196574. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés foszforpentoxid gyártására a reakcióhő felhasználásával
1 2 A találmány tárgya berendezés foszforpentoxid előállítására a reakcióhő felhasználásával. A 0 046 865 sz. európai szabadalmi leírásból ismert egy olyan eljárás foszforpentoxid előállítására, amelyben az elemi foszfor levegő segítségével történő elégetésekor keletkező reakcióhőt használják fel energiaforrásként, amely eljárásra az jellemző, hogy a foszfort 5—0,01 gramm/m3 víztartalmú száraz levegővel égőkamrában égetik el, amelynek fémes falai üreges hűtőrendszerként vannak kialakítva, ahol a hűtőrendszerben 150-500 °C-ra melegített, 1-150 bar nyomású, a reakcióhő felvételére alkalmas folyadékot, illetve folyadék-gőzkeveréket keringtetnek hőhordozóként oly módon, hogy a hűtőrendszernél keletkezett gőzt innen folyamatosan elszívják és ekvivalens mennyisgű friss folyadékkal pótolják, és az égőkamrákból távozó forró P205 gőzöket lecsapatják, vagy származékanyagokká dolgozzák fel. A hűtőkörben alkalmazott folyadék előnyös módon víz. A falak, illetve az égőkamrák falai előnyös módon rozsdamentes acélból készülnek. Az égőkamra falait, illetve a hűtőrendszert előnyös módon direkt hegesztésű csövekből készült fémes csőfal bordáscsőfal vagy membráncsőfal képezi. Az egyes csövek lehetnek függőleges vagy vízszintes elrendezésűek. A foszforpentoxid gőzök 300-1000 °C hőmérséklettel távoznak az égőkamrából, és foszforsawá dolgozhatók fel. A 0 037 735 sz. európai szabadalmi leírásból ismert továbbá egy eljárás elemi foszfor víz jelenlétében történő elégetésénél keletkezett hő visszanyerésére, valamint ultrafoszforsav előállítására. Itt a P205 tartalmú termékáram egy fémes hűtőcsőkígyóval érintkezik, amelyen keresztül hőátadófolyadék áramlik, ami a hűtőcsőkígyó felületét 100— 900 °C hőmérsékleten tartja. Amennyiben a 0 046 865 sz. európai szabadalmi leírás szerint az égéslevegőt száraz állapotban vezetik be, a berendezés építhető közönséges acélból, is, mivel nem lép fel a korrózió, bár a nemesacélok alkalmazása azzal az előnnyel jár, hogy 80 °C hőmérsékletszint alatt nedves levegő alkalmazása is megengedett, amelynek jelentősége különösen az üzembevételnél (felfűtcs) vagy a berendezés leállításánál és esetleges vízbetörésnél mutatkozik. A leírt eljárások jóllehet elméletileg működőképesek, de átültetésük a műszaki és nagyüzemi gyakorlatban jelentős nehézségekkel jár. Megmutatkozott például, hogy amennyiben a P2Os tartalmú gáznemű végtermék minimális hőmérséklete 358 °C alá kerül, egy szívós lerakódás képződik a hűtőfalon, amely a további hőátadást jelentős mértékben akadályozza. Ez a lerakódás különösen hajlatokban és sarkokban vastagszik meg, majd időről időre darabosan leválik, amelynek következtében a leválás helyén egyetlen hőterhelés jön létre, és ennek következtében nagy belső hőmérsékleti feszültségek lépnek fel az egyes csőfalakban, ami ennek következtében kristályszerkezeti változásokat és végül repedéseket eredményez. A levált darabok másrészt lerakódásuk helyén akadályozzák a hőátadást. Végül az áthaladási keresztmetszet úgy beszűkülhet, hogy az égőkamrábart meg nem engedett túlnyomás jön létre, ami azonnali leállást és alapos tisztítást tesz szükségessé. Egy ilyen berendezés szögletes áramlási keresztmetszetű kivitelezésének az a hátránya, hogy a sarkokban erős lerakódások képződnek, amelyek egy bizonyos vastagság elérése után szabálytalanul leválnak, és a fentiekben leírt jelenséghez vezetnek. Amennyiben az égőkamrát nemesacélból készítik, ennek az acéllal szemben adódó kisebb hővezetőképessége miatt a maximálisan megengedhető hőmérsékleti feszültséget már sokkal alacsonyabb igénybevételnél elérik. A találmány által megoldandó feladat tehát olyan berendezés létrehozása foszforpentoxid gyártására a reakcióhő felhasználásával, amely kiküszöböli vagy legalábbis minimumra csökkenti a lerakódások képződését, így megszünteti az ebből adódó problémákat és egyúttal feleslegessé teszi a nemesacélok alkalmazását is. Meglepő módon a fentiekben vázolt nehézségek nem lépnek fel, ha az égőkamra hengeres testként van kialakítva és a köralakú fenéklemezben egy vagy több égő van elrendezve tengelyszimmetrikus elrendezésben. A falazat minden egyes hűtőcsövének felületén a hőmérséklet mindig magasabb kell legyen a P2Os szublimációs hőmérsékleténél (358 °C) vagy legfeljebb csekély mértékben ez alatt. Ebben az esetben a bőátadó felületeken nem képződik lerakódás vagy csak csekély mértékben és egyenletesen. Ily módon ragy fűtőfelület-terhelés érhető el. Lerakódás hiányában, illetve csekély mértékű és mindenekelőtt egyenletes lerakódás esetén a keletkező hőmérsékleti feszültségek egyenletesen oszlanak el az égő kamra egész kerületén. A hűtőcsövek köralakú falként történő elrendezése ezenkívül azt eredményezi, hogy az égőkamra depresszió vagy nagyobb nyomások esetén is üzemeltethető. A fentiek értelmében a találmány tárgya olyan berendezés foszforpentoxid elemi foszfornak száraz levegővel való elégetése útján történő előállítására, a reakejóhő energiaelőállításra történő felhasználása snellett, amely berendezésnek rozsdamentes acélból készült 1 égőkamrája van, amelynek 2 falazata üregeket tartalmazó hűtőrendszerként ■van kiképezve, továbbá folyékony foszfor bevezetésére szolgáló első 6 vezetékből, levegő bevezetésére szolgáló második 7 vezetékből, az 1 égőkamra felső végéről kiinduló, foszforpentoxid elvezetésére szolgáló 14 csővezetékből, a hűtőrendszerhez tartozó, hűtőkört képező bevezető 8 vezetékből és 9, 10 elvezető csövekből, valamint egy a hűtőkörbe iktatott, a friss hűtőfolyadék bevezetésére szolgáló 13 vezetékkel és gőz elvezetésére szolgáló 12 vezetékkel ellátott 11 gőzleválasztóból all és amelyre a találmány értelmében az jellemző, hogy az 1 égőkamra 2,5:1-5:1 magasság-átmérő arányú hengeres tartályként van kialakítva, amelynek 15 köralakú fenéklemezében egy-tíz 5 égő van elrendezve. Ezen belül lehetséges olyan változat, ahol a bereniezés 15 fenéklemezébe egy központosán elrendezett 5 égő van beépítve, de olyan változat is, ahol a 15 fenéklemezben kettő-tíz 5 égő van tengelyszimmetrikusan vagy koncentrikus körökön egymástól egyenlő távolságra elrendezve. Az 1 égőkamra hűtőrendszerként kialakított 2 falazata előnyösen párhuzamosan egymáshoz hegesztett csövekből álló csőfalból, bordáscsőfalból vagy membráncsőfalból áll és ez a 2 falazat előnyösen függőleges elrendezésű. A találmány értelmében az 5 égő vagy az 5 égők lehetnek egy-egy egyanyagos fúvókával vagy más eset196.574 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
