ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Окисление фосфора парами воды из "Термическая фосфорная кислота " Этот интересный процесс еще не вышел пз стадии лабораторн]лх и модельных исследований, но его перспективность оправдывает необходимость изложения достигнутых результатов. [c.249] В исследованиях, проведенных Э. В. Брицке, Н. Е. Пестовьш и Н. Н. Постниковым [22], процесс окисления фосфора парами воды изучался на установке, показанной на рис. 121. Азот или двуокись углерода, подаваемые из баллона, проходили регулятор давления 1 и измеритель скорости 4 и поступали в прибор 7 для последовательного насыщения газа парами воды и фосфора. Реакционная газовая смесь далее вводилась в электрическую трубчатую печь 15, заполненную катализатором. По выходе из печи газы проходили через электрофильтр 19 для улавливания тумана фосфорной кислоты. [c.249] Испытание катализаторов, предложенных Лилиенротом [24], показало, что в пх присутствии температура процесса может быть снижена до 600—700° С, по эти катализаторы быстро отравляются, а носители их реагируют с фосфорной кислотой, которая таким образом теряется. Лучшие из катализаторов Лилпенрота, по-впдимому, никель п медь. [c.250] Для катализаторов Лилиепрота характерны относительно невысокая активность, присутствие в получаемой фосфорной кислоте до 2% фосфористой кислоты, а также снижение активности катализатора вследствие его взаимодействия с фосфорной кислотой. [c.251] Зависимость предельно объемной скорости газа в реакции Р4 и Н2О от размеров частиц мела. [c.251] Усилия Э. В. Брицке, Н. Е. Пестова и Н. Н. Постникова были направлены на изыскание более активных катализаторов с длительным сроком службы. При этом фосфорная кислота, поглош аемая носителем катализатора, должна была легко регенерироваться. В качестве подобных катализаторов испытаны фосфорит, содержащий 18% Р2О5, известняк, мел, хлорид калия, каменная соль и др. Предполагалось, что при сорбции фосфорной кислоты этими веществами будут образовываться соответствующие метафосфаты, которые непосредственно или после дополнительной обработки можно будет использовать в качестве удобрений. Из всех исследованных катализаторов наибольшей активностью при 600—700° С и объемном соотношении фосфора и воды 1 25 отличались известняк и мел (см. рис. 122). [c.251] Для окисления фосфора нарами воды И. И. Абличенков и Н. Н. Постников (НИУИФ) рекомендуют следующую схему (рис. 125). Фосфор нз емкости 1 через мерник 2 непрерывно поступает в испаритель 3, куда одновременно вводится перегретый пар из котла 5. Образовавшаяся здесь смесь паров фосфора и воды направляется в контактный аппарат 4, в который в качестве катализатора загружен фосфорит. [c.252] Метафосфат кальция плавится за счет выделения тепла реакции и по выходе из аппарата быстро охлаждается ( застекловывается ). Эта операция может проводиться в раздельных аппаратах или в одном аппарате. [c.253] Нами [25] предложен аппарат для окисления фосфора водяными парами воды в присутствии измельченного катализатора, с подогревом газов за счет сжигания части фосфора в воздухе и с получением метафосфата в расплавленном состоянии. Плавленый (стекловидный) метафосфат в отличие от его кристаллических форм растворим в 2%-ной лимонной кислоте [26]. Соотношение количеств фосфора, окисляемого парами воды и сжигаемого воздухом, должно быть таким, чтобы соотношение На N3 в газах равнялось 3 1, т. е. соответствовало бы составу аммиака [25]. [c.253] Для увеличения скорости процесса предлагалось [27] проводить реакцию окисления фосфора парами воды во взвешенном слое катализатора. [c.253] Согласно французскому патенту [28], в качестве катализатора можно применять активированный уголь, полученный путем обработки древесины фосфорной кислотой с последующими сушкой п прокаливанием. [c.253] Исследования Тарбуттона и др. [30] были посвящены подбору металлических катализаторов, установлению их стойкости, срока службы и др. Были испытаны такие катализаторы, как медь, серебро, платина, палладий. В качестве носителей катализаторов применялись метафосфат алюминия и пирофосфаты циркония и титана, а также пемза, силикагель, алюмогель, активированный уголь и некоторые природные фосфаты. Катализатор приготовлялся приемами, аналогичными способам Брицке, Пестова и Постникова (стр. 251), т. е. путем пропитки носителя растворами хлоридов или нитратов металлов с дальнейшей сушкой и прокаливанием массы. В некоторых случаях катализаторы восстанавливали водородом при нагревании. В этих исследованиях [30] достигнуты такие же результаты, как и в наших опытах [221. [c.253] Такие катализаторы, как медь и серебро, отличались высокой, но быстро снижающейся активностью. Кроме того, наблюдались их потери вследствие уноса меди и серебра из взвешенного слоя катализатора. Наибольшей активностью и стабильностью обладала платина, нанесенная на метафосфат алюминия. Удовлетворительную стабильность показал палладиевый катализатор на пирофосфате циркония. Но в этих работах [30] даже на лучших катализаторах не удалось получить чистой фосфорной кислоты, свободной от примесей Н3РО3 и чистого водорода, не содержащего фосфина. [c.254] Принципиальная схема установки показана на рис. 126. Фосфор испаряется в чугунной трубе 1 (диаметр 150 мм, длина 600 мм), обогреваемой электрическим током. Пары фосфора при 400° С по выходе из испарителя поступают в перегреватель 2, представляющий собой трубку длиной 2,55 м и диаметром 19 мм из кислото- и жаро-Зшорной стали (марки А181-316). Трубка была установлена между вертикальными концами и-образного перегревателя паров воды, выполненного из такой же стали (общая его длина 5,7 м). Пары воды перегревались с 132 до 760° С, пары фосфора с 400 до 560—570° С. Перегретые пары при объемном соотношении вода фосфор, равном 18 1, смешивались на входе в контактный аппарат 3 и пропускались через него со скоростью 540 объемов смеси в 1 ч (считая на объемы газов, приведенные к нормальным условиям, — 760 мм рт. ст. и 0° С) на 1 объем катализатора. [c.254] Контактный аппарат (рис. 127) диаметром 200 л ж и высотой 1600 состоит из двух секций и по всей длине футерован 25-миллиметровым слоем замазки, состоящей из 6,2 вес. ч. алунда марки А-563 (фирма Нортон ) и 1 вес. ч. 78%-ной термической фосфорной кислоты. Нанесенная замазка утрамбовывалась и прокаливалась в течение 24 ч прн 980° С. В нижней части аппарата имеется решетка, на которую загружается катализатор в количестве около 2,7 л. Над катализатором остается свободное пространство высотой примерно 100 мм. [c.255] Нооитель — пирофосфат Щфкония точка 2 — работа прекращена перед выходным днем и возобновлена после него (вслед за продувкой паром в течение 15—30 мин вводили четыре куска меди по 34,6 г каждый степень конверсии выражена в усредненных процентах за периоды от 3 до 8 ч). [c.255] В этом аппарате собирается до 97 % продукционной фосфорной кислоты, которая содержит лишь 0,5 мол. % Н3РО3 в водороде присутствует до 0,2% фосфина. [c.255] Вернуться к основной статье