Как известно, элементарный фосфор и фосфористый водород можно окислить, не затрачивая энергии экзотермических газов СО и Н2, различными реагентами: хлорной водой, хлорной известью, хлоратами натрия и кальция, азотной кислотой, сернистой кислотой и др.
Автор изобретения предлагает окислять РНз и Р4 методом анодного окисления.
Сущность предлагаемого автором способа заключается в следующем. Через раствор НзРО4 пропускается постоянный электрический ток. При этом, как известно из электрохимии, на аноде будет выделяться кислород, а на катоде водород согласно следующим реакциям:
8НзРО4 - 24Н + 8РО4 ;
24Н + 24 е. 24Н° (выделяется на
катоде);
8РО4 - 24 И 4- 24Н ОН - 24Н -f
+ 8РО4 -f I2H- -f 12ОН + 120°
(выделяется на аноде);
ЗРНз + 120° - 6Н + ЗРО4. Если теперь через жидкость у анода
пропустить газ, состоящий в основном из СО и Na, а также водорода (колощниковый газ), или почти один СО (газ из электропечи), содержащие примеси Р и РНз, то произойдет окисление Р и РНз кислородом в момент выделения, причем образующиеся продукты окисления будут поглощаться фосфорной кислотой на сильно развитой поверхности насадки. Окись углерода (СО) и водород при этих условиях не окисляются.
Практически окисление Р и РНз осуществляется следующим образом (см. фиг. 1).
В скруббере / устанавливаются несколько полок. На эти полки наложены насадка, кварц, кольца Ращига и т. п. Эти полки соединены с положительным полюсом источника электричества таким образом, что каждая полка является анодом.
Отрицательный полюс (катод) погружен в бак с фосфорной кислотой. Чтобы очистить газы от Р и РНз, их направляют по трубе 4 в скруббер /. В этот момент скруббер начинают орощать фосфорной кислотой и пускают электроток.
Начавшийся электролиз вызывает выделение в скруббере на анодах активного кислорода, который быстро окисляет 1РНз и Р, причем образовавшиеся продукты окисления поглощаются фосфорной кислотой.
Очищенный от Р и РНз газ выходит из патрубка 5 и может быть использован для синтеза или в качестве горючего.
Что касается водорода, образующегося на катоде, то последний собирается под куполом резервуара 2. Водород этот содержит немного РНз в результате восстановления им электролита. Чтобы очистить его от следов РНз, его необходимо пропустить через скруббер 1, где произойдет окисление РНз, и таким образом очистка газа от последнего.
Для передвижения ионов электролита скруббер 1 и резервуар 2 соединены кислотоупорной трубой 6. Орошение скруббера осуществляется насосом 7 по трубе 8. Скруббер покоится на фундаменте с электроизоляционной трубой 9.
Для устранения потерь тока скруббер покрыт изоляцией.
Очистку газа можно также осуществить при применении вместо скруббера барботера. Схема работы с последним может быть представлена в таком виде (см. фиг. 2). Газ из электропечи или доменной печи после конденсации фосфора, состоящий, главным образом, из СО, Н2 и N2 с примесью Р и РНз, направляется по трубе / последовательно в барботеры 2 и 5, работающие под вакуумом. Необходимое продвижение газа осуществляется при помощи вакуум-насоса 4.
Газ, поступая в барботер, проходит через пористую графитовую или сделанную из другого кислотоупорного материала пластинку 5 и б. При этом он разбивается на множество пузырьков, благодаря чему сильно увеличнчивается поверхность соприкосновения газа с жидкостью.
В барботеры наливают фосфорную кислоту, температуру которой при помощи глухого пара поднимают до 70-80°.
Для окисления Р и РНз в барботер пускают электроток, причем пористые плиты 5 & 6 служат анодом. Выделяющийся in statu nascendi кислород окисляет Р и РНз в НзРО4, которая растворяется в основной массе фосфорной кислоты.
Что касается катода, то он погружен в разервуар 7 с фосфорной кислотой. Для переноса ионов служит труба 5, по которой циркулирует НзРО4. Выделяющийся водород по трубе 9 направляется в барботер 3, где заключенные в нем Р и РНз окисляются на аноде 6. Очищенный водород присоединяется к основной массе газа и поступает по трубе 10 в газгольдер //, откуда газ направляется на синтез или на топливо.
В случае получения водорода отдельно от основной массы газа, его очищают в специально предназначенном барботере с анодом (на чертеже не показано).
Для устранения потерь электроэнергии окислительная аппаратура должна быть хорошо изолирована.
Предлагаемый способ при полной автоматичности своей является легко выполнимым и вполне рентабельным.
Предмет изобретения.
Способ окисления элементарного фосфора и фосфористого водорода, содержащихся в газах от электрической или доменной возгонки фосфора, отличающийся тем, что обрабатываемые фосфорной кислотой колошниковые газы подвергают анодному окислению при помощи анода, расположенного в нижней части скруббера или барботера. Е авторскому свидетельству И. С. № 56171 Розенкравщ:
Фиг/
Фиг.
