DE2135546A1

DE2135546A1 - Verfahren und anlage zur reinigung von gelbem phosphor

Info

Publication number: DE2135546A1
Application number: DE2135546A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Chem Dr Haas; Gerhard Dipl Chem Dr Hartlapp; Karl-Heinz Stendenbach
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1973-02-01
Also published as: US3836675A; CA971885A; GB1354224A; NL7209052A; DE2135546C3; NL174537B; NL174537C; DE2135546B2

Description

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Verfahr η und Anlage zur Reinigung von gelbem Phosphor

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfuhren zur Reinigung von gelbem Phosphor, wobei flüssiger gelber Phosphor in Gegenwart von Wasser mit Aktivkohle vermischt und nach einer Kontaktzeit die Aktivkohle von dem Gemisch abgetrennt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Soll elementarer gelber Phosphor als Ausgangsprodukt für die Herstellung von Phosphorfolgeprodukten, wie z. B. PpSf-, eingesetzt werden, so ist es in vielen Fällen erforderlich, im Phosphor enthaltene Verunreinigungen vorher zu entfernen. Es ist bereits bekannt, den Phosphor mit konzentrierter Schwefelsäure zu reinigen. Dabei kommt es jedoch gelegentlich, zu lokalen Überhitzungen im Reaktionsgefäß, was zu einer Selbstentzündung des Phosphors und damit zu Bränden und Explosionen führen kann.

Ferner ist schon die Reinigung von Phosphor mit Polyphosphorsäure und Aktivkohle bzw. Mischungen von Aktivkohle und Bleicherde beschrieben worden. Dabei wird ein Phosphor mit Geholten an anorganischen Verunreinigungen von 0,00^) % und an organischen Verunreinigungen von 0,009 0,01 % erhalten.

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Der Nachteil dieser Arbeitsweise besteht darin, daß unter Wasserausschluß gearbeitet werden muß und der Gehalt an organischen Verbindungen nur bis 0,009 % gesenkt werden kann.

Für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Phosphorprodukten, insbesondere von Pp^5 sind jedoch Gehalte des Phosphors an organischen Verunreinigungen von weniger als 0,001 % zwingend erforderlich.

Weiterhin ist bekannt, gelben Phosphor und Aktivkohle im Gewichtsve.rhältnis 1 : 0,1 in Gegenwart von Wasser bei Temperaturen zwischen 60 und 90 C 1 Stunde lang zu.rühren und anschließend die Aktivkohle von dem Gemisch abzutrennen.

Zur Verwendung von hochreinem Phosphor in der Elektrotechnik hat man die Reinigung des Phosphors mit Hilfe von Aktivkohle noch mit anderen Reinigungsstufen kombiniert, um außer den organischen Verunreinigungen auch die anorganischen Verunreinigungen bis auf Spuren zu entfernen. Hierbei wird der Phosphor mit Blei im Gewichtsverhältnis 1:1 und Aluminium im Gewichtsverhältnis Phosphor : Aluminium =1 : 0,1 eine Stunde lang unter Rückfluß auf 800⁰C erhitzt und nach Abkühlung im Vakuum von 5 - 9 mm Hg bei 260 - 270⁰C destilliert. Dem destillierten Phosphor fügt man Aktivkohle im Gewichtsverhältnis 1 : 0,1 zu und führt, nach einstündigem Verrühren sowie anschließender Zugabe von 15 %iger Salpertersäure, eine Wasserdampfdestillation durch. Der dabei erhaltene Phosphor w^ist einen sehr hohen Reinheitsgrad auf. Die anorganischen Verunreinigungen betragen weniger als 3 ppm, die organischen Verunreinigungen 9»8 ppm.

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Diese Arbeitsweise hat jedoch die Nachteile, daß es nur diskontinuierlich betrieben werden kann, einen hohen Aktivkohleverbrauch aufweist und außerdem so kompliziert und technisch aufwendig ist, daß es sowohl vom wirtschaftlichen wie vom technischen Standpunkt her betrachtet nur im Labormaßstab durchführbar ist.

.Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Phosphor mit einem Gehalt an Verunreinigungen, insbesondere solchen organischer Natur, von weniger als 0,001 % in einem technisch einfachen sowie wirtschaftlichen Verfahren kontinuierlich herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine wäßrige Suspension von Aktivkohle mit einem Gehalt von 50 bis 500 kg/m , vorzugsweise von 150 kg/m , an Aktivkohle in solchen Mengen mit dem Phosphor auf einer Mischstrecke vermischt, daß 0,5 bis 5 Gewichts^, vorzugsweise 1 bis 3 Gewichts% Aktivkohle, bezogen auf Phosphor, eingesetzt werden, Aktivkohle und Phosphor 0,5 bis 15 min., vorzugsweise 2 min, miteinander in Kontakt läßt und dann die Aktivkohle durch Filtration vom Phosphor abtrennt.

Vorteilhafterweise setzt man eine Aktivkohle mit einer inneren Oberfläche von mindestens 800 m /g ein und entfernt man den in der Filterzone anfallenden, aus Aktivkohle bestehenden Filterkuchen mittels Zentrifugalkräften aus der Filterzone.

Zweckrnäßigerweise vermischt man den flüssigen Phosphor und die Aktivkohlesuspension nach dem Gegenstromprinzip miteinander, wobei die besten Ergebnisse dann erzielt werden, wenn man die Aktivkohlesüspension und den Phosphor zusammen durch den ab- und aufsteigenden Teil einer senkrechten, er-

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forderlichenfalls beheizten, Rohrschleife fließen läßt.

Falls erforderlich, läßt sich der Reinigungseffekt noch weiter verstärken, indem man Phosphor auf einer Mischstrecke nach dem Gegenstromprinzip mit der wäßrigen Aktivkohlesuspension miteinander vermischt, dann in einer Filterzone die Aktivkohle von der flüssigen Phase der Mischung abtrennt, wobei der Filterkuchen durch Zentrifugalkraft aus der Filterzone entfernt wird, darauf die flüssige Phase auffängt, den Phosphor sich absetzen läßt und ihn noch ein zweites Mal oder mehrere Male in der gleichen Weise mit der wäßrigen Aktivkohlesuspension behandelt.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Arbeitsweise bestehen in erster Linie darin, daß bei einem niedrigen Aktivkohleverbrauch (etwa 2,5 % des eingesetzten Phosphors) ein hoher Reinheitsgrad (< 0,001 % Verunreinigungen) erzielt wird. Ferner darin, daß sie technisch sehr einfach und kontinuierlich durchführbar ist und sie sich gegenüber den bekannten Verfahren durch eine große Betriebssicherheit auszeichnet.

In der nachfolgenden Zeichnung ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben.

Diese Anlage besteht aus einem Phosphorbehälter 1, der über eine Lfeitung'2, welche in eine etwa 10 m hohe, senkrechte Rohrschleife 3 übergeht, mit einem Zwischengefäß 4 verbunden ist, welches einen Wasserüberlauf 5 besitzt. In den aufsteigenden Teil einer etwa 10m langen, senkrechten Rohrschleife 3 mündet eine Abflußleitung 6 eines mit einem Rührwerk ausgestatteten Behälters 7, der zur Herstellung der wäßrigen Aktivkohlesuspension vorgesehen ist. Vom Zwischengefäß 4 führt eine Leitung 8 zu einem Zentrifugalfilter 9, dessen Abflußleitung 10 für den gereinigten Phosphor an einen Sammelbehälter 11 für das Endprodukt angeschlossen ist.

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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens soll anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert werden.

•Beispiel 1

Es wurden 20 t Phosphor mit einem Gehalt an organischen Verunreinigungen von 0,28 Gewichts^ mit 200 kg Aktivkohle, die eine innere Oberfläche von 800 m /g aufwies, in Form einer 15 gewichts%igen wässrigen Suspension vermischt und die Mischung nach einer Kontaktzeit von 2 Minuten· filtriert. Nach Filtration betrug der Gehalt an organischen Verunreinigungen nur noch 0,018 Gewichts%.

Beispiel 2

10 t des gemäß Beispiel 1 vorgereinigten Phosphors mit einem Gehalt an organischen Verunreinigungen von 0,018 Gewichts^ wurden mit 150 kg Aktivkohle, die eine innere Oberfläche von 800 m /g aufwies, in Form einer 15 gewichts%igen wäßrigen Suspension vermischt. Nach einer Kontaktzeit von 2,5 Minuten und nachfolgender Filtration war der Gehalt des Phosphors an organischen Verunreinigungen auf weniger als 0,001 Gewichts!^ gesunken.

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Claims

— D — Patentansprüche

1.. Verfahren zur Reinigung von gelbem Phosphor, wobei flüssiger gelber Phosphor in Gegenwart von Wasser mit Aktivkohle vermischt und nach einer Kontaktzeit die Aktivkohle von dem Gemisch abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Suspension von Aktivkohle mit einem Gehalt von 50 bis 500 kg/m an Aktivkohle in solchen Mengen mit dem Phosphor auf einer Mischstrecke vermischt, daß 0,5 bis 5 Gewichts% Aktivkohle, bezogen auf Phosphor, eingesetzt werden, Aktivkohle und Phosphor 0,5 bis 15 min. miteinander in Kontakt läßt und
dann die Aktivkohle durch Filtration vom Phosphor abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Aktivkohlesuspension mit einem Aktivkohlegehalt von etwa 150 kg/m einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivkohiesuspension in solchen Mengen mit dem Phosphor vermischt, daß 1 bis 3 Gewichts% Aktivkohle, bezogen auf Phosphor, eingesetzt v/erden..

4. Verfahren nr>ch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Aktivkohle und Phosphor eti/va 2
min., miteinander in Kontakt läßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis.4, dadurch gekennzeichnet , daß man in der Filterzone den anfallenden, aus Aktivkohle bestehenden Filterkuchen mittels Zentrifugalkräften aus der Filterzone entfernt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,- daß man eine Aktivkohle mit einer inneren

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Oberfläche von mindestens 800 in /g einsetzt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den flüssigen Phosphor und die Aktivkohlesuspension nach dem Gegenstromprinzip miteinander vermischt.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß man die Aktivkohlesuspension und den Phosphor zusammen durch den ab- und aufsteigenden Teil einer senkrechten, erforderlichenfalls beheizten, Rohrschleife fließen läßt.

9- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man zur Reinigung des Phosphors diesen auf einer Mischstrecke nach "dem Gegenstromprinzip mit der wäßrigen Aktivkohlesuspension miteinander vermischt, dann in einer Filterzone die Aktivkohle von der flüssigen Phase der Mischung abtrennt, wobei der Filterkuchen durch Zentrifugalkraft aus der Filterzone entfernt wird, darauf die flüssige Phase auffängt, den Phosphor sich absetzen läßt und ihn noch ein zweites Mal oder mehrere Male in der gleichen Weise mit der wäßrigen Aktivkohlesuspension behandelt.

10. Anlage zur einstufigen Reinigung von gelbem Phosphor mit Hilfe von Aktivkohle, bestehend aus einem Vorratsbehälter (1) für Phosphor,-wobei dieser Behälter über eine Leitung (2) und eine senkrechte Rohrschleife (3) mit einem Zwischengefäß (4), das mit einem Wasserüberlauf (5) versehen ist, in Verbindung steht, ferner einem mit einem Rührwerk ausgerüsteten Behälter (7) zur Herstellung einer wäßrigen Aktivkohlesuspension, dessen Abflußleitung (6) in die Rohrschleife (3) mündet, und bestehend

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aus einem Filter (9), der einerseits über eine Leitung (8) mit dem Zwischengefäß (4) und andererseits über eine Leitung (10) mit einem Behälter (11) für den gereinigten Phosphor verbunden ist.

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