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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung bzw. Rückgewinnung von Säuren, insbe- sondere Salzsäure, aus metallhaltigen Lösungen durch thermische Spaltung der Lösungen und anschliessende Absorption und/oder Kondensation der dabei gebildeten Gase, wobei die thermische Spaltung unter einem gegenüber der Umgebung erhöhten Druck erfolgt.
Die vollständige Rückgewinnung von HCI durch thermische Spaltung in Sprühröst- und Wirbel- schichtreaktoren ist seit langem bekannt. Da die Prozessgase schädliche Bestandteile, wie Staub und HCI enthalten, wurde nach früheren negativen Ergebnissen seit Jahrzehnten im gesamten System ein Unterdruck erhalten, um ein Austreten dieser Bestandteile bei Leckagen zu verhindern.
Die Absaugung der Prozessgase zur Erzeugung des Unterdrucks wurde mit Hilfe eines Ventilators durchgeführt. Der Ventilator ist sowohl von den Investitions- als auch von den Betriebskosten her ein teurer Bestandteil der Anlage. Zur Einstellung eines konstanten Unterdruckes ist eine afwen- dige, frequenzgeregelte Steuerung nötig. Diverse Schäden durch Korrosion traten auf. Durch Prob- leme bei der Auslegung des Ventilators ist häufig die Anlagenleistung durch dieses Bauteil limitiert. So zeigt die DE 1 621 641 A ein derartiges System, wobei hier auch der nachteilige Stand der Technik des Arbeitens unter Überdruck angeführt wird.
Ziel der Erfindung ist es, die Anlageneffizienz durch höheren Durchsatz im Reaktor zu erhöhen und sowohl Betriebs- als auch Investitionskosten zu reduzieren.
Dies erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die thermische Spaltung in einem Wirbelbett erfolgt. Der Vorteil eines Wirbelbettes besteht darin, dass gegenüber dem derzeit benötigten Druck für das Wirbelbett nur eine geringe Druckerhöhung erforderlich ist. Durch den Überdruck entsteht ein geringeres relatives Gasvolumen im Reaktor, wodurch eine grössere Menge durchgesetzt werden kann.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsgas dem Reaktor unter Druck zugeführt wird. Auf diese Weise lässt sich der erforderliche Druck günstig erzeugen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druck so gewählt wird, dass am Ende der Anlage, nach der Absorption noch ein Überdruck herrscht, der ausreicht die Gase durch einen Kamin an die Atmosphäre abzugeben. Dadurch kann der Abluftventi- lator eingespart werden, was zu erheblichen Reduktionen bei investitions-und Betriebskosten führt.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Reaktor mindestens 30 kPa beträgt. Damit ist im allgemeinen gewährleistet, dass im Kamin noch ein ausreichender Druck zum Abblasen in die Atmosphäre vorhanden ist.
Eine Wirbelschichtanlage zur thermischen Spaltung von Metallchloriden hat etwa einen gasseitigen Druckverlust von ca. 10 bis 15 kPa. Der Betrieb erfolgt so, dass oberhalb des Wirbelbetts etwa Umgebungsdruck herrscht und durch die Druckverluste in den verschiedenen Apparaten der Druck vor dem Abluftventilator bei etwa -10 kPa bis -15 kPa liegt. Der grösste Druckabfall erfolgt dabei im Venturi-Wäscher. Wird die Anlage ohne Abluftventilator betrieben, muss der Druck dberhalb der Wirbelschicht etwa +10 kPa bis +15 kPa betragen, um das Prozessgas durch die Anlage "hindurchzudrücken". Dieser erhöhte Druck führt zu einem um etwa 15% geringeren Betriebsvolu- menstrom des Gases im Fliessbett, so dass der Durchsatz bei gleichem Gesamtvolumen entsprechend höher sein kann. Die Erzeugung des Druckes erfolgt durch das F) iessbettgeb) äse.
Dieses Gebläse muss in bisherigen Anlagen einen Vordruck von ca. 20 kPa erzeugen. Durch den geänder- ten Druckverlauf ist nun ein Druck von ca. 35 kPa nötig. Der Mehrpreis und die Mehrleistung sind bei diesem Gebläse wegen des geringeren Volumens und der fehlenden korrosiven Beanspruchung gering.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig. 1 eine Regenerationsanlage nach dem Stand der Technik, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Anlage mit Wirbelbett und Fig. 3 den Verlauf des Druckes in den Anlagen gemäss Fig. 1 und 2 darstellt.
Fig. 1 zeigt eine Regenerationsanlage 1 nach dem Stand der Technik, wobei über eine Leitung 2 die zu regenerierende verbrauchte Beizsäure zugeführt wird Ober eine Leitung 3 wird ein Teil dieser Säure in die Wirbelschicht 4 des Reaktors 5 eingebracht In diesem Bereich wird der in der Beizsäure enthaltene Säureanteil verdampft und das entsprechende Eisenoxid erzeugt. Dies erfolgt im wesentlichen durch ein Verbrennungsgas, wobei Luft L und Gas G in einem Windkasten
19 zur Verbrennung geführt werden Die entstehenden Gase werden aus dem Reaktor 5 in eine
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Leitung 6 gesaugt. In dieser Leitung 6 befindet sich ein Staubabscheider 7, in dem feinste Oxidteilchen abgeschieden und in die Wirbelschicht 4 zurückgeführt werden.
Die Abgasleitung 6 führt zu einem Venturiwäscher 8, in den zusätzlich Ober eine Leitung 9 verbrauchte Beizsäure vermischt mit kondensierter Säure eingedüst wird, wodurch die gasförmigen Säurebestandteile teilweise kondensieren. Über eine Leitung 10 wird das Abgas weiter in einen Absorber 11 geleitet, dem Spül- und Absorptionswasser 12 zugeführt wird. Am Boden der Absorptionskolonne 11 wird dann die regenerierte Säure 13 abgeführt, die wiederum zur Beize zurückgeführt werden kann. Das restliche Abgas gelangt über Leitung 14 In den Abgasventilator 15 und weiter in einen weiteren Abgasreiniger 16, bei dem Kondensat im Kreislauf 17 geführt wird. Anschliessend wird das Abgas über einen Kamin 18 an die Umgebung abgegeben.
Der Druckverlauf ist durch den Druck an den einzelnen Stellen a, b, c, d, e, f, g, h, i gekennzeichnet, wobei der Druck im Windkasten a durch den Verbrennungsluftventilator erzeugt wird und +20 kPa beträgt. Am unteren Ende b des Fliessbettes 4 beträgt der Druck +10 kPa und nimmt in der Wirbelschicht bis zum oberen Ende c auf 0 kPa ab. Im Kopfbereich d des Reaktors 5 beträgt der Druck d-1, 0 kPa und reduziert sich in der Abgasleitung 6 bei e nach dem Staubabscheider 7 auf - 2, 5 kPa. Nach dem Venturiwäscher 8 beträgt der Druck dann bei f-6, 5 kPa und reduziert sich nach dem Absorber 11 auf -10, 0 kPa an Stelle g, die direkt vor dem Abgasventilator 15 liegt. Der Ventilator 15 erhöht den Druck auf +2, 0 kPa, (Stelle h) wodurch sich nach dem Abgasreiniger 16 an Stelle i wieder Normaldruck (0 kPa Überdruck) ergibt.
Aus diesem Druckverlauf ist erkennbar, dass der Ventilator 15 das Abgas praktisch ab der Wirbelschicht 4 durch die ganze Anlage saugt und anschliessend an die Umgebung abgibt.
Fig. 2 zeigt eine analoge Anlage 1 zur Regeneration von Säuren, wobei hier der grosse Abgasventilator 15 entfällt. Der nötige Druck wird durch einen etwas grösseren Verbrennungsluftventilator vor dem Windkasten 19 erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass der Ventilator nur auf Normaltemperatur und nicht wie bisher auf die hohe Abgastemperatur von über 150 OC auszulegen ist. Auch wird hier nur reine Luft gefördert im Gegensatz zum aggressiven Abgas, wodurch auch dadurch auf einfachere, kostengünstigere Materialien zurückgegriffen werden kann. Der Druck nach dem Verbrennungsluftventilator und im Windkasten (Stelle a) beträgt in diesem Beispiel +32, 5 kPa. Die einzelnen Druckverluste entsprechen denen in Fig. 1, so dass der Überdruck kontinuierlich abnimmt und im Kamin 18 (Stelle i) dann wiederum 0 kPa beträgt.
Man erkennt, dass kein weiterer Ventilator, insbesondere auch im heissen, aggressiven Abgasstrom, erforderlich ist.
Der Druckverlauf der beiden Varianten (Stand der Technik bzw. gemäss der Erfindung) ist in
Fig. 3 dargestellt, wobei als Ordinate die einzelnen Stellen a bis i angeführt sind. Es ist erkennbar, dass sich die Kurven von a bis g parallel verhalten und nach dem Ventilator (bei h) zusammenfallen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung bzw. Rückgewinnung von Säuren, insbesondere Salzsäure, aus metallhaltigen Lösungen durch thermische Spaltung der Lösungen und anschliessende
Absorption und/oder Kondensation der dabei gebildeten Gase, wobei die thermische Spal- tung unter einem gegenüber der Umgebung erhöhten Druck erfolgt, dadurch gekennzeich- net, dass die thermische Spaltung in einem Wirbelbett erfolgt.