-
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Phosphorsäureanhydrid
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Phosphor-s
iiureanhvdrid und im besonderen die Regelung der bei Herstellung von Phosphorsäureanhydrid
durch das Verflüchtigungsverfahren entwickelten Verbrennungswärme.
-
Die Erfindung schafft Vorkehrungen zum Regeln der Temperaturen am
Oberende von. Schachtöfen und in den anschließenden Kanälen und vermeidet so die
Schwierigkeiten. die sich durch Überhitzung des Ofenoberteils, der Ausfütterung
des Fallkanals und des Staubfängers ergeben. Auch ermöglicht die Erfindung, bequem
die Ablagerung von Phosphor an diesen verschiedenen Punkten zu verhindern, die sonst
den Gasdurchgang versperren und den glatten Ofenbetrieb stören könnte.
-
Die Erfindung ist zwar besonders- für Schachtöfen brauchbar, wo Brennstoff
statt elektrischer Energie zur Heizung dient, ist aber darauf nicht beschränkt.
Die Erfindung ermöglicht auch, einen Teil des- beim Ofenbetriebe entwickelten Phosphors
in Form elementaren Phosphors zu sammeln, und zwar in regelbarer Menge.
-
Es ist bekannt, daß, wenn Phosphor aus Mischungen von Phosphatgestein,
- Kieselsäure und Kohle in verschiedenen- Ofenarten durch starke Erwärmung abgetrieben
wird, ein großer Teil dieses Phosphors unoxydiert bleibt, weil er unter reduzierenden
Bedingungen entsteht, und weil die Verbrennungsgase beim Aufsteigen durch eine Säule
von Koks oder anderer kohlenstoffhaltiger Masse so re--duziert werden, daß sie nicht
genug Sauerstoff oder Kohlendioxyd enthalten, um den Phosphor in P.0, umzuwandeln.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Zusatzluft in den Oberteil des Ofens oberhalb
oder etwas unter der Grenze der Steinausfütterung einzuführen, um eine volle Oxydation
dieses Phosphors zu P20, zu gewährleisten, dies bietet aber folgende Nachteile:
r. Die Oxydation von Phosphor zu P-0, ist stark exothermisch und sucht den Ofenoberteil
zu überhitzen und zu zerstören. Die so -entwickelten übermäßigen Temperaturen können
auch das Futter des den Ofen anschließenden Fallkanals ausbrennen oder verschlacken,
und zwar derart, daß eine Neuausfütterung nötig wird, die teuer ist und Betriebsunterbrechung
erfordert.
-
z. Die Oxydation des Phosphors an diesem Punkt hat auch den Nachteil,
daß die- dabei entwickelte Wärme nicht wirksam zur Vorwärmung
der
Blasluft für die Verbrennung des Brennstoffs im Ofen ausgenutzt werden kann.
-
Anderseits ist es bekannt, dai weißer oder gelber Phosphor, wenn er
auf 25o bis 3oo' C in geschlossenem Behälter oder reduzierender Atmosphäre erhitzt
wird, sich ganz oder teilweise in die allotrope Form des roten Phosphors verwandelt.
Wenn die Temperatur der dem Ofen entströmenden Gase nicht hoch genug gehalten wird,
um die Kondensation von Phosphor und seine Ablagerung im Fallkanal, dem Staubfang
und den Kanälen zu verhüten, so kann diese Ablagerung so stark werden, daß sie den
freien Abzug der Gase und flüchtigen Produkte vom Ofen ernstlich stört.
-
Die Erfindung schlägt daher vor, in den Ofenoberteil oder den Fallkanal
oder den Staubfang oder in die Kanäle oder in einige oder alle dieser Teile eine
Menge von Luft oder oxydierenden Gasen einzuführen, die ausreicht, um genug von
dem entwickelten Phosphor zu verbrennen, daß die Temperatur der abziehenden Gase
über den Kondensationspunkt des restlichen Phosphors steigt. Diese Temperatur muß
über dem Punkt liegen, bei welchem roter Phosphor sich ablagert und sollte zwischen
45o bis 700° C gehalten werden. Die Züge und der Staubfänger können so frei von
Ablagerung gehalten werden, und der unverbrannte Phosphor kann zu den Öfen oder
Regeneratoren befördert werden, wo er mit den brennbaren Gasen zusammen vollständig
verbrannt wird. Auf diese Weise kann die Hauptmasse des Phosphors in den Regeneratoren
verbrannt und sein Heizwert zur Vorwärmung der Luft ausgenutzt werden, die durch
die Regeneratoren geschickt wird, um den Brennstoff im Ofen wirksamer zu verbrennen.
-
Soll ein Teil des Phosphors in elementarem Zustande gewonnen werden,
so können Luft oder oxydierende Gase in den Ofenoberteil und oder den Fallkanal
eingeführt werden, nicht aber in den Staubfang, so daß dessen Temperatur tief genug
gehalten werden kann, um eine Ablagerung von Phosphor herbeizuführen, der dann durch
eine Öffnung abgeführt werden kann. Um die Ablagerung von elementarem Phosphor in
den Zügen zwischen Staubfang und Öfen zu verhüten, können in diese Züge Luft oder
oxydierende Gase an einem oder mehreren Punkten eingeführt werden, um so viel Phosphor
zu verbrennen, daß der Rest in Vorwärtsbewegung zu den Regeneratoren gehalten wird.
-
Durch Anbringung von Pyrometern an den verschiedenen obigen Punkten
kann man die Temperaturen genau überwachen und dann durch Ventile die Zufuhr von
Luft öder oxydierenden Gasen so regeln, daß die richtigen Temperaturen aufrechterhalten
werden, um die gewünschte Gewinnung von elementarem Phosphor oder die volle Verbrennung
zu P.0, zu sichern. Durch Senkung der Temperatur an irgendeinem Punkt kann elementarer
Phosphor gewonnen werden, während durch Erhöhung der Temperatur mittels Zufuhr oxydierender
Gase der Phosphor in freier Bewegung durch das System mit geringstem Verlust an
wertvoller Wärme gehalten werden kann und ohne Störung durch Ablagerungen von Phosphor
im Ofen, den Kanälen und Staubsammlern.
-
Erfindungsgemäß ist daher das Merkmal wesentlich, daß die Ablagerung
von elementarem Phosphor durch Regelung der Temperatur des verflüchtigten Phosphors
geregelt bzw. verhindert wird, worauf der verflüchtigte Phosphor verbrannt und seine
Verbrennungswärme bei der Verflüchtigung weiteren Phosphors ausgenutzt wird.
-
Die neue Vorrichtung hierfür weist einen Ofen und diesen mit einem
Regenerator verbindende Kanäle und Kammern auf. Der Ofen, die Kanäle und Kammern
haben Hilfslufteinlässe mit Regelventilen, dank deren geregelte Luftmengen wahlweise
einführbar sind, um genug Phosphor zu verbrennen, um die Temperatur des restlichen
Phosphors so hoch zu halten, daß die Ablagerung von Phosphor verhindert oder geregelt
wird.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
-
Der übliche senkrechte Schachtofen 5 hat unten ein Düsenrohr 6 und-
Düset' 7 zum Einblasen von Verbrennungsluft für den Brennstoff und entsprechenden
Freimachen - des Phosphors, der verflüchtigt wird und oben abzieht. Im Ofenoberteil
sind Düsen 8 vorgesehen, durch die Luft mittels der Rohre g unter Regelung durch
Ventile io eingeführt wird.
-
Der vom Oberteil des Ofens abführende Kanal i i ist durch den Fallkanal
12 mit dem Oberende des Staubfangs 23 verbunden. Das Luftzuführungsrohr 13 ragt
durch die Wand des Kanals i i in Flucht mit dem Fallkanal i2. Das äußere Ende des
Kanals ii hat einen Ventilverschlüß 14. Das Rohr 13 hat ein Regelventil 15.
-
Der Staubfang 23 hat ein Lufteinlaßrohr 16 mit Regelventil 17. Unten
hat er eine Tür 18 für die Entfernung von Ablagerungen und ist durch den Kanal ig
mit den Regeneratoren 2o verbunden. Das Luftrohr 2i führt in den Kanal ig und wird
durch Ventil 22 geregelt. Das Rohr 21 steht in der Richtung der Gasströmung im Kanal
ig schräg.
-
Das Phosphatgestein und der Brennstoff werden in den Ofen in der üblichen
Art eingeführt,
und der Phosphor wird durch die Verbrennungswärme
abgetrieben. Der verflüchtigte Phosphor wird in flüchtigem Zustande mittels Einführung
von Luft durch einige oder alle der Rohre g, 13, 16, a1 gehalten. An jedem Punkt
wird gerade eben genug Luft vorzugsweise eingeführt, um soviel Verbrennung zu bewirken,
daß der unverbrannte Phosphor warm genug gehalten wird, um flüchtig zu bleiben.
Soll etwas Phosphor als elementarer Phosphor im Staubfang abgelagert werden, so
wird die Luftzufuhr zum Staubfang verringert oder abgestellt, je nach der gewünschten
Phosphormenge. Der verflüchtigte Phosphor wird gewöhnlich im Oxydierraum 2o verbrannt,
und die so gewonnene Verbrennungswärme wird zur Vorwärmung der Blasluft oder für
andere Zwecke verwendet.
-
Das vorliegende Verfahren zum Flüchtighalten des Phosphors und zum
Ablagern beliebiger Mengen elementaren Phosphors kann auch für solchen Phosphor
benutzt werden, der in anderen Ofenarten verflüchtigt wurde.