SU51114A1 - Способ получени высококалорийного газа и фосфорной кислоты - Google Patents

Description

Как известно, при обработке в доменной печи шихты, состо щей из фосфорита, кремнезема и кокса, происходит разложение трикальци  фосфата по уравнению:

2Саз (POJ, + 10 С + 6 SiO, 10Cu-f P + GCaSiOg.

Как видно из реакции, фосфор в парообразном состо нии вместе с СО и азотом (в уравнении не показанным ) выдел етс  из колошников печи , в то врем  как расплавленный CaSiOg стекает из горна домны,- откуда одновременно также вытекает фосфористое железо, образующеес  вследствие содержани  в фосфорите железа, взаимодействующего с выдел ющимс  по реакции элементарным фосфором. Дл  выделени  фосфора из газов последние пропускают через электрический фильтр (коттрель) или какой-либо иной конструкции отделитель. Таким образом, представл етс  возможным получить элементарный фосфор (на практике до 85% и выше от заключенного в руде фосфора) и газ, годный дл  отопительных нужд, т. е- с калорийностью около 1000 кал м.

Описанна  выше схема работы доменной печи справедлива только в том случае, если дл  процесса примен ют абсолютно сухие материалы, но так как на практике при работе с большими количествами это условие не представл етс  возможным соблюсти, то химизм процесса возгонки сильно измен етс , а именно: попадающа  в домну вода начинает, вследствие высокой температуры, взаимодействовать с раскаленным углеродом топлива, дава  по реакции С-|- HgO СО и На-окись углерода и водород, который в состо нии in statu nascendi реагирует с парами фосфора и образует по уравнению Р4 -г 6 На 4 РНз - трехфосфористый водород. При этом в зависимости от количества влаги весь возогнанный фосфор может перейти в РНз.

Дл  очистки газов, выход щих из шахты печи при термическом способе получени  фосфора из фосфоритов , предлагалось примен ть различные кислоты. В частности, в герм, патенте Х2 524184 предложен способ очистки газов при помощи азотной кислоты, котора  ни на водород ни на СО не оказывает окисл ющего

вли ни . Дл  процесса можно вз ть крепкую, уд. в. 1,4, HNOa, благодар  ее большей активности. Изучение авторами реакции взаимодействи  HNOg с РНз показало, что они на превращают РНд в ортофосфорную-кислоту по уравнению

2 РНз + 8 HNOs - 2 НаРО, + 8 HNO-j.

При этом азотна  кислота переходит в азотистую и раствор ет в себе НзРО,.

Опыты авторов показали, что даже при 85°, т. е. при температуре, при которой HNOg находитс  в парообразном состо нии, ни СО ни Hg совершенно не окисл ютс  при атмосферном давлении и даже несколько выше последнего. Таким образом, это различное отношение к крепкой азотной кислоте РНд, СО и Hg может быть положено в основу процесса поглощени  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 затрагива  СО и Н2Дл  получени  более богатого окисью углерода газа в домну вместо воздуха, согласно насто щему изобретению , вводитс  кислород, который упрощает сооружение доменной установки , ибо при применении кислорода отпадает необходимость сооружени  кауперов, нужных дл  подогрева воздуха, идущего на фурмы печи.

Однако в виду развиваемой кислородом очень высокой температуры, разрущающей кладку горна, одновременно дл  предотвращени  этого нежелательного  влени  в домну предлагаетс  вводить пар, который, как указано выше, вызывает нежелательное превращение фосфора в фосфористый водород.

Дл  утилизации фосфора в форме PHj, наход щегос  в газах, прибегают к сжиганию всей массы выдел ющихс  колошниковых газов.

При этом все теплотворные компоненты газа вместе с РН,, полностью окисл ютс , дава  HgO, COg и фосфорную кислоту по уравнению

2 РНз -f- 4 О, Р,О5 + - -ЗН20- 2НзРО4,

котора  может быть легко осаждена в электрофильтре.

При применении HNOg дн  поглощени  РНз с одной стороны совершенно не представл ет никакой опасности переход, во врем  огневой возгонни, фосфора в форму PHg и с другой стороны представл етс  возможным получать высококалорийный газ. освобожденный от Nj, теплотворной способностью около 2600 л:а/7/,из. Газ этот может быть использован дл  газоснабжени  промышленности , а после карбурации продуктами пирогенетического разложени  нефти-дл  бытового газоснабжени .

Отработанна  азотна  кислота может быть регенерирована следующим образом. Если вз ть полученную после поглощени  азотной кислотой РНз смесь Hg РО и HNOg, налить в кислотоупорный куб и подогревать до 85-90°, то при этой температуре начинаетс  перегонка азотистой кислоты , в то врем  как орто-фосфорна  кислота только при температуре 200° начинает тер ть HgO (см. Менделеев-Основы химии)и переходить в состо ние пиро. Таким методом фракционированной разгонки можно отделить азотистую кислоту от фосфорной . Кроме того, если по пути движени  окислов азота пропустить воздух, то кислород последнего может вновь окислить азотистую и азотную кислоту по уравнению, схематично представленному

2 HNOg+.О, 2 HNOs,

котора  в холодильнике легко может быть сконденсирована.

Приведенна  схема по сн ет отдельные стадии предлагаемого способа.

В домну / загружаютс  в естественном виде фосфорит, кварц и кокс. После растопки печи в фурму подвод т кислород и пар. Последний позвол ет регулировать зону горени  до необходимой температуры.

Образующиес  газы, состо щие в основном из РНз СО и Hg и неболь-, шого количества СН,|, дл  очистки

от пыли пропускают через циклон 2, а затем через электрофильтр 3 дл  осаждени  элементарного фосфора.

Полученна  в циклоне пыль, в которой содержитс  небольшое количество фосфора, вместе с фосфором из коттрел  сжигаетс  в особой печи и в виде H.,PO4 осаждаетс  в коттреле (на чертеже не показано). «

Очищенные от элементарного фосфора и пыли газы доменной возгонки поступают в кислотоупорную ректификационную колонну 4, наполненную кольцами Рашига, куда из сборника 7 насосом 5 вбрызгиваетс  азотиста  кислота в смеси с фосфорной, в результате чего трехфосфористый водород окисл етс  ворто-фосфорную кислоту по уравнению, которое можно приближенно представить в следующем виде:

8 HNOj -I- 2 РНз 2 Нз POi + 8 HNO..

Смесь азотистой и орто-фосфорной кислоты в колонне 4 падает в виде флегмы на дно и по сифону X стекает в сборник 8. Дл  удалени  из флегмы HNOj по трубе 6 в колонну вводитс  глухой пар, нагревающий флегму до 120°. Из колонны 4 по стрелке 10 газы направл ютс  в колонну 11, где аналогичным образом последние промываютс  смесью азотистой и орто-фосфорной кислот, подающихс  из сборника 13 насосом 12 в колонну 11, наполненную кольцами Рашига. Заключенный в колонне 11 фосфористый водород в форме ИзР04 вместе с HNOj падает на дно колонны , где при помощи глухого пара подогреваетс  до 80°, азотиста  кислота в значительной части отгон етс  из фосфористой и вместе с газами по стрелке 14 направл етс  в колонну 15, точно так же наполненную керамиковой насадкой и орошаемую при помощи насоса 16 из резервуара 17 холодной ортофосфорной кислотой.

В колонне 15 газы на освобождаютс  от РН.,, промываютс  от основной массы окислов азота фосфорной кислотой и стекают через сифон Z в бак 13.

Из колонны 15 газы поступают в скруббер 18, наполненный коксом

и Орошаемый раствором Fe SO дл  поглощени  следов окиси азота. Раствор сернокислого железа дает непрочное соединение NO (Fe SO)., темнобурого цвета, из которого при нагревании она оп ть выдел етс .

Из скруббера/( газы направл ютс  в камеру 19, наполненную кусками хлорной извести, котора  поглощает следы РНз по уравнению

2 РНз - 8 Са С1о О 8 Са CL-r+2н;ро ,.

Очищенные от фосфористого водорода газы, состо щие в основном из СО и Нд, идут в газгольдер 20, а отсюда в газовую сеть дл  отопительных целей.

Что касаетс  отработанной азотной кислоты, то последн   может быть регенерирована следующим образом. Из баков 7, 8 и 13 смесь азотистой и орто-фосфорной кислот по трубе 22 насосом 23 пропускаетс  через кислотостойкий змеевик, где нагреваетс  продуктами сгорани  каменного угл  до 130° и по трубе 55 поступает в колонну 25, выложенную керамиковой насадкой, растека сь по всей поверхности последней. Благодар  господствующей в колонне 25 температуре 120° азотиста  кислота находитс  в парообразном состо нии и распадаетс  на

2 HNOa -) N0, -f NO + HgO.

С кислородом воздуха, который подаетс  сюда через патрубок 34, окись азота окисл етс  в NOj, дава  начало образованию новой порции азотной кислоты и т. д., пока в конечнэм итоге значительна  часть HNOj не превратитс  в HNO;, по уравнению, которое схематично можно представить следующим образом:

2HNO,+ 02 2НЫОз.

Образовавша с  таким образом азотна  кислота из колонны 25 по трубе 27 идет в поверхностный холодильник 2S, где сгущаетс  и вытекает в резервуар 29, откуда насосом 35 перекачиваетс  через змеевик 9, где нагреваетс  до 80 и по стрелке 30 направл етс  в колонну 11,

где идет в круговой процесс, соверша  описанную выше работу.

Орто-фосфорна  кислота, падаюш ,а  в виде флегмы на дно колонны 25, отпариваетс  глухим паром, нагревающим ее до 120° от HNOg и HNOg и по трубке 26 стекает в резервуар 17, откуда идет на приготовление концентрированных удобрений . Некотора  часть фосфорной кислоты идет в круговой цикл, дл  чего насосом 16 по стрелке 36 она подаетс  в колонну 15, соверша  описанный выше процесс.

Предмет изобретени .

Claims (2)

1.Способ получени  высококалорийного газа и фосфорной кислоты в домнах дл  возгонки фосфора из фосфоритов с применением обработки получаемых при этом газов смесью азотной и фосфорной кислот, отличающийс  тем, что возгонку фосфора ведут с введением в домну парокислородного дуть .

2.Прием выполнени  способа по п. 1, отличающийс  тем, что указанную обработку смесью азотной и фосфорной кислот ведут в присутствии кислорода.

ff -РН -М-Нг-СН, -пым