DE106498C - - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen neuen Condensationsapparat für dampfförmigen Phosphor.

Die Mehrzahl der angewendeten Methoden für die Herstellung von' Phosphor erzeugt den Phosphor gasförmig, und zwar mehr oder weniger durch Gase, vorzüglich Kohlenoxyd, verdünnt.

Bis jetzt nahm man die Condensation des so mit Gasen gemischten Phosphors in Wasser vor, wodurch man grofse Verluste an Phosphor hatte. Dieses gilt vor allem auch für den in der schweizerischen Patentschrift 14173 beschriebenen Apparat zur Herstellung von Phosphor. Bei diesem Apparat sind Condensatoren nebensächlich erwähnt, aber nicht beschrieben, da es sich im Wesentlichen um einen elektrischen Ofen handelt, um Phosphor aus Kohle und einem Phosphat zu gewinnen.

Die Condensation der aus dem Generator kommenden Phosphordämpfe hat eine ganze Reihe von Nachtheilen, die einestheils die Ausbeute an rohem Phosphor verringern, anderentheils einen sehr unreinen Phosphor liefern, der notwendigerweise eine weitere Reinigung erfahren mufs, wodurch weitere empfindliche Verluste an Phosphor resultiren.

Die.Ursachen dieser Verluste kann man sich leicht vorstellen, wenn man die Zusammensetzung und die Eigenschaften der den Generator verlassenden Phosphordämpfe in Betracht zieht.

In diesem Augenblick haben die entwickelten Dämpfe im Gegensatz zu den aus bereits fertigem Phosphor behufs Reinigung bei der Destillation erzeugten Dämpfen eine äufserst hohe Temperatur, die niemals unter Roth- bis Weifsglut liegt und besonders bei der Anwendung eines elektrischen Ofens sehr erheblich ist.

Hieraus folgt aber, dafs der Phosphor, wenn er sich nicht vollständig in Dampfform befindet, aus äufserst fein vertheilten Partikelchen besteht. Dieser doppelte Umstand der äufserst feinen Vertheilung und der hohen Temperatur bewirkt, dafs man in den Condensatoren bei Berührung mit Wasser eine äufserst lebhafte Reaction erhält, wobei ein Theil des Phosphors sich in Phosphorwasserstoff verwandelt und so verloren geht.

Zudem sind die erzeugten, d. h. die aus den Phosphorgeneratoren herrührenden Phosphordämpfe mehr oder weniger mit anderen Gasen oder festen Körpern, die mitgerissen sind, gemischt oder verdünnt.

Das Waschen dieses Gemisches in dem relativ kalten Wasser ruft eine Auflösung dieser phosphorhaltigen Gase hervor, wodurch man einen neuen Verlust an rohem Phosphor erhält.

Andererseits liefert die plötzliche Abkühlung des sehr unreinen Gemisches in Wasser einen rohen Phosphor, der durch verschiedene eingeschlossene Substanzen verunreinigt ist. Die Menge dieser Verunreinigungen vermehrt sich noch, wenn die Operation sehr schnell verläuft.

Die trockene Condensation ohne Wasser vermeidet alle diese Uebelstände; im besonderen

ersetzt sie die plötzliche Condensation durch eine langsame bei allmäligerTemperaturerniedrigung, wobei naturgemäfs eine Trennung der verschiedenen, innerhalb des Gasgemisches enthaltenen Substanzen stattfinden mufs.

Der Vortheil, den das vorliegende Verfahren bietet, ist der, dafs keine phosphorhaltigen Gase verloren gehen, und dafs ein roher Phosphor gewonnen wird, der ganz von den fremden Substanzen getrennt und relativ rein ist.

Das Wesentliche des bei vorliegender Erfindung zur Verwendung kommenden Apparates ist die Einrichtung, die sich zwischen Phosphordampferzeuger und den Condensationsthürmen, die die zur Absorbirung von Phosphor entsprechenden Chemikalien enthalten, befindet, nämlich Gefäfse, die

1. eine genügend grofse AbkUhlungsflä'che für die Dämpfe haben;

2. eine solche Ausdehnung haben, dafs die condensirten Phosphortheilchen Zeit haben, sich an den Seitenwänden abzusetzen;

3. so geneigt sind, dafs die Phosphortröpfchen sich sammeln und abfliefsen können, und

4. eine Vorrichtung besitzen, die es gestattet, feste Niederschläge condensirten Phosphors zu beseitigen.

Die beigefügte Zeichnung veranschaulicht den Gesammtapparat, durch welchen das neue Verfahren ausgeführt wird.

Fig. ι ist eine Gesammtansicht, theilweise im Schnitt. Fig. 2 ist ein Grundrifs der Anordnung nach Fig. 1. Diese Anordnung umfafst im Wesentlichen:

1. einen Erzeuger des dampfförmigen Phosphors, gemischt mit anderen Gasen (z. B. Kohlenoxyd), z. B. einen elektrischen Ofen,

2. einen Condensationsapparat,

3. eine Reihe von Condensationsthürmen,

4. einen Auffangbehälter.

Die Beschaffenheit des Phosphordampferzeugers kann beliebig sein. Wählt man einen elektrischen Ofen, um die Phosphorerzeugung unter Carbidgewinnung zu betreiben, so kann ein solcher elektrischer Ofen im wesentlichen von einer der bekannten Formen sein; er wird zweckmäfsig eine derartige Einrichtung besitzen, die ihm absolute Dichtigkeit für das Dampfgemisch von Phosphor und Gasen verleiht und den Luftzutritt vermeidet, wodurch es möglich ist, dieses Gemisch in die Condensationsapparate zu leiten.

Der Condensationsapparat ist an den Ofen F durch ein verticales Rohr α angeschlossen, das an seinem oberen Theil mit einer Vorrichtung b ausgestattet ist, die aus einer auf einer Trommel sich aufrollenden Kette besteht, um durch verticale Bewegung des Flügelkörpers b^l in dem Rohr α einer Verstopfung des Rohres α durch die aus dem Ofen mit fortgerissenen festen Bestandtheile .'vorzubeugen.

Am Eingang des Condensators ist eine Verschlufsvorrichtung oder Klappe c angebracht, welche es ermöglicht, den Condensator von dem Phosphordampferzeuger zu isoliren.

Der Condensator besteht aus zwei Rohren D und E, zweckmäfsig von gleichem Querschnitt, von denen das untere eine geneigte Richtung hat, und die durch eine Reihe von verticalen Röhren T mit einander verbunden sind, deren Querschnitte an ihrer Vereinigung mit den Rohren D und E derartig bemessen sind, dafs dieselben in ihrer Gesammtheit eine dem Querschnitt der Rohre D oder E ganz gleiche Fläche bilden, damit die Gase dieselbe Schnelligkeit in jedem verticalen Rohr haben; ferner ist die obere Anordnung dieselbe wie die untere, nur dafs sie eine Ableitung besitzt, die der Zuleitung in das untere Rohr entgegengesetzt angeordnet ist. Die Gase durchstreichen demnach eine constante Länge und gelangen so in regelmäfsiger Weise in das Rohr f. Von hier streichen die Gase durch eine zweite Verschlufsklappe g, die ebenso wie c die Absperrung des Condensationsapparates ermöglicht.

Eine Reihe kleiner Röhrchen t ist in den Rohren D TE angebracht, welche den Condensator bilden. Durch diese Röhrchen t kann man einen Gasstrahl in alle Theile des Gasweges des Rohres D und von oben nach unten in die anderen verticalen Rohre T und in das Rohr E einführen. Diese Röhrchen stehen mit einem Rohr in Verbindung, welches mit Verschlufshähnen versehen ist. Jedes Röhrchen des Rohres D ist mit einem Verschlufshahn ausgestattet; jede Reihe von Röhrchen eines jeden Rohres T, ebenso die Röhrchen, die über jedem Rohre T in dem Rohr E sich befinden, werden durch einen und denselben Hahn regulirt. Jeder dieser Hähne ist an einer gemeinsamen Leitung K angebracht, die sich an jenen Behälter R anschliefst, welcher seinerseits in Verbindung mit dem Compressor B steht.

An die Verschlufsvorrichtung g schliefst sich eine Reihe von zweckmäfsig drei Thürmen G an, die im Innern Zwischenplatten besitzen, wie solche durch Fig. 3 (Schnitt nach 3-3 der Fig. 1) veranschaulicht werden.

Diese Thürme werden von den Gasen durchzogen, die bei ihrem Austritt entweder in eine Saugvorrichtung A oder in einen Compressor B oder in einen Abzug C gelangen.

Am Ende des Rohres D findet sich in gleicher Weise wie die Verschlufsvorrichtung c und g eine Verschlufsvorrichtung oder Klappe /7; alle drei ermöglichen die vollständige Isolation des Condensators von den anderen Vorrichtungen.

An die Verschlufsvorrichtung h des Condensators schliefst sich eine Vertheilungskammer in Verbindung mit zwei Destillationsvorlagen HH an. Diese Vertheilungskammer ist an

ihrem oberen Theil mit zwei gleichen Vorrichtungen wie die Vorrichtung b am Ausgang des Phosphordampferzeugers versehen und hat zwei Verschlufsvorrichlungen, die die Verbindung mit der einen oder anderen der Destillationsvorlagen durch ein Röhrchen ν herstellen.

Die Auffangbehälter H H sind in ein festes Gemäuer eingeschlossen, welches einen Heizapparat zur Verbrennung des durch die Saugvorrichtung zurückgeleiteten Gases bildet. Diese Behälter HH haben in ihrem oberen Theil ein Mannloch / und ein Röhrchen m, welches die Verbindung mit dem Kasten L bildet, der zur Gewinnung des destillirten Phosphors dient. Dieser Kasten L, den Fig. 4 im Verticalschnitt nach Linie '4-4 der Fig. 2 veranschaulicht, ist zusammengesetzt aus einem doppelten Bleikasten, der mit geneigtem Boden und mit einem Ausflufshahn versehen ist; derselbe enthält einen zweiten umgekehrten, in Wasser eingetauchten Behälter mit inneren Bewegungshindernissen. Dieser zweite Kasten ist in dem dem Röhrchen m entgegengesetzten Theil mit einem Gasentwickelungsrohr versehen und trägt in einer mittleren Abtheilung immer ein Sicherheitsrohr.

Der Procefs verläuft folgendermafsen: Die zu verarbeitenden Substanzen werden in dem nach der Zeichnung als Beispiel gewählten elektrischen Ofen F durch den oberen Theil eingeführt, unter der Einwirkung des elektrischen Lichtbogens entwickeln sich die Phosphordämpfe mit Kohlenoxyd vermischt. Die verschiedenen, mitfortgerissenen festen Substanzen setzen sich oben in dem Ofen ab, und die, welche sich in dem Entwickelungsrohr α niederschlagen und eine Verstopfung hervorrufen können, werden von Zeit zu Zeit durch die Bewegung des Flügelgewichtes b¹ beseitigt, welches durch eine am äufseren Ende auf der verlängerten Achse der Trommel b angebrachte Vorrichtung bethätigt wird.

Die Phosphordämpfe und die ,Gase nehmen ihren Weg durch die im Rohr D befindliche und geöffnete Verschlufsvorrichtung c und vertheilen sich in die senkrechten Rohre T, um sich von neuem in dem Rohr E zu vereinigen und von da zur ebenfalls offenen Verschlufsvorrichtung g zu gelangen; auf diesem Wege condensirt sich der Phosphordampf durch Abkühlung, und die mehr oder weniger feinen Tröpfchen, mit festen mitgerissenen Substanzen verunreinigt, setzen sich an den Wänden des Condensators in flüssigem Zustande ab, denn diese Wände haben eine Temperatur über 50⁰. Das mehr oder weniger flüssige Gemisch fliefst nach dem Verschlufsorgan /2; da die Gonsistenz von diesem Gemisch von Phosphor und fremden Substanzen einen solchen Grad erreichen könnte, dafs die Bewegung schwierig wird, so hilft man von Zeit zu Zeit nach, indem man Kohlenoxyd durch die Verbindungsröhren t unter Druck schnell hindurchtreibt.

Die von dem gröfsten Theil des Phosphordampfes und den festen Substanzen befreiten Gase (beinahe ausschliefslich Kohlenoxyd) enthalten noch eine Menge feiner Phosphortheilchen suspendirt und durchstreichen die geöffnete Klappe g, die nach den Thürmen G führt, wo sie auf einer grofsen Fläche mit einer Lösung eines Kupfer- oder anderen Salzes in Berührung kommen, welche die letzten Spuren von Phosphor unter Bildung einer Phosphorkupferverbindung wegnehmen, die ein industrielles Product bildet. Beim Austritt aus den Thürmen G werden die Gase, ausschliefsüch Kohlenoxyd, nach dem Abzug C geleitet, oder vermittelst eines Saugers A in die verschiedenen Heizapparate zur Verbrennung des Kohlenoxydes geschickt, die bei dem beschriebenen Apparat zur Verwendung kommen, oder werden mittelst des Compressors B in einen Behälter R gedrückt, der an die Hauptrohranordnung K angeschlossen ist und es ermöglicht, Gasströme durch den Condensator zu leiten, wie bereits erwähnt.

Der condensirte Phosphor, mit fremden Bestandtheileh gemischt, fliefst in das Rohr D und gelangt durch die offene Klappe h in die Vertheilungskammer. Von hier leitet man das Gemisch in die eine oder andere Destillationsvorlage H, indem man die entsprechende Klappe χ öffnet. Um dies Anfüllen des Behälters H zu erleichtern, bewegt man von Zeit zu Zeit ein gerippt-cylindrisches Gewicht mittelst einer in der Kammer i angeordneten Vorrichtung p, ähnlich der Vorrichtung b des Rohres a, in der Weise, wie beim Ofen F. Die Bewegung des Gewichtes vollzieht sich mittelst Flügel oder. Kurbel p^l.

Ist der erste Behälter genügend gefüllt, so schliefst man die entsprechende Klappe und leitet das condensirte Gemisch in den zweiten Behälter H, indem man in gleicher Weise operirt. Während sich der zweite Behälter füllt, kommt man zur Destillation des ersten. Hierzu zündet man die Kohlenoxydbrenner, welche unter dem Behälter aufgestellt sind, an; die Verbrennungsgase circuliren um den Behälter und ermöglichen eine genügende Temperaturerhöhung für Phosphordestillation. Die Gase gehen endlich durch die Heizkanäle C'² und den Kamin C¹.

Man erleichtert den Austritt des Phosphordampfes mittelst eines schwachen Kohlenoxydoder, wenn nöthig, Kohlensäurestromes.

Der destillirte Phosphor' wird in dem Kasten L unter Wasser wiedergewonnen, der eine dem Schmelzpunkt des Phosphors entsprechendeTemperatur hat. Der im Kasten gewonnene Phosphor wird, wenn nöthig, filtrirt, um geringe Mengen von rothem Phosphor, die sich ge-

bildet, zu isoliren; er ist dann zum Formen und Verpacken fertig. Das bei der Destillation erhaltene Gemisch besteht aus Phosphor, der allein destillirbar ist, und den festen Bestandtheilen, die in dem Behälter zurückbleiben. Man entfernt diese festen Bestandtheile durch ein Mannloch, das sich in dem Destillationsbehälter H berindet.

Zum continuirlichen Betrieb wird das in dem zweiten Behälter erhaltene Product in derselben Weise destillirt und der aus dem Condensator kommende Phosphor in den freigewordenen Behälter geleitet.

Die Operation wird nur unterbrochen während der zum Ausräumen des Ofens nöthigen Zeit, wobei die Klappen geh geschlossen sein müssen.

Der beschriebene Apparat besitzt einen elektrischen Ofen als Phosphordampfgenerator, es kann aber auch jeder andere Phosphorgenerator oder Vorrichtungen verwendet werden. Nach der trockenen Condensation der Phosphordämpfe kann der Phosphor nochmals destillirt und in einem Wasserbehälter condensirt werden, was nunmehr, da die Temperatur nicht so hoch ist wie bei der Phosphordampferzeugung, die Phosphordä'mpfe nicht mit anderen Gasen gemischt sind und nicht eine so grofse Menge fremder Beimischungen vorhanden ist, ohne Verlust an Phosphor geschehen kann.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Apparat zur trockenen Condensation von Phosphordämpfen, gekennzeichnet durch die Anordnung zweier grofser geneigter, durch eine Anzahl kleinerer senkrechter Rohre (T) verbundener Rohre (D E), in welchen allen feine Röhrchen (t) zum Zuleiten von Gas angebracht sind, wobei der Condensationsapparat zweckmäfsig noch mit einem oder mehreren Condensationsthürmen (G) behufs Abscheidung der letzten Spuren von Phosphor aus den abziehenden Gasen in Verbindung steht.

2. Der durch Anspruch ι gekennzeichnete Apparat in Verbindung mit einem Aspirator (A), um einen Theil des bei der Entwickelung der Phosphordämpfe gebildeten Kohlenoxyds in die Heizapparate zu leiten, und mit einem Compressor (B), der das übrige Kohlenoxyd in einem Behälter (R) comprimirt, um es durch den Condensationsapparat zu treiben.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.