Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umsetzung von Phosphoroxid zu elementarem Phosphor sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Unter Phosphoroxid werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung P ₄ C> ₆ , P ₄ O ₇ , P ₄ O ₈ , P ₄ O ₉ , P ₄ O ₁₀ , P ₄ O, PO, PO ₂ und insbesondere P ₂ O ₅ verstanden. Wann immer daher in der vorliegenden Anmeldung von Phosphoroxid, Phosphoroxiden oder dergleichen die Rede ist, so sind darunter die oben genannten Phosphoroxid-Spezies zu verstehen, wobei diese in reiner Form oder als Gemisch einiger oder aller der genannten Spezies vorliegen können. Die bevorzugte Phosphoroxid-Spezies ist jedoch P ₂ O ₅ .

Die Preise für Rohphosphat erfahren in letzter Zeit aufgrund der Verknappung geeigneter Rohstoffquellen eine ständige Steigerung. Zudem weisen die ausgebeuteten Phosphaterze zunehmend bedeutende Gehalte von Uran, Cadmium, Selen und weiteren gesundheitsschädlichen Begleitstoffe auf. Derartige Begleitelemente können nur mit sehr großem Aufwand entfernt werden, sodass die Verwendung von Phosphaten aus solcherart belasteten Erzen immer unwirtschaftlicher wird.

Andererseits finden sich in Abfallstoffen teilweise relativ große Gehalte an Phosphor-Verbindungen. Dies trifft beispielsweise auf Klärschlamm, Tiermehl, Gülle, Lebensmittelreste (beispielsweise Fischverarbeitungsrückstände) aber auch auf

Stahlwerksschlacke, Beizrückstände, Entzunderungsrückstände, Textilien, flammhemmende Kunststoffe, Waschmittel (Phosphonate), Insektizide, Herbizide und dergleichen zu.

Insbesondere für die Lebensmittelherstellung und für die pharmazeutische Industrie werden hochreine Phosphor- Ausgangsstoffe benötigt, die aus elementarem Phosphor (P ₄ , weißer Phosphor) darstellbar sind. Die Herstellung gestaltet sich jedoch zunehmend schwierig und wird zumindest in Europa derzeit nicht mehr durchgeführt.

Ein wesentliches Zwischenprodukt bei der Herstellung von elementarem Phosphor aus den genannten Abfallstoffen ist P ₂ O ₅ , Phosporpentoxid . Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Phosphorpentoxid zu elementarem Phosphor umzusetzen, wobei jedoch die Bildung von Phosphinen (insbesondere PH ₃ , im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auch allgemein PH _X) , die als geruchloses Gas flüchtig und in hohem Maße toxisch sind, ein großes Problem darstellt.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein ökonomisch und ökologisch vertretbares Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zur Herstellung von elementarem Phosphor aus Phosphoroxiden bereitzustellen, wobei auch die im Zusammenhang mit Phosphor immer zu beachtenden kritischen Sicherheitsaspekte im Auge behalten werden sollen und insbesondere die Bildung von Phosphinen hintangehalten werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass Phosphoroxid gasförmig zusammen mit H ₂ an einem unteren Ende eines Reaktors in einen Hohlraum des Reaktors eingebracht und mit in dem Hohlraum angeordneten, beheizten Widerstandsheizelementen in Kontakt gebracht wird und ein Produktgasstrom von P2, H2 und H2O an einem oberen Ende des Reaktors abgezogen wird.

Die Gegenwart von H2 als Reduktionsmittel für Phosphoroxide ist an sich von vornherein erfolgversprechend, wobei die entsprechende Erhitzung durch die Widerstandsheizelemente die nötige Reduktionsenergie bereitstellt. Auf diese Weise wird die Bildung von Phosphinen vollständig verhindert. Es wird daher durch das erfindungsgemäße Verfahren unmittelbar eine reine Phosphor-Spezies erhalten, die in der Folge zu anderen, reinen Phosphor-Spezies umgesetzt werden kann.

An sich kann die gesamte Reduktionsenergie durch die Widerstandsheizelemente bereitgestellt werden. Um jedoch die Reduktion der Phosphoroxide optimiert zu gestalten und insbesondere die Bildung von Phosphinen von Beginn des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verhindern, ist die Erfindung bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass Phosphoroxid und H2 bei einer Temperatur von 200°C bis 400°C, bevorzugt 250°C bis 350°C, insbesondere bevorzugt bei 300°C in den Reaktor eingebracht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren derart gesteuert, dass der Produktgasstrom bei einer Temperatur von 1250°C bis 1450°C, bevorzugt 1300°C bis 1400°C, insbesondere bevorzugt bei 1350°C aus dem Reaktor abgezogen wird. Eine Erhitzung durch die Widerstandsheizelemente auf derartige Temperaturen stellt sicher, dass die Umsetzung von Phosphoroxiden zusammen mit H2 zu P2, H2O und H2 quantitativ erfolgt und keine Phosphine den Reaktor verlassen können. Hinsichtlich einer effizienten Umwandlung der für die Widerstandsheizelemente eingesetzten elektrischen Energie und hinsichtlich einer möglichst langen Lebensdauer der Widerstandsheizelemente werden die Widerstandsheizelemente aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Platin, Nickel und dessen Legierungen, Wolfram, legierten Stählen und Heizleiterlegierungen bereitgestellt. Graphit bietet eine besonders hohe spezifische Wärmeausbeute und die genannten Metalle Platin, Nickel und dessen Legierungen, Wolfram und legierte Stähle können zu einem nicht unerheblichen Ausmaß eine Katalyse der Reduktionsreaktion von Phosphoroxid zu P2 bewirken. Heizleiterlegierungen wie beispielsweise Kanthai ® oder Sicromal ® bieten hingegen eine besonders lange Lebensdauer der aus diesem speziellen Materialien hergestellten Widerstandsheizelemente.

Bevorzugt werden die Widerstandsheizelemente bei einer Spannung von 25 V bis 45 V, bevorzugt 30 V bis 40 V, insbesondere bevorzugt 35 V betrieben.

Grundsätzlich können die Widerstandsheizelemente sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom zur Bereitstellung der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nötigen Reduktionsenergie betrieben werden. Bevorzugt werden die Widerstandsheizelemente jedoch mit Gleichstrom betrieben, wodurch die Widerstandsheizelemente ein negatives elektrisches Potential annehmen, wodurch das Reduktionspotential für die Umsetzung von Phosphoroxid erhöht wird.

Das Phosphoroxid zur Umsetzung zu elementarem Phosphor mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann aus verschiedenen Quellen stammen. Eine bevorzugte Art der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht hierbei vor, dass als Phosphoroxid P2O5 zur Umsetzung zu elementarem Phosphor durch eine Behandlung von Ferrophosphor, insbesondere von Fe2P, mit Wasser und Sauerstoff bei Temperaturen von mindestens 300°C gebildet wird. Ferrophosphor stellt ein weitgehend unerwünschtes Nebenprodukt bei der Gewinnung von elementaren Phosphor dar und fällt darüberhinaus in nicht unerheblichem Ausmaß auch im Wöhler-Niederschachtofenprozess an. Eine weitere Quelle von Ferrophosphor zur Bildung von P2O5 ist darüberhinaus durch das Verfahren der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung gegeben, welches in der internationalen Patentanmeldung PCT/IB2020/062183 offenbart ist. Bei der Oxidation von Ferrophosphor bilden sich in einer stark exothermen Reaktion Eisenoxide und Phosphoroxide, insbesondere Phosphorpentoxid :

2 Fe ₂ P + 4,50 ₂ -> 4 FeO + P ₂ 0 ₅

Das hierbei gebildete P2O5 kann dann mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu elementarem Phosphor umgesetzt werden.

Eine besonders günstige Verfahrensweise ergibt sich dann, wenn die Behandlung von Ferrophosphor mit Wasserdampf und Sauerstoff-Gas mit einer Temperatur von mindestens 310°C begonnen wird, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. Wie gezeigt werden konnte, bildet sich bei der Zugabe von Wasser und Sauerstoff bei der Oxidation von Ferrophosphor auch H2. Somit ergibt sich eine ferritische Schmelze und eine Gasphase von P2O5 und H2, was den Edukten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von elementarem Phosphor entspricht. Bei der stöchiometrischen Zugabe von Wasser bildet sich gemäß der Reaktionsgleichung 2 Fe ₂ P + 9 H ₂ 0 -> 4 FeO + P ₂ 0 ₅ + 9 H ₂ darüberhinaus ein Überschuss an H ₂ von ungefähr 400 Nm ³ H ₂ pro Tonne Fe ₂ P, der in der darauffolgenden Reduktion von P ₂ Os beziehungsweise anderen Phosphoroxiden großteils nicht benötigt wird und anderweitig verwertet werden kann.

Der Prozess gemäß dieser bevorzugten Verfahrensvariante muss nur mit Wasserdampf und Sauerstoff-Gas bei mindestens 310°C begonnen werden, da die Reaktion exotherm ist und sich in der Folge thermisch selbst aufrecht erhält. Es können daher nach dem Anfahren der Behandlung von Ferrophosphor mit Wasserdampf und Sauerstoff-Gas die Reaktanten bei geringeren Temperaturen zugeführt werden, wobei das Wasser aufgrund der genannten Exothermie des Prozesses verdampft und dadurch auch eine geeignete Kühlwirkung entfalten kann.

Alternativ kann die Behandlung von Ferrophosphor mit Wasser und Sauerstoff-Gas auch dergestalt erfolgen, dass Ferrophosphor in Form von Granalien bereitgestellt und die Granalien vor der Behandlung mit Wasser und Sauerstoff-Gas auf Temperaturen von mindestens 310°C erhitzt werden. Auch hier muss das genannte Temperaturniveau aufgrund der Exothermie nur zu Beginn bereitgestellt werden.

Alternativ kann die Behandlung von Ferrophosphor mit Wasser und Sauerstoff-Gas auch dergestalt erfolgen, dass der Ferrophosphor einem Eisenbad schmelzflüssig aufgegeben wird und in das Eisenbad Wasser-Nassdampf und Sauerstoff-Gas eingeblasen werden. Das Temperaturniveau in dem Eisenbad ist naturgemäß deutlich höher als die zuvor genannten 310°C und es kommt zu einer sehr raschen Umsetzung von im Eisenbad gelösten Ferrophosphor zu P ₂ Os und H ₂ . Durch die Exothermie des Prozesses würde die Temperatur des Eisenbades steigen, dies wird jedoch dadurch verhindert, dass Nassdampf zum Einsatz gelangt, sodass die Verdampfungsenthalpie des Wassers des Wasser-Nassdampfes eine geregelte Kühlung und bei geeigneter Nassdampf-Zugabe trotz der Exothermie einen kontinuierlich isothermen Prozess ermöglicht.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens fallen große Wärmemengen an, die bevorzugt nutzbringend abgebaut werden müssen, um das gebildete Produkt, elementaren Phosphor, weiterverarbeiten zu können. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Produktgasstrom aus gasförmigem P2, H2O und H2 abgezogen und zur Bildung von gasförmigem P4 einer Abkühlung auf Temperaturen zwischen 280°C und 350°C unterworfen wird. Gasförmiger P4 stellt eine für die weitere Verarbeitung besonders interessante Phosphor-Spezies dar.

In diesem Zusammenhang ist es weiters vorgesehen, dass die Wärme der Abkühlung des Produktgasstroms zur Vorwärmung des Phosphoroxids und gegebenenfalls von H2 vor dem Einbringen des Phosphoroxids und gegebenenfalls des H2 in den Reaktor eingesetzt wird, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. Die Vorwärmung erhöht die anfängliche Reaktionskinetik in bedeutendem Ausmaß und vermindert somit zusätzlich die Bildung von unerwünschten Zwischenprodukten und insbesondere von Phosphinen. Die Reinheit des gebildeten elementaren Phosphors wird hierdurch weiter erhöht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Produktgasstrom zur Kühlung in eine Säule aus Kohlenstoffträgem , insbesondere aus Holzkohle, eingeleitet und aus der Säule P ₄ , CO und H2 als sekundärer Produktgasstrom abgezogen und einer Abkühlung auf Temperaturen zwischen 280°C und 350°C unterworfen. Bei dieser speziellen Art der Kühlung in einer Säule aus Kohlenstoffträgem wird neben dem im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gewünschten P ₄ und H2 auch CO, Kohlenmonoxid, erhalten, welches nach der Phosphorabtrennung als Synthesegas thermisch oder chemisch verwertet werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Reaktor mit einem einen Hohlraum begrenzenden Gehäuse mit einer an einem unteren Ende des Reaktors angeordneten Aufgabevorrichtung für Phosphoroxid und H2 und einer am einem oberen Ende angeordneten Abzugsvorrichtung für P2, H2O (dampfförmig) und H2 sowie in dem Hohlraum angeordneten Widerstandsheizelementen, wobei die Widerstandsheizelemente zur Durchströmung mit Phosphoroxid und H2 in einem axialen Bereich angeordnet sind, der sich über zumindest 50% der axialen Erstreckung des Reaktors zwischen dem oberen Ende und dem unteren Ende des Reaktors erstreckt. Diese Vorrichtung ist somit ein Reaktor, der Widerstandsheizelemente aufweist, die sich über einen substantiellen axialen Bereich des Reaktors erstrecken, sodass Phosphoroxid beim Durchströmen des Reaktors in ausreichend intensiven und andauernden Kontakt mit den heißen Oberflächen der Widerstandsheizelemente gelangen kann, um die Umsetzung zu P2 zu gewährleisten. Die Widerstandsheizelemente sind nicht nur in einem Bodenbereich oder an Wänden des Reaktors angeordnet, wie dies etwa bei herkömmlichen Heizkesseln der Fall ist, sondern durchziehen den Reaktor über wesentliche Teile des Hohlraums des Reaktors und werden auf diese Weise von dem aufsteigenden Phosphoroxid umstrichen, um dieses zu P2 umzusetzen. Bevorzugt erstreckt sich der axiale Bereich, in dem die Widerstandsheizelemente angeordnet sind, über zumindest 60%, weiter bevorzugt 70%, insbesondere bevorzugt 80% der axialen Erstreckung des Reaktors zwischen dem oberen Ende und dem unteren Ende des Reaktors, um die Umsetzung zu bewerkstelligen .

Bevorzugt bestehen die Widerstandsheizelemente aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Platin, Nickel und dessen Legierungen, Wolfram, legierten Stählen und Heizleiterlegierungen. Graphit bietet eine besonders hohe spezifische Wärmeausbeute und die genannten Metalle Platin, Nickel und dessen Legierungen, Wolfram und legierte Stähle können zu einem nicht unerheblichen Ausmaß eine Katalyse der Redutkionsreaktion von Phosphoroxid zu P2 bewirken. Heizleiterlegierungen wie beispielsweise Kanthai ® oder Sicromal ® bieten eine besonders lange Lebensdauer der aus diesem speziellen Materialien hergestellten Widerstandsheizelemente .

Die Widerstandsheizelemente können als sich quer zur axialen Erstreckung des Reaktors erstreckende Stäbe, insbesondere zu Gittern gekreuzte Stäbe, ausgebildet sein, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. Derartige Stäbe erstrecken sich somit quer zur Strömungsrichtung des axial in dem Hohlraum aufsteigenden Phosphoroxid und gelangen dadurch in besonders intensiven Kontakt mit dem Phosphoroxid. Hierdurch wird die vollständige Umsetzung des Phosphoroxids zu P2 gefördert. Wenn die Stäbe, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht, zu Gittern gekreuzt sind, wird gleichzeitig eine größere Dichte an Stäben im Hohlraum erzielt . Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Widerstandsheizelemente als sich quer zur axialen Erstreckung des Reaktors erstreckende, auf mehreren aufeinander folgenden Ebenen angeordnete Netze ausgebildet.

Die Netze weisen hierbei an ihren Rändern entsprechende elektrische Kontakte auf, um sie konduktiv zu erhitzen. Derartige Netze bieten eine besonders hohe Dichte der Widerstandsheizelemente und sorgen bei entsprechender Porosität für eine gute Durchmischung der Reaktanten.

Weiters kann es in bevorzugter Weise vorgesehen sein, dass die Widerstandsheizelemente als sich längs der axialen Erstreckung des Reaktors erstreckenden Rohre ausgebildet sind, wobei die Rohre von Phosphoroxid und H2 durchströmbar sind. In diesem Fall wird das Phosphoroxid zumindest teilweise durch die Widerstandsheizelemente hindurch geführt, wobei ebenfalls ein sehr intensiver Kontakt des Phosphoroxids mit den Widerstandsheizelemente garantiert wird. Die Umsetzung zu P2 ist in diesem Fall dementsprechend effizient.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Abzugsvorrichtung mit einer Kühlvorrichtung verbunden, die zur Abkühlung des Produktgasstroms auf Temperaturen zwischen 280°C und 350°C eingerichtet ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens fallen große Wärmemengen an, die bevorzugt nutzbringend abgebaut werden müssen, um das gebildete Produkt, elementaren Phosphor, weiterverarbeiten zu können. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Abzugsvorrichtung mit einer Kühlvorrichtung verbunden ist, die zur Abkühlung des Produktgasstroms auf Temperaturen zwischen 280°C und 350°C eingerichtet ist. Hierbei bildet sich gasförmiges P ₄ , das eine für die weitere Verarbeitung besonders interessante Phosphor-Spezies darstellt.

Bevorzugt ist die Kühlvorrichtung von zumindest zwei regenerativen Wärmetauschern gebildet, die wechselweise und parallel vom Produktgasstrom durchströmbar sind. Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung anfallenden Wärmemengen sind mitunter ausgesprochen bedeutsam, sodass die Verwendung zweier wechselweise und parallel betriebener regenerativer Wärmetauscher angemessen sein kann.

Um die Wärmetauscher zu regenerieren, kann es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die zumindest zwei regenerativen Wärmetauscher zur Regeneration alternierend vom Produktgasstrom durchströmbar sind. Die hierdurch erfolgende Vorwärmung des Phosphoroxids und von H ₂ erhöht die anfängliche Reaktionskinetik in bedeutendem Ausmaß und vermindert somit zusätzlich die Bildung von unerwünschten Zwischenprodukten.

Die Reinheit des in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebildeten elementaren Phosphors wird hierdurch weiter erhöht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kühlvorrichtung von einer Säule aus Kohlenstoffträgem , insbesondere aus Holzkohle, gebildet. In dieser speziellen Kühlvorrichtung in Form einer Säule aus Kohlenstoffträgem wird neben dem im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gewünschten P ₄ und H ₂ auch CO, Kohlenmonoxid, erhalten, welches nach der Phosphorabtrennung als Synthesegas thermisch oder chemisch verwertet werden kann.

Um gasförmiges P ₄ zu verflüssigen, kann es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass ein Kondensator zum Kondensieren von P ₄ und H ₂ O an die Kühlvorrichtung anschließt. In dem Kondensator sammeln sich flüssiges P ₄ und flüssiges H ₂ O in einer Wanne, aus welcher das P4 durch Dekantieren vom Wasser getrennt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen die Figuren 1 und 2 schematische Darstellungen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Figuren 3a bis 3d vereinfachte Darstellungen von Reaktoren zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

In Figur 1 ist ein Reaktor mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, welchem über eine am unteren Ende la des Gehäuses 7 des Reaktors 1 angeordnete Zuführvorrichtung 2 ein Eduktstrom aus Phosphoroxid beziehungsweise Phosphoroxiden und Wasserstoffgas (H ₂₎ zugeführt werden kann. In dem Reaktor 1 befindet sich ein Hohlraum 3, in dem eine Vielzahl von Widerstandsheizelementen 4 angeordnet ist. Phosphoroxid und H ₂ steigen im Hohlraum 3 auf, umstreichen dabei die Widerstandsheizelemente 4 und werden sukzessive zu P ₂ , H ₂ O, H ₂ umgesetzt, welche als Produktgasstrom bei Temperaturen von ungefähr 1350°C am oberen Ende lb des Reaktor 1 an einer Abzugsvorrichtung 5 abgezogen werden. Der Produktgasstrom gelangt in der Folge über eine Ableitung 6 in eine Kühlvorrichtung 8 und wird dort auf Temperaturen zwischen 280°C und 350°C abgekühlt, wobei sich P ₂ zu P ₄ umlagert. Die Kühlvorrichtung 8 umfasst beispielsweise zwei wechselweise und parallel vom Produktgasstrom durchströmte regenerative Wärmetauscher 8a und 8b, die zur Regeneration durch Ansteuerung der entsprechenden Ventile 9 alternierend vom Eduktstrom aus Phosphoroxid und H ₂ durchströmbar sind, um den Eduktstrom gleichzeitig vorzuwärmen. Der Eduktstrom wird hierfür über eine Zuleitung 10 zugeführt, die letztlich zur Zuführvorrichtung 2 führt und in die eine Fördervorrichtung 11 in Form eines Kompressors oder Gebläses eingeschaltet ist, um den Eduktstrom zu fördern.

Nach der Kühlung in der Kühlvorrichtung 8 werden P ₄ , H ₂ und H ₂ O über eine weitere Fördervorrichtung 12 durch eine Ableitung 13 in einen Kondensator 14 gefördert, worin sich in einer in Figur 1 nicht dargestellten Wanne P ₄ und H ₂ O sammeln. Aus der Wanne können P ₄ und H ₂ O durch Dekantieren voneinander getrennt werden. H2 entweicht aus dem Kondensator 14 und kann dem Prozess über eine Rückleitung 15 erneut zugeführt und somit im Kreis geführt werden. Über eine weitere Zuleitung 16 kann zusätzlich H2 zugeführt werden. Über die weitere Zuleitung 16 wird auch Phosphoroxid als Edukt zugeführt.

In Figur 2 sind gleiche oder einander entsprechende Anlagenteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Kühlvorrichtung 8 besteht in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform aus einer Säule 17 aus Holzkohle, die vom ungefähr 1350°C heißen Produktgasstrom durchströmt wird. Die Säule 17 ist hierbei von einem Gehäuse 17a umgeben und weist eine sekundäre Zuführvorrichtung 18 auf, der der heiße Produktgasstrom über eine entsprechende Zuleitung 18a zugeführt wird. Bei dieser speziellen Art der Kühlung in der Säule 17 aus Kohlenstoffträgem wird neben dem im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gewünschten P ₄ und H2 auch CO, Kohlenmonoxid, erhalten, welches nach der Phosphorabtrennung als Synthesegas thermisch oder chemisch verwertet werden kann. Das Gas bestehend aus P ₄ , CO und H2 wird an einer Abzugsvorrichtung 19 bei ungefähr 400°C abgezogen und kann in der Folge in einem Gaskonverter 20 auf ungefähr 280°C bis 350°C abgekühlt werden. Hierdurch bleibt P4 erhalten und bei der Abkühlung mit Wasser gebildetes CO2 sowie das bereits vor der Kühlung vorhandene und das durch eine Wassergas-Shift Reaktion zusätzlich gebildete H2 können als Transportgas im Falle des CO2 und als Reduktionsmittel im Falle von H2 im Verfahren auf der Stufe des Eduktstroms wiederverwendet werden. Die thermochemische Kühlung in der Säule 17 wird gegebenenfalls durch Wasserzugabe durch eine spezielle Zuführvorrichtung 21 geregelt, wobei die Temperatur in der Säule durch eine entsprechende Überwachungseinrichtung 22 und durch geeignete Wasserzugabe geregelt wird.

Bei der thermochemisch-vergasenden Kühlung (H2O + C —> CO + H2) in der Säule fällt die Asche der Kohlenstoffträger an, die über einen Rütteltisch 23 in einen Auffangraum 24 des Gehäuses 17a ausgetragen wird. An der Position 25 kann der Verlust an Kohlenstoffträgem durch Verbrauch bei der Kühlung der Säule 17 ersetzt werden.

Nach dem Gaskonverter 20 kann das P4 in einem Sprühkondensator 26 und einem Wasserbad 27 weiter gekühlt werden. Aus dem Wasserbad 27 kann das flüssige P4 wiederum durch Dekantieren gewonnen werden. H2 entweicht aus dem Wasserbad 27 und kann dem Prozess über eine Rückleitung 28 erneut zugeführt und somit im Kreis geführt werden. Ein Überschuss an H2 und bei der Wassergas-Shift Reaktion gebildetes CO2 können aus dem Wasserbad 27 abgezogen und thermisch oder chemisch verwertet werden.

In den Figuren 3a bis 3d sind drei verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Reaktors 1 gezeigt. Die Reaktoren weisen ein Gehäuse 7 auf und im Inneren des Gehäuses 7 einen Hohlraum 3. Eine Zuführvorrichtung 2 für Phosphoroxid und H2 ist am unteren Ende la des Reaktors 1 und eine Abzugsvorrichtung 5 am oberen Ende lb angeordnet. In dem Hohlraum 3 ist eine Mehrzahl von Widerstandsheizelementen 4 angeordnet, die zur Durchströmung mit Phosphoroxid und H2 in einem axialen Bereich angeordnet sind, der sich über zumindest 50% der axialen

Erstreckung des Reaktors 1 zwischen dem oberen Ende la und dem unteren Ende lb des Reaktors 1 erstreckt.

In Figur 3a sind die Widerstandsheizelemente 4 als sich quer zur axialen Erstreckung des Reaktors 1 erstreckenden Stäbe, insbesondere zu Gittern gekreuzte Stäbe, ausgebildet. In Figur 3b sind die Widerstandsheizelemente 4 als sich quer zur axialen Erstreckung des Reaktors 1 erstreckende, auf mehreren aufeinander folgenden Ebenen angeordnete Netze ausgebildet. In Figur 3c sind die Widerstandsheizelemente 4 als sich längs der axialen Erstreckung des Reaktors 1 erstreckenden Rohre ausgebildet, wobei die Rohre von Phosphoroxid und H2 durchströmbar sind. Die Figur 3d zeigt eine

Querschnittsdarstellung des Reaktors 1 gemäß Figur 3c und es ist zu erkennen, dass die Widerstandsheizelemente 4 hohl sind.