(57)【要約】  本発明は、湿式法により供給溶液Ｐ０からポリリン酸溶液を製造するための方法及び装置に関する。任意選択的に直送供給溶液と混合されてもよい濃縮リン酸溶液は、ポリリン酸溶液を形成するために燃焼室の炎の中で粉砕される。燃焼室からの燃焼ガスは、温度及びそのＰ２Ｏ５濃度を増加させ、結果として濃縮されたリン酸溶液を形成するために、ガス−酸接触器内で供給溶液と接触するように配置される。濃縮リン酸溶液の一部は、Ｑｐの流量で燃焼室内に運ばれ、炎の中で粉砕される。濃縮リン酸溶液の残りは、Ｑ２の流量でガス−酸接触器に再注入するために再循環ループに運ばれる。Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）の比率は、予め規定された値で制御される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）０％〜７０％のＰ２Ｏ５重量濃度ｘｐ０を示すリン酸供給溶液Ｐ０の接触器供給流Ｆ０を、ガス／酸接触器（１）に導入する段階と、
（ｂ）前記ガス／酸接触器（１）に、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の再循環流Ｆ２を導入する段階と、
（ｃ）前記ガス／酸接触器（１）に燃焼ガスＧ１を導入する段階と、
（ｄ）
・ｘｐ０よりも大きい重量濃度ｘｐ１（ｘｐ１＞ｘｐ０）を含む濃縮リン酸溶液Ｐ１、
を一方で形成し、
・接触済燃焼ガスＧ３、
を他方で形成するために、前記接触器の前記供給流Ｆ０、前記再循環流Ｆ２、及び前記燃焼ガスＧ１を接触させる段階と、
（ｅ）前記接触済燃焼ガスＧ３を前記濃縮リン酸溶液Ｐ１から分離し、その後、
・前記接触済燃焼ガスＧ３を前記ガス／酸接触器（１）から排出し、
・前記濃縮リン酸溶液Ｐ１を前記ガス／酸接触器（１）から取り出す、
段階と、
（ｆ）前記濃縮リン酸溶液Ｐ１から、
・一方で段階（ｂ）で定義した通りに前記ガス／酸接触器（１）に導入するために、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の再循環流Ｆ２を、
・他方で燃焼室（２）に導入するための前記濃縮リン酸溶液Ｐ１の噴霧流Ｆｐを、
形成する段階と、
（ｇ）
・水を蒸発させて前記混合溶液Ｐｍを濃縮するために、
・リン酸混合溶液Ｐｍの分子を重合してポリリン酸溶液Ｐ３を形成するために、及び
・燃焼ガスＧ１を形成するために、
・一方で前記濃縮リン酸溶液Ｐ１、及び
・任意選択的には、他方で少なくとも２０％、好ましくは少なくとも４０％の重量濃度ｘｄのリン酸直送供給水溶液Ｐｄの直送供給流Ｆｄ、
により形成された、前記接触器の前記供給流Ｆ０の濃度よりも高い重量濃度ｘｐｍを有するリン酸混合溶液Ｐｍの混合流Ｆｍを前記燃焼室（２）の上部の燃焼炎を通して噴霧する段階と、
（ｈ）前記ポリリン酸溶液Ｐ３を燃焼ガスＧ１から分離し、
・前記ポリリン酸溶液Ｐ３を回収し、
・段階（ｃ）で定義した前記ガス／酸接触器（１）の中に前記燃焼ガスＧ１を移送する段階と、
を含むことを特徴とするポリリン酸Ｐ３の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
・前記接触器供給溶液Ｐ０が、０％〜７０％、好ましくは少なくとも５４％、より好ましくは少なくとも５８％、更には少なくとも６０％のＰ２Ｏ５の濃度ｘｐ０を含み、
・前記燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される前記接触器への前記接触器供給溶液Ｐ０の流量Ｑ０が、好ましくは１００〜３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは５００〜２５００ｋｇ／（ｈＭＷ）である、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
・前記濃縮リン酸溶液Ｐ１が、前記再循環されたリン酸溶液Ｐ２と同一であり、５％〜８０％、好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも６２％、更には少なくとも６５％のＰ２Ｏ５濃度ｘｐ１を含み、
・前記燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される前記接触器から出る前記溶液Ｐ１の総流量Ｑ１＝（Ｑｐ＋Ｑ２）が、好ましくは６００〜１２３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは１０００〜５００００ｋｇ／（ｈＭＷ）であり、
・前記総重量流量（Ｑｐ＋Ｑ２）に対する前記噴霧流Ｆｐの重量流量Ｑｐの比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）が、好ましくは５０％未満、好ましくは１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２．５％未満であり、前記比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）が０．１％より大きく、好ましくは０．５％より大きい、
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法において、
・前記リン酸の直送供給溶液Ｐｄが、２０％〜８０％、好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも６２％、更には少なくとも６５％のＰ２Ｏ５濃度ｘｐｄを含み、
・前記燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される前記燃焼室への前記直送供給溶液Ｐｄの流量Ｑｄが、好ましくは０〜１５００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは４００〜１０００ｋｇ／（ｈＭＷ）である、
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、
・前記供給溶液Ｐ０が、少なくとも４０％のＰ２Ｏ５、好ましくは少なくとも５０％又は少なくとも５４％、より好ましくは少なくとも５８％、更には少なくとも６０％のＰ２Ｏ５を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、
・前記供給溶液Ｐ０が、４０％未満のＰ２Ｏ５、好ましくは３０％未満又は２０％未満、より好ましくは５％未満、更には０％のＰ２Ｏ５を含み、前記直送供給溶液Ｐｄの流量Ｑｄがゼロではない、
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法において、
・前記混合溶液Ｐｍが、１５％〜８０％、好ましくは少なくとも４０％、好ましくは少なくとも６５％、より好ましくは少なくとも７０％、更には少なくとも７５％のＰ２Ｏ５の濃度ｘｐｍを含み、前記直送供給溶液Ｐｄの流量Ｑｄが好ましくはゼロではなく、
・前記燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される前記燃焼室内の前記混合溶液Ｐｍの流量Ｑｍが、好ましくは６００〜３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは９００〜２０００ｋｇ／（ｈＭＷ）である、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法において、
・前記ポリリン酸溶液Ｐ３が、少なくとも７６％、好ましくは８０％超、特に好ましくは８８％超、又は好ましくは７６％〜９０％、より好ましくは８６％〜８８％のＰ２Ｏ５単位の当量の濃度ｘｐ３を含み、
・前記燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される前記燃焼室における前記ポリリン酸溶液Ｐ３の前記流量Ｑ３が、好ましくは２４０〜１５００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは６００〜３０００ｋｇ／である（ｈＭＷ）、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法において、前記供給流Ｆ０と前記再循環流Ｆ２が、
・前記接触器の前記供給溶液Ｐ０と前記再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、前記ガス／酸接触器に導入される前に混合される、又は
・前記接触器の前記供給溶液Ｐ０と前記再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、前記ガス／酸接触器に別々に導入された後に接触させられる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法において、前記直送供給流Ｆｄ及び前記噴霧溶液流Ｆｐが、
・前記燃焼室内の前記炎に噴霧される前に前記混合流Ｆｍを形成するために混合される、又は
・前記炎の中で又は前記炎に到達する直前に前記混合流Ｆｍを形成するために、前記燃焼室に別々に噴霧される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法において、段階（ｄ）における前記接触器の前記供給流Ｆ０及び前記再循環流Ｆ２と前記燃焼ガスＧ１との間の接触が、ガス／酸接触器の上部から下部に向かって流れることにより、並流又は向流、好ましくは並流で行われ、接触段階（ｄ）中、前記ガス／酸接触器（１）に導入される前記燃焼ガスＧ１の重量流量Ｑｇ１と、前記ガス／酸接触器（１）に導入される前記接触供給流Ｆ０及び前記再循環供給流Ｆ２の量の総重量流量（Ｑ０＋Ｑ２）との間の比率（Ｑｇ１／（Ｑ０＋Ｑ２））が、０．１％〜５０％、好ましくは０．５％〜１０％、より好ましくは１％〜７％であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
（Ａ）以下を示す燃焼室（２）：
・前記噴霧された形態の濃縮リン酸溶液Ｐ１をある流量で燃焼ユニット（２ｃ）に導入することを可能にする前記燃焼室の濃縮リン酸導入口（２ｐｕ）、
・噴霧された形態の直送供給溶液Ｐｄ又は直送供給溶液Ｐｄと濃縮リン酸溶液Ｐ１との混合物の燃焼ユニット（２ｃ）への導入を可能にする、前記燃焼室に又は前記濃縮リン酸導入口（２ｐｕ）の上流に直送供給するための導入口（２ｐｄｕ）、
・前記燃焼室の上部に配置されており、燃料の燃焼によって少なくとも１５００℃の温度を有する炎を形成することができる燃焼ユニット（２ｃ）において、
○バーナー、
○前記炎への供給を可能にする、バーナーと、一方では酸素源、他方では燃料源（１０）との間の流体接続部、
を含む燃焼ユニット（２ｃ）、
・前記濃縮リン酸導入口（２ｐｕ）の下流にそれ自体配置されている前記燃焼ユニットの下流に配置されている、液相を回収するための前記燃焼室からのポリリン酸（２ｐｄ）の排出口、
・炎に起因する燃焼ガスＧ１の排出のための排出口；
（Ｂ）以下を示すガス／酸接触器（１）：
・前記接触器供給溶液Ｐ０の接触供給流量Ｑ０での前記導入を可能にする、前記接触器供給溶液Ｐ０の供給源に接続された接触供給流導入口（１ｐｕ）、
・前記ガス／酸接触器への、流量Ｑｇ１での前記燃焼ガスＧ１の前記導入を可能にする燃焼ガス（１ｇｕ）の導入口、
・再循環流量Ｑ２での再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の前記導入を可能にする、前記接触供給流導入口（１ｐｕ）と同じ又は異なる再循環導入口（１ｐｒｕ）、
・
○一方で前記接触器の前記供給溶液Ｐ０と前記再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、前記接触供給流Ｆ０と前記再循環流Ｆ２とを接触させること、
○他方でこのようにして形成された前記混合物と前記燃焼ガスＧ１とを接触させること、
を可能にするように配置された前記接触供給流導入口（１ｐｕ）並びに／又は前記再循環導入口（１ｐｒｕ）及び前記ガス導入口（１ｇｕ）、
・濃縮リン酸（１ｐｄ）のための１つ以上の排出口；
（Ｃ）前記燃焼ガスを前記燃焼室（２）から排出するための前記排出口に連結されている一端（６ｕ）を、前記ガス／酸接触器（１）への燃焼ガス導入口（１ｇｕ）に連結されている端部（６ｄ）に連結する燃焼ガス流体接続部（６）；
（Ｄ）
・前記ガス／酸接触器（１）の濃縮リン酸（１ｐｄ）の前記排出口に、又は
・濃縮リン酸（１ｐｄ）の排出口に連結されている第１の流体接続部（３）を有する分岐点（５）に、
・前記燃焼室（２）への前記濃縮リン酸導入口（２ｐｕ）に連結された下流端（３ｄ）に、連結された上流端（３ｕ）を連結する第１の噴霧流体接続部（３ｐ）：
を含む、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の方法に従ってポリリン酸ｐ３を製造するための装置において、追加的に
（Ｅ）
・前記ガス／酸接触器（１）の再循環された濃縮リン酸（１ｒｄ）の排出口に、又は
・第１の流体接続部（３）を有する分岐点（５）に、
・連結されている下流端（３ｒ）に、
・前記ガス／酸接触器（１）の前記再循環導入口（１ｐｒｕ）に、又は
・前記ガス／酸接触器に前記接触器供給溶液Ｐ０を供給する接触供給流接続部（３ａ）に、連結された、上流端を連結する再循環流体接続部（３、３ｒ）；並びに
（Ｆ）前記噴霧流体接続部（３ｐ）を流れる噴霧重量流量Ｑｐと、噴霧重量流量Ｑｐ及び前記再循環流体接続部（３ｒ）を流れる再循環重量流量Ｑ２の合計として定義される総流量重量（Ｑｐ＋Ｑ２）との間の比率（Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２））を、５０％未満、好ましくは１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２．５％未満の値に制御及び維持するための手段において、前記比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）が０．１％超、好ましくは０．５％超の値である手段；
を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リン酸溶液からのポリリン酸（＝ＰＰＡ）の製造方法及び製造装置に関する。本発明の方法は特に有効であり、一方では市場で現在入手可能なものよりも高い濃度でＰＰＡ溶液を製造することを可能にし、他方では市場で現在入手可能なものに匹敵する濃度の前記ポリリン酸溶液の製造に必要なエネルギー消費量を低減することを可能にする。本発明により、プロセスによって生成する燃焼ガスを大気中に放出する前によりよく管理することができる。最後に、本発明により、特に高濃度のポリリン酸溶液を製造することができる。
【背景技術】
【０００２】
ポリリン酸（＝ＰＰＡ）は、特にリン酸から製造できる粘性のある液体である。これは、ファインケミストリーやポリマーの分野、製薬産業、石油化学産業、又は様々な化学品の製造における脱水剤としての用途を有している。ＰＰＡの一般式はＨＯ［Ｐ（ＯＨ）（Ｏ）Ｏ］ｎＨ（ｎ＞１）である。ｎ＝２の場合にはＰＰＡはピロリン酸として一般に知られており、ｎ＝３の場合にはトリポリリン酸という用語が一般的に使用されている。ｎ＞３の場合には、使用される用語はｎの値にかかわらず単にポリリン酸である。ｎ＝１の場合には、オルトリン酸の式を見ることになる。ＰＰＡは、特に、化学式（１）に従って、オルトリン酸Ｈ３ＰＯ４の脱水及び重縮合によって製造することができる。このようにしてポリリン酸水溶液が得られ、その化学種の分子量分布は特に重縮合温度（＝Ｔｐｃ）に依存する。
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【０００３】
ポリリン酸は、一般的には直鎖の形態で存在する。しかしながら、メタリン酸型の環状形態、実際には分岐形態さえも存在し得る。図１に示すように、重縮合温度は液体状態における平衡状態でのＨ３ＰＯ４濃度を決定し（図１（ａ））、Ｈ３ＰＯ４濃度はｎの異なる値に応じて縮合又は非縮合の分子種の重量分布を決定する（図１（ｃ））。したがって、約６１％未満の濃度のリン酸水溶液は、ほとんどがＨ３ＰＯ４分子からなる重量分率を有することになる。すなわち、事実上Ｈ３ＰＯ４（又はＨＯ［Ｐ（ＯＨ）（Ｏ）Ｏ］ｎＨ（ｎ＝１））分子のみから構成される。濃度が増加すると、溶液は次第に重合した分子を含むようになり、図１（ｃ）に示すようにｎの値はＰ２Ｏ５当量としての濃度と共に増加する。
【０００４】
ポリリン酸を得るためのリン酸の脱水及び重縮合は、エネルギー、一般的には発熱エネルギーの寄与を必要とする水分子の蒸発を要する。欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書では、ポリリン酸の数多くの公知の製造プロセスが概説されており、また概説されているプロセスに対して新規な、優れたエネルギー効率の利点を有し環境への影響を大幅に抑制することを可能にする湿式プロセスが記載されている。この特許には、ポリリン酸製造のための非常に過酷な運転条件に対して耐性を有する装置が記載されており、それによりメンテナンスコストを抑制し、機器に耐久性を付与し、最終的に製造プロセス中の汚染がない高品質のポリリン酸を確実に製造することができる。欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書に記載されているプロセスは、
・高温の燃焼ガスの形成を伴う重縮合によってポリリン酸の溶液を形成するために、燃焼室の上部に位置する炎の中に接触器供給溶液Ｐ０を噴霧する段階、
・ポリリン酸溶液と高温燃焼ガスを分離する段階、及び
・溶液を炎の中に噴霧する段階の前に、このように分離された高温ガスを接触器供給溶液Ｐ０と共にガス／酸接触器の中で接触させる任意選択的な段階、
を含む。
【０００５】
ガス／酸接触器の中で高温ガスを接触器供給溶液Ｐ０と接触させる段階からはいくつかの利点が生じる。まず第１に、接触器供給溶液Ｐ０は、炎の中に噴霧する段階の前に溶液からの水の蒸発によって結果として予熱及び濃縮され、これは、燃焼室内での重縮合中のエネルギー要件を大幅に低減する。続いて、燃焼ガスは、接触器供給溶液Ｐ０との接触中に交換することによりリン酸液滴又は蒸気を含むことができ、これにより噴霧段階の前に濃度を増加させ、結果として濃縮リン酸溶液を形成することができる。「濃縮リン酸溶液」という用語は、５％〜８０％のＰ２Ｏ５を含むリン酸溶液のことであると理解される。最後に、接触段階は、排出される前の燃焼ガスの温度の低下に寄与する。
【０００６】
本発明は、欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書に記載のプロセスの改良であり、このプロセスによって得られる利点を維持し、エネルギー消費を減らしながらも、収率を大幅に増加させる。更に、本発明の方法は、８６％のＰ２Ｏ５よりもはるかに高い濃度で、これまで達成されていなかった濃度及び純度でポリリン酸溶液を製造することを可能にする。本発明及びその利点は、以降の段落で更に詳しく説明される。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、添付の独立請求項に記載されている。好ましい変形形態は従属請求項に規定されている。具体的には、本発明は、以下の段階を含むポリリン酸Ｐ３の製造方法に関する：
（ａ）０％〜７０％のＰ２Ｏ５重量濃度ｘｐ０を示すリン酸供給溶液Ｐ０の接触器供給流Ｆ０を、ガス／酸接触器に導入する段階、
（ｂ）ガス／酸接触器に、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の再循環流Ｆ２を導入する段階、
（ｃ）ガス／酸接触器に燃焼ガスＧ１を導入する段階、
（ｄ）
・ｘｐ０よりも大きい重量濃度ｘｐ１（ｘｐ１＞ｘｐ０）を含む濃縮リン酸溶液Ｐ１、
を一方で形成し、
・接触済燃焼ガスＧ３、
を他方で形成するために、接触器供給流Ｆ０、再循環流Ｆ２、及び燃焼ガスＧ１を接触させる段階、
（ｅ）接触済燃焼ガスＧ３を濃縮リン酸溶液Ｐ１から分離し、その後、
・接触済燃焼ガスＧ３をガス／酸接触器から排出し、
・濃縮リン酸溶液Ｐ１をガス／酸接触器から取り出す、
段階、
（ｆ）前記濃縮リン酸溶液Ｐ１から、
・一方で段階（ｂ）で定義した通りにガス／酸接触器（１）に導入するために、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の再循環流Ｆ２を、
・他方で燃焼室に導入するための濃縮リン酸溶液Ｐ１の噴霧流Ｆｐを、
形成する段階、
（ｇ）
・水を蒸発させて混合溶液Ｐｍを濃縮するために、
・リン酸混合溶液Ｐｍの分子を重合してポリリン酸溶液Ｐ３を形成するために、及び
・燃焼ガスＧ１を形成するために、
・一方で濃縮リン酸溶液Ｐ１、及び
・任意選択的には、他方で少なくとも２０％、好ましくは少なくとも４０％の重量濃度ｘｄのリン酸直送供給水溶液Ｐｄの直送供給流Ｆｄ、
により形成された、接触器供給流Ｆ０の濃度よりも高い重量濃度ｘｐｍを有するリン酸混合溶液Ｐｍの混合流Ｆｍを燃焼室の上部の燃焼炎を通して噴霧する段階、
（ｈ）ポリリン酸溶液Ｐ３を燃焼ガスＧ１から分離し、
・ポリリン酸溶液Ｐ３を回収し、
・段階（ｃ）で定義した通りにガス／酸接触器（１）の中に燃焼ガスＧ１を移送する段階。  
【０００８】
本発明の好ましい変形形態では、接触器供給溶液Ｐ０は、少なくとも５４％、好ましくは少なくとも５８％、更には少なくとも６０％のＰ２Ｏ５の濃度ｘｐ０を含む。燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される接触器への接触器供給溶液Ｐ０の流量Ｑ０は、好ましくは１００〜３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは５００〜２５００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。
【０００９】
濃縮リン酸溶液Ｐ１は、再循環されたリン酸溶液Ｐ２と同一であり、好ましくは５％〜８０％、好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも６２％、更には少なくとも６５％のＰ２Ｏ５濃度ｘｐ１を含む。燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される接触器から出る溶液Ｐ１の総流量Ｑ１＝（Ｑｐ＋Ｑ２）は、好ましくは６００〜１２３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは１０００〜５００００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。噴霧流Ｆｐの重量流量Ｑｐと総重量流量（Ｑｐ＋Ｑ２）との間の比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）は、好ましくは５０％未満、好ましくは１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２．５％未満であり、この比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）は０．１％より大きく、好ましくは０．５％より大きい。
【００１０】
リン酸の直送供給溶液Ｐｄは、２０％〜８０％、好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも６２％、更には少なくとも６５％のＰ２Ｏ５濃度ｘｐｄを含み得る。燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される燃焼室への直送供給溶液Ｐｄの流量Ｑｄは、好ましくは０〜１５００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは４００〜１０００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。
【００１１】
本発明の変形形態では、供給溶液Ｐ０は、少なくとも４０％のＰ２Ｏ５、好ましくは少なくとも５０％又は少なくとも５４％、より好ましくは少なくとも５８％、更には少なくとも６０％のＰ２Ｏ５を含み得る。
【００１２】
本発明の別の変形形態では、供給溶液Ｐ０は、４０％未満のＰ２Ｏ５、好ましくは３０％未満又は２０％未満、より好ましくは５％未満、更には０％のＰ２Ｏ５を含み、直送供給溶液Ｐｄの流量はＱｄは、好ましくはゼロではない。
【００１３】
混合溶液Ｐｍは、１５％〜８０％、好ましくは少なくとも６５％、より好ましくは少なくとも７０％、更には少なくとも７５％のＰ２Ｏ５の濃度ｘｐｍを含み得る。直送供給溶液Ｐｄの流量Ｑｄは好ましくはゼロではない。燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される燃焼室内の混合溶液Ｐｍの流量Ｑｍは、好ましくは６００〜３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは９００〜２０００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。
【００１４】
ポリリン酸溶液Ｐ３は、少なくとも７６当量％のＰ２Ｏ５単位、好ましくは８０％超、特に好ましくは８８％超、又は好ましくは７６％〜９０％、より好ましくは８６％〜８８％のＰ２Ｏ５単位の濃度ｘｐ３を含み得る。燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される燃焼室におけるポリリン酸溶液Ｐ３の流量Ｑ３は、好ましくは２４０〜１５００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは６００〜３０００ｋｇ／である（ｈＭＷ）。
【００１５】
供給流Ｆ０と再循環流Ｆ２は、
・接触器供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、ガス／酸接触器に導入される前に混合されてもよく、或いは
・接触器供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、ガス／酸接触器に別々に導入された後に接触させられてもよい。
【００１６】
同様に、直送供給流Ｆｄ及び噴霧溶液流Ｆｐは、
・燃焼室内の炎に噴霧される前に混合流Ｆｍを形成するために混合される、又は
・炎の中で又は炎に到達する直前に混合流Ｆｍを形成するために、燃焼室に別々に噴霧される。
【００１７】
段階（ｄ）における接触器供給流Ｆ０及び再循環流Ｆ２と燃焼ガスＧ１との間の接触は、ガス／酸接触器の上部から下部に向かって流れることにより、並流又は向流、好ましくは並流で行うことができる。接触段階（ｄ）中、ガス／酸接触器に導入される燃焼ガスＧ１の重量流量Ｑｇ１と、ガス／酸接触器に導入される接触供給流Ｆ０及び再循環供給流Ｆ２の量の総重量流量（Ｑ０＋Ｑ２）との間の比率（Ｑｇ１／（Ｑ０＋Ｑ２））は、好ましくは０．１％〜５０％、好ましくは０．５％〜１０％、より好ましくは１％〜７％である。
【００１８】
本発明は、
（Ａ）以下を示す燃焼室：
・噴霧された形態の濃縮リン酸溶液Ｐ１をある流量で燃焼ユニットに導入することを可能にする燃焼室の濃縮リン酸導入口、
・噴霧された形態の直送供給溶液Ｐｄ又は直送供給溶液Ｐｄと濃縮リン酸溶液Ｐ１との混合物の燃焼ユニットへの導入を可能にする、燃焼室に又は濃縮リン酸導入口の上流に直送供給するための導入口、
・燃焼室の上部に配置されており、燃料の燃焼によって少なくとも１５００℃の温度を有する炎を形成することができる燃焼ユニットにおいて、
○バーナー、
○炎への供給を可能にする、バーナーと、一方では酸素源、他方では燃料源との間の流体接続部、
を含む燃焼ユニット、
・濃縮リン酸導入口の下流にそれ自体配置されている燃焼ユニットの下流に配置されている、液相を回収するための燃焼室からのポリリン酸の排出口、
・炎に起因する燃焼ガスＧ１の排出のための排出口；
（Ｂ）以下を示すガス／酸接触器：
・接触器供給溶液Ｐ０の接触供給流量Ｑ０での導入を可能にする、接触器供給溶液Ｐ０の供給源に接続された接触供給流導入口、
・ガス／酸接触器への、流量Ｑｇ１での燃焼ガスＧ１の導入を可能にする燃焼ガス導入口、・再循環流量での再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の導入を可能にする、接触供給流導入口と同じ又は異なる再循環導入口、
・
○一方で接触器供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、接触供給流Ｆ０と再循環流Ｆ２とを接触させること、
○他方でこのようにして形成された混合物と燃焼ガスＧ１とを接触させること、
を可能にするように配置された接触供給流導入口並びに／又は再循環導入口及びガス導入口、
・濃縮リン酸のための１つ以上の排出口；
（Ｃ）燃焼ガスを燃焼室から排出するための排出口に連結されている一端を、ガス／酸接触器への燃焼ガス導入口に連結されている端部（６ｄ）に連結する燃焼ガス流体接続部；
（Ｄ）
・ガス／酸接触器の濃縮リン酸の排出口に、又は
・濃縮リン酸の排出口に連結されている第１の流体接続部を有する分岐点に、
・燃焼室への濃縮リン酸導入口（２ｐｕ）に連結されている下流端に、
連結された上流端を連結する第１の噴霧流体接続部：
を含む、上述した方法によるポリリン酸Ｐ３の製造のための装置において、追加的に
（Ｅ）
・ガス／酸接触器（１）の再循環された濃縮リン酸（１ｐｄ）の排出口に、又は
・第１の流体接続部（３）を有する分岐点（５）に、
・連結されている下流端（３ｒ）に、
・ガス／酸接触器（１）の再循環導入口（１ｐｒｕ）に、又は
・ガス／酸接触器に接触器供給溶液Ｐ０を供給する接触供給接続部（３ａ）に、
連結された、上流端を連結する再循環流体接続部（３、３ｒ）；並びに
（Ｆ）噴霧流体接続部（３ｐ）を流れる噴霧重量流量Ｑｐと、噴霧重量流量Ｑｐ及び再循環流体接続部（３ｒ）を流れる再循環重量流量Ｑ２の合計として定義される総流量重量（Ｑｐ＋Ｑ２）との間の比率（Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２））を、５０％未満、好ましくは１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２．５％未満の値に制御及び維持するための手段において、比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）が０．１％超、好ましくは０．５％超の値である手段；
を含むことを特徴とする装置にも関する。
【００１９】
本発明の様々な態様を以下の図面に示す。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、液相（パート（ａ））と気相（パート（ｂ））の平衡状態における沸点とＰ２Ｏ５濃度との間の関係、及びＰ２Ｏ５の濃度と様々なｎの値に応じた分子種の存在の重量分布（パート（ｃ））を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明による装置の変形形態を示す。
【図３】図３は、本発明のプロセスを例示するパラメータの選択の値である。
【図４】図４は、本発明による装置の変形形態を示す。
【図５】図５は、本発明による装置の変形形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図２〜図５は、プロセス、及び前記プロセスを実行することを可能にする装置の非網羅的な変形形態を示している。以降で、文字「Ｆ」で表されている「流れ」という用語は、一般的に受け入れられている流体の流れの解釈で使用されている。図３のみが文字「Ｆ」で流れを示している。装置を示す他の図は、図３の流れ「Ｆ」に対応する流量「Ｑ」を示している。装置を図示する他の図面は、図３の流れ「Ｆ」に対応する流量「Ｑ」を示している。「Ｑ」という文字で表される「流量」という用語は、単位時間あたりの流れの重さを特徴付け、［ｋｇ／ｓ］又は［ｋｇ／ｈ］で表される。したがって、「流量」という用語は、単独で使用される場合であっても重量流量を定義している。
【００２２】
規定及び定義
本特許において別段の記載がない限り、濃度という用語は、重量濃度（重量パーセント、ｗ／ｏ）を表すために使用される。主に関係する化学種の含有量を定義するために、リン酸溶液又はその他の濃度に言及する場合、「％ｅｑ．Ｐ２Ｏ５」又は「％Ｐ２Ｏ５」と記載されるＰ２Ｏ５当量の単位として表される重量基準の含有量を理解すべきである。例えば対象の複数の化学種が、運転条件に応じて、気体又は液体の形で（例えば液滴の同伴によって）、実際には更に場合によっては固体形態（煙）で共存し得る燃焼ガスなどのガス流に関しては、これらの流れの中の濃度は、Ｐ２Ｏ５当量の単位（重量基準、ｗ／ｏ）としても表される。本明細書では、関係する化学種のイオン解離は考慮されていない。なお、リン酸溶液の濃度は、場合によってはＨ３ＰＯ４当量の単位で表すこともできる。２つの濃度単位間の対応関係は、次の関係式によって定義される：１当量のＰ２Ｏ５＝０．７２４５当量のＨ３ＰＯ４。
【００２３】
本明細書では、次の表現は以下の意味を有すると理解される：
−  「リン酸溶液」、ＨＯ［Ｐ（ＯＨ）（Ｏ）Ｏ］ｎＨ（ｎ≧１）を含有する水溶液；
−  「オルトリン酸」、圧倒的にＨＯ［Ｐ（ＯＨ）（Ｏ）Ｏ］ｎＨ（ｎ＝１）を含有する水溶液、すなわちＰ２Ｏ５を６１重量％未満含有するリン酸水溶液；
−  「ポリリン酸溶液」（＝ＰＰＡ）、主にＨＯ［Ｐ（ＯＨ）（Ｏ）Ｏ］ｎＨ（ｎ＞１）を含有する水溶液、すなわちＰ２Ｏ５を７６重量％より多く含有するリン酸水溶液；
−  「リン酸又はオルトリン酸の重縮合」、以下の式（１）及び／又は（２）で表されるとみなされる分子の重縮合；
−  「リン含有水溶液」、オルトリン酸又はポリリン酸タイプの化学種の形態で溶解しているリンを含有する溶液。これらの溶液のＰ２Ｏ５含有量に応じて、図１（ｃ）で表されるようにオルト−又はポリリン酸化学種が存在し得る。これらの化学種は、イオン形態で存在することができる。
【００２４】
プロセス−ガス／酸の接触
本発明の方法は、以下の流れをガス／酸接触器（１）の中に導入することを含む。
・供給流量Ｑ０の接触器供給溶液Ｐ０の供給流Ｆ０。供給溶液Ｐ０は、０重量％〜７０重量％のＰ２Ｏ５の重量濃度ｘｐ０のリン酸水溶液である。本発明の変形形態では、溶液Ｐ０は水である。この場合、ポリリン酸Ｐ３の製造には、直送供給溶液Ｐｄと呼ばれる、Ｐ２Ｏ５を含む別のリン酸供給源が必要とされる。この製造については、以下のセクション「プロセス−重縮合」で説明する。本発明の変形形態では、溶液Ｐ０はリン酸溶液であり、Ｐ２Ｏ５（ｘｐ０＞０）を含む。例えば、接触供給溶液Ｐ０は、少なくとも４０％のＰ２Ｏ５、好ましくは少なくとも５０％、更には少なくとも５４％又は少なくとも５８％、より好ましくは少なくとも６０％、更には少なくとも６５％のＰ２Ｏ５の濃度ｘｐ０を含み得る。供給溶液Ｐ０は通常６２％未満のＰ２Ｏ５を含むが、特にリン酸の直送供給溶液Ｐｄの供給源がない場合には、より高濃度の供給溶液はいかなる形であってもプロセスを妨げない（セクション「プロセス−重縮合」を参照）。そのような濃度においては、供給溶液Ｐ０は主に水溶液中のオルトリン酸Ｈ３ＰＯ４から形成される（図１（ｃ）を参照）が、縮合した分子（ｎ＞１）を含み得る。
・接触器内の溶液Ｐ０の流量Ｑ０は、燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表され、好ましくは１００〜３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは５００〜２５００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。
・以降で詳しく定義する、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の再循環流Ｆ２。接触器内の再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の流量Ｑ２は、燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表され、３００〜１２００００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは６００〜１０００００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは９０００ｋｇ／（ｈＭＷ）〜９００００ｋｇ／（ｈＭＷ）であってもよい。再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の再循環流Ｆ２は、供給流Ｆ０と、前のサイクルの再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の再循環流Ｆ２との混合物を燃焼ガス流Ｇ１と接触させた結果物である。
・燃焼室内の接触供給流Ｆ０の濃度よりも高い重量濃度ｘｐｍを含むリン酸溶液Ｐｍの混合溶液の混合流Ｆｍの重縮合中に形成された燃焼ガス流Ｇ１。これらの２つの流れについては、以降で詳しく記載及び説明する。燃焼ガス流Ｇ１は、燃焼室からガス／酸接触器に向かって運ばれる、液滴又は蒸気の形態の様々なリン含有分子を含む。例えば、燃焼ガスの流れＧ１は、０．５％〜４０％のＰ２Ｏ５を含み得る。
【００２５】
結果として、供給流Ｆ０及び再循環流Ｆ２及び燃焼ガスＧ１は、一方で濃縮リン酸溶液Ｐ１を、他方では接触済燃焼ガスＧ３を形成するために、ガス／酸接触器内で互いに接触させられる（したがって直接ガス／酸接触器について述べる）。
【００２６】
図２及び図４に示されている好ましい変形形態では、接触器供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、供給流Ｆ０及び再循環流Ｆ２がガス／酸接触器に導入される前に混合される。このためには、流れＦ２を移送する再循環パイプ（３ｒ）と、ガス／酸接触器（１）の導入口（１ｐｕ）の上流に流れＦ０を移送する供給パイプ（３ａ）とを連結すれば十分である。再循環パイプ（３ｒ）と供給パイプ（３ａ）の圧力は、液体が２つの連結されたパイプの一方に逆流しないように制御しなければならない。図２は、再循環パイプ（３ｒ）に連結されている供給パイプ（３ａ）を示しており、図４は供給パイプ（３ａ）に連結されている再循環パイプ（３ｒ）を示している。２つの構成において、燃焼ガスＧ１は、ガス／酸接触器（１）への混合物の導入後にこのようにして形成された溶液の流れの混合物（Ｆ０＋Ｆ２）と接触させられる。
【００２７】
図３及び５に示されている別の変形形態では、供給流Ｆ０と再循環流Ｆ２は、ガス／酸接触器の中に別々に導入された後、接触器供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために接触させられる。したがって、リン酸の流れＦ０及びＦ２と燃焼ガスＧ１の流れは、全てガス／酸接触器の中で接触させられる。これは、再循環流Ｆ２の導入口（１ｐｒｕ）から分離された供給流Ｆ０の導入口（１ｐｕ）をガス／酸接触器に設けることで十分である。
【００２８】
供給流Ｆ０及び再循環流Ｆ２又はそれらの混合物（Ｆ０＋Ｆ２）と燃焼ガスＧ１との間のガス／酸接触器中での接触は、並流又は向流での流れの接触によって行うことができる。特に、液相は重力方向に下向きに流れ、気相は上向きに上昇する。好ましい変形形態では、２つ又は３つの流れは、ガス／酸接触器の上部から下部に向かって並流で流れる。本発明の文脈において、「上向き」及び「下向き」という用語は、地球の重心方向に延びる地球の重力の方向に沿って理解される。したがって、圧力勾配がない場合には、液体は反応器の上部から下部に向かって自然に流れ、これは地球重力の方向に従って上部の下流にある。  
【００２９】
リン酸の流れを横切る流れに燃焼ガスを導くことにより、燃焼ガスＧ１を、供給流、並びにリン酸再循環流Ｆ０及びＦ２又はそれらの混合物（Ｆ０＋Ｆ２）と接触させることも可能である。しかしながら、並流により接触させることが好ましい。
【００３０】
供給流Ｆ０と、再循環流Ｆ２又はそれらの混合物（Ｆ０＋Ｆ２）と、燃焼ガスＧ１との間の接触は、濃縮リン酸溶液Ｐ１及び接触済燃焼ガスＧ３を形成する。この接触は、運転条件に耐える充填材に流れを通すことによって行うことができる。燃焼ガスＧ１と供給流Ｆ０及び再循環流Ｆ２との間の接触中に、交換が行われる。一方で、液滴及び／又は蒸気の形態で燃焼ガスによって移送されたリン含有分子は、流れＦ０及びＦ２によって運ばれて、流れＦ０及びＦ２のそれぞれのＰ２Ｏ５含有量以上のＰ２Ｏ５含有量を特徴とする濃縮リン酸溶液Ｐ１の形成を可能にする。他方で、熱交換器への供給は、図３に示されているような５００〜６００℃程度の温度Ｔｇ１の高温燃焼ガスの間で、より低い温度である流れＦ０及びＦ２の水溶液に行われる。したがって、接触済ガスＧ３の温度はＴｇ３＜Ｔｇ１であり、大気への放出を目的としたその後の処理を促進する。それと同時に、濃縮リン酸溶液Ｐ１は、溶液Ｐ０とＰ２との混合物の温度よりも高い温度Ｔ１である。Ｔ１は、供給溶液Ｐ０の温度Ｔ０（２０〜２００℃程度であってもよい）よりも高く、再循環ループ（３ｒ）の２つの端部は同じ溶液であるため、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の温度Ｔ２に実質的に等しい。
【００３１】
リン酸の供給流及び再循環流Ｆ０及びＦ２を燃焼ガスＧ１と接触させる操作の後に形成される濃縮リン酸溶液Ｐ１及び接触済燃焼ガスＧ３は、重力分離器又は遠心分離機、コアレッサー、ミストエリミネーター、マット、バッフルなどの当業者に周知の分離手段によって分離される。その後、接触済燃焼ガスＧ３は、前記ガス／酸接触器に導入された接触済燃焼ガスＧ３の温度よりも大幅に低い温度での後続の処理のためにガス／酸接触器（１）から排出される。燃焼ガス流Ｇ１に含まれるリンの大部分は、流れＧ１と流れＦ０及びＦ２との接触中に濃縮リン酸溶液Ｐ１の流れＦ１に移動するため、接触ガス流Ｇ３は、１％未満のＰ２Ｏ５含有量の場合がある燃焼ガス流Ｇ１よりもはるかに少ないＰ２Ｏ５しか含まない。
【００３２】
接触済燃焼ガスＧ３は、ガス／酸接触器から出た後、望ましくない化合物（例えばフッ素、塩素、又は硫黄化合物など）を溶解及び除去するために、大気にガスが放出される前に水性洗浄溶液で洗浄されてもよい。例えば、間接式凝縮器中でのガスの凝縮などの、接触済燃焼ガスＧ３の他の処理も可能である。接触済燃焼ガスＧ３とは別に、濃縮リン酸溶液Ｐ１も、ガス／酸接触器から取り出される。
【００３３】
プロセス−流れＦ１、及び流れＦｐとＦ２への分割
濃縮リン酸溶液Ｐ１は、５％〜８０％、好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも６２％、更には少なくとも６５％のＰ２Ｏ５濃度ｘｐ１を含み得る。濃縮リン酸溶液Ｐ１の濃度は、当然、供給溶液Ｐ０の濃度と燃焼ガス流Ｇ１の濃度に依存する。以下で説明するように、噴霧溶液Ｐｐの濃度は、通常供給溶液Ｐ０の濃度よりも高い。
【００３４】
濃縮リン酸溶液Ｐ１は、ガス／酸接触器からの排出の前、最中、又は後に２つの別々の流れに分割される：
・上述した通りに供給流Ｆ０及び燃焼ガスＧ１と接触させるために再循環ループ（３ｒ）を介してガス／酸接触器（１）に導入するための、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の再循環流Ｆ２、並びに
・燃焼室（２）に導入するための噴霧溶液Ｐｐの噴霧流Ｆｐ。
【００３５】
噴霧溶液Ｐｐ及び再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２は、それらがガス／酸接触器の中で形成された時点と、２つの別々の流れである再循環流Ｆ２と噴霧流Ｆｐへの分割との間に有害な変化を受けていないため、互いに組成が同一であり、また濃縮リン酸溶液Ｐ１と同一である（Ｐ１＝Ｐｐ＝Ｐ２）。溶液Ｐｐ及びＰ２の温度Ｔｐ、Ｔ２も、溶液Ｐ１の温度Ｔ１と実質的に同一であり、これは１２０〜４００℃程度であってもよい。溶液Ｐｐ及びＰ２は、好ましくは、定常条件下で、接触器供給溶液Ｐ０よりも大きいＰ２Ｏ５単位の当量の値を含む。これは２つの主な理由により説明される。
【００３６】
第１に、リン酸の供給流及び再循環流を、５００〜６００℃程度のより高い温度Ｔｇ１である燃焼ガスＧ１と接触させると（図３参照）、リン酸溶液Ｐ０とＰ２の水相に含まれる水の一部の蒸発が生じ、事実上Ｐ２Ｏ５濃度が増加する。
【００３７】
第２に、後に説明するように、特に燃焼室における噴霧溶液Ｐｐの噴霧流Ｆｐの重縮合中に形成される燃焼ガスＧ１は、液滴形態又は蒸気形態のＰ２Ｏ５を含む。燃焼ガスＧ１は、０．５％〜４０％、好ましくは１％〜３０％、好ましくは２％〜２５％、又は５％〜２０％のＰ２Ｏ５を含み得る（図３参照）。溶液Ｐ０の供給流及び再循環流と、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との接触中に、これらの分子の大部分は、燃焼ガスから酸溶液の混合物（Ｐ０＋Ｐ２）に移動する。接触後、接触済燃焼ガスＧ３は、接触前よりもはるかに少ないリン含有分子、通常０．１％未満のＰ２Ｏ５を含む（図３を参照）。この分子の酸混合物への移動により、後者のＰ２Ｏ５濃度が増加する。
【００３８】
本発明の変形形態では、濃縮リン酸溶液Ｐ１は、図２に示されているように、ガス／酸接触器の排出口で、それぞれ噴霧流体接続部（３ｐ）と再循環流体接続部（３ｒ）への２つの流れ、噴霧流Ｆｐと再循環流Ｆ２に分割される。各流体接続部（３ｐ）及び（３ｒ）は、流量及び燃焼室（２）への噴霧流量Ｑｐでの噴霧流れＦｐを提供するために、及びガス／酸接触器への流量Ｑ２での再循環流Ｆ２を同伴するために、ポンプ系（４、４ｒ）を備えており、結果として再循環ループが形成される。
【００３９】
代替の変形形態では、濃縮リン酸溶液Ｐ１は、ガス／酸接触器から第１の流体接続部（３）又は（３ｕ）の中へと取り出され、これは共有されて、一方では噴霧流Ｆｐを流量Ｑｐで燃焼室（２）に同伴する噴霧流体接続部（３ｐ）を有し、他方で再循環流Ｆ２を流量Ｑ２でガス／酸接触器に同伴する再循環流体接続部（３ｒ）を有する「Ｔ字形」又は「Ｙ字型」の分岐点（５）に分割され、結果として再循環ループが形成される。分岐点（５）を含むこの構成の様々な変形形態が図３〜５に示されている。噴霧流量Ｑｐ及び再循環流量Ｑ２は、１つ以上のバルブによって（図３及び４を参照）、分岐点（５）の各分岐上のポンプ（４、４ｒ）によって（図５を参照）、及び／又は望みの流量が得られるようなバランスがとられた噴霧パイプ（３ｐ）と再循環パイプ（３ｒ）の部分によって、又は２つの供給流間で流れを分配するために工業的によく知られており使用されている任意の他の手段（例えば調節又は未調節のバルブのセット有するＴ型又はＹ型のパイプ）によって、供給することができる。
【００４０】
濃縮リン酸溶液Ｐ１は、総流量Ｑ１＝（Ｑｐ＋Ｑ２）で接触器から出る。燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される総流量Ｑ１は、好ましくは６００〜１２３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）又は１０００〜１２００００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは１２０００〜１０００００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。上で説明したように、濃縮リン酸Ｐ１の流れＦ１は、２つの流れＦｐとＦ２に分割され、それぞれが噴霧流量Ｑｐと再循環流量Ｑ２を有する。２つの流れへの分割は、ガス／酸接触器からの出発前、ガス／酸接触器からの出発時点、又は出発後に行うことができる。噴霧流量Ｑｐ及び再循環流量Ｑ２は、特に、燃焼室及びガス／酸接触器の容量、燃焼ガスＧ１の温度、及びそれらのＰ２Ｏ５含有量に応じて決定する必要がある。
【００４１】
定常的な製造状態では、噴霧流Ｆｐの重量流量Ｑｐと濃縮リン酸流Ｆ１の総重量流量（Ｑｐ＋Ｑ２）との間の比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）（Ｆ１は実際は噴霧流Ｆｐと再循環流Ｆ２の合計である）は、好ましくは５０％未満、好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満である。本発明の好ましい変形形態では、比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）は、５％未満、好ましくは４％未満、より好ましくは２．５％未満、更には２％未満である。比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）は、好ましくは０．１％よりも大きく、又は０．２％よりも大きく、好ましくは０．５％よりも大きい。流量Ｑｐに対して流量Ｑ２を増加させることは、一方では、燃焼ガスＧ１をそれらの排出前に必要なより低い温度へと冷却することを可能にし、他方では、濃縮リン酸溶液ＰｐにおいてＰ２Ｏ５を更に濃縮することを可能にする。
【００４２】
再循環流Ｆ２の重量流量Ｑ２と総重量流量（Ｑｐ＋Ｑ２）との間の比率Ｑ２／（Ｑｐ＋Ｑ２）は、当然比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）の補数であり、その合計は１００％になる。したがって、再循環流量Ｑ２は、好ましくは噴霧流量Ｑｐ以上であり、いくつかの好ましい変形形態では、これは０．１／９９．９〜４９／５１（＝０．１％〜９６％）の範囲の流量比率Ｑｐ／Ｑ２でありＱｐよりも大幅に大きい。好ましくは、流量比率Ｑｐ／Ｑ２は１／９９〜５／９５（＝１％〜５．３％）である。
【００４３】
上述したように、接触器内の再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の流量Ｑ２は、燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表され、３００〜１２００００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは６００〜１１００００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは９０００〜９００００ｋｇ／（ｈＭＷ）であってもよい。したがって、燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される燃焼室に流れる噴霧溶液Ｐｐの流量Ｑｐは、３００〜３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは６００〜２０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは１０００〜１５００ｋｇ／（ｈＭＷ）であってもよい。
【００４４】
プロセス−流れＦｐ、Ｆｄ、及びＦｍ
接触供給流Ｆ０の濃度よりも高い重量濃度ｘｐｍを有する混合溶液Ｐｍの混合流Ｆｍは、
・水を蒸発させ、その結果混合溶液Ｐｍを濃縮するために、
・重合によりポリリン酸Ｐ３を得るために、及び
・燃焼ガスＧ１を形成するために、
燃焼室（２）の上部の燃焼炎を通して噴霧される。
【００４５】
混合流Ｆｍは、少なくとも燃焼室（２）に導入される噴霧流Ｆｐによって形成される。好ましい変形形態では、混合流Ｆｍは、一方では噴霧流Ｆｐから、他方ではリン酸の直送供給溶液Ｐｄの直送供給流Ｆｄから形成される。
【００４６】
直送供給流Ｆｄを含む変形形態では、直送リン酸供給溶液Ｐｄは、少なくとも２０％、好ましくは少なくとも４０％の濃度ｘｄを含む。好ましくは、濃度ｘｄは、２０％〜８０％、好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも６２％、更には少なくとも６５％のＰ２Ｏ５である。燃焼室内の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される燃焼室内の直送供給溶液Ｐｄの流量Ｑｄは、好ましくは０〜１５００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは１００〜１０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは４００〜７００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。流量Ｑｄ＝０ｋｇ／（ｈＭＷ）は、当然直送供給流Ｆｄを含まない本発明の変形形態に対応する。直送供給溶液Ｆｄの温度は、２０〜２００℃、好ましくは４０〜１５０℃、より好ましくは５０〜１００℃であってもよい。溶液Ｆｄの予熱は、炎の中での混合溶液Ｆｍの燃焼の有効性の点で有利である。
【００４７】
定常製造状態では、噴霧流Ｆｐの流量Ｑｐと供給流Ｆ０の流量Ｑ０との間の比率Ｑｐ／Ｑ０は、好ましくは１００％〜２５０％、好ましくは１０１％〜１４０％、好ましくは１１０％〜１１５％である。気液接触器における流れＱ０及びＱ２と燃焼ガスとの接触が気液接触器から出る流れＦ１の重量を増加させるため、この比率は１００％より高くなり得る。直送供給流量Ｑｄの値が増加すると、この比率の値は減少し得る。
【００４８】
噴霧流量Ｑｐと直送供給流量Ｑｄの合計に対する直送供給流量Ｑｄの流量比率Ｑｄ／（Ｑｐ＋Ｑｄ）は、燃焼室に入る直送供給溶液Ｐｄの流量割合を表す。この比率の値は、特に供給溶液Ｐ０のＰ２Ｏ５含有量に依存し、これは、噴霧溶液ＰｐのＰ２Ｏ５含有量を決定する。
【００４９】
供給溶液Ｐ０が少なくとも４０％のＰ２Ｏ５、好ましくは少なくとも５０％、又は少なくとも５４％、より好ましくは少なくとも５８％、更には少なくとも６０％のＰ２Ｏ５を含む場合、噴霧溶液の濃度は高く、流量の比率Ｑｄ／（Ｑｐ＋Ｑｄ）を低くすることができる。つまり、直送供給溶液Ｐｄの寄与を低くすることができ、実際にはゼロにさえもすることができる。例えば、比率Ｑｄ／（Ｑｐ＋Ｑｄ）は、０％〜５０％、好ましくは５％〜３０％、又は１０％〜２０％であってもよい。
【００５０】
供給溶液Ｐ０が４０％未満のＰ２Ｏ５、好ましくは３０％未満又は２０％未満、より好ましくは５％未満、更には０％のＰ２Ｏ５を含む場合、噴霧溶液のＰ２Ｏ５濃度は低く、実際にはゼロでさえある。その後、Ｐ２Ｏ５の含有量が０％（＝水）の場合には、直送供給溶液を流量Ｑｄで炎に導入することにより混合溶液Ｐｍの重量濃度を増加させることが有利な場合があり、実際には必須な場合さえある。その後、比率Ｑｄ／（Ｑｐ＋Ｑｄ）は、好ましくは４０％〜９９％、より好ましくは５０％〜９０％、又は６０％〜７５％である。接触供給溶液Ｐ０が０％〜４９％、好ましくは１％〜４５％、より好ましくは最大４０％、実際には更には最大２０％、更には最大１０％のＰ２Ｏ５濃度ｘｐ０を含む場合が好ましく、その場合、直送供給流量Ｑｄは好ましくはゼロでない。
【００５１】
流量Ｑｄ＞０の場合、直送供給流Ｆｄは、炎の中で直接又はその上流で混合流Ｆｍを形成するために、炎の中に直接噴霧することができる。或いは、直送供給流は、２つの流れの混合物Ｆｍを燃焼室に導入する前に、噴霧流Ｆｐと予備混合することができる。１つ目の場合、燃焼室は、直送供給流Ｆｄを導入するための別々の導入口を含むことになる。２つ目の場合、噴霧流Ｆｐと直送供給流Ｆｄの間の混合は、濃縮リン酸の導入口（２ｐｕ）の上流で行われることになる。接触器に導入される供給流Ｆ０の流量に対する燃焼室に導入される直送供給流Ｆｄの流量の比率は、上述した通りである。
【００５２】
比率Ｑｄ／（Ｑｐ＋Ｑｄ）の値とは無関係に、混合溶液Ｐｍは、好ましくは２０％〜８０％、好ましくは少なくとも４０％、好ましくは少なくとも６５％、より好ましくは少なくとも７０％、更には少なくとも７５％のＰ２Ｏ５濃度ｘｐｍを含む。燃焼室内の溶液Ｐｍの流量Ｑｍは、噴霧流量Ｑｐと直送供給流量Ｑｄの合計である。燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される混合物の流量Ｑｍは、好ましくは６００〜３０００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは９００〜２０００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。
【００５３】
プロセス−重縮合
混合溶液Ｐｍの炎の中での燃焼は、溶液Ｐｍに含まれるリン酸分子の重縮合によりポリリン酸溶液Ｐ３を形成し、燃焼ガスＧ１を形成する。
【００５４】
図１（ａ）のグラフによって示されるように、この溶液で得られるＰ２Ｏ５濃度は、炎の中でポリリン酸溶液Ｐ３が到達する温度に依存するため、炎の中でポリリン酸溶液Ｐ３が到達する温度はプロセスの重要なパラメータである。期待されるＰ２Ｏ５濃度を得るために、及び確実にポリリン酸へ変換するために、必要とされる重縮合温度Ｔｐｃで十分な滞留時間の間、混合溶液Ｐｍを炎及び燃焼ガスと接触させ続けることも重要である。
【００５５】
炎には、燃料及び酸素供給源、典型的には空気が、或いはより高温のためには酸素が供給される。炎は、好ましくはわずかに酸化性の炎であり、好ましくは１体積％〜５体積％、好ましくは２体積％〜３体積％の過剰空気である。燃料は、好ましくは、気体であるか液体であるかに関わらず、天然ガス、ブタン、プロパン、又は他の任意の燃料である。混合溶液Ｐｍの噴霧がない場合、炎は、好ましくは少なくとも１０００℃、好ましくは少なくとも１５００℃、より好ましくは少なくとも１７００℃、例えば１８００℃±５０℃の理論温度に達する。本発明の方法では、一方では混合溶液Ｐｍがより低い約５０〜４００℃程度の温度Ｔｍで供給されるため、他方では重縮合反応及び重縮合中に形成される溶液からの水分子の蒸発はエネルギーを消費するため、温度の上昇は瞬時に抑えられる。
【００５６】
直送供給流Ｆｄがない場合（すなわちＱｄ＝０）、噴霧溶液Ｐｐのみが炎に噴霧される。直送供給流量Ｑｄがゼロでない場合には、図２及び図５に示されているように、直送供給流Ｆｄと噴霧溶液供給流Ｆｐは、燃焼室内の炎に噴霧される前に、混合流Ｆｍを形成するために混合されてもよい。或いは、図３及び４に示されているように、２つの流れは、炎の中で又は炎に到達する直前に混合流Ｆｍを形成するために燃焼室の中に別々に噴霧されてもよい。
【００５７】
炎の中に噴霧された混合溶液は、予め規定された重縮合時間の間、少なくとも４００℃、好ましくは少なくとも５００℃、更には５５０℃を超える、実際には更には６５０℃又は７００℃程度の重縮合温度Ｔｐｃに到達することが好ましい。高い重縮合温度Ｔｐｃにより、８６％以上程度のＰ２Ｏ５単位に相当する高いＰ２Ｏ５濃度を有する、より長い鎖長ｎ（例えばｎ≧５〜１２）のポリリン酸溶液を得ることができる（図１（ｃ）を参照）。リン酸の重縮合に必要な温度は、反応装置の様々な要素に対して化学的に及び熱的に耐性のある材料を要する。オルトリン酸分子とポリリン酸のポリマー鎖（ｍ＋１個の縮合単位）を含む混合溶液Ｐｍは、上述した式（１）に従って、及び化学式（２）に従って（ｍ≧１且つｒ≧１）、温度の作用下で重縮合反応を行って水を放出し、より長いポリマー鎖を形成する：
2021519255.tif 000004
【００５８】
このようにして形成されたポリリン酸溶液Ｐ３は、その後、気液分離器（９）におけるリン酸の重縮合中に形成される燃焼ガスＧ１から分離される。ポリリン酸溶液Ｐ３が回収される一方で、燃焼ガスＧ１は、上述したように、供給流Ｆ０及び再循環流Ｆ２と接触するためにガス／酸接触器（１）の中に移される。
【００５９】
このようにして回収されたポリリン酸溶液Ｐ３の流れＦ３は、使用される重縮合温度Ｔｐｃに応じて、３５０〜７００℃、好ましくは４００〜６５０℃程度の高温を有することができる。熱交換器（１１）（図２を参照）で、溶液Ｐ３を１００〜２００℃、例えば１１０〜１５０℃、好ましくは１２０〜１３０℃程度の温度まで冷却することが好ましく、これにより、溶液を液体状態に保ちながらこのように形成及び冷却されたポリリン酸を貯蔵するためのタンクの材料の選択肢を広くすることができる。
【００６０】
このようにして形成及び回収されたポリリン酸Ｐ３は、混合液Ｐｍよりも高濃度で含まれる。これは、溶液が炎を通過する際の溶液からの水の大部分の蒸発によって説明される。ポリリン酸溶液Ｐ３の濃度は、通常７６％超、好ましくは８０％超、特に好ましくは８６％超、又は少なくとも８７％、更には少なくとも８８％である。これは、例えば、７６％〜９０％、好ましくは８６％〜８９％のＰ２Ｏ５であってもよい。本発明の方法により、湿式ルートで８６％を超えるＰ２Ｏ５含有量が可能になる。
【００６１】
燃焼室におけるポリリン酸溶液Ｐ３の流量Ｑ３は、ポリリン酸Ｐ３の生産能力を表す。燃焼室の公称出力単位［ＭＷ−１］により表される流量Ｑ３は、好ましくは２４０〜１５００ｋｇ／（ｈＭＷ）、好ましくは５００〜１０００ｋｇ／（ｈＭＷ）である。
【００６２】
燃焼ガスＧ１は、特にリン含有分子から形成され、リン含有分子は、０．５重量％〜４０重量％のＰ２Ｏ５、通常０．５重量％〜３５重量％のＰ２Ｏ５、好ましくは１重量％〜３０重量％、好ましくは２重量％〜２５重量％、又は５重量％〜２０重量％のＰ２Ｏ５で変動し得る量で存在することができる。移送された燃焼ガスＧ１の温度Ｔｇ１は、炎が到達し得る温度よりも大幅に低い。これは、前述したように、主に重縮合反応の水を蒸発さるために大量のエネルギーを必要とする重縮合反応中に燃焼ユニット内の温度が低下するためである。燃焼ガスは、重縮合温度Ｔｐｃ程度であり通常４００〜７００℃、好ましくは５００〜６００℃である温度Ｔｇ１で酸／ガス接触器に入る。
【００６３】
プロセス−再循環ループ及び燃焼ガス
上述したように、ガス／酸接触器（１）から出る濃縮リン酸溶液Ｐ１の再循環フラクションは、ガス／酸接触器の中に再び導入されて再循環ループを形成し、一方で噴霧フラクションＰｐは燃焼室（２）に移送される。再循環フラクションは、好ましくは噴霧フラクション以上であり、理想的には噴霧フラクションよりもかなり大きく、再循環流量Ｑ２に対する噴霧流量Ｑｐの比率Ｑｐ／Ｑ２は、０．１／９９．９〜４９／５１（＝０．１〜９６％）の範囲であってもよい。好ましくは、流量比率Ｑｐ／Ｑ２は、１／９９〜５／９５（＝１〜５．３％）である。
【００６４】
ガス／酸接触器へのそれらの導入の間、供給流Ｆ０と再循環流Ｆ２は、図２及び図４に示されているように、接触供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、ガス／酸接触器への導入前に混合されてもよい。或いは、流れＦ０とＦ２は、図３及び図５に示されているように、接触供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流れを形成するために、ガス／酸接触器の中に別々に導入された後に接触させることができる。
【００６５】
再循環ループは、本発明と欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書に記載のプロセスとの間の主要な識別される要素である。そのような再循環ループを取り入れることの主な結果は、ガス／酸接触器（１）に導入される供給流Ｆ０と再循環流Ｆ２の総重量流量（Ｑ０＋Ｑ２）に対するガス／酸接触器（１）に導入される燃焼ガスＧ１の重量流量Ｑｇ１の比率（Ｑｇ１／（Ｑ０＋Ｑ２））が、そのような再循環ループがない場合よりもはるかに小さいことである。本発明による比率（Ｑｇ１／（Ｑ０＋Ｑ２））は、好ましくは０．１％〜５０％、より好ましくは０．５％〜２０％又は１０％未満であり、理想的には１％〜７％である。燃焼ガスを供給流Ｆ０と接触させる（すなわち、Ｑｇ１＞０、Ｑ０＞０）が、再循環流Ｆ２と接触させない（すなわちＱ２＝０）ことを含む欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書によるプロセスでは、比率（Ｑｇ１／Ｑ０）は大幅に大きく、６０％を超える値、通常は１００％を超える値であり、これは接触器供給溶液Ｐ０の供給流量Ｑ０よりも燃焼ガス流量Ｑｇ１が大きいことを示している。
【００６６】
そのため、再循環ループにより、リン酸供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の総流量（Ｑ０＋Ｑ２）に対する燃焼ガスＧ１の流量の比率を制御することができる。特に、燃焼ガスと接触するリン酸溶液の重量を大幅に増加させることができる。これはいくつかの利点を有している。
【００６７】
第１に、燃焼ガスＧ１に含まれる液滴及び／又は蒸気中のリン含有分子の、溶液Ｐ０とＰ２との混合物の流れへの移動がはるかに大きい。そのため、燃焼ガスとの接触中に形成される噴霧溶液のＰ２Ｏ５濃度は、欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書のように流量比率Ｑｇ１／（Ｑ０＋Ｑ２）が大きい場合よりも高い。このようにして得られるよりよい気液接触は、燃焼ガスＧ１に含まれるリンの濃縮リン酸溶液Ｐ１によるよりよい回収を可能にする。更に、燃焼ガスＧ３は、流れＦ０及びＦ２との接触後、それらのＰ２Ｏ５成分を結果として取り除き、それらが大気に放出される前のそれらの処理を簡単にする。
【００６８】
第２に、このような流量比率では、リン酸溶液の流れＦ０及びＦ２との接触後の燃焼ガスＧ３の温度Ｔｇ３は、欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書に記載のプロセスよりもはるかに効果的に低下し、そのため、燃焼ガスの温度を大気への放出に許容される値まで下げるために欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書のプロセスで不可欠な他の熱交換器（又は少なくとも少ない容量のもの）は必要とされない。
【００６９】
装置
本発明のプロセスは、燃焼室（２）、ガス／酸接触器（１）、及び燃焼室とガス／酸接触器との間の様々な流体接続部を含む装置で実施することができる。並列又は直列に配置されている複数の燃焼室及び／又は複数のガス／酸接触器を装置が含んでいてもよいことは明らかである。
【００７０】
装置−燃焼室（２）
燃焼室（２）は、混合溶液Ｐｍを炎中に噴霧することにより混合溶液Ｐｍの重縮合を行うことを可能にする。混合溶液Ｐｍは、噴霧溶液Ｐｐから形成され、適切な場合には、ポリリン酸溶液Ｐ３を形成するために直送供給溶液Ｐｄと混合される。燃焼室の壁は、噴霧溶液Ｐｐと直送供給溶液Ｐｄの腐食特性と、燃焼室内に行き渡る高温に耐える必要がある。壁は、炭化ケイ素製又はアモルファスカーボン製であることが好ましい。中性ガス又はその燃焼ガスが２つの壁の間を循環する二重壁を使用することができ、これは、壁の温度、及び（ポリ）リン酸溶液に対する壁の不透過性の点で利点を有することができる。
【００７１】
燃焼室（２）は、燃焼室内に１つ以上の噴霧導入口（２ｐｕ）を示し、燃焼室の上部に配置されている燃焼ユニットの中に噴霧された形態での、流量Ｑｐでの噴霧溶液Ｐｐ、又は流量（Ｑｐ＋Ｑｄ）での混合溶液Ｐｍの導入を可能にする（図２及び４を参照）。本発明の変形形態では、燃焼室は、噴霧導入口（２ｐｕ）とは別の流量Ｑｄでの直接噴霧溶液Ｐｄの導入を可能にする１つ以上の直送供給流導入口（２ｐｄｕ）を含んでいてもよい（図３及び５を参照）。燃焼室の導入口でかなりの粘度を有する場合がある噴霧溶液Ｐｐ及び／又は直送供給溶液Ｐｄ及び／又は混合溶液Ｐｍの噴霧を最適化するために、窒素などの不活性ガスの供給が行われてもよい。
【００７２】
燃焼室（２）は、酸素の存在下での燃料の燃焼によって少なくとも１０００℃、好ましくは少なくとも１５００℃、更には少なくとも１７００℃、好ましくは１８００℃±５０℃の温度を有する炎を形成可能な、燃焼室の上部に配置されている燃焼ユニット（２ｃ）を含む。炎の温度は、炎に供給する酸素の流量を変えることで制御することができる。燃焼ユニットは以下のものを含む：
・バーナー、
・炎の供給を可能にする、バーナーと、一方では酸素源、他方では燃料源（１０）との間の流体接続部。バーナーへの酸素の寄与に対する燃料の寄与の比率を制御することにより、炎の温度を制御することができる。好ましくは、使用される燃料は、天然ガス、メタン、ブタン、又はプロパンから選択される。酸素源は通常は空気又は酸素である。
【００７３】
このようにして形成されたポリリン酸溶液Ｐ３を燃焼ガスＧ１から分離するために、燃焼室（２）は気液分離器（９）を備えている。例えば、燃焼ガスは、表面積横断方向の流量を大きくすることによってポリリン酸溶液から分離することができ、その結果、流量が減少し、そのためガス流とポリリン酸流の運動エネルギーが減少する。流れが上方から下方に流れると、ガスは運動エネルギーの低下によって減速し、燃焼ガスの排出口に導くデフレクターの方に曲げることができる。密度の高さのため、ポリリン酸の液滴Ｐ３は、重力によってそれらの下向きの流れを継続する。
【００７４】
燃焼室（２）には、燃焼ユニットの下流に配置される、液相を回収するための燃焼室のポリリン酸排出口（２ｐｄ）が示されており、燃焼ユニット自体は濃縮リン酸導入口（２ｐｕ）と直送供給流導入口（２ｐｄｕ）の下流に配置される。「下流」という用語は、燃焼室における噴霧溶液Ｐｐとポリリン酸溶液Ｐ３の流れの方向に対して表される。上で説明したように、流れの方向は、好ましくは、重力の方向に従って上側から下側である。したがって、装置は、このようにして製造されたポリリン酸の貯蔵タンクを備えていてもよい（図示せず）。好ましくは、装置は、貯蔵タンクに到達した際にポリリン酸溶液を約３５０〜６５０℃の温度から１００〜１５０℃程度の温度まで冷却するために、ポリリン酸排出口（２ｐｄ）と貯蔵タンクとの間に配置される熱交換器（１１）を含む。
【００７５】
最後に、燃焼室（２）は、炎から生じる燃焼ガスＧ１を排出するための排出口を備えている。これらの燃焼ガスは、重縮合温度Ｔｐｃ程度の温度Ｔｇ１を有しており、ガス／酸接触器の中に導入される前に冷却される必要はない。
【００７６】
装置−ガス／酸接触器（２）
ガス／酸接触器（１）は、重縮合反応の収率及びエネルギー消費を最適化するために、接触器に導入される接触器供給溶液が燃焼室（２）に入る前にこれを加熱しＰ２Ｏ５濃度を増加させることを可能にする。
【００７７】
ガス／酸接触器（１）は、接触器供給溶液Ｐ０の供給源又は接触器供給溶液Ｐ０と濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の供給源に接続された供給流導入口（１ｐｕ）を示す。上述したように、接触器供給溶液Ｐ０は０％〜７０％のＰ２Ｏ５を含み、少なくとも４０％、好ましくは少なくとも５０％、好ましくは少なくとも５４％、より好ましくは少なくとも５８％、更には少なくとも６０％のＰ２Ｏ５を含む。供給流導入口（１ｐｕ）は、供給流量Ｑ０での接触器供給溶液Ｐ０の導入、又は接触器供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物の流量（Ｑ０＋Ｑ２）での導入を可能にするように構成される必要がある。再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２は、供給流導入口（１ｐｕ）から分離された再循環された濃縮リン酸Ｐ２の導入口（１ｐｒｕ）にも導入することができる。
【００７８】
ガス／酸接触器（１）は、好ましくは直接接触器である。これは、燃焼ガスＧ１の排出のための排出口から生じる燃焼ガスＧ１のガス／酸接触器への導入を可能にする燃焼ガス導入口（１ｇｕ）を含む。流量Ｑｇ１での燃焼ガスＧ１の導入を可能にするために、供給流導入口（１ｇｕ）のバランスをとる必要がある。上述したように、接触器供給溶液Ｐ０と接触する燃焼ガスＧ１は、（ａ）接触器供給溶液Ｐ０の温度を上げること、（ｂ）接触器供給溶液Ｐ０の水の一部を蒸発させること、（ｃ）溶液Ｐ０と、燃焼ガスＧ１に含まれるＰ２Ｏ５の液滴及び蒸気とを交換すること、を可能にする。
【００７９】
ガス／酸接触器（１）は、再循環導入口（１ｐｒｕ）を備えており、これは再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の導入を可能にする。本発明の変形形態では、流れＦ０及びＦ２は、ガス／酸接触器の中に導入される前に混合され、その場合の再循環導入口は供給流導入口（１ｐｕ）と同じである。別の変形形態では、供給流導入口（１ｐｕ）と再循環導入口（１ｐｒｕ）は別々である。再循環導入口は、再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２を供給流量Ｑ２で導入するために、バランスをとる必要がある。
【００８０】
ガス導入口（１ｇｕ）、供給流導入口（１ｐｕ）、及び後者とは別個である場合の再循環導入口（１ｐｒｕ）は、
・一方で接触器供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２との混合物（Ｐ０＋Ｐ２）の流れ（Ｆ０＋Ｆ２）を形成するために、供給流Ｆ０と再循環流Ｆ２とを接触させること、
・他方でこのようにして形成された混合物の流れと燃焼ガスＧ１の流れとを接触させること、
を可能にするように配置される。
【００８１】
ガス導入口（１ｇｕ）は、好ましくは、燃焼ガスＧ１（接触中にＧ２と示される）がリン酸溶液の供給流Ｆ０及び再循環流Ｆ２と並流で流れるように配置される。しかしながら、燃焼ガスが流れＦ０及びＦ２に対して逆向きに流れるようにガス導入口を配置することも可能である。
【００８２】
ガス／酸接触器は、好ましくは、リン酸溶液の供給流Ｆ０及び再循環流Ｆ２が通される充填材を含む。充填材は、好ましくは、有孔支持体、例えば支持格子上に配置される。
【００８３】
ガス／酸接触器（１）は、１つ以上の濃縮リン酸排出口（１ｐｄ、１ｐｒｄ）を含む。濃縮リン酸排出口（１ｐｄ、１ｐｒｄ）は、それ自体が供給流導入口（１ｐｕ）の下流に配置されるガス導入口（１ｇｕ）の下流に、及びガス導入口（１ｇｕ）とは別個である場合には再循環導入口（１ｐｒｕ）の下流に配置される。「下流」という用語は、ガス／酸接触器におけるリン酸供給溶液の供給流及び再循環流と再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の流れの方向に対して表される。濃縮リン酸排出口（１ｐｄ、１ｐｒｄ）により、流れＦ０及びＦ２と燃焼ガスＧ１との接触によって形成されたガス／酸接触器で形成された濃縮リン酸溶液Ｐ１を取り出すことができる。
【００８４】
ガス／酸接触器（１）は、燃焼ガスＧ１と溶液Ｐ０及びＰ１との間の接触後にガスから液体を分離することを可能にする気液分離器を含む。例えば、ガス／酸接触器は、ガス排出口（１ｇｄ）から出る前に、接触済燃焼ガスＧ３中に存在し得る液滴を回収することを可能にするデミスタを含んでいてもよい。
【００８５】
ガス／酸接触器（１）は、溶液Ｐ０と溶液Ｐ２との混合物との接触後に接触済燃焼ガスＧ３をガス／酸接触器から排出することを可能にする燃焼ガス排出口（１ｇｄ）も含む。この装置の後に、ガス／酸接触器の燃焼ガス排出口（１ｇｄ）の下流にある接触済燃焼ガスＧ３の洗浄塔が続いていてもよく、これにより、大気に放出される前に、例えばガスの中に含まれ得るフッ素化合物や硫黄化合物などの存在し得る望ましくない化合物を除去することができる。
【００８６】
装置は、燃焼室（２）の燃焼ガスの排出口に連結されている一端（６ｕ）を、ガス／酸接触器（１）の燃焼ガス導入口（１ｇｕ）に連結されている端部（６ｄ）に連結する燃焼ガス用の流体接続部（６）を備えている。この流体接続部（６）の温度は、好ましくは、ガス／酸接触器の導入口（１ｇｕ）で燃焼ガスＧ１が燃焼室の排出口での温度Ｔｇ１にできるだけ近い温度（すなわち約５００〜６００℃）を有するように、できるだけ高く保つ必要がある。
【００８７】
装置は、ガス／酸接触器（１）の濃縮リン酸排出口（１ｐｄ）に連結されている上流端（３ｕ）を、燃焼室（２）の濃縮リン酸導入口（２ｐｕ）に連結されている下流端（３ｄ）に連結する噴霧流体接続部（３ｐ）を備えている。濃縮リン酸溶液Ｐ１は、接触器供給溶液Ｐ０よりも高い温度及びＰ２Ｏ５濃度を有するため、燃焼室内での重縮合の収率が改善される。燃焼ガスＧ１からのリン酸の供給溶液及び再循環溶液Ｐ０及びＰ２の混合物へのリン含有分子の移動は、欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書の装置に記載の燃焼ガスＧ１と接触器供給溶液Ｐ０との間の移動よりも優れているため、本発明の装置及びプロセスで得られる収率は、欧州特許第２４１１３２５Ｂ１号明細書で得られるものよりも大きい。  
【００８８】
リン酸分子の移動及び重縮合反応の収率におけるこの改善は、同じガス／酸接触器から取り出されたリン酸溶液Ｐ１の流れの一部をガス／酸接触器の中に再導入することを可能にする再循環ループによって実現される。したがって、装置は、ガス／酸接触器の再循環導入口（１ｐｒｕ）又は（１ｐｕ）に連結された下流端（３ｒ）で、
・ガス／酸接触器（１）の再循環された濃縮リン酸溶液（１ｐｒｄ）の排出口、又は
・第１の流体接続部（３）を有する分岐点（５ｖ）、又は
・第１の流体接続部（３ｕ）を有する分岐点（４ｒ）、
の何れかに連結されている上流端を連結する再循環流体接続部（３ｒ）を追加的に含む。
【００８９】
装置は、再循環流体接続部（３ｒ）を流れる噴霧重量流量Ｑｐと再循環重量流量Ｑ２の合計として定義される総重量流量（Ｑｐ＋Ｑ２）に対する第１の流体接続部（３）を流れる噴霧重量流量Ｑｐの比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）を、５０％未満、好ましくは１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは２．５％未満の値で制御及び維持するための手段を備えており、その比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）は、０．１％を超える、好ましくは０．５％を超える値を有する。
【００９０】
図２に示されているように、流体接続部（３ｐ）及び（３ｒ）は、一方では第１の濃縮リン酸排出口（１ｐｄ）を燃焼室の濃縮リン酸導入口（２ｐｕ）に連結する噴霧流体接続部（３ｐ）により、他方では第２の濃縮リン酸排出口（１ｐｒｄ）をガス／酸接触器の再循環濃縮リン酸導入口（１ｐｕ）に又は接触器供給溶液Ｐ０をガス／酸接触器に供給する供給流接続部（３ａ）に連結する再循環流体接続部（３ｒ）により、ガス／酸接触器と燃焼室との間の全長にわたって分割することができ、噴霧流体接続部（３ｐ）と再循環流体接続部（３ｒ）のそれぞれは、比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）を目的の値で維持するようにバランスをとったポンプ（４、４ｒ）を備えているか、流体を移送するためのシステムを備えている。
【００９１】
図３〜５に示されている代替の変形形態では、ガス／酸接触器は、第１の流体接続部（３）に連結されているガス／酸接触器の濃縮リン酸Ｐ１のための単一の排出口（１ｐｄ）を備えている。噴霧流体接続部（３ｐ）と再循環流体接続部（３ｒ）の上流部分は分岐点（５）に連結されており、結果として第１の流体接続部（３）とＴ字型又はＹ字型の接合部を形成する。この変形形態では、比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）を望まれる値に制御及び維持するために様々な手段を使用することができる。
【００９２】
図５に示す第１の変形形態では、確実に比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）を望まれる値にするための手段は、噴霧流体接続部（３ｐ）上に配置されており噴霧流量Ｑｐで液体をポンプ移送能力を有するポンプ（４）と、再循環流体接続部（３ｒ）に配置されており再循環流量Ｑ２で液体をポンプ移送する能力を有する再循環ポンプ（４ｒ）とを含む。
【００９３】
図３及び４に示されている第２の変形形態では、比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）を確実にするための手段は、分岐点（５）の上流の第１の流体接続部（３）に配置されており主流量（Ｑｐ＋Ｑ２）での液体のポンプ移送能力を有しているポンプ（４）、及び分岐点（５）に配置されており主流量を噴霧流体接続部（３ｐ）への噴霧流量Ｑｐと再循環流体接続部（３ｒ）への再循環流量Ｑ２とに分割することを可能にする１つ以上のバルブ（５ｖ）（例えば三方バルブ）を含む。
【００９４】
第３の変形形態（図示せず）では、比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）を制御するための手段は、分岐点（５）の上流の第１の流体接続部（３）に配置されており主流量（Ｑｐ＋Ｑ２）での液体のポンプ移送能力を有しているポンプ（４）と、望まれる比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）が得られるようにバランスがとられている噴霧流体接続部（３ｐ）及び再循環流体接続部（３ｒ）を形成する導管とを含む。この解決手段は、導管のバランスをとった後に、比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）を容易には変更できなくなるという点で最初の２つよりも柔軟性が低い。これは、装置の寿命中に比率を変える必要がない場合には、必ずしも問題ではない。  
【００９５】
ポリリン酸溶液Ｐ３
本発明の方法により得られる混合溶液Ｐｍを炎の中に噴霧することにより、これまでにない特性を有するポリリン酸溶液Ｐ３を製造することができる。本発明の方法に適した噴霧溶液Ｐｍが有し得る高いＰ２Ｏ５含有量のため、及び燃焼室に入る瞬間のその高い温度のため、非常に高濃度のＰ２Ｏ５を有するポリリン酸溶液は、湿式ルートにより製造することができ、その値は特に重縮合温度に依存する。
【００９６】
重縮合反応中の噴霧溶液Ｐｐの重縮合温度Ｔｐｃが少なくとも５００℃、好ましくは少なくとも６００℃、又は少なくとも６５０℃に到達する場合には、
・少なくとも８６％、好ましくは少なくとも８７％、より好ましくは少なくとも８８％のＰ２Ｏ５含有量、
・総有機炭素（＝ＴＯＣ）の形式で表される、１００ｐｐｍ以下、好ましくは８０ｐｐｍ以下である非常に低い有機化合物含有量、
・１００ｐｐｍ以下、好ましくは８０ｐｐｍ以下である同様に非常に低いＳｉＯ２含有量、を含む、粘稠な液体の形態の、これまで全く製造されていなかったポリリン酸溶液Ｐ３が得られる。
【００９７】
好ましくは、本発明のポリリン酸溶液Ｐ３は、１０ｐｐｍ以下、好ましくは５ｐｐｍ以下のＦｅ含有量、１０ｐｐｍ以下、好ましくは５ｐｐｍ以下のＳｂ含有量、及び１１ｐｐｍ以下、好ましくは５ｐｐｍ以下のＳＯ４含有量を有する。上の様々な化合物の含有量はポリリン酸溶液に対するものとして表されている。
【実施例】
【００９８】
本発明によるパイロット装置を構築し、試験した。これは、ガス／酸接触器（１）及び燃焼室（２）を含む。流体接続部は、図２に示されているように、再循環接続部（３ｒ）から完全に分離されており独立している噴霧流体接続部（３ｐ）を含む。噴霧流体接続部（３ｐ）と再循環流体接続部（３ｒ）のそれぞれは、０．７５％〜６．７％の間の様々な値で流量比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）を制御して一定に保つことを可能にするポンプ（４、４ｒ）を備えている。燃焼ユニットは、天然ガスの供給源及び空気供給流に接続されており、その流量は、炎の温度を制御するために制御することができる。図４に示されているように、燃焼室には直送供給流導入口（２ｍｕ）が設けられている。
【００９９】
パイロット装置で試験した様々なリン酸流Ｐ０〜Ｐ３並びに燃焼ガスＧ１及びＧ３のＰ２Ｏ５濃度、流量、及び温度の範囲を表１に示す。本発明による装置における前記流れの位置を図３に示す。重縮合温度Ｔｐｃは、４００〜６５０℃であった。
2021519255.tif 000005
【０１００】
表１では、６２％のＰ２Ｏ５を含む供給溶液Ｐ０及びＴｐｃ＝６３０℃の重縮合温度で、流量比率Ｑｐ／（Ｑｐ＋Ｑ２）＝１％を適用することによって、パイロット装置で８８％のＰ２Ｏ５を含むポリリン酸溶液Ｐ３が製造されたことがわかる。
【０１０１】
本発明の方法の実施に適した様々なパラメータの一連の値の範囲を表２に列挙する。
2021519255.tif 000006
【符号の説明】
【０１０２】
１  ガス／酸接触器
１ｇｄ  ガス／酸接触器の燃焼ガス排出口
１ｇｕ  ガス／酸接触器の燃焼ガス導入口
１ｐｄ  ガス／酸接触器の濃縮リン酸溶液Ｐ１の排出口
１ｐｕ  ガス／酸接触器の接触溶液Ｐ０又は混合物（Ｐ０＋Ｐ２）の供給流導入口
１ｐｒｕ  ガス／酸接触器の再循環濃縮リン酸Ｐ２の導入口（任意選択）
２  燃焼室
２ｃ  燃焼ユニット
２ｐｄ  燃焼室のポリリン酸Ｐ３の排出口  
２ｐｄｕ  燃焼室の直送供給溶液Ｐｄの導入口  
２ｐｕ  燃焼室の中の噴霧酸溶液Ｐｐの導入口、又は直送供給流と噴霧流の組み合わされた導入口
３  第１の流体接続部
３ａ  供給流体接続部
３ｄ  第１の流体接続部（３）又は噴霧流体接続部（３ｐ）の下流端
３ｐ  噴霧流体接続部
３ｒ  気液接触器（１）への再循環のための流体接続部
３ｒｄ  再循環液接続部（３ｒ）の下流端
３ｕ  噴霧流体接続部（３ｐ）又は第１の流体接続部（３）の上流端
４  ポンプ
４ｒ  再循環ポンプ
５ｖ  バルブ又はバルブのセット（例えば三方バルブ）
６  燃焼ガスの流体接続部
６ｄ  燃焼ガス接続部の排出口
６ｕ  燃焼ガス接続部の導入口
１０  燃焼ユニットの燃料源（１０）
１１  熱交換器
Ｆｐ  濃縮ポリリン酸溶液の噴霧流
Ｆ２  再循環された濃縮リン酸溶液の再循環流
Ｆ３  ポリリン酸溶液の流れ
Ｆｄ  直送供給溶液Ｐｄの直送供給流
Ｆｐ  濃縮リン酸溶液の噴霧流
Ｆｍ  混合溶液の混合流Ｆｍ  （＝Ｆｄ＋Ｆｐ）
Ｇ１  燃焼ガス
Ｇ３  接触済燃焼ガス
Ｐ０  接触器供給溶液
Ｐ０＋Ｐ２  接触器供給溶液Ｐ０と再循環された濃縮リン酸溶液（Ｐ２）との混合物
Ｐ１  濃縮リン酸溶液
Ｐ２  再循環された濃縮リン酸溶液
Ｐ３  ポリリン酸
Ｐｄ  直送供給溶液
Ｐｐ  噴霧溶液
Ｐｍ  混合溶液（＝Ｐｄ＋Ｐｐ）
Ｑ０  接触器供給溶液Ｐ０の供給流量
Ｑ１  接触器の排出口での濃縮リン酸の流量（＝Ｑ２＋Ｑｐ）
Ｑ２  再循環された濃縮リン酸溶液の再循環流量
Ｑ３  ポリリン酸の流量
Ｑｇ１  ガス／酸接触器（１）への燃焼ガスの流量
Ｑｇ２  ガス／酸接触器（１）内の燃焼ガスの流量
Ｑｄ  直送供給溶液Ｐｄの流量
Ｑｐ  噴霧溶液Ｐｐの噴霧流量
Ｑｍ  混合溶液Ｐｍの流量
Ｇｇ３  ガス／酸接触器（１）の外部の接触済燃焼ガスの流量
Ｔ０  接触器供給溶液Ｐ０の温度
Ｔ１  濃縮リン酸溶液Ｐ１の温度
Ｔ２  再循環された濃縮リン酸溶液Ｐ２の温度
Ｔ３  ポリリン酸溶液Ｐ３の温度
Ｔｇ１  燃焼ガスＧ１の温度
Ｔｇ３  接触済燃焼ガスＧ３の温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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