DE508481C

DE508481C - Vorrichtung zur Herstellung von Phosphorsaeure durch katalytische Oxydation von Phosphor mittels Wasserdampfs

Info

Publication number: DE508481C
Application number: DE1930508481D
Authority: DE
Original assignee: Kuhlmann SA
Current assignee: Kuhlmann SA
Priority date: 1929-05-03
Filing date: 1930-02-25
Publication date: 1930-09-27

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Phosphorsäure durch katalytische Oxydation von Phosphor mittels Wasserdampfs Die Erfindung hat eine Vorrichtung zur Herstellung von Phosphorsäure durch Oxydation des Phosphors mittels Wasserdampfs in Gegenwart eines Katalysators zum Gegenstande.
Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß sie ungeachtet der außerordentlichen Einfachheit der Bauart eine weitgehende Wiedergewinnung der Wärme ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Gas- und Dampfgemische abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung durch Massen feuerfester Stoffe strömen läßt. Zu diesem Zweck ist die Katalvsenkammer zwischen zwei Kammern angeordnet, die die feuerfeste Masse enthalten und die von den gasförmigen Mitteln durchströmt werden. Eine dieser beiden Kammern, die durch eine vorhergehende Reaktion erhitzt wurde, ist dazu bestimmt, das Gemisch, das vor der Reaktion durch sie hindurchströmt, .zu erhitzen, während die andere, durch die das gasförmige Mittel nach der Reaktion hindurchströmt, die Wärme aufspeichert, um sie schließlich nach einer weiteren Umkehrung der Strömungsrichtung wieder abzugeben.
Da die sich :in der Katalysenkammer abspielende Reaktion exotherm ist, braucht man keine äußere Wärmequelle, um die Reaktionsgemische zu erwärmen.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält außerdem gewisse bauliche Besonderheiten für die Umkehr der Strömungsrichtung der Gase, die weiter unten beschrieben sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung, die die betreffende Vorrichtung in einem schematischen senkrechten Schnitt darstellt, beispielsweise veranschaulicht.
Die Vorrichtung enthält einen Behälter r, in dein der Phosphor, der in geschmolzenem Zustand -durch die Leitung a zugeführt ,wird, von überhitztem Wasserdampf, der durch die Leitung 3 eintritt, mitgerissen wird.
Das in passendem Verhältnis dosierte Gemisch von Phosphordampf und Wasser tritt durch eine Leitung d. aus, die es durch Zweigrohre d.' und 4" dein einen oder anderen Ende des Kessels 5 zuführt, in dem die Katalvse sowie die Wärmewiedergewinnung vor sich geht.
Dieser Kessel besteht aus einem langen Behälter von geeignetem Querschnitt, der aus Stahlblech hergestellt und in bezug auf die Achse }--1v vollkommen symmetrisch ist. Er ist im Innern mit einer ersten Lage von Wärme isolierendem, feuerfestem Material (i ausgekleidet, an die sich eine Schicht ; aus einem Stoff anschließt, der gegen Phosphorsäure widerstandsfähig ist. Hierfür kommt vorzugsweise Kohlenstoff in Frage.
Der Kessel 5 ist in fünf Kammern unterteilt, nämlich -die äußeren, leeren Verteilungskammern: 8 und 8', in die die Leitungen bzw. q." münden, die Rekuperatorkammern g und g', die mit gegen Phosphorsäure -widerstandsfähiger Masse gefüllt sind und deren Doppelfunktion weiter unten erläutert ist sowie in die mittlere Katalysatorkammer io, in die ein beliebiger Katalysator durch die Öffnung i i eingeführt wird und aus der er durch die untere Öffnung i i' entfernt werden kann. Die Kammern g und g' sind von der Katalysatorkammer 1o durch Verteilungsgitter 12 bzw. 12' getrennt. Diese Gitter bestehen aus demselben Material wie die Füllung der Rekuperatorkammern g und g'.
Die Abmessungen der Kammern g und g' und ihrer Füllungen müssen derart sein, daß einerseits die Erwärmung des zu behandelnden Gemisches genügt, um es mit der für Durchführung -der Reaktion erforderlichen Temperatur in die Katalysatorkammer io einzuführen und um andererseits die Produkte der Katalyse die Vorrichtung bei einer Temperatur austreten zu lassen, die so niedrig ist, daß ein erheblicher Teil ihrer Wärme abgegeben wird.
Die Reaktionsprodukte treten aus dem Kessel 5 abwechselnd durch die Leitungen 13 und 13' aus, die beide in einen Kessel i q. führen, der durch eine Zwischenwand 2I-22 in zwei Abteilungen unterteilt ist. Dieser Kessel enthält einen Zufluß von Phosphorsäure durch die Leitung 15. Die Säure kann entweder durch die Rohre 16 und 17' oder durch die Rohre 16' und 17 abgelassen werden, derart, daß die Austrittsöffnung eines der beiden Rohre 13, 13' stets durch die einen Abschluß bildende Flüssigkeit bedeckt ist. Dies trifft in der Zeichnung für das Rohr 13 zu. Die Änderungen der Flüssigkeitsstände in den beiden Abteilungen des Kessels 14 werden durch einen Dreiwegehahn 18 geregelt.
Die Gase und Dämpfe entweichen aus dem Kessel 14 durch die Öffnung 1g und die Leitung 2o und gehen von hier zu der (nicht dargestellten) Apparatur für die Kondensierung der Phosphorsäure und die Abscheidung des Wasserstoffes und des Wasserdampfes.
Die Wirkungsweise ist folgende: Bei der in der Zeichnung veranschaulichten Stellung der Flüssigkeit im Kessel 14 strömt das Gemisch von Wasserdampf und Phosphor durch die Zweigleitung ¢', durch die Verteilungskammer 8, erhitzt sich an der Füllung der hocherhitzten Rekuperatorkammer g und wird durch das Gitter 12 in verteiltem Zustand in die Katalysatorkammer 1o eingeführt. Nach der Reaktion strömt das Gasgemisch durch Jas Gitter 12' und die Füllung der Kammer g', in der es sich unter Erwärmung der Füllung abkühlt, worauf das Gemisch durch die Leitung 13' austritt und durch den Kessel 14 und die Leitung 2o zu dem Kondensationsapparat geht. Sobald die Temperatur der Kammer g zu niedrig geworden ist, als daß der Katalysator noch unter günstigen Bedingungen arbeiten könnte, wird der Hahn 18 so eingestellt, daß der Flüssigkeitsstand in der linken Abteilung des Kessels 14 sich senkt und die Öffnung der Leitung 13 freigemacht wird, während gleichzeitig die Mündung der Leitung 13' verschlossen wird. Der Strom nimmt dann den umgekehrten Verlauf, und das Gemisch von Wasserdampf und Phosphor trifft von neuem, und zwar diesmal in der Kammer g' auf eine Füllung, die so heiß ist, daß das Gemisch auf eine für die gute Wirkung des Katalysators günstige Temperatur gebracht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Herstellung von Phosphorsäure durch katalytische Oxydation von Phosphor mittels Wasserdampfs, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorkammer zwischen zwei mit gegen Phosphorsäure widerstandsfähigen Füllungen versehenen Rekuperationskammern angeordnet -ist, die vom Gas-Dampf-Reaktionsgemisch abwechselnd in umgekehrter Richtung in der Weisse durchstrichen werden, @daß das Reaktionsgemisch in der vor der Katalysatorkammer liegenden Rekuperatorkammer auf die für die Katalyse erwünschteTemperatur gebracht wird, während die andere Kammer den Wärmespeicher für den nachfolgenden umgekehrten Kreislauf bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, ge- kennzeichnet durch Anordnung eines Flüssigkeitsverschlusses für die Steuerung der Strömungsumkehr desReaktionsgemisches.
3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch Verwendung von Phosphorsäure als Flüssigkeitsverschluß. q..
Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch Verwendung von im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehendem Material als Auskleidung für die Kammern.
5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekuperatorkammern von der Katalysatorkammer durch aus dem Material der Kammerauskleidung hergestellte Verteilungsgitter getrennt sind.