Способ получения высококалорийного газа и фосфорной кислоты

51114 Класс 121 31 писдник изоБрктени К АВТОРСКОМЬ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,ВЫДАННЩЯВИффДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯИЕПОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТ ,ч-,. осударственнол бюро послебретении при Госплане СССР Зарегистрирован щей регисгпраии 8 ь г 0,Ом,. 4 Ь ПлЛГ,: . ьфпг ч л:чйР .Р". О, Дембо. кадориЙноГОислоты. И, С, Розенкранц и Мособ лолучения высок с орн 773. явлено 13 февраля 1936 года за Ю Опубликовано 31 мая 1937 го Как известно, при обработке в доменной печи шихты, состоящей из фосфорита, кремнезема и кокса, происходит разложение три кальция фосфата по уравнению:2 Са, (Р 04).,+10 С+б Я 1 О.,= -=10 СО+ Р 4+6 Са 810,.Как видно из реакции, фосфор в парообразном состоянии вместе с СО и азотом (в уравнении не показанным) выделяется из колошников печи, в то время как расплавленный СаЫО, стекает из горна домны, - откуда одновременно также вытекает фосфористое железо, образующееся вследствие содержания в фосфорите железа, взаимодействующего с выделяющимся по реакции элементарным фосфором. Для выделения фосфора из газов последние пропускают через электрический фильтр (коттрель) или какой-либо иной конструкции отделитель. Таким образом, представляется возможным получить элементарный фосфор (на практике до 85% и выше от заключенного в руде фосфора) и газ, годный для отопительных нужд, т, е. с калорийностью около 1000 кал м,Описанная выше схема работы доменной печи справедлива только в том случае, если для процесса применяют абсолютно сухие материалы, но так как на практике при работе с большими количествами это условие не представляется возможным соблюсти, то химизм процесса возгонки сильно изменяется, а именно: попадающая в домну вода начинает, вследствие высокой температуры, взаимодействовать с раскаленным углеродом топлива, давая по реакции С+ Н,О = СО и Н, - окись углеродаводород, который в состоянии 1 п з 1 а 1 ц пазсепй реагирует с парами фосфора и образует по уравнению Р+ б Н = 4 РН, - трехфосфористый одрод. При этом вколичества влаги весь возогна нный фосфор может перейти в РНДля очистки газов, выходящих из шахты печи при термическом способе получения фосфора из Ьосфо. ритов, предлагалось применять различные кислоты. В частности, в герм. патенте524184 предложен способ очистки газов при помощи азотной кислоты, которая ни на водород ни на СО не оказывает окисляющеговлияния. Для процесса можно взять крепкую, уд. в. 1,4, НКОблагодаря ее ббльшей активности. Изучение авторами реакции взаимодействия НХО с РН, показало, что они на 98% превращают РН. в ортофосфорную-кислоту по уравнению 2 РН, + 8 НМО;, = 2 Н,РО, + 8 НИО,.При этом азотная кислота перехо дит в азотистую и растворяет в себе Н,РООпыты авторов показали, что даже при 85, т. е. при температуре, при которой НКО, находится в парообразном состоянии, ни СО ни Н, совершенно не окисляются при атмосферном давлении и даже несколько выше последнего. Таким образом, это различное отношение к крепкой азотной кислоте РНСО и Н, может быть положено в основу процесса поглощения фосфористого водорода из газов огневой возгонки.Опыт показал, что это действительно так, т. е. что можно извлечь весь заключенный в газах доменной печи возгонки фосфористый водород, не затрагивая СО и Н.Для получения более богатого окисью углерода газа в домну вместо воздуха, согласно настоящему изобретению, вводится кислород, который упрощает сооружение доменной установки, ибо при применении кислорода отпадает необходимость сооружения кауперов, нужных для подогрева воздуха, идущего на фурмы печи,Однако в виду развиваемой кислородом очень высокой температуры, разрушающей кладку горна, одновременно для предотвращения этого нежелательного явления в домну предлагается вводить пар, который, как указано выше, вызывает нежелательное превращение фосфора в фосфористый водород,Для утилизации фосфора в форме РН находящегося в газах, прибегают к сжиганию всей массы выде. ляющихся колошниковых газов.При этом все теплотворные компоненты газа вместе с РН,полностью окисляются, давая НО, СО, и фосфорную кислоту по уравнению 2 РН, +4 О =Р,О, +- ,-3 Н,3-2 Но РО,укоторая может быть легко осаждена в электрофильтре.При применении НХО, рпя поглощения РН, с одной стороны совершенно не представляет никакой опасности переход, во время огневой возгонки, фосфора в ф.орму РН, и с другой стороны представляется возможным получать высококалорий-" ный газ, освобожденный от К. теплотворной способностью около 2 б 00 кал/м. Газ этот может быть использован для газоснабжения промышленности, а после карбурации продуктами пирогенетического разложения нефти - для бытового газоснабжения,Отработанная азотная кислота может быть регенерирована следующим образом. Если взять полученную после поглощения азотной кислотой РН, смесь Н, РО и НИО, налить в кислотоупорный куб и подогревать до 85 - 90, то при этой температуре начинается перегонка азотистой кислоты, в то время как орто-фосфорная кислота только при температуре 200 начинает терять Н,О (см. Менделеев в Осно химии) и переходить в состояние пиро. Таким методом фракционированной разгонки можно отделить азотистую кислоту от фосфорной. Кроме того, если по пути движения окислов азота пропустить воздух, то кислород последнего может вновь окислить азотистую и азотную кислоту по уравнению, схематично представленному2 НИО, +.О = 2 НМО,которая в холодильнике легко может быть сконденсирована.Приведенная схема поясняет отдельные стадии предлагаемого способа.В домну 1 загружаются в естественном виде фосфорит, кварц и кокс.После растопки печи в фурму подводят кислород и пар. Последний позволяет регулировать зону горения до необходимой температуры.Образующиеся газы, состоящие в основном из РН, СО и Н, и небольшого количества СН, для очисткиот пыли пропускают через циклон 2, а затем через электрофильтр 3 для осаждения элементарного фосфора.Полученная в циклоне пыль, в которой содержится небольшое количество фосфора, вместе с фосфором из коттреля сжигается в особой печи и в виде Н.,РОосаждается в коттреле (на чертеже не показано). аОчищенные от элементарного фосфора и пыли газы доменной возгонки поступают в кислотоупорную ректификационную колонну 4, наполненную кольцами Рашига, куда из сборника 7 насосом 5 вбрызгивается азотистая кислота в смеси с фосфорной, в результате чего трехфосфористый водород окисляется в орто-фосфорную кислоту по уравнению, которое можно приближенно представить в следую. щем виде:8 НХО, - 2 РИ,.= 2 Н, РО, + 8 НМО,Смесь азотистой и орто-фосфорной кислоты в колонне 4 падает в виде флегмы на дно и по сифону Х стекает в сборник 8, Для удаления из флегмы НМО., по трубе б в колонну вводится глухой пар, нагревающий флегму до 120. Из колонны 4 по стрелке 10 газы направляются в колонну 11, где аналогичным образом последние промываются смесью азотистой и орто-фосфорной кислот, по- дающихся из сборника 13 насосом 12 в колонну 11, наполненную кольцами Рашига. Заключенный в колонне /1 фосфористый водород в форме Н,РО, вместе с НМО, падает на дно колонны, где при помощи глухого пара подогревается до 80, азотистая кислота в значительной части отгоняется из фосфористой и вместе с газами по стрелке 14 направляется в колонну 15, точно так же наполненную керамиковой насадкой и орошаемую при помощи насоса 1 о из резервуара 17 холодной ортофосфорной кислотой.В колонне 15 газы на 98", о освобождаются от РН, промываются от основной массы окислов азота фосфорной кислотой и стекают через сифон Е в бак 13.Из колонны 15 газы поступают в скруббер И, наполненный коксом и орошаемый раствором Ге ЯО, для поглощения следов окиси азота. Раствор сернокислого железа дает непрочное соединение КО (Ре ЯО,)., темнобурого цвета, из которого при нагревании она опять выделяется.Из скруббера 18 газы направляются в камеру 19, наполненчую кусками хлорной извести, которая поглощает следы РН, по уравнению2 РН, + 8 Са С 1., О = 8 Са С 1 - ,+2 Н., РО,.Очищенные от фосфористого водорода газы, состоящие в основном из СО и Н., идут в газгольдер 20, а отсюда в газовую сеть для отопительных целей.Что касается отработанной азотной кислоты, то последняя может быть регенерирована следующим образом. Из баков 7, 8 и 13 смесь азотистой и орта фосфорной кислот по трубе 22 насосом 23 пропускается через кислотостойкий змеевик, где нагревается продуктами сгорания каменного угля до 130 и по трубе 33 поступает в колонну 25, выложенную керамиковой насадкой, растекаясь по всей поверхности последней. Благодаря господствующей в колонне 25 температуре 120 азотистая кислота находится в парообразном состоянии и распадается на2 НИ О-э ХО., + Х Э + Н., О.С кислородом воздуха, который подается сюда через патрубок 34, окись азота окисляется в ИО давая начало образованию новой порции азотной кислоты и т, д., пока в конечнэм итоге значительная часть НХО, не превратится в НХО по уравнению, которое схематично можно представить следующим образом:2 НМО., +О = 2 НЫО,.Ооразовавшаяся таким образом азотная кислота из колонны 25 по труое 27 идет в поверхностный холодильник 23, где сгущается и вытекает в резервуар 29, откуда насосом 35 перекачивается через змеевик 9, где нагревается до 80 и по стрелке 30 направляется в колонну 11,где идет в круговой процесс, совершая описанную выше работу.Орто фосфорная кислота, падающая в виде флегмы на дно колонны 25, отпаривается глухим паром, нагревающим ее до 120 от НХО, и НИОв и по трубке 2 б стекает в резервуар 17, откуда идет на приготовление концентрированных удобрений. Некоторая часть фосфорной кислоты идет в круговой цикл, для чего насосом 1 б по стрелке Зб она подается в колонну 1 э, совершая описанный выше процесс.Предмет изобретения.1, Способ получения высококалорийного газа и фосфорной кислотыв домнах для возгонки фосфора изфосфоритов с применением обработки получаемых при зтом газовсмесью азотной и фосфорной кислот,отличающийся тем, что возгонкуфосфора ведут с введением в домнупарокислородного дутья.2, Прием выполнения способа пои. 1, отличающийся тем, что указанную обработку смесью азотной ифосфорной кислот ведут в присутствии кислорода,