu.Wreszcie sposób wedlug wynalazku na¬ daje sie dobrze równiez do przerabiania takich zwiazków, jak kwas fosforowy.Na rysunku przedstawiono kilka przy¬ kladów wykonania urzadzenia do wykony¬ wania sposobu wedlug wynalazku, a miano¬ wicie fig. 1 przedstawia beben obrotowy, skladajacy sie z cylindra metalowego a wylozonego warstwa stalego wegla lub sta¬ lej soli 6, przy czym litera c oznaczono warstwe ochronna z cieklej soli stopionej % tworzaca sie pod dzialaniem sily odsrod¬ kowej. Swieza sól jest doprowadzana ze zbiornika d, fosfor pierwiastkowy — przez przewód e, powietrze zas — przez prze¬ wód /, powietrze wtórne — przez przewód g, a pary — przez przewód A. Usuwanie utworzonego fosforanu metalu uskutecznia sie w miejscu oznaczonym litera i. Gazy wylotowe uchodza przez przewód k do nieoznaczonej na rysunku aparatury, np. do urzadzenia do otrzymywania kwasu fos¬ forowego i kwasu solnego. Fig. 2 przedsta¬ wia przekrój wzdluz linii // — II na fig. lf fig. 3 — piec obrotowy, w którym miedzy plaszczem zewnetrznym / i wykladzina weglowa m umieszczona jest warstwa po¬ srednia z materialu izolacyjnego n. Przy — 4 —takiej postaci wykonania sól doprowadza sie ze zbiornika o, powietrze — przez prze¬ wód p, pary — przez przewód g, fosfor — przez przewód r, a powietrze wtórne — przez przewód s. Usuwanie utworzonego fosforanu metalu uskutecznia sie przy po¬ mocy noza l utworzonego z wegla.Przyklad L Wytwarzanie szesciome- tafosforanu sodowego z fosforu wzglednie pieciotlenku fosforu oraz soli kuchennej i pary wodnej wedlug równania 1.Piec cylindryczny, który jako beben obrotowy moze byc napedzany z szybkoscia wynoszaca np. 10 obrotów na minute, a ja¬ ko beben z dzialaniem wirówkowym z szyb¬ koscia wynoszaca 100 obrotów na minute, zaopatruje sie w wykladzine ze stalej soli metafosforanu, np. w ten sposób, ze meta¬ fosforan zostaje z obu konców bebna roz¬ topiony i rozprowadzony mozliwie równo¬ miernie przy pomocy palnika olejowego w wolno obracajacym sie bebnie chlodzo¬ nym z zewnatrz. Z chwila utworzenia sie stalej warstwy solnej o zadanej grubosci, pokrywajacej wewnetrzna scianke bebna, i kapieli ze stopionej soli fosforu na spodzie pieca zwieksza sie szybkosc obrotowa pieca w ten sposób, aby wskutek dzialania sily od¬ srodkowej stopiona sól fosforu rozpostarla sie jako ciekly plaszcz o grubosci okolo 5— 10 cm na warstwie soli stalej. Nastepnie spala sie fosfor pierwiastkowy i wprowadza ploimien przy odpowiednim doprowadzeniu pary i soli do pieca. Gdy tylko szybko obra¬ cajacy sie piec na skutek dzialania gorace¬ go plomienia fosforowego osiagnie równo¬ wage cieplna, nastepuje praktycznie biorac prawie calkowite pochloniecie P2O5 (po¬ nad 90°/o). Utworzony metafosforan i gazy wylotowe osiagaja stosunkowo wysokie temperatury wskutek nieznacznych strat cieplnych. Przy pracy w przeciwpradzie sciekajacy metafosforan jest calkowicie wolny od chloru. Przy pracy we wspólpra- dzie zawiera on nieznaczne ilosci chloru, który przy wyciekaniu goracego stopu ulat¬ nia sie w powietrze otoczenia. Produkt ten zawiera mniej jak 0,1% CL Przyklad II. Wytwarzanie obojetnego pirofosforanu sodu wedlug równania 2 za pomoca plomienia fosforowego.Przy wytwarzaniu pirofosforanu nalezy stosowac te sama ilosc fosforu wzglednie pieciotlenku fosforu, co i przy wytwarzaniu metafosforanu, natomiast podwójna ilosc soli kuchennej. Stosuje sie celowo pare wodna w znacznym nadmiarze, np. w ilos¬ ciach okolo 5 do 10-krotnie wiekszych w stosunku do teoretycznych. Najlepiej jest pracowac tak, aby pochlonac w piecu nie wiecej, jak okolo 80^90% P2O5, gdyz ga¬ zy wylotowe i tak beda przerabiane na HzPOt i HCL Nalezy pracowac w przeciw¬ pradzie. Poniewaz pirofosforan £bdowy to¬ pi sie w temperaturze 957°C, nalezy tem¬ perature stopu wewnatrz bebna pieca utrzy¬ mywac na wysokosci okolo 970 — 980°C, Jako podloze cieklej warstwy we¬ wnetrznej mozna stosowac tak samo, jak w przykladzie I, warstwe soli stalej, a stra¬ ty cieplne, wywolywane przez niezbedne ochladzanie, mozna wyrównywac przez na¬ dawanie tej cieklej warstwie odpowiedniej grubosci. Jeszcze lepiej jest stosowac be¬ ben zaopatrzony w wykladzine ze stalego wegla, najlepiej w taki sposób, ze scianke zewnetrzna bebna najpierw zaopatruje sie w wykladzine z materialu izolujacego cie¬ plo, najlepiej ceramicznego, i dopiero na nia naklada sie wykladzine, np. z cegielek weglowych.W piecach o malych wymiarach mozna np. stosowac rure grafitowa, otulona izo¬ lujaca cieplo masa, np. masa ziarnista, wy¬ trzymala na dzialanie ciepla w wysokiej temperaturze.Przy pracy z piecami o wykladzinie we¬ glowej z zastosowaniem plomienia fosforo¬ wego oblicza sie ilosc doprowadzanego po¬ wietrza wzglednie pary wodnej tak, aby tem¬ peratura na granicy warstwy wegla i war¬ stwy stopionej soli fosforu nie przekraczala — 5 —1000° do 1100°C, a to w celu zapobiezenia redukcji soli fosforu przez wegiel. W tym przypadku dziala ciekla .warstwa solna przede wszystkim jako warstwa ochrania¬ jaca wykladzine weglowa przed dzialaniem nagryzajacym gazów, a nastepnie dopiero jako warstwa izolujaca. Na skutek wlacze¬ nia warstwy masy izolacyjnej miedzy scianke metalowa i wykladzine z wegla ob¬ niza sie z latwoscia straty cieplne do war¬ tosci wynoszacej 10°/o i mniej ilosci ciepla wytwarzanego przez spalanie fosforu oraz osiaga sie praktycznie biorac calkowicie za¬ konczony przebieg zadanej reakcji. Ilosc pochlanianego P2O5 moze byc regulowana w najdalej idacym stopniu przez odpo¬ wiedni dobór dlugosci bebna, gdyz nie za¬ chodzi niebezpieczenstwo krzepniecia tej warstwy.Przyklad III. Wytwarzanie wedlug równania 3 mieszaniny mniej wiecej rów¬ nych ilosci ortotrój fosforanu wapnia i chlorku potasu we wspólpradzie.Poniewaz temperatura topnienia miesza¬ niny eutektycznej KzPOi i KCl wynosi oko¬ lo 720° C, wiec mozna z korzyscia stosowac beben nie chlodzony, z wykladzina z ce¬ gielek (jak w przykladzie II), dzieki któ¬ rym zapobiega sie stratom cieplnym prawie calkowicie. Stosuje sie celowo male steze¬ nie kwasu solnego, co mozna osiagnac przez zwiekszenie nadmiaru powietrza przy spa¬ laniu fosforu i przez odpowiednie rozcien¬ czenie kwasu solnego. Poniewaz nie sa tu konieczne wysokie temperatury, wynoszace np. 2500°C, które mozna otrzymywac przy bezposrednim spalaniu fosforu, wiec spala¬ nie fosforu uskutecznia sie najlepiej w sta¬ lym urzadzeniu wstepnym z materialu ce¬ ramicznego, np. w ten sposób, ze tempera¬ ture gazów spalania przez stosowanie od¬ powiednio obliczonej ilosci doprowadzane¬ go powietrza spalania, celowo nie podgrze¬ wanego, obniza sie do temperatury okolo 1600°C i nastepnie wprowadza sie je do pieca obrotowego.Przyklad IV. Wytwarzanie wedlug równania 2 obojetnego pirofosforanu pota¬ sowego z P2O5 i KCl w przieciwpradzie.Poniewaz temperatura topnienia obo¬ jetnego pirofosforanu potasowego wynosi 1090°C, wiec temperatura stopu, w piecu powinna wynosic co najmniej 1100°C, a warstwa ciekla musi byc grubsza niz zwy¬ kle i powinna posiadac np. okolo 12 cm grubosci. Ciekla warstwa styka sie bezpo¬ srednio z wykladzina pieca wykonana z ce¬ gielek weglowych lub z rury grafitowej. Po¬ miedzy wykladzina z wegla a scianka me¬ talowa znajduje sie warstwa przerywana z cieplnie izolujacych materialów, wyko¬ nana np. w postaci plaszczyzn szachowni¬ cowych. Równiez metalowa scianka ze¬ wnetrzna pieca jest przerywana, np. po¬ dziurkowana. Przez to osiaga sie moznosc (dzieki powietrzu oplywajacemu lub wdmuchiwanemu) utrzymywania tempera¬ tury wewnetrznej scianki wykladziny we¬ glowej, bedacej w stycznosci ze stopem so¬ li fosforowej, ponizelj okolo 1000°C bez stosowania specjalnych srodków pomocni¬ czych.Przyklad V. Wytwarzanie mieszaniny obojetnego pirofosforanu potasowego z chlorkiem potasowym (15% molowych) o eutektycznej temperaturze topnienia wy¬ noszacej okolo 735°C.Przemiana odbywa sie wedlug równa¬ nia: 2 KPOs + 2KCI+ 1/2 O2 = Ch + K,P2Or.Chlorek potasowy stosuje sie w zada- nytm nadmiarze. Równiez i powietrze stosu¬ je sie w nadmiarze.Przy wykonywaniu sposobu wedlug wy¬ nalazku stosuje sie izolowany cieplnie be¬ ben wirówkowy z wykladzina grafitowa, która równoczesnie sluzy do elektrycznego ogrzewania bebna. Doprowadzanie pradu odbywa sie (najlepiej pierwotnego pradu) przez kontakty slizgowe. Wywiazywanie — 6 —sie ciepla musi byc regulowane tak, aby temperatura cieklej soli fosforu nie prze¬ kraczala 1000°C. Otrzymuje sie obok zada¬ nej soli fosforu wzglednie zadanej miesza¬ niny soli calkowicie suchy, mocno stezony chlor gazowy; przy stosowaniu powietrza wzbogaconego w tlen lub tez samego tlenu mozna otrzymywac prawie 100%-owy chlor .gazowy, szczególnie nadajacy sie do wy¬ twarzania chloru cieklego.Przyklad VL Wytwarzanie mieszaniny KsPOi i KCl (15% molowych KCl) o tem¬ peraturze topnienia wynoszacej 720°C.Mocno stezony kwas fosforowy o za¬ wartosci okolo 56% P2O5, otrzymany w po¬ staci kwasu odpadkowego przy rafinowaniu oleju surowego, przerabia sie z chlorkiem sodu i ewentualnie para wodna z zastoso¬ waniem — jako zródla ciepla — palnika olejowego. Proces przeprowadza sie w spo¬ sób ciagly w przeciwpradzie. Jako urza¬ dzenie stosuje sie beben wirówkowy we¬ dlug wynalazku, zaopatrzony w wykladzi¬ ne ze stalej soli albo z wegla, na którym wytwarza sie przy pomocy sily odsrodko¬ wej ciekla warstwe wewnetrzna, naklada¬ jaca sie na wykladzine ze stalej soli lub wegla. PL
Claims (10)
1. Zastrzezenia patentowe. 1.
2. Sposób wytwarzania soli kwasu fos¬ forowego, zwlaszcza fosforanów potasowco- wych, w stopionej kapieli przez dzialanie zwiazków fosforu, najlepiej zwiazków fos- forotlenowych, np. pieciotlenku fosforu itd., na sole metali o anionach lotnych w wyso¬ kich temperaturach, zwlaszcza na chlorki potasowcowe, w obecnosci lub nieobecnos¬ ci pary wodnej, znamienny tym, ze proces przeprowadza sie w szybko obracajacych sie piecach, np. rurach obrotowych lub bebnach obrotowych, przeprowadzajac za¬ stosowane zwiazki fosforu i sole metali we wspólpradzie lub przeciwpradzie przez te piece, którym nadaje sie taka szybkosc obrotowa, aby ciekly stop solny pod dzia¬ laniem sily odsrodkowej pokrywal scianke wewnetrzna pieca tworzac ciekla warstwe, chroniaca znajdujace sie pod nia czesci pieca od nagryzajacego dzialania gazów oraz izolujaca od strat cieplnych. 2V Sposób wedlug zastrz, 1, znamien¬ ny tym, ze piec obrotowy obraca sie z szyb¬ koscia obrotowa, celowo znacznie wieksza od najmniejszej szybkosci potrzebnej do wytworzenia z cieklego stopu warstwy ochronnej.
3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tym, ze zwiazki fosforotlenowe, wprowadzane do procesu, otrzymuje sie przez spalanie fosforu, a plomien fosforo¬ wy stosuje sie do wewnetrznego ogrze¬ wania komory reakcyjnej, przy czym do spalania stosuje sie ewentualnie zwykle po¬ wietrze nie podgrzane.
4. Sposób wedlug zastrz, 1 —: 3, zna¬ mienny tym, ze jako zwiazki fosforowe, doprowadzane do reakcji, stosuje sie gazy wylotowe z elektrycznych lub szybowych pieców do otrzymywania fosforu, celowo w ten sposób, aby byly one wprowadzane bezposrednio do obracajacego sie pieca i w nim zostawaly spalone.
5. Sposób wedlug zastrz. 1 —4, zna¬ mienny tym, ze stosuje Sie piec obrotowy o takiej dlugosci, aby nastapilo w nim jak najdalej idace, praktycznie biorac calko¬ wite pochloniecie i przemiana zastosowa¬ nego zwiazku fosforu, a opuszczajacy piec fosforan metalu nie wymagal dalszej ob¬ róbki, np. uwalniania go od chloru.
6. Obrotowy piec do wykonywania sposobu wedlug zastrz. 1 — 5, znamienny tym, ze wykladzina wewnetrzna pieca, sty¬ kajaca sie z cieklym stopem, jest wykonana z materialu nie ulegajacego nagryzaniu przez ciekly stop w wysokich temperatu¬ rach stosowanych w tym sposobie.
7. Piec obrotowy wedlug zastrz, 6, znamienny tym, ze wykladzina wewnetrzna pieca, stykajaca sie z cieklym stopem, jest — 7 —wykonana zasadniczo ze stalego fosforanu metalu, np. metafosforanu potasowcowego, przy czym w celu utrzymania jej w czasie pracy w stanie stalym stosuje sie srodki chlodzace,
8. Piec obrotowy wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze wykladzina wewnetrzna pieca, stykajaca sie z cieklym stopem, jest wykonana z wegla, np. cegielek weglowych lub grafitu.
9. Piec obrotowy wedlug zastrz. 7 lub 8, znamienny tym, ze miedzy zewnetrz¬ nym plaszczem pieca, wykonanym najle¬ piej z metalu, np. stali, i wykladzina we¬ wnetrzna, wykonana z wegla, znajduje sie warstwa posrednia, sluzaca jako izolacja cieplna.
10. Sposób ogrzewania pieca obroto¬ wego wedlug zastrz. 6, 8, 9, znamienny tym, ze piec ten ogrzewa sie elektrycznie, przy czym jako material oporowy sluzy wykla¬ dzina z wegla, np. z grafitu. Friedrich Paul Kerschbaum Zastepca: inz. J. Wyganowski rzecznik patentowy Staatsdruckerei Warschau — Nr. 8628-42.Do opisu patentowego Nr 30485 PL
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL30485B1 true PL30485B1 (pl) | 1942-04-30 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI66649B (fi) | Foerfarande foer framstaellning av blisterkoppar | |
| US2142943A (en) | Production of phosphate salts | |
| SU425407A3 (pl) | ||
| US2266328A (en) | Production of phosphates | |
| PL30485B1 (pl) | Sposób wytwarzania soli kwasu fosforowego oraz piec obrotowy do wykonywania tego sposobu | |
| US3330627A (en) | Corrosion resistant chlorinator lining | |
| US2142944A (en) | Production of phosphates | |
| PL94344B1 (pl) | ||
| US2354584A (en) | Manufacture of reactive magnesium oxide | |
| US2002859A (en) | Production of ferric compounds | |
| US1758778A (en) | Kiln for the manufacture of fused cement | |
| US3526523A (en) | Refractory furnace wall coating | |
| CH211110A (de) | Verfahren zur Herstellung von Metallphosphaten. | |
| US2330307A (en) | Process of smelting antimony ore | |
| SU66560A1 (ru) | Печь дл осуществлени способа переработки брака и отходов производства вольфрамовых сплавов | |
| SU49244A1 (ru) | Способ получени боркалька | |
| SU545577A1 (ru) | Способ получени сол ной кислоты | |
| SU14907A1 (ru) | Способ получени орто- и трисиликата бари | |
| GB366971A (en) | Improvements in treating mineral salts | |
| JPS5812013Y2 (ja) | ボイラの燃焼炉 | |
| SU525332A1 (ru) | Печь дл окислительного обжига ваннадийсодержащей шихты | |
| SU1188114A1 (ru) | Способ варки эмали во вращающейс барабанной печи | |
| SU713845A1 (ru) | Способ обжига глинистого сырца на керамзит | |
| DE764164A (pl) | ||
| PL18892B1 (pl) | Sposób wytwarzania bieli cynkowej i urzadzenie do wykonywania tego sposobu. |