Способ очистки желтого фосфора от мышьяка

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖЕЛТОГО ФОСФОРА ОТ МЫШЬЯКА(57) Способ очистки желтого фосфора от мышьяка в непрерывномрежиме. Сущность способа: нагревание фосфора до температуры кипения при нормальном давлении. Отделение пара от жидкого фосфора, Фракционирование паров, Конденсация и съем целевого продукта со скоростью 100- 200 кг/ч с 1 м зоны фракционирования. Содержание мышьяка в продукте 0,0021 мас, О, 2 табл. ударственный научи проектный инстий промышленности мирнова, Ю.В.Шкаолтон, Л.Н.Сыркин и 3746, кл. В 01 3/10,обменник, где влении 80-120 д вакуумом), и ону фракцио держивают вакууморатуру не выше 200 С. В зонеавий фракционирования происходит противоточная промывка пара фосфора стекающей флегмой, после чего фосфор поступает на ЦЧ конденсацию и часть конденсата выводят в качестве целевого продукта, часть воэвра-, ( щается в виде флегмы. Степень отбора оп- (д ределяется величиной флегмового числа, При исходной концентрации мышьяка был получен продукт с 0,0061 и разделенным кубовым остатком: из испарительной каме-. Ф рыс 0,0495/, мышьяка и иэ низа келонны с д 0д,0311 4,Недостатками способа явл низкая производительност елом (производительность зо ирования до 80 кг на м объема 3 истого продукта в час, 7. от исх(71) Ленинградский госно-исследо вател ьскийтут основной химическо(56) Патент США М 4481984. Изобретение относится к очистке желтого фосфора.Желтый фосфор, получаемый электро- термическим путем, содержит в виде примесей 0,02-0,04% мышьяка, Содержание мышьяка в ряде производных фосфора один из главных показателей их качества. . На экспорт может поставляться только фосфор с содержанием мышьяка 0,01 ф. Другая основная примесь фосфора - органические вещества, в основном высококипящие ароматические соединения; флуорантен, бензантрацен, пирен и др. Органические примеси в фосфоре не позволяют получать из него качественные фосфороорганические соединения.Кроме того, в фосфоре содержатся также нерастворимые в бензоле примеси (металлы, оксиды и др )Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ, согласно которому фосфор непрерывно подают в тепгонагреваютдо 200 Спри мм рт.ст, (режим кипения ры отделяют и направляют ирования, где также под-120 мм т.ст. и темпеЭто объясняется тем, что скорость прохождения паров фосфора через систему определяется разницей давления в колонне иостаточным давлением в зоне конденсации(при температуре конденсации 60 С остаточное давление 0,41 мм рт.ст);процесс осуществляется в режиме, способствующем переходу в газовую фазу, азатем в дистиллят органических примесейпрактически без их разложения. Снижениесодержания органических примесей в готовом продукте по сравнению с исходным составляет, 20%.Целью предлагаемого изобретения является повышение производительностипроцесса и снижение примесей в целевомпродукте,Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе очистки желтого фосфора от мышьяка в непрерывном режиме, 20включающем нагревание фосфора до температуры кипения, отделение пара от жидкого фосфора и его фракционирования,конденсацию очищенного фосфора, выводЦелевого продукта и кубового остатка в заданном соотношении, нагревание фосфорадо температуры кипения, отделение пара отжидкого фосфора и его фракционированиеведут при нормальном давлении и скорости3 3съема целевого продукта 100-200 кг/ч с 1 м 30зоны фракционирования,Отличительным признаком предлагаемого изобретения является проведение нагревания фосфора до температуры кипения,отделения парэ от жидкого фосфора и его 35фракционирования при нормальном давлении.Другим отличительным признаком является скорость съема целевого продукта100-200 кг/ч с 1 м зоны фракционирования, 40зСущность предлагаемого способа заключается в следующем. Основным фактором.определяющим скорость прохожденияпара через зону фракционирования, а следовательно, и производительность процесса в целом, является перепад давлений вколонне и зоне конденсации, В условияхпрототипа давления пара в колонне 80-120мм рт.стостаточное давление в зоне конденсации 0,41 мм; в предлагаемом способе 50при том же конечном давлении исходноеравно 760 мм. Естественно, прохождениепара при том же аппаратурном оформлениипринципиально ускоряется. Одновременнос повышением температуры кипения фосфора(принормальном давлении температура кипения фосфора равна 280 С 1происходит активное разложение органических примесей в газовой фазе на более простые соединения, не конденсирующиеся вместе с фосфором. Движение пара в зонефракционирования должно быть достаточнобыстрым, чтобы не только обеспечить высокую производительность процесса, но и воспрепятствовать образованию красногофосфора на насадке или тарелках,Сопоставительный анализ предлагаемого способа и известных способов очисткижелтого фосфора от мышьяка представлен втабл.1П р и м е р 1, Способ осуществляли наусгановке, состоящей из кварцевого реактора, помещенного под углом в трубчатуюпечь. Пар фосфора проходил через обратный холодильник, заполненный насадкой ичастично конденсировался в калибровочнойпробирке, помещеннойв горячую (60 С) воду. Объем эоны фракционирования составлял около 79 см .зНа описанной установке были воспроизведены условия прототипа: температуракипения фосфора 200 С при давлении 120мм рт.ст., скорость фракционирования 80г/ч на 1 л обьема зоны (скорость фракционирования регулировали путем изменениятеплоподвода к испарителю).При исходном содержании мышьяка вфосфоре 0,0322 мас,%, содержание в конечном продукте составило 0,0044 мас,/О, Содержание органических веществ висходном фосфоре 0,21 мас, , содержаниев конечном продукте 0,15-0.16 мас, /О, Выход готового продукта в час, /, от исходного49, .П р и м е р 2. В печь, нагретую до 400 С,помещали реактор с 14,0 г фосфора. содержащего 0,30% мышьяка и 0,21/ органических веществ, (в примерах 3-6 испольэовалифосфор такого же качества),Через два часа опыт прекратили. В остатке было 6,1 г фосфора с явной примесьюкрасного фосфора, однако на насадке красного фосфора не было, Съем пара из зоныфракционирования составил около 50 г слитра объема в час,Выход фосфора 28,2% от исходного в час, Содержание мышьяка в дистилляте 0,0021 ; в. остатке 0,066%, органических веществ соответственно 0,00840/О и 0,36,П р и м е р 3. В печь, нагретую до 500 С, помещали реактор с 18,91 г. Задавалась скорость фракционирования около 100 г/л в час. Через 92 мин проконтролировали ход опыта, В остатке содержалось 6,8 г фосфора с содержанием мышьяка 0,079%, органических веществ 0,26%, В дистилляте мышьяка было 0,00220 , органических в.ществ 0,00860 . Выход фосфора 64% от исходного в час.1754651 Таблица 1 П р и м е р 4. В печь, нагретую до 600 С, помещали реактор с 24,09 г фосфора. Ход опыта проконтролировали через 42 мин. Скорость фракционирования составила около 150 г в час с литра обьема колонки. В 5. остатке содержалось 15, 79 г фосфора с содержанием мышьяка 0,044%, органических веществ 0,29%, В дистилляте содержалось 0,0030% мышьяка, 0,0088% органических веществ, Выход фосфора 68,8% от исходно го в час.П р и м е р 5. В печь, нагретую до 700 С, помещали реактор с 25,6 г фосфора, Опыт прервали через 25 мин, в остатке было 19,1 г фосфора; расход пара в зоне фракциони рования около 200 г на литр объема в час. В остатке заметны следы красного фосфора. Производительность весьма высока при .удовлетворительном качестве полученного продукта: выход фосфора в час 72,5% от 20 исходного. Содержание А=О,0041%, органических веществ 0,0094%, В остатке 25% органических веществ и 0,039% мышьяка,П ри мер 6, В печь. нагретуюдо 800 С, помещали реактор с 19,6 г фосфора. Чтобы 25 избежать образования красного фосфора в зоне кипения, опыт прервали через 8 мин. В остатке было 17,0 , скорость фракционирования 250 г/л в час. Красного фосфора в остатке ие было, однако содержание мыШь яка в дистилляте повысилось по сравнению с другими опытами: пар прошел разделительную зону слишком быстро, Содержание в дистилляте мышьяка 0,0083%, органических веществ 0,0099%; В остатке 0,033% 35 мышьяка, 0,23% органических веществ, Выход фосфора 99,7% от исходного в час.Полученные данные, характеризующие влияние. параметров процесса очистки на40Формула изобретения Способ очистки желтого фосфора от мышьяка в непрерь 1 вном режиме, включающий нагревание фоСфора до температуры кипения, отделение пара от 45 жидкого фосфора, его фракционирование, конденсацию очищенного фосфора, сьем целевого продукта. о т л и ч а юпроизводительность способа и качество получаемого продукта, представлены в табл,2,Как видно из табл.2, уменьшение скорости съема целевого продукта менее 100 кг/ч на 1 м зоны фракционирования при достизжении высоких показателей качества приводит к снижению выхода продукта (выход на уровне прототипа).Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами по сравнению с прототипом:процесс интенсифицирован за счет увеличения разницы давлений в зоне пара и конденсации; выход целевого продукта повышается с 49% по прототипу до 64-73% по предлагаемому способу;понижено содержание органических примесей в дистилляте за счет разложения при более высокой температуре и давлении;содержание органических веществ в конечном продукте снижается на 55-59% (в прототипе на 20%);не требуется вакуумирования.-Заявляемый способ дает возможность: интейсифицировать процесс эа счет увеличения разницы давлений в зоне пара и конденсации; выход целевого продукта повышается с 49% по прототипу до 64-73% по предлагаемому способу; получать Фосфор с пониженным содержанием органических примесей за счет разложения их при более высокой температуре и давлении; содержание органических веществ в конечном продукте снижается на 55-59% (в прототипе на 20%);упростить технологический процесс за счет проведения процесСа без вакуумирования,щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и снижения примесей в целевом продукте, нагре.- вание фосфора, отделение пара и его фракционированйе осуществляют при нормальном давлении при скорости сьема целевого продукта 100-200 кг/ч с 1 мз обьема эоны фракционирования,Характеристика Прототип Предлагаемый способ0;15-0,16 0,008-0,009 0.15-0,16 0,004-0,005 90 20 20 96 0,02 0,02 0,02 0,06 Скорость съема целевого продукта кг/ч на 1 м зоны.фракционированияСодержаниемышьяка в конечном продукте, мас, %(приисходном 0,03 ) Содержание органических примесей, мас.Степень удале. ния орг. примесейот исходного Содержание нерастворимыхи имесеймас,Аналог ( ректификация с водяным паром в периодическом режи- мепри опытном воспроизведении условий способа получена0.0044 )Давле.ние, ммрт. ст. Наличие рас. ного фосфора Примечание ос органические в-ва мышьяк коонпзмышьяк 0.0084 Ниакий выход при хоро. шем качествеЗаказ б 93 Тираж , . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат нПатент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Темпе. рагу. рап кипения фосфора, чССкорость ооьема целевого продукта. 1 кг/ч. нэм обьема эоны фракционированна степень удаления орга- нмческик э.в Выкод фосфо. ра. )ь от исход. в час( проиэ тель. ность )