DE1442979B1 - Verfahren zur Reindarstellung von Flusssaeure aus Reaktionsgasen - Google Patents

Description

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In bekannter Weise wird reine Flußsäure durch hung mit der im Sumpf 2 der Kolonne 1 sich sammelnmehrstufige Destillation aus Rohsäure gewonnen. Die den Flüssigkeit, werden die Festkörper mit der Flüssig-Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß die keit beladen und in Agglomerate übergeführt, die Rohgase aus dem Reaktionsapparat und mit diesen gegen die Flüssigkeitsoberfiäche des Sumpfes 2 prallen ein gewisser Anteil von leichtsiedenden und schwer- 5 und dort abgesetzt werden. Zusätzlich findet in der siedenden Bestandteilen kondensiert werden muß. Waschvorrichtung 3 ein intensiver Stoff- und Wärme-Eine solche Kondensation kann nur bei tiefer Tempe- austausch statt, so daß die Gase abgekühlt werden und ratur erfolgen, so daß ein teures Kühlmittel erforder- ein Großteil der hochsiedenden Bestandteile kondenlich ist. sieren. Die von den Festkörpern und von den hoch-Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Reindar- io siedenden Bestanteilen zum Teil befreiten Gase steigen stellung von Flußsäure aus Reaktionsgasen vor- in der Kolonne 1 hoch, in welcher ein Wärme- und geschlagen, gemäß welchem reinste Flußsäure aus den Stoffaustausch zuerst mit der aus Kolonne 11 durch Reaktionsgasen in einfacher und billiger Weise ge- Leitung 16 und dann mit der aus dem Kondenser 7 wonnen werden soll. Das Verfahren besteht darin, daß kommenden Rücklaufflüssigkeit stattfindet. Im Kondie überhitzten Reaktionsgase in einer Waschvorrich- 15 denser 7 erfolgt keine vollständige Kondensation der tung mittels eines Gemisches von flußsäurebeladener HF-Gase, so daß alle leichtsiedenden Bestandteile und Schwefelsäure von den Festkörpern befreit und so Luft mit einer gewissen Menge Flußsäure in die nachweit abgekühlt werden, daß ein Teil der hochsiedenden geschaltete Absorptionsanlage 8 gelangt. Es wird Bestandteile kondensiert wird, darauf die die Flußsäure Wasser von normaler Temperatur und Kühlsole als aus den Reaktionsgasen, den Flußsäureanteil aus der 20 Kühlmittel für die Kondensation verwendet.
Schwefelsäure und die leichtersiedenden Bestandteile Die von den leichtsiedenden Bestandteilen befreite der Reaktionsgase enthaltenden Dämpfe einer Kolonne kondensierte Flußsäure wird durch die Leitung 14 zugeführt werden, aus welcher mittels der Pumpe 12 aus der Kolonne 1 abgezogen

a) vom Kopf eine dampfförmige, leichtsiedende und in die eventuell unter Druck arbeitende Kolonne Fraktion einer Schwefelsäureabsorption zugeführt ²5 11 befördert. Im Abtriebsteil dieser Kolonne 11 wird und dort von der dem Partialdruck entsprechen- ^nun die Flußsäure von den hochsiedenden Bestandden Flußsäuremenge befreit wird, teilen vollständig getrennt. Die Sumpfflüssigkeit der

b) vom oberen Teil eine flüssige Fraktion abgezogen Kolonne 11 gelangt über die Leitung 16 und Wärme- und einer zweiten Kolonne zugeführt wird, wobei austauscher 13 m den Unterteil der Kolonne 1. Ferner diese Fraktion in zwei Drittel der Höhe der Ko- 3° f es vorteilhaft wenn dem Kopf der Kolonne 11 oder lonne ausgegeben wird. Jm Kondenser 17 Preßluft oder em anderes inertes

. . , ... . „, _n .. . . . „ , . , Gas zugegeben wird, um die Gleichgewichte des Ab-

c) eine hoher als Flußsaure siedende Fraktion dem _{triebsvorganges vorte}ilhaft zu beeinflussen.

Sumpf der Waschvorrichtung zugeführt wird, _{Die aug den Kondensern 7 und 17 entweic}henden

und daß in der Kolonne durch Rektifikation die höher 35 Gase gelangen in die Absorptionsanlage 8, in welcher als Flußsäure siedenden Verunreinigungen und — ge- die noch in Restmengen vorhandene Flußsäure durch sondert — eine hochprozentige Flußsäure abgetrennt Schwefelsäure absorbiert wird, welche durch die Leiwerden, sodann die Flüssigkeit vom Sumpf der Ko- tung 9 in die Absorptionsanlage gelangt. In dieser lonne über einen Wärmeaustauscher dem unteren Weise erspart man die sehr aufwendige Kondensation Drittel der Kolonne zugeführt und von dort der 40 der letzten HF-Reste aus den Rohgasen. Das durch Waschvorrichtung zugeführt wird. Flußsäure angereicherte Absorptionsmittel wird durch

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine die Leitung 10 der Kolonne 11 zugeführt, wo die Fluß-Anlage zur Durchführung des Verfahrens schematisch säure desorbiert wird. Das in der Anlage eventuell dargestellt. noch frei vorhandene Wasser kann durch Oleum zu

Mit 1 ist eine erste Kolonne bezeichnet, auf deren 45 Schwefelsäure gebunden werden.
Sumpf 2 eine Waschvorrichtung 3, ζ. B. in der Form Die Restgase, in denen noch SiF₄, SO₂, CO₂, Luft

eines Venturiwäschers montiert ist. Die Waschvorrich- und HF enthalten sind, werden anschließend einer tung weist eine Zuführung 4 für die Reaktionsgase und Restgaswäsche (in der Zeichnung angedeutet durch: eine mit dem Sumpf 2 in Verbindung stehende Lei- zur Absorptionsanlage) bekannter Art mit Wasser tung 5 auf, durch welche die sich im Sumpf der Ko- 50 oder/und Alkalien unterworfen, wodurch auch der auf lonne sammelnde Flüssigkeit mittels einer Pumpe 6, in dem F-Gehalt im Reaktionsgas bezogene geringe Restdie Waschvorrichtung 3 geleitet wird. Die Kolonne 1 gehalt an F in Form von Dünnsäure und/oder Alkalisteht über einen Kondenser 7 mit einer Absorptions- fluoriden gewonnen wird,
anlage 8 in Verbindung, welche eine Zuleitung9 für Beisoiel

Schwefelsäure sowie eine Verbindungsleitung 10 be- 55

sitzt, die zu einer Druckkolonne 11 führt. Diese steht Bei einem Versuch in einer großen Anlage kommen

ihrerseits über eine Pumpe 12 und Wärmeaustauscher aus dem Reaktionsapparat 900 kg/h heiße Gase mit 13 mit der Kolonne 1 über eine Leitung 14 in Verbin- folgender Zusammensetzung:
dung. Der Sumpf 15 der Kolonne 11 steht über eine _{HF 8Q Q} Gewichtsprozent

Leitung 16 mit der Kolonne 1 in Verbindung, welche 60 _HSo;p [[[[[[]][][[[[[[ ^₀ Gewichtsprozent

Leitung wiederum über den Wärmeaustauscher 13 _{H Q} 3 _{5 Gewichts}£_rozent

fuhrt Ferner ist noch ein Kondenser 17 vorgesehen, _{Inerte + LSB 65 Gewichts};_rozent

welcher zwischen der Absorptionsanlage 8 und der

Kolonne 11 geschaltet ist. Unter der Bezeichnung »Inerte + LSB« sind Luft,

Die aus dem Reaktionsapparat kommenden Gase, 65 SiF₄, SO₂ und CO₂ umfaßt. Die Temperatur des Gasdie mit SiF-, SO₂, H₂O, CO₂ usw. und Festkörpern gemisches ist 150⁰C. Das Gasgemisch, das noch mit beladen sind, werden vorerst durch die Leitung 4 in die Festkörpern beladen ist, wird vorerst durch die Lei-Waschvorrichtung 3 geführt. Durch intensive Besprü- tung 4 in die Waschvorrichtung 3 geführt. Durch

intensive Besprühung mit der im Sumpf 2 der Kolonne 1 sich sammelnden Flüssigkeit werden die Festkörper aus dem Gasgemisch ausgewaschen. Die von den Festkörpern befreiten Gase steigen in der Kolonne 1 hoch und treten in Kontakt mit der entgegenfließenden kalten (25⁰C) Waschflüssigkeit, die sich aus 74 Gewichtsprozent HF, 25% H₂SO₄ und l°/₀H₂O zusammensetzt. Durch die Verdampfung des größten Teils der in der Waschflüssigkeit enthaltenen Flußsäure und durch das Aufwärmen des Restes der Waschflüssigkeit bis 90° C wird das Gasgemisch bis 21⁰C abgekühlt und von dem größten Teil der schwersiedenden Bestandteile (HSO₃F, H₂O) befreit. Aus dem Sumpf 2 der Kolonne 1 treten durchschnittlich 1100 kg/h Waschflüssigkeit mit der Zusammensetzung 3 Gewichtsprozent HF, 45 Gewichtsprozent HSO₃F, 44 Gewichtsprozent H₂SO₄ und 8 Gewichtsprozent H₂O aus. Die Waschflüssigkeit enthält unter Berücksichtigung der auf HF umzurechnenden Fluorsulfonsäure insgesamt etwa 12 % HF. Die abgekühlten Gase gelangen in den oberen Teil der Kolonne 1, in dem sie einem Rektifikationsvorgang unterworfen werden, wobei die Flußsäure von den leichtsiedenden Bestandteilen befreit wird. Sie wird durch die Leitung 14 mittels der Pumpe 12 aus der Kolonne 1 abgezogen und, nach dem Aufwärmen bis 40° C im Wärmeaustauscher 13, in die unter Druck von 2 ata arbeitende Kolonne 11 gefördert. Aus dieser rohen Flußsäure, die 96 bis 98 Gewichtsprozent HF, 1 bis 2 Gewichtsprozent H₂SO₄, 1 bis 2 Gewichtsprozent H₂O und Spuren von leichtsiedenden Bestandteilen (vor allem SO₂) enthält, werden als Kopfprodukt der Kolonne 11 612,5 kg/h reine Flußsäure, deren Zusammensetzung 99,94% HF, 0,005% SO₂, 0,005% H₂SiF₆, 0,005% H₂SO₄ und 0,01 % H₂O ist, gewonnen. Die Sumpfflüssigkeit der Kolonne 11 gelangt über die Leitung 16 und Wärmeaustauscher 13, indem sie von 50 bis 25° C abgekühlt wird, in den Unterteil der Kolonne 1, in welcher sie als kalte Waschflüssigkeit verwendet wird.

Die aus den Kondensern7 und 17 entweichenden Gase, deren Zusammensetzung bei 14° C 92 Gewichtsprozent HF und 8 Gewichtsprozent Inerte + LSB ist, gelangen in die Absorptionsanlage 8, in welcher die noch vorhandene Flußsäure durch 98%ige Schwefelsäure absorbiert wird, welche durch die Leitung 9 in die Absorptionsanlage 8 gelangt. Das durch Flußsäure angereicherte Absorptionsmittel wird durch die Leitung 10 der Kolonne 11 zugeführt. Die Zusammensetzung dieser Flüssigkeit ist 45 Gewichtsprozent HF, Gewichtsprozent H₂SO₄ und 1 Gewichtsprozent H₂O und deren Temperatur 40° C. Die Restgase aus der Absorptionsanlage 8 enthalten neben Inerte + LSB noch etwa 26,5 % F als SiF₄ und HF, sie ergeben nach einer in bekannter Weise mit H₂O vorgenommenen Absorptionswäsche, vorteilhaft wenig Dünnsäure mit einem Gehalt von 20 bis 30% KieselfluorwasserstofF-säure. Dabei beträgt der Gesamtfluorgehalt, der in der Waschflüssigkeit absorbiert wird, nur maximal 4 % F, bezogen auf den F-Gehalt der Reaktionsgase.

Die ins Freie geblasenen Abgase enthalten dann nur noch Verunreinigungen in Spuren weit unter den erlaubten Werten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reindarstellung von Flußsäure aus Reaktionsgasen, dadurch. gekennzeichnet, daß die überhitzten Reaktionsgase in einer Waschvorrichtung mittels eines Gemisches von flußsäurebeladener Schwefelsäure von den Festkörpern befreit und so weit abgekühlt werden, daß ein Teil der hochsiedenden Bestandteile kondensiert wird, darauf die die Flußsäure aus den Reaktionsgasen, den Flußsäureanteil aus der Schwefelsäure und die leichtersiedenden Bestandteile der Reaktionsgase enthaltenden Dämpfe einer Kolonne (1) zugeführt werden, aus welcher

a) vom Kopf eine dampfförmige, leichtsiedende Fraktion einer Schwefelsäureabsorption zugeführt und dort von der dem Partialdruck entsprechenden Flußsäuremenge befreit wird,

b) vom oberen Teil eine flüssige Fraktion abgezogen und einer zweiten Kolonne (11) zugeführt wird, wobei diese Fraktion in zwei Drittel der Höhe der Kolonne 11 aufgegeben wird,

c) eine höher als Flußsäure siedende Fraktion dem Sumpf (2) der Waschvorrichtung (3) zugeführt wird,

und daß in der Kolonne (11) durch Rektifikation die höher als Flußsäure siedenden Verunreinigungen und — gesondert — eine hochprozentige Flußsäure abgetrennt werden, sodann die Flüssigkeit vom Sumpf der Kolonne (11) über einen Wärmeaustauscher (13) dem unteren Drittel der Kolonne (1) zugeführt und von dort der Waschvorrichtung (3) zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kopf der Kolonne (11) ein inertes Gas zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Kolonne (11) mit einem Druck von 0,5 bis 10 atü gearbeitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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