DE1300528B

DE1300528B - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Phosphorsaeure

Info

Publication number: DE1300528B
Application number: DEF35380A
Authority: DE
Inventors: Sheldrick William Francis; Janikowski Stanislaw Maria
Original assignee: Fisons Ltd
Current assignee: Fisons Ltd
Priority date: 1960-11-18
Filing date: 1961-11-17
Publication date: 1969-08-07
Also published as: BE629736A; GB1000791A; NL271446A; US3170761A

Description

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Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren ausgestattetes Saugrohr, das sich innerhalb des Gezur kontinuierlichen Herstellung von Phosphorsäure fäßes befindet, verbunden sind, nach dem Naßverfahren aus Rohphosphat und Schwe- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-

felsäure und eine Vorrichtung für dieses Verfahren. dung beträgt die Verweilzeit in der ersten Kammer Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von 5 das Doppelte der Verweilzeit in den nachfolgenden Phosphorsäure nach dem Naßverfahren aus Rohphos- Kammern.

phat und Schwefelsäure bekannt, bei denen in Ab- Die einzelnen Kammern, in die das Gefäß aufgeteilungen getrennte Behälter und gegebenenfalls auch teilt ist, sind — abgesehen von den als Verbindungen Saugrohre zur Anwendung gelangen, so daß eine dienenden Durchlaßöffnungen, Überlaufvorrichtun-Rückführung der reagierenden Flüssigkeit möglich io gen, Rohre oder Kanäle — praktisch voneinander geist. Diese bekannten Anlagen sind entweder umstand- trennt.

lieh und teuer in der Herstellung und/oder führen zu Bei dem Betrieb der Anlage wird die Beschickung

unstabilen Systemen. in die erste Kammer der Reihe gegeben und fließt

Die Bildung unstabiler Reaktionssysteme ist damit dann durch die nächste Kammer zu der letzten Kamzu erklären, daß die Reaktionsrate von Phosphat- 15 mer der Reihe, wo die fließbare Masse durch eine gestein hochgradig vom Sulfatgehalt der Reaktions- Durchlaßöffnung in das Saugrohr geleitet und zu der mischung abhängt. Bei sehr geringem Sulfatgehalt ersten Kammer zurückgeführt wird. Das zur Gewinbewirkt eine Erhöhung der Schwefelsäurekonzentra- nung vorgesehene Produkt kann an jedem hierfür getion eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit. eigneten Punkt des Reaktionssystems entfernt Bei höherem Sulfatgehalt wird jedoch ein Punkt er- ao werden.

reicht, wo die Reaktionsgeschwindigkeit wieder ab- Das Saugrohr ist mit geeigneten Antriebsvorrich-

nimmt, da das auf der Oberfläche von Gesteinsteil- tungen versehen, um ein Fließen der fließbaren Masse chen abgelagerte Calciumsulfat der Schwefelsäure von der letzten Kammer der Reihe zu der ersten den Zutritt zu diesen Gesteinsteilchen erschwert oder Kammer durch das Saugrohr zu bewirken, verwehrt. Bereits bei normalen, bei der Phosphor- 35 Das Gefäß kann jede beliebige Form und Größe säureherstellung in der Regel vorliegenden Sulfat- besitzen, normalerweise wird jedoch eine zylindrische konzentrationen führt eine Erhöhung der Schwefel- Form vorgezogen. Das Saugrohr kann in jeder besäurekonzentration zu einer Abnahme der Reak- liebigen Lage innerhalb des Gefäßes angebracht wertionsgeschwindigkeit. Da der Rückgang der Um- den; im allgemeinen erwies sich jedoch eine Anordsetzungsgeschwindigkeit ein weiteres Überangebot 30 nung in lotrechter Lage und/oder in der Mitte des an nicht verbrauchter Schwefelsäure zur Folge hat, Gefäßes am zweckmäßigsten. Zweckmäßigerweise kann sich dieser Effekt potenzieren und zu einem beträgt das Volumen jeder nachfolgenden Kammer völligen Zusammenbruch des Verfahrensablaufs des Gefäßes etwa 20 bis 70% des Volumens der führen. Die Steuerung des Sulfatgehalts ist daher ein ersten Kammer der Reihe; das Volumen jeder nachnicht völlig befriedigend gelöstes Problem. 35 folgenden Kammer kann beispielsweise 40 bis 60%

Aufgabe der Erfindung ist daher ein kontinuier- des Volumens der ersten Kammer der Reihe betraliches Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure gen. Vorzugsweise ist das Volumen der ersten Kamnach dem Naßverfahren, bei dem die genannten mer jedoch doppelt so groß wie das Volumen jeder Nachteile der bekannten Verfahren nicht auftreten der nachfolgenden Kammern, und das insbesondere eine außerordentlich hohe 40 Zu den Verbindungseinrichtungen zwischen den Wirksamkeit und eine hohe Stabilität besitzt, wobei einzelnen Kammern des Gefäßes gehören unter andeaufwendige Vorrichtungen für die Durchführung des rem Durchlaßöffnungen in jeder beliebigen AnVerfahrens unnötig werden. Ordnung in der Trennwand oder ein Überlauf am Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung oberen Ende der Trennwand, die die eine Kammer einer einfachen und vorteilhaften Vorrichtung zur 45 von der anderen trennt, oder andere zweckmäßige Durchführung des genannten Verfahrens. Mittel.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Das Saugrohr ist mit einer Antriebsvorrichtung,

kontinuierlichen Herstellung von Phosphorsäure nach wie z. B. einem Propeller, einer Turbine, einer Schaudern Naßverfahren aus Rohphosphat und Schwefel- fei oder einer Kombination dieser Vorrichtungen versäure in einem Gefäß, das in wenigstens drei ge- 50 sehen, durch die die fließbare Masse in Aufwärtstrennte, in Reihe miteinander verbundene Kammern oder Abwärtsrichtung bewegt wird. Die Umlauf- oder aufgeteilt und mit Umwälzvorrichtungen ausgestattet Umwälzgeschwindigkeit durch das System schwankt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Roh- in Abhängikeit von der Geschwindigkeit der Anphosphat zusammen mit einem Teil zurückgeführten, triebsvorrichtung. Dementsprechend ist das mit dieflüssigen Aufschlußgemisches aus der letzten Kam- 55 ser Vorrichtung arbeitende Verfahren außergewöhnmer der Reihe in die erste Kammer eingeführt und lieh anpassungsfähig, da die Umwälzgeschwindigkeiten die Schwefelsäure in eine der anderen Kammern ein- leicht innerhalb eines großen Bereichs variiert werden geführt wird, wobei die Verweilzeit des Gemisches in können.

der ersten Kammer 1,5- bis 5mal so groß ist wie die Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß bei einem

Verweilzeit in den nachfolgenden Kammern. 60 einzigen, in Kammern aufgeteilten Gefäß kein hoher

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Flüssigkeitsspiegel erforderlich ist, um die Flüssigkeit Vorrichtung zur Herstellung von Phosphorsäure nach innerhalb des Systems umzuwälzen, so daß hohe Umdem vorstehend beschriebenen Verfahren, die aus Wälzgeschwindigkeiten mit geringerem Kraftaufwand einem Gefäß besteht, das in wenigstens drei ge- erzielt werden können als bei mehreren Gefäßen, bei trennte, in Reihe miteinander verbundenen Kammern 65 denen mit einer außerhalb angebrachten Pumpe gegeteilt und mit Umwälzvorrichtungen ausgestattet ist, arbeitet wird. Da bei dem vorgeschlagenen System die dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens zwei keine Buchsen und Lager unterhalb des Flüssigkeitsder Kammern durch ein mit Antriebsvorrichtungen spiegeis angebracht sind, sind hierbei die Unter-

Claims

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haltungskosten niedriger als bei dem Verfahren mit Durchlaßöffnung 27 in das Saugrohr 21 abgezogen außerhalb angebrachten Pumpsystemen. und abwärts getrieben, worauf sie durch die Einfüh-

Das Gefäß kann in drei oder mehr Kammern, bei- rungsöffnung 28 in die Reaktionskammer χ ausgestospielsweise von drei bis zwanzig, aufgeteilt sein. Er- ßen wird. Die schräg angestellte Prallplatte 29 lenkt fmdungsgemäß wurde festgestellt, daß eine Einteilung 5 den Fluß zu der Reaktionskammer χ hin ab, wodurch in drei bis sechs Kammern am zweckmäßigsten ist. ein gründliches Vermischen ermöglicht wird. Bei der Anwendung der mit einem Saugrohr versehe- Bei der Herstellung von Phosphorsäure nach dem

nen Ausführungsform ist ein Umwälzen durch alle Naßverfahren muß die Schwefelsäure verdünnt wer-Kammern des Systems nicht unbedingt erforderlich, den, bevor sie mit dem Phosphatgestein in Berührung und es kann in einigen Fällen sogar günstig sein, eine io kommt. Dies wird am zweckmäßigsten durchgeführt, oder mehr Kammern von der Umwälzung auszu- indem das Phosphatgestein und die Schwefelsäure in schließen. Zweckmäßigerweise wird die Produktab- verschiedenen Kammern eingeführt werden, zugsleitung an einer solchen Kammer angebracht. Gegebenenfalls können auch andere Verfahren an-

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die volu- gewendet werden, um eine ausreichende Verdünnung metrische Wirksamkeit des Reaktionsgefäßes bei 15 der Schwefelsäure zu ermöglichen, einem erfindungsgemäßen Gefäß, das in eine Anzahl Das nachfolgende Beispiel erläutert die Erfindung,

voneinander getrennte Kammern aufgeteilt ist und Die Gewichts- und Volumteile stehen in gleichem bei dem kein Vermischen auftritt, wesentlich höher Verhältnis zueinander wie Kilogramm zu Liter; die ist als bei einem nicht unterteilten Gefäß mit oder Prozentangaben sind Gewichtsprozent, ohne Saugrohr. ao

Erfindungsgemäß ist es möglich, eine mit einer Beispiel

Rührvorrichtung versehene Reaktionskesselanlage

mit einem Rückführungssystem, das eine beliebige Das in diesem Beispiel beschriebene Verfahren

Anzahl oder Kombination von Gefäßen verschiede- wurde in einer in Fi g. 1, 2, 3 und 4 dargestellten und ner Größe enthält, durch eine andere Vorrichtung zu 25 vorstehend beschriebenen Vorrichtung durchgeführt, ersetzen, bei der kein außerhalb angebrachtes Pump- Das Gesamtvolumen des Reaktionsgefäßes betrug

system erforderlich ist, wodurch das entsprechende 8500 Volumteile. Das Verhältnis des Volumens der Verfahren auf einfachere und wirtschaftlichere Weise ersten Kammer zu dem Volumen der nachfolgenden durchgeführt werden kann. Kammern betrug 2:1:1.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen 30 In die erste Kammer wurden pro Stunde 2000 Teile

näher erläutert. an feinvermahlenem »Marocco«-Gestein (etwa 50 °/o

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsge- passierten ein Sieb einer Maschengröße von

mäße Reaktionsvorrichtung; 0,152 mm) gegeben, während in die dritte Kammer

F i g. 2 ist eine Querschnittsansicht im Schnitt nach pro Stunde 1964 Teile 98°/oiger Schwefelsäure und

Linie CC in Fig. 1; 35 6884 Teile der weiter unten beschriebenen Wasch-

F i g. 3 ist eine Querschnittsansicht im Schnitt nach lauge, die 22% P₂O₅ als Phosphorsäure enthielt,

Linie DD in F i g. 1; rückgeführt wurden.

F i g. 4 ist eine Querschnittsansicht im Schnitt der Das Umlaufverhältnis lag zwischen 9 :1 und 12:1,

in F i g. 1 dargestellten Reaktionsvorrichtung. während das Produkt aus der dritten Kammer, das

Die in Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellte Vorrichtung 40 32% P₂O₅ (in Form von Phosphorsäure), 3% SO₄ besteht aus dem zylindrischen Kessel 20, der mit und 33 % Feststoffe enthielt, mit einer Geschwindigeinem zentral angebrachten Saugrohr 21 und Trenn- keit von 10 000 Teilen pro Stunde entfernt wurde, wänden 22, 23 und 24 versehen ist, durch die das Die Reaktionstemperatur wurde auf 76 bis 78° C geGefäß in die einzelnen Reaktionskammern x, y und ζ halten. Das aus der dritten Kammer abgezogene Proaufgeteilt wird. Die Reaktionskammer χ ist im Quer- 45 dukt wurde filtriert, wobei 1970 Teile Filtrat mit schnitt halbkreisförmig und umfaßt die Hälfte des ge- 32% P₂O₅ (in Form von Verfahrensphosphorsäure) samten Kessels 20. Die Trennwände 22 und 23 sind erhalten wurden. Der Rückstand wurde in zwei Vermit Verbindungsöffnungen 25 bzw. 26 versehen. Die fahrensstufen in der Weise gewaschen, daß die aus Reaktionskammer ζ ist mit einer Durchlaßöffnung 27 der zweiten Waschstufe mit Wasser erhaltene verversehen, die in den oberen Teil des Saugrohres 21 50 dünnte Phosphorsäure als Waschlösung in der ersten einmündet. Am unteren Teil des Saugrohres 21 ist Waschstufe verwendet wurde.

eine Einführungsöffnung 28 vorgesehen, die gegen- Die beim Waschen des Rückstandes erhaltenen

über einer schräg angestellten Prallplatte 29 angeord- 6884 Teile Waschlösung wurden in die dritte Kamnet ist und in die Reaktionskammer χ führt. Das mer zurückgeführt. Entsprechend dem Umlaufver-Saugrohr 21 ist mit einer Antriebsvorrichtung 30 ver- 55 hältnis von 9 :1 bis 12 :1 bei einer der Filtrationssehen, die die Flüssigkeit abwärts bewegt..Jede der stufe zugeführten Entnahme von 10000Teilen Pro-Reaktionskammern x, y und ζ ist mit einer eigenen duktgemisch wurden 90 000 bis 120 000 Teile des in Rührvorrichtung 31 versehen. Die Produktabzugslei- der dritten Kammer vorhandenen Gemisches in die tung 32 ist in der Reaktionskammer ζ angeordnet. erste Kammer zurückgeführt.

Bei der Inbetriebnahme der Anlage werden die 60 Die Umwandlung des in dem Phosphatgestein ent-Reaktionsteilnehmer in die Reaktionskammer χ ein- haltenen P₂O₅ in Phosphorsäure betrug 97%. geführt; gegebenenfalls kann ein Teil der Reaktionsteilnehmer durch das Saugrohr 21 eingeführt werden. Patentansprüche: Die Reaktionsmischung fließt aus der Reaktionskammer χ durch die Durchlaßöffnung 25 in die Re- 65 1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung aktionskammer y und von hier durch die Durchlaß- von Phosphorsäure nach dem Naßverfahren aus öffnung 26 in die Reaktionskammer z. Aus der Reak- Rohphosphat und Schwefelsäure in einem Gefäß, tionskami^er ζ wird die Reaktionsmischung durch die das in wenigstens drei getrennte, in Reihen mit-

einander verbundene Kammern aufgeteilt und mit Umwälzvorrichtungen ausgestattet ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Rohphosphat zusammen mit einem Teil zurückgeführten, flüssigen Aufschlußgemisches aus der letzten Kammer der Reihe in die erste Kammer eingeführt und die Schwefelsäure in eine der anderen Kammern eingeführt wird, wobei die Verweilzeit des Gemisches in der ersten Kammer 1,5- bis 5mal so groß ist wie die Verweilzeit in den nachfolgenden Kammern.
2. Vorrichtung zur Herstellung von Phosphorsäure gemäß Anspruch 1, bestehend aus einem Gefäß, das in wenigstens drei getrennte, in Reihe miteinander verbundene Kammern geteilt und mit Umwälzvorrichtungen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Kammern durch ein mit Antriebsvorrichtungen ausgestattetes Saugrohr, das sich innerhalb des Gefäßes befindet, verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß 3 bis 20 Kammern, vorzugsweise 3 bis 6 Kammern, besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen jeder der in der Reihenfolge nachstehenden Kammer 20 bis 7O°/o, vorzugsweise 40 bis 60%, des Volumens der ersten Kammer der Reihe beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen