DD261587A1 - Verfahren zur spaltgasbehandlung bei der pyrolyse von magnesiumchloridsole - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren fuer MgO und Salzsaeure durch Pyrohydrolyse aufbereiteter, konzentrierter MgCl2-Sole. Ziel und Aufgabe der Erfindung sind oekonomische und oekologische Verbesserungen des bekannten Produktionsprozesses. Die Aufgabe wird durch partielle Wasseraustauung mittels direkter Waermeabfuehrung aus dem bekannterweise HCl-resthaltigen, wasserdampfreichen Prozessabgas geloest. Dabei wird die direkte Waermeabfuehrung mit sektionsweise eingespruehtem, gekuehltem Kreislaufwasser vorgenommen, gekoppelt mit einer gleichzeitigen Restchlorwasserstoffabsorption. Der erfindungsgemaess reduzierte Abgasstrom ermoeglicht eine produktionswirksame Zugreserve in den Absaugventilatoren, eruebrigt deren bisherigen Betrieb als Einspritzventilatoren und gestattet einen geringeren Neutralisationsmittelverbrauch sowie Abproduktanfall in der sogenannten Restgasneutralisation.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zurthermischen Spaltung von Magnesiumchloridsole, wie sie vorzugsweise aus den Endlaugen der Kalirohsalzverarbeitung gewonnen wird und nach spezieller Aufbereitung unter anderem zu MgO und HCI pyrohydrolysiert werden kann.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung erlaubt eine effektivere Prozeßführung des bekannten großtechnischen Verfahrens, insbesondere die Abgastechnologie betreffend.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zurthermischen Spaltung von konzentrierten Metallchloridlösungen, besonders aber von MgCI₂-SoIe, in die entsprechenden Metalloxide und Chlorwasserstoff (beziehungsweise Salzsäure) sind mehrfach Verfahren bekannt geworden, denen unter anderem eine beträchtliche Anreicherung des Pyrolysereaktorabgases mit Wasserdampf nach dem eigentlichen Spaltprozeß gemeinsam ist (DD PS 86808, DE OS 2834560, DD WP 211104). So ist ein großtechnisches Verfahren zur Erzeugung von MgO und Salzsäure durch thermische Spaltung von MgCI₂ bekannt, welches von einer MgCI₂-SoIe mit 410 bis 430g MgCI₂/! ausgeht (Neue Bergbautechnik 15,1985,8 S.291-294 sowie H. Jedlicka: Anwendungen des Sprühröstverfahrens in der Chlorid-Naßmetallurgie, Ruthner Industrieanlagenaktiengesellschaft, Firmenschrift Wien 1978, Austria). Diese Sole wird zunächst einer Waschkühlkolonne zugeführt, in der sie von den 410 bis 450⁰C heißen, MgO-staubhaltigen Pyrolysereaktorgasen auf Gehalte von 540 bis 560g/MgCI₂/l aufkonzentriert wird, bevor ihre Eindüsung in den direkt mit Erdgas beheizten Pyrolysereaktor und darin ihre weitestgehende Aufspaltung in MgO, Chlorwasserstoff und Wasserdampf erfolgt. Während das MgO-Pulver unten aus dem Pyrolysereaktor abgezogen wird, verlassen die Abgase den Pyrolysereaktor oben, werden zunächst trocken entstaubt, bevor sie wie genannt, nach vollzogener Waschkühlung mit der Einsatzsole mit 115 bis 125°C in eine adiabat arbeitende HCI-Absorptionskolonne eintreten, wo sich unter Zugabe von vollentsalztem Wasser eine unterazeotrope Salzsäure bildet. Danach wird das hoch wasserdampfangereicherte Abgas mit einer Temperatur von 85 bis 90°C von zwei in Reihe geschalteten Einspritzventilatoren, in denen vermittels Frischwassereinspritzung eine HCI-Rückgewinnung erfolgt, angesaugt und über eine Restgasneutralisationskolonne ins Freie gedrückt. Unter den gegebenen Abgasparametern und der zusätzlichen HCI-Wäsche funktion sind die Einspritzventiiatoren gummiert ausgeführt. Als Konsequenz aus dieser vergleichsweise kostengünstigen Säureschutzmaßnahme ergeben sich Leistungsbeschränkungen dieser Maschinen infolge der in Abhängigkeit von derGummierungsqualitätauf unter 110 m/s begrenzten Umfangsgeschwindigkeiten der Laufräder. Es hat sich gezeigt, daß auftretende Verkrustungen durch Feststoffe im Pyrolysereaktorabgas deutliche Druckverlustzunahmen in den Apparaten bzw. Rohrleitungen auf dem Abgasweg hervorrufen, die zur reduzierten Fahrweise des Pyrolyseprozesses und zu vergleichsweise kurzen Betriebszeiten zwischen den notwendigen Reinigungsstillständen zwingen, weil keine Zugreserven zur Abförderung des Abgasstromes in den Einspritzventilatoren mehr verfügbar sind. Des weiteren ist festzustellen, daß die Intensität der HCI-Rückgewinnung in den Einspritzventilatoren nicht sehr hoch liegt. Es ergeben sich letztlich nachteilige Auswirkungen auf die Verfügbarkeit und damit auf die Produktionshöhe. Erhebliche Mengen HCI müssen in der nachfolgenden Restgasneutralisationskolonne kostenaufwendig neutralisiert werden.

Ziel der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, den großtechnischen thermischen Spaltprozeß von konzentrierten Metallchloridlösungen, insbesondere aber von MgCI₂-SoIe zur Erzeugung von MgO und Salzsäure, hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit und Umweltbeeinflussung zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verfahrenstechnisch und betriebstechnologisch günstigen Weg zu finden, auf dem die Behandlung der Spaltprozeßabgase zu einer höheren Effektivität des bekannten Spaltverfahrens führt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem zwischen adiabater HCI-Absorption und Einspritzventilator des bekannten Verfahrens eine gezielte partielle Wasseraustauschung durch direkten Wärmeentzug aus dem Abgas gekoppelt mit einer gleichzeitigen HCI-Restgasabsorption erfolgt, wobei in einem Kolonnenapparat entgegen dem aufsteigenden Abgas in zwei bis vier übereinander liegenden, durch Packungen und/oder Füllkörperschichten von 300 bis 1000 mm Höhe begrenzten Sektionen Kreislaufwasser von weniger als 4O⁰C feinverteilt eingesprüht wird, und die in die oberste Sektion von außen eingesprühte Wassermenge 60 bis 80%, die in die unterste Sektion von außen eingesprühte Wassermenge 10 bis 25% der insgesamt von einer Vorkühlung zur Einsprühung herangeführten Kreislaufwassermenge beträgt.

Eine hervorzuhebende Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, Verfügbarkeit und Umweltfreundlichkeit des bekannten Verfahrens wird erfindungsgemäß erreicht, wenn der als Mischkondensator und darüber hinaus als Intensivabsorber für den noch im Abgas verbliebenen restlichen Chlorwasserstoff mit möglichst geringem Druckverlust ausgelegte Kolonnenapparat in üblicher säurebeständiger Bauart ausgeführt und unmittelbar über beziehungsweise auf der adiabaten HCI-Absorptionskolonne angeordnet ist. Mit dieser Verfahrensweise wurde gefunden, daß die partielle Wasseraustauung mit einer gleichzeitig überlagerten HCI-Rückgewinnung in solchem Maße vonstatten gehen, daß die anschließend als HCI-Nachwäscher üblichen Einspritzventilatoren ohne Wasseraufgabe betrieben werden können, was ihren Wirkungsgrad merklich steigert und ihre mediale sowie mechanische Beanspruchung beträchtlich zugunsten ihrer Zuverlässigkeit reduziert. Weiter wurde überraschend gefunden, daß mit der erfindungsgemäßen Abgasbehandlung die Chlorwasserstoffverluste und damit der Verbrauch an Neutralisationsmitteln in der nachfolgenden bekannten Restgasneutralisation vor dem Ausstoß des Abgases ins Freie deutlich sinken und dort weniger Salze im Abwasser zum Vorfluter gelangen.

Als bedeutsamer ökonomischer Effekt im Sinne einer stabilen Produktionshöhe der Anlage ist die erfindungsgemäß durch die Abgasvolumenstromreduzierung und die erhöhte Abgasdichte in den Einspritzventilatoren noch erreichbare Zugreserve zu werten, die maßgeblichen Einfluß auf die Wirtschaftlichkeit des bekannten Pyrolyseverfahrens hat. Schließlich ergibt sich eine kostengünstige Verfahrensausgestaltung erfindungsgemäß auch dadurch, indem das aus dem Abgas zurückgewonnene HCI-haltige Austauwasser aus dem gleichermaßen salzsauren Kreislaufwasser ausgekreist und in die adiabate Chlorwasserstoffabsorption geleitet wird, um dort die äquivalente Menge an vollentsalztem Frischwasser zu ersparen.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist somit eine Anzahl bemerkenswerter Fortschritte gegenüber dem bekannten großtechnischen Pyrolyseprozeß von MgCI₂-SoIe auf, die mit vergleichsweise unkomplizierten verfahrenstechnischen und apparativen Aufwendungen gefunden wurden und deren Integration in bereits bestehende oder geplante Anlagen ohne weiteres möglich ist.

Ausführungsbeispiel

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden. Bei der thermischen Spaltung einer auf etwa 550 MgCI₂/! konzentrierten MgCl₂-SoIe in einem mit Erdgas direkt beheiztem Pyrolysereaktor fallen im Mittel 5360m³i. N. Reaktorabgas mit einer Temperatur zwischen 420 und 450⁰C jet MgCI₂-Einsatzan. Nach der Waschkühlung mit sogenannter MgC^-Edelsole, als der eigentlichen Ausgangssole, und der nachfolgenden adiabaten HCI-Absorption, bei der eine etwa 18-Ma.-%ige Salzsäure gewonnen wird, hat sich der Abgasstrom bei einer Temperatur von durchschnittlich 87°C durch Wasserdampfaufnahme auf etwa 6050 m³ i. N. jet MgCI₂-Einsatz erhöht.

Dieser HCI-resthaltige, wasserdampfreiche Abgasstrom wird nicht wie bekannt bei einem mittleren Absolutdruck von etwa 94kPa sofort von zwei in Reihe geschalteten Einspritzventilatoren abgesaugt, sondern erfindungsgemäß in einem direkt auf der adiabaten HCI-Absorptionskolonhe angeordneten gummierten Kolonnenapparat geleitet. Dort vollzieht sich in drei aufeinanderfolgenden, jeweils durch 400 bis 700 mm hohePP-Pallringschüttungen begrenzten Sektionen von 2000 mm Höhe eine intensive stufenweise Kontaktierung des Abgases mit auf 35°C vorgekühltem feinverteilteingesprühtem Kreislaufwasser. Die insgesamt aufgewendete Kreislaufwassermenge beträgt 20 bis 25m³/t MgCl₂-Einsatz und wird in gesonderten Kühlern zurückgekühlt, wobei der Gehalt an HCI Beachtung finden muß. Der durch die Wasseraustauung auf durchschnittlich 4840 m³ i. N./t MgCI₂-Einsatz reduzierte, in seiner mittleren Dichte um zirka 7% erhöhte Abgasstrom gelangt erst jetzt mit etwa 74⁰C in den ersten Einspritzventilator, welcher genau wie der in gleicher Bauart nachfolgende nicht mehr wie bisher mit 3 bis5m³/h Frischwasser beaufschlagt werden muß. Der Verlust an Chlorwasserstoff im Abgas reduziert sich um bis zu 20 kg HCI/t MgCI₂-Einsatz gegenüber dem bekannten Verfahren, wodurch auch die äquivalente Entlastung der Restgasneutralisationsanlagedurh Natronlaugeeinsparung und verminderte Abwasserlast eintritt. Die in der Abgasförderung bezüglich der bisherigen Obergrenze erzielte Zugreserve stellte sich mit den verwendeten Ventilatoren zwischen 10 und 13% ein. Das aus dem salzsauren Kreislaufwasser in einer Menge von 0,95 bis 0,98t/tMgCI₂-Einsatz ausgekreiste HCI-haltige Austauschwasser wurdedirket in die HCI-Absorptionskolonne geleitet und deren Frischwasserzufuhr entsprechend reduziert.

Claims (2)

1. Verfahren zur Spaltgasbehandlung bei der Pyrolyse von Magnesiumchloridsole, bei dem das anfallende chlorwasserstoffhaltige Pyrolysegas durch rekuperative Waschkühlung mit Einsatzsole und durch adiabate HCI-Absorption hoch mit Wasserdampf angereichert, dann von Einspritzventilatoren angesaugt, darin mit Frischwasser gewaschen und schließlich einer alkalischen Restgasneutralisation zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen adiabater HCI-Absorption und Einspritzventilatoren eine gezielte partielle Wasseraustauung durch direkten Wärmeentzug aus dem Abgas gekoppelt mit einer gleichzeitigen HCI-Restgasabsorption erfolgt, wobei in einem Kolonnenapparat entgegen dem aufsteigenden Abgas in zwei bis vier übereinander liegenden, durch Packungen und/oder Füllkörperschichten von 300 bis 1000mm Höhe begrenzten Sektionen Kreislaufwasser von weniger als 40⁰C feinverteilt eingesprüht wird, und die in die oberste Sektion von außen eingesprühte Wassermenge 60 bis 80%, die in die unterste Sektion von außen eingesprühte Wassermenge 10 bis 25% der insgesamt von einer Vorkühlung zur Einsprühung herangeführten Kreislaufwassermenge beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die aus dem Abgas ausgetaute, vermischt mit dem HCI-haltigen Kreislaufwasser aus dem Kolonnenapparat ablaufende gleichermaßen HCI-haltige Wassermenge ausgekreist und in die adiabate Chlorwasserstoffabsorption anstelle einer entsprechenden Menge an vollentsalztem Frischwasser geleitet wird.