DE1592313C

DE1592313C - Verfahren und Vorrichtung zum Gewin nen von Phosphorsaure

Info

Publication number: DE1592313C
Authority: DE
Inventors: Harold B Sarasota Fla Caldwell (V St A)
Original assignee: Whiting Corp , Harvey, 111 (V St A )
Publication date: 1971-08-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von wäßriger Phosphorsäure durch Umsetzen von Phosphatgestein od. dgl. mit Schwefelsäure in Anwesenheit von Wasser, wobei diese Reaktionskomponenten unter Schlammbildung und zur Durch- führung der exothermen Reaktionen laufend einer. Reaktionszone zugeführt und Teile des Schlamms zwecks Filterung laufend aus der Reaktionszone abgezogen werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Eine umfassende Erläuterung des bekannten Verfahrens zum Gewinnen von Phosphorsäure findet sich in dem Buch von Weber »Phosphorsäure, Phosphate und phosphorhaltige Düngemittel«, 1952, Reinhold Verlagsgesellschaft, insbesondere unter dem Abschnitt »Die Herstellung von Phosphorsäure durch das Naßverfahren« auf S. 174 ff. In der Literaturangabe am Ende dieses Kapitels ist eine Anzahl an Patentschriften und sonstigen Literaturstellen erwähnt, die sich mit diesem Verfahren beschäftigen..

Bei diesem bekannten Verfahren werden fein aufgemahlenes Phosphatgestein bzw. Phosphatmineral, z. B. Apatit, und Schwefelsäure kontinuierlich einem Schlamm zugeführt, der aus den Reaktionsstoffen und schwacher, dem Verfahren im Umlauf wieder zugesetzter Phosphorsäure von einem solchen Volumen besteht, daß die fließfähige Konsistenz der Masse aufrechterhalten bleibt. Der Schlamm ist in . einem oder mehreren mit Rührwerken ausgerüsteten Tanks enthalten und verbleibt hierin, bis das Gestein in der Säure aufgeschlossen ist. Anschließend wird der Schlamm gefiltert und es werden die Feststoffe, die aus unlöslichen Gesteinsbestandteilen und Calciumsulfat bestehen, ausgeschieden. Das Filtrat besteht aus einer Phosphorsäurelösung. Die Feststoffe werden gewaschen, und es wird das Waschwasser von der Filtration, welches im wesentlichen aus schwacher, verdünnter Phosphorsäure besteht, in die Reaktionstanks zurückgeführt.

Der Wirkungsgrad dieses Verfahrens hängt in starkern Maße von der Größe der sich während der Reaktion bildenden Calciumsulfatkristalle ab. Kleine Kristalle lassen sich erheblich schwerer filtern; sie enthalten überdies kleine Mengen an Phosphorpentoxyd (Ρ.,Ο-), welches in diesem Fall nicht gewonnen werden kann.

Die Größe der sich bildenden Calciumsulfatkristalle ist abhängig von der Art des Kristallwachstums und dem Ausmaß der Kristallkernbildung. Von den verschiedenen Calciumsulfat-Kristallarten bildet das Anhydrit eine Kristallform, die bei hoher Temperatur ausfällt. Diese Form muß möglichst vermieden werden, da sie die Bildung vieler extrem feiner Kristalle begünstigt, die sehr langsam wachsen. Das Hemihydrat und Dihydrat (Gips) bilden größere, schneller wachsende Kristalle; es empfiehlt sich daher, die Arbeitsbedingungen so einzustellen, daß die Bildung dieser Kristalle begünstigt wird. Die Kris'allkernbildung ist ihrerseits stark abhängig von dem Ausmaß der Calciumsulfat-Übersättigung des Schlamms. Mit zunehmender Übersättigung bilden sich kleinere Kristalle. Durch ein heftiges Rühren des Schlamms läßt sich eine gleichmäßige Konzentration des Calciumsulfats erreichen. Außerdem wird hierdurch die Bildung des unlöslichen Sulfats an der Oberfläche der Gesteins- bzw. Mineraltcilchen verhindert, wodurch ein vollständiger Aufschluß des Gesteins unmöglich würde.

Obwohl durch ein starkes Rühren eine gleichmäßige Konzentration des Calciumsulfats erhalten werden kann, ist das Maß der Calciumsulfat-Übersättigung nicht nur von der Konzentration, sondern auch von der Temperatur abhängig. Es ergibt sich daher die Forderung, die Temperatur innerhalb gewisser Grenzen zu steuern und sie in der gesamten Schlammasse möglichst gleichmäßig zu halten. Eine gleichmäßige Schlammtemperatur ist daher wichtig, um das Entstehen von 'Schlammtaschen od. dgl. zu vermeiden, in denen der Übersättigungsgrad erheblich von dem Durchschnittswert des Schlamms abweicht.

Es ist an sich bekannt, die Temperatur in dem Reaktionstank dadurch zu beeinflussen, daß dem Reaktionstank gekühlte Schwefelsäure zugeführt wird. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art erfolgt die Kühlung der mit. der schwachen Phosphorsäure versetzten wäßrigen Schwefelsäure in einem Vakuumkühler, von dem der Reaktionstank gespeist wird. Mit dieser Kühlung wird der Zweck verfolgt, die Kristallbildung so zu beeinflussen, daß bei dem Verfahren größere und daher leichter abzufilternde Calciumkristalle erhalten werden.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zum Gewinnen von wäßriger Phosphorsäure bekannt, bei der mehrere Reaktionstanks hintereinandergeschaltet sind. Die Mischung des Phosphatgesteins mit der Schwefelfüllsäure erfolgt in einem Mischtank, der mit einem Rührwerk ausgerüstet ist. Außerdem ist zwischen zwei Reaktionstanks eine Vakuumkammer eingeschaltet, in der eine aus einem nachgeschalteten Reaktionstank abgezogene Teilschlammenge gekühlt und dann einem vorgeschalteten Reaktionstank wieder zugeführt wird. Auch bei solchen Mehrkesselanlagen läßt sich die Temperatur in sämtlichen Retionstanks nicht konstant halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von Phosphorsäure zu schaffen, welches den vorgenannten Bedingungen in bestmöglicher Weise entspricht und dabei die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist. Ferner bezweckt die Erfindung eine zweckdienliche Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionszone einer kombinierten Reaktions- und Kühleinrichtung der Schlamm auf Teilen seiner Oberfläche ständig einem unterhalb des Atmosphärendrucks liegenden Druck in der Größenordnung von 250 bis 670 mm Hg ausgesetzt wird, wobei das Wärmegleichgewicht im Schlamm bei einer im wesentlichen konstanten Schlammtemperatur im Bereich zwischen 60 und 150° C aufrechterhalten wird, und daß der Schlammkörper durch ständige Umwälzung auf den genannten Oberflächenbereichen dem Unterdruck ausgesetzt wird.

Wesentlich für das erfindungsgemüße Verfahren ist demgemäß, daß der Schlamm innerhalb der Reaktions- und Kühleinrichtung gleichzeitig gekühlt und umgewälzt wird, so daß der Schlamm auf den genannten Oberflächcnbereichcn dem Unterdruck und damit der sich unter dessen Wirkung einstellenden Verdampfungskühlung unterworfen wird. Auf diese Weise läßt sich eine weitgehend gleichmäßige Temperatur und Konzentration im gesamten Schlammkörper erzielen.

Es empfiehlt sich, daß erfindungsgemäßc Verfah-

3 ■ 4

ren so durchzuführen, daß in die Reaktionszone ver- raum auf, an den eine Vakuumcjuelle zur Erzeugung

dünnte Phosphorsäure aus dem Kreislauf zurück- eines unterhalb des · Atmosphärendrucks liegenden

geführt wird. Außerdem wird die Umwälzung der Drucks in diesem Raum angeschlossen ist. Dabei sind

Schlammasse Vorzugsweise so eingestellt, daß min- in der kombinierten Kühl- und Reaktionsanlage eine

destens 20% der gesamten Schlammasse je Minute 5 Strömungs-Leitvorrichtung sowie eine Umwälzvor-

umgewälzt werden, wobei im wesentlichen die ge- richtung zum zwangsweisen Umwälzen der Rcak-

samte Reaktionsschlammasse mindestens einmal in tionsschlammasse vorgesehen, " welche im wesent-

5 Minuten vollständig umgewälzt wird. Im allge- liehen die gesamte Schlammasse zumindest einmal in

meinen empfiehlt es sich, die Zirkulation derSchlamm- 5 Minuten der Einwirkung des Unterdrucks in ,dem

masse wesentlich schneller durchzuführen, zweck- io freien Dampfraum aussetzt. Die Strömungs-Leitvor-

mäßig derart, daß je Minute angenähert 100 bis richtung besteht vorzugsweise aus einem Tauchrohr.

200% der gesamten Schlammasse umgewälzt wer- Dabei kann die Anordnung in zweckmäßiger Weise

den. Weiterhin empfiehlt es sich, die örtlichen Tem- so getroffen sein, daß die Enden des Tauchrohres in·

peraturabweichungen in der Schlammasse auf hoch- der kombinierten Kühl- und Reaktionsanlage auf

stens 1° C von der Durchschnittstemperatur der 15 einer im wesentlichen vertikalen Achse liegen und

Schlammasse zu halten. die Umwälzvorrichtung so angeordnet ist, daß der

Die kombinierte Anwendung der Vakuumkühlung Schlamm in der einen Richtung durch das Tauchrohr

und der hohen Zirkulationsgeschwindigkeit des Re- und in der anderen Richtung durch den Ringraum

aktionsschlammes führt zu einem neuen und über- zwischen dem Tauchrohr und der Wand der Anlage

raschenden Ergebnis, welches sich durch, den Begriff 20 fließt.

»Oberflächenvergrößerung« charakterisieren ■ läßt. Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Beispielsweise müßte ein Reaktor zylindrischen Quer- Erfindung ist in dem freien Dampfraum oberhalb des Schnitts, der auf eine Tagesleistung von etwa 300 t Reaktionsschlamms eine Sprühvorrichtung zum Ein-P₂O₃ ausgelegt wird, einen Durchmesser von an- führen von Schwefelsäure in diesen Raum in feinnähernd 8 m haben, was einer Oberflächengröße von 25 verteilter Form und zum gleichmäßigen Verteilen der etwa 50 m² entspricht. Mit der kombinierten Wir- Schwefelsäure in der zirkulierenden Schlammasse ankung der hohen Zirkulationsgeschwihdigkeit und geordnet.

der Vakuumkühlung des Reaktionsschlamms gemäß Baulich vorteilhaft ist schließlich auch eine Ander Erfindung läßt sich demgegenüber eine hoch- Ordnung, bei der die Reaktions- und Kühlanlage turbulente und stark vergrößerte »Oberflächenaus- 30 einen Tank und eine Säule aufweist, deren oberes dehnung« erzielen, die bei entsprechenden geometri- Ende geschlossen ist und die mit einem oberhalb des sehen Verhältnissen des Reaktors um ein Vielfaches Tanks liegenden Vakuumanschluß versehen ist, wogrößer ist als 50 m³. ' · ■ ■ bei die Säule mit ihrer offenen Unterseite unter dem

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der sich normalerweise im Tank einstellenden Flüssig-

Erfindung wird die Schwefelsäure auf die zirkulie- 35 keitsspiegel liegt.

rende Reaktiorisschlammasse gesprüht, was mit Hilfe In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der

von Sprühdüsen erreicht werden kann. Man erzielt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah-

hierdurch eine außerordentlich gleichmäßige Vertei- rens bevorzugt verwendbaren Vorrichtungen dar-

lung der Schwefelsäure in dem Reaktionsschlamm, gestellt. Es zeigt

was ebenfalls dazu beiträgt, eine übermäßige örtliche 40 Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Gewin-Kristallkernbildung zu verhindern. nen von Phosphorsäure durch das Naßverfahren mit

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit be- einer Reaktions- und Kühlanlage gemäß der Er-

sonderem Vorteil in der Weise durchführen, daß die findung,

Reaktion im Inneren einer mit einem Tauchrohr ver- Fi g. 2 eine abgeänderte Ausführungsform der Resehenen kombinierten Reaktions- und Kühlanlage be- 45 aktions- und Kühlanlage gemäß der Erfindung in wirkt wird, in der eine solche Masseströmung her- schematischer Darstellung, · .
vorgerufen wird, daß die zirkulierende Schlamm- Fig. 3 schematisch eine weitere, bevorzugte Ausmasse in der einen Richtung durch das Tauchrohr führungsform der Reaktions- und Kühlanlage gemäß und in der anderen Richtung durch den ringförmigen der Erfindung,

Raum zwischen dem Tauchrohr und der Wand der 5° Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3, Anlage strömt. Dabei kann das Phosphatgestein mit F i g. 5 schematisch eine abgeänderte Ausführungsschwacher Phosphorsäure vorgemischt und der ent- form der kombinierten Reaktions- und Kühlanlage stehende Schlamm in Nähe des Bodens in die korn- gemäß der Erfindung,

binierte Reaktions- und Kühlanlage eingeführt Fi g. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fi ß. 5.

werden. . 55 In Fig. 1 ist die kombinierte Reaktions- und Kühl-

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- anlage allgemein mit 5 bezeichnet; sie besteht aiis fahrens kann eine Vorrichtung zur kontinuierlichen einem Tank 6. der gegenüber der Atmosphäre offen Umsetzung von Phosphatgestein od. dgl. mit Schwe- ist und eine Säule 7 aufweist, die in der Mitte oberfelsäure Verwendung finden, die aus einer den Re- halb des Tanks angeordnet ist. Das obere Ende der aktionsschlamm aufnehmenden Reaktionsanlage, 60 Säule 7 ist verschlossen, während das untere Säuleneiner Aufgabevorrichtung, mit der das Phosphat- ende, wie dargestellt, in die .in dem Tank befindliche gestein und die Schwefelsäure im wesentlichen kon- Flüssigkeit eintaucht und somit unterhalb des sich tinuierlich'"dem'Reaktionsschlamm zugeführt wer- bei normalem Betrieb einstellenden Flüssigkeitsspieden, sowie einer Vofrichtunfi zum Abziehen des Re- gels liegt. Die Säule 7 weist in Nähe ihrer Oberseite aktionsschlamms -äus^; der Reaktionsanlage besteht. 65 einen Anschluß 8 auf, der mit einer Vakuumquelle, Erfincliinpsßcmäß·weist hierbei die zugleich als Küh- z.B. einem Kondensator 10 mit Direktkühluni; verier ausgebildete Reaktionsanlage oberhalb der Ober- bunden ist, welcher einen seitlichen Einlaß Il für fläche des Reaktionsschlamms einen freien Dampf- eine Kühlflüssigkeit, wie z. B. Wasser, und am Boden

einen Auslaß 12 aufweist. Der Kondensator ist ferner in Nähe seines obersten Endes mit einem Auslaß 13 versehen, der zu einem Ejektor oder einer Pumpe für den Abzug nichtkondensierbarer Bestandteile führt. Im Inneren der Säule 7 ist ein Tauchrohr 14 koaxial gelagert, dessen oberes Ende in Nähe oder geringfügig unterhalb des sich bei normalen Arbeitsbedingungen in der Säule 7 einstellenden Flüssigkeitssspicgels liegt. Das Bodenende des Tauchrohres ragt über das untere Ende der Säule 7 bis zu einer in Nähe des Bodens des Tanks 6 liegenden Stelle vor, ohne bis zu dem Boden zu reichen. Ein an einer Welle 16 gelagertes Rührwerk 15 ist in geringem Abstand unterhalb des Bodenendes des Tauchrohres 14 angeordnet. Die Welle 16 ist durch den Boden des Tanks 6 hindurchgeführt, der an dieser Stelle ein Lager mit einer Abdichtung 17 bekannter Ausführung aufweist. Das Flügelrad bzw. das Rührwerk 15 . hat die Aufgabe, den Tankinhalt, wie schematisch durch die Pfeile angegeben, in eine kreisende Strömung zu versetzen. Das Bodenende des Tauchrohres 14 erstreckt sich vorzugsweise bis zu einer Stelle, die so nahe am Boden des Tanks liegt, daß ein Kurzschluß in der ,Strömung des Reaktionsschlamms verhindert wird und der Schlamm in der gewünschten Weise zirkuliert. Das Bodenende des Tauchrohres 14 sollte jedoch in ausreichend weitem Abstand von dem Tankboden liegen, so daß die zur Verfügung stehende Antriebsleistung weitgehend für die Zirkulation des Reaktionsschlamms mit der gewünschten Geschwindigkeit ausgenutzt wird.

Wie in-Fig. 1 durch die Pfeile angegeben, strömt die Flüssigkeit durch das Tauchrohr 14 nach unten und verteilt sich dann radial nach außen über den mittleren Bereich des Tankbodens, von wo sie in dem Ringraum zwischen dem Tauchrohr 14 und der Innenwand der Säule 7 nach oben strömt. Um zu verhindern, daß der Reaktionsschlamm als Gesamtmasse bzw. als ein einheitlicher Körper in dem Tank 6 zirkuliert bzw. rotiert, ist eine Anzahl an Rippen bzw. Flügeln 9 vorgesehen.

Das Phosphatgestein wird dem Tank 6 über einen Schacht aufgeben, der von einer Hülse 18 gebildet ist, die mit ihrem unteren Ende unterhalb des sich bei normalem Betrieb in dem Tank 6 einstellenden Flüssigkeitsspiegcls liegt. Das obere Ende der Hülse 18 ragt über den Tankdeckel 20 heraus. Der Schacht bzw. die Hülse 18 ist mit einem Rührwerk versehen, welches ein an dem unteren Ende einer Welle 22 gelagertes Flügelrad 21 aufweist. Die Welle 22 dreht sich in einem Lager 23, das an einer Anzahl an Speichen 24 gelagert ist. Die Abstützung und der Antrieb der Flügelradwellen 16 und 22 erfolgen in bekannter Weise.

Der Tank 6 ist an seinem Boden mit einem Einlaßanschluß 25 für die Zuführung von Schwefelsäure sowie mit einem weiteren Einlaßanschluß 26 versehen, durch den schwache bzw. verdünnte Phosphorsäure in die zirkulierende Masse des Reaktionsschlamms eingeführt wird. In Nähe der Oberseite weist der Tank 6 seitlich einen Auslaßanschluß 27 auf, der auf der dem Schacht bzw. der Hülse 18 gegenüberliegenden Seite in einer Höhe angeordnet ist, die unmittelbar unterhalb derjenigen Stelle liegt, an der sich in dem Tank 6 bei normalem Betrieb der Flüssigkeitsspiegel einstellen soll. In Nähe des Tankbodens ist ferner ein Hilfsauslaßanschluß 28 angeordnet.

Das Phosphatgestein bzw. Phosphatmineral wird in einem Bunker oder in einer Tasche 30 gespeichert, aus der es in üblicher Weise durch Schwerkraft auf einen horizontalen Gurtförderer 31 abgezogen werden kann, der das Gut in die Hülse 18 abwirft.

Das Deckelgestell 20 kann zur Abstützung der Säule 7 und der Hülse 18 dienen, während das Tauchrohr 14 von einer Anzahl an Armen oder Speichen 29 innerhalb der Säule 7 getragen wird. Für die Lagerung und Abstützung können selbstverständlich auch andere Maßnahmen getroffen werden.

Etwaige sich in dem freien Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem Tank 6 einstellende Gase werden über eine Entlüftung 32 abgezogen, die über eine Leitung 33 mit dem Einlaß eines Berieselungsturms oder Wäschers 34 verbunden ist, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer an seiner Oberseite angeordneten Brause für Kaltwasser oder eine andere geeignete Waschlösung ausgerüstet ist, die durch eine Leitung 35 zugeführt wird. Fluor und andere lösliche Gase werden in der Waschlösung absorbie"rt und von dem Boden des Wäschers 34 über eine Leitung 36 in einen Ablauf oder zur Fluorwiedergewinnung abgezogen. Unschädliche nicht kondensierbare Gase werden an der Oberseite des Wäschers über eine Dampfabzugsleitung 37 abgezogen.

Für den Abzug des Reaktionsschlamms aus dem Tank 6 über den Auslaßanschluß 27 dient eine Pumpe 40, welche über eine Leitung 41 mit dem Anschluß 27 verbunden ist. Die Leitung 41 ist an eine Rohrleitung 42 angeschlossen, die mit ihrem einen Ende mit der Saugseite der Pumpe 40 und mit ihrem anderen Ende mit dem Tankauslaß 28 verbunden ist. Die Förderseite der Pumpe 40 ist über eine Leitung 43 an einen Filterspeisetank 44 angeschlossen, in dem ein Rührwerk 45 angeordnet ist. Das Rührwerk 45 ist am oberen Ende einer Welle 46 gelagert, die durch eine Bodendichtung 48 in den Tank hineingeführt und mit üblichen Mitteln angetrieben ist. Das Rührwerk 45 hat die Aufgabe, den Inhalt des Filterspeisetanks 44 in gleichmäßiger Verteilung zu halten.

Der Reaktionsschlamm wird von einer Pumpe 47 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit abgezogen, deren Einlaß über eine Leitung 49 mit einem Auslaß 50 des. Tanks 44 verbunden ist, welcher in Nähe des Tankbodens an. der Tankseitenwand angebracht ist. Die Pumpe 47 fördert den Reaktionsschlamm über eine Leitung 51 in die erste Stufe einer bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei Filtern bestehenden. Filterreihe 52. In dem ersten Filter 53 wird über eine Leitung 54 starke Phosphorsäure vom Boden abgezogen und einer unter Vakuum stehenden Kammer 55 zugeführt. Die stark konzentrierte Phosphorsäure sammelt sich in einem Tank 56, aus dem sie nach Bedarf über eine Leitung 57 abgezogen werden kann. Der Reaktionsschlamm, von dem ein erheblicher Anteil der starken Phosphorsäure abgetrennt ist, gelangt.dann von der Filteranlage 53 in die zweite Filteranlage 58, der von dem letzten Filter Waschwasser über eine Leitung 60 zugeführt wird. Aus dem Filter 58 wird schwache Phosphorsäure in einen Saug- bzw. Vakuumkessel 61 abgezogen; sie fließt dann über eine Leitung 62 in einen Aufnahmebehälter 63, von dem sie als »Rücklaufsäure« über eine Leitung 64 zu dem Einlaßanschluß 26 des Tanks 6 in den Kreislauf zurückgeführt wird.

Der Schlamm gelangt von der Filteranlage 58 in

die letzte Filteranlage 65, in der über eine Speiseleitung 66 Waschwasser zugeführt wird. Die gewaschenen Calciumsulfatkristalle werden, bei 69 aus dem Filter 65 abgezogen und entweder als Abfall abgeführt oder einer bestimmten Verwendung zugeführt. Das Waschwasser der Filteranlage 65 wird in einen Vakuumbehälter 67 abgezogen; es gelangt darin vom Boden des Vakuumbehälters 67 über eine Leitung 68 in einen Aufnahmebehälter 70. Der Aufnahmebehälter 70 ist über die Rücklaufleitung 60 mit der mittleren Filteranlage 58 verbunden, wie dies vorstehend erwähnt ist. Sämtliche Vakuumbehältcr 55, 61 und 67 können an eine Verteilerleitung 71 eines gemeinsamen Vakuumerzeugers 72 angeschlossen sein.

Im Betrieb wird das Phosphatgestein durch den Schacht 18 kontinuierlich dem Reaktor aufgegeben. Über den Einlaßanschluß 25 wird Schwefelsäure zugeführt, wählend schwache Phosphorsäure über den Einlaßanschluß 26 eingeführt wird. Die Menge der zugeführten Schwefelsäure wird so eingestellt, daß der Reaktionsschlamm beim Abzug über den Auslaß 27 normalerweise etwa 2¹Vn freie Schwefelsäure enthält. Mittels des Kondensators 10 wird in dem Kopfraum am oberen Ende der Säule 7 ein Vakuum erzeugt. Von dem Rührwerk 15 wird eine ständige Schlammzirkulation in der durch die Pfeile angegebenen Richtung bewirkt. .

Bei richtiger Arbeitsweise der kombinierten Reaktions- und Kühlanlage bewirkt der Kühleffekt, welcher von dem Kondensator 10 durch die Vakuumbildung in dem oberen Ende der Säule 7 hervorgerufen wird, eine Verdunstung bzw. Verdampfung an der Oberfläche der Flüssigkeit in einem solchen Ausmaß, daß die sich in der Reaktions- und Kühlanlage bei den exothermischen Reaktionen einstellende Wärme abgeführt wird. Diese sich exothermisch bildende Wärme umfaßt sowohl die bei den chemischen Reaktionen des Naßverfahrens entstehende Wärme als auch die Lösungswärme. Die von dem Rührwerk 15 aufrechterhaltene Zirkulation ist so stark, daß der Inhalt der Anlage insgesamt auf im wesentlichen gleichmäßiger Temperatur gehalten wird, so daß die Bildung von Zonen innerhalb der Reaktions- und Kühlanlage 5 mit lokal höheren Temperaturen vermieden wird. Es hat sich herausgestellt, daß dies erreicht werden kann, wenn die Zirkulationsgeschwindigkeit des Systems zumindest so groß ist, daß die gesamte Masse des Reaktionsschlamms zumindest einmal in jeweils 5 Minuten durch die Anlage 5 zirkuliert. Vorzugsweise wird jedoch die Zirkulationsgeschwindigkeit so eingestellt, daß die Schlammasse je Minute zu etwa 100 bis 200% umgewälzt wird. Man erzielt hierdurch die Vorteile, die sich aus der obenerwähnten »erweiterten Oberfläche« des Erfindungsprinzips ergeben.

Im folgenden wird zur näheren Erläuterung der Erfindung ein praktisches Beispiel gegeben:

B e i s ρ i e I 1

Der Tank 6 und der FilterspeiseUmk 44 weisen jeweils einen Durchmesser von etwa 5'Λ.· m und eine Mühe von fim auf. Der Flüssigkeitsspiegel in dem Tank 6 wird auf eine gleichbleibende Höhe von 4'.'s in eingestellt. Die Säule 7 ragt 9 m über den Tankdeckel 20 hervor und weis! an ihrem oberen linde einen Durchmesser von 3 in und an ihrem unteren V.mL·· einen verminderten Durchmesser von 2^:Ι'Ί m auf. Das Tauchrohrl4 hat einen Durchmesser von 2m; es ragt in den Tank hinein und hat einen Abstand von dem Tankboden von 0,6 m. Der Flüssigkeitsspiegel in der Säule 7 liegt im Betrieb normalerweise lim oberhalb des Tankbodens, Der Kondensator 10 erzeugt in dem Kopfraum der Säule 7 ein Vakuum von etwa 550 bis 600mm Quecksilbersäule, d.h. einen Unterdruck von etwa 150 bis 200 mm.

Von dem Förderer 31 wird aufgemahlcncs Phosphatgestein in einer Menge von 14 Tonnen je Stunde zugeführt. Eine konzentrierte (98¹Vo) Schwefelsäure wird dem Tank in einer Menge von 100 Litern je Minute aufgegeben, während schwache Phosphorsäure mit einer Stärke von etwa 18 bis 20"/O im Rücklauf über den Anschluß 26 in einer Menge von etwa 370 Litern je Minute zugeführt wird. Die Temperatur des flüssigen Inhalts der Reaktor- und Kühlanlage 5 wird im wesentlichen auf konstantem Niveau im Bereich von etwa 70 bis 77° C gehalten, wobei die Temperaturabweichung der Flüssigkeit an der Grenzfläche der Säule 7 geringer als 1° C ist. Es ergeben sich daher im Inneren des gesamten Körpers des Reaktionsschlamms keine lokalen Temperaturabweichungen von mehr als etwa Γ'C, bezogen auf die Durchschnittstemperatur:

Der Reaktionsschlamm, der in starker Phosphorsäure verteilt Calciumsulfalkristalle enthält, wird über den Auslaß 27. mit einer Geschwindigkeit von 475 Litern je Minute abgezogen. Die Pumpe 47 zieht

3tf die Reaktionsflüssigkeit bzw. den Schlamm mit der gleichen Geschwindigkeit von 475 Litern je Minute von dem Filterspeisetank 44 ab und fördert ihn in den Filter 52. Ober die Leitung 66 wird hier Wasser in einer Menge von 295 Litern je Minute zugeführt.

Hierbei werden 9000 Liter Phosphorsäure mit einer Kozentration von etwa 43 bis44"/« Η.,ΡΟ, je Stunde zusammen mit 1-8 600 kg Calciumsull'atkristallen (Trockenbasis) je Stunde erzeugt.

Es versteht sich jedoch, daß die Rcaktionsbedingungen in der kombinierten Reaktions- und Kühlanlage 5. innerhalb bestimmter Bereiche, variieren können. Beispielsweise kann die Temperatur des Re-. aktionsschlamms im Bereich von 60 bis 105'C liegen, während das von dem Verdampfer in dem Kopfraum der Säule 7 aufrechterhaltene- Vakuum im Bereich von etwa 250 bis 670 mm Quecksilber liegen kann.

In F i g. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der erfmdungsgemäüen kombinierten Reaktions- und Kühlanlage dargestellt, die hier allgemein mit 75 bezeichnet ist. Der Tank 76 ist mit einer vertikal stehenden Säule 77 versehen, die in Nähe der Tankseitenwand angeordnet ist. In der Säule 77 ist ein Tauchrohr 78 gelagert, deren unteres linde 80, wie dargestellt, gekrümmt ist. so daß das untere Stirn-■ ende des Rohres elwa konzentrisch in dem Tank 76 liegl. Bei diesem Ausführuugsbeispiel ist ein Flügelrad 81 am unteren Fnde einer Antriebswelle 82 gelagert, die sich durch den Tank hindurch erstreckt und mit einer geeimieten Antriebsvorrichtung in Verbindung, steht. Die Zirkulation des Rcaktionsschlamms ist im wesentlichen dieselbe wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausl'ühnmgsbeispiel. Der Reaktionssehlamm strömt in dem Tauchrohr 78 nach unten und Hießt dann durch ilen Ringrnum /wischen dem Tauchrohr 78 und der Säule 77 wieder nach oben, wie dies durch die Pfeile angegeben ist. Ihn /u verhindern, dal.» der Ueaklioussehlamin um die

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9 10

Achse der Welle 82 rotiert, sind Rippen oder Flügel lung des Abstandes ergibt sich ein wünschenswerter 79 an der Tankwand angeordnet. Das Phosphat- Ausgleich zwischen der für die Zirkulation des Regestein wird über eine Hülse 83 aufgegeben, die bei aktionsschlamms erforderlichen Leistung und dem dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Ausmaß des Kurzschlusses bzw. der Abweichung der Rührwerk 84 versehen ist. Für die Zuführung der 5 Strömung des zirkulierenden Reaktionsschlamms von Schwefelsäure dient eine Speiseleitung 85, die durch dem durch Pfeile angegebenen Strönuingsverlauf. den Reaktionsschlamm nach unten in den Tank 76 Wird das untere Ende des sich verjüngenden Tauchhineinragt, so daß die Schwefelsäure in Nähe des rohrs 104 näher zu dem Boden des konischen Bodenunieren Endes des Tauchrohres 76 in den Tank aus- teils 103 gelegt, so verringert sich die Wahrscheintritt. Schwache Phosphorsäure wird im Rücklauf io lichkeit, daß sich in der. Strömung des Reaktionsüber die Leitung 86 ebenfalls in Nähe des unteren Schlamms ein Kurzschluß einstellt. Wird andererseits Endes des Tauchrohres 78 aufgegeben. Wie ersieht- das untere Ende des Tauchrohrs 104 in weiterem lieh, liegt das untere Ende der Leitung 86 geringfügig Abfand von dem Boden des Bodenteils 103 angeoberhalb des unteren Endes der Schwefelsäure- ordnet, so verringert sich die für die Zirkulation des Speiseleitung 85. 15 Reaktionsschlamms mit einer gewissen Gcschwindig-

Für die Erzeugung des Vakuums in- dem Kopf- keit erforderliche Antriebsleistung. In diesem Zu-

raum der Säule 77 ist ein Kondensator 87 vor- sammenhang ist zu bemerken, daß die genaue Stelle !

gesehen. * ■ des Tauchrohrs häufig von der Form der die Strö- !

Die kombinierte Reaktor- 'und Kühleranlage 75 mung leitenden Elemente sowie der Form des Kessels j

arbeitet in der gleichen Weise wie die in Fig. 1 dar- 20 selbst abhängig, ist. Der vorstehend angegebene ·

gestellte Anlage 5. Das Phosphatgestein, die Schwe- bevorzugte Verhältniswert von der Hälfte des i

feisäure und schwache Phosphorsäure werden in den Schaufelraddurchmessers gibt.den bevorzugten Ab- j

gewünschten Mengen kontinuierlich aufgegeben. Der stand für den Fall wieder, daß ein kreisförmiges |

Kondensator 87 bewirkt eine Verdampfungskühlung, Tauchrohr im Inneren eines Reaktionskessels ver-

die im wesentlichen gleich der sich bei den exother- 25' wendet wird, der die in den F i g. 3 und 4 gezeigte

mischen Reaktionen in dem Tank 76 einstellenden Form hat.

Wärmeentwicklung ist. Dieser Vakuum-Kühlungs- Das obere Ende des Tauchrohrs 104 ist vorzugs-

efiekt bewirkt in Verbindung mit der hohen Rühr- weise geringfügig unterhalb des Flüssigkeitsspiegels

geschwindigkeit des Rührwerks 81 eine gleichmäßige der kombinierten Reaktor- und Kühleranlage ange-

Temperaturverteilung in der Reaktionsschlammasse 30 ordnet. Es ist jedoch möglich, die Anlage zu betrei-

und damit das vorgenannte Erfindungsprinzip der ben, wenn das obere Ende des Tauchrohrs 104

»erweiterten Oberfläche«. Der Reaktionsschlamm geringfügig oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt,

wird kontinuierlich über den Auslaß 88 in einen da der Reaktionsschlamm auch in diesem Fall rings

Filtcrspeiselank 89 abgezogen. Der Schlamm wird über die Oberkante des Tauchrohrs nach unten in ,

dann in bekannter Weise weiterbehandclt, z. B. in 35 den Kessel zurückströmen kann. In diesem Fall er- '

der in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen gibt sich jedoch ein erhöhter Leistungsbedarf. Um i

Weise. zu verhindern, daß sich der Reaktionsschlamm als

In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres, bevorzugtes ein einheitlicher Körper im Inneren der Anlage 100 Ausliilirungsbeispiel der kombinierten Reaktor- und dreht, sind Flansche oder Rippen 109 vorgesehen.
Kühleranlage gemäß der Erfindung dargestellt, die 40 In dem oberen Raum der kombinierten Reaktorallgemein mit der Bezugszillcr 100 versehen ist. Die und Schlammkühlanlage 100 wird mittels einer geAnlage weist hier einen einzigen Außenkessel bzw. eigneten Kondensationsvorrichtung, die mit dem ein Gehäuse 101 mit kegelstumpfförmigen Boden-- Raum oberhalb des Schlammspiegels in dem Kessel und Kopiteilen 102 und 103 auf. Demgegenüber sind über einen Anschluß HO verbunden ist, ein Vakuum die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Anlagen 5 und 45 aufrechterhalten. Ein Einlaß 123 der Konden-75 mit getrennten Reaktortanks 6 und 76 versehen, sationsvorrichtung 108 dient zur Zuführung einer die jeweils mit einer vertikalen, über den Tank Kühlflüssigkeit, z. B. kaltem Wasser, welches nach hervorragenden Säule 7 bzw. 77 ausgerüstet sind. herkömmlichen technischen Verfahren die konden-

Wie insbesondere F i g. 3 erkennen läßt, weist die sierbarcn StolTe in der Kondensationsvorrichtung 108

Anlage 100 ein sich verjüngendes Tauchrohr 104 auf, 50 niederschlägt, so daß sie über einen Auslaß 124 ab-

welches mittels einer Anzahl an Armen oder gezogen werden können, während die nicht konden-

speichenförniigcn Teilen 105 koaxial im Innern des sierbarcn StofTe- durch einen Auslaß 125 abgeführt

Kessels 101 gelagert ist. Ein an dem unteren Ende werden.

einer Antriebswelle 107 befestigtes Schaufelrad eines Über eine Leitung 111 wird konzentrierte Schwe-

Rührweiks ist in Nähe des unteren, im Durchmesser 55 feisäure der Anlage zugeführt. Die Leitung 111 ist in

verjüngten lindes, des Tauchrohrs 104 angeordnet, den oberen Kesselraum 102 hineingeführt und trägt

wobei die Welle 107 durch die Deckelwand des hier einen ringförmigen Sprühkopf 112, der an seiner

konischen Kopfteils 102 liindurchgeführt ist. Die Bodenfläche Auslaßöffnungen aufweist,'so daß die

I'iüjiel bzw. Schaufeln des Schaufelrads 106 arbeiten zufließende Säure wirksam versprüht und im Inneren

in diesem Fall so, daß der Reaktionssehlainm durch 60 des oberhalb, des Schlammspiegels befindlichen

das Tauchrohr 104 hindurch nach oben und dann Kesselraumes verteilt wird. Hierdurch läßt sich eine

auf der Außenseite des Tauchrohrs in dem Ringraum gleichmäßige Verteilung der Säure in der Schlamm-

/wischen der Tauchrohr-Mantelfläche und der masse erzielen, die dabei gleichzeitig in der erfin-

Iniienwand des Kessels 101 nach unten slrömt. Der dungsgemäßen Weise nach dem Prinzip der »erwei-

Abstand zwischen dem unleren linde des Tauchrohrs 65 terten Oberfläche« zirkuliert.

104 und dem Boden des konischen Bodenteils 103 Phosphatgestein und im Rücklauf zugeführte Säure

entspricht vorzugsweise etwa dem halben Durch- werden kontinuierlich einem an der Außenseite des

messer des Schaufelrads. Bei einer solchen Einstcl- Kessels befindlichen Mischtrichter 113 zugeführt.

Wie ersichtlich, wird das Gestein mittels einer Förderschnecke 114 dem Mischtrichter aufgegeben, während die Säure über einen Seitenanschluß 115 an einer unterhalb der Trichteroberseite liegenden Stelle zuströmt. Diese Anordnung hat die Aufgabe, das Gestein mit der Rücklaufsäure unter Bildung eines Breis oder Schlamms wirksam zu durchmischen, der dann von dem Boden des Trichters 113 über die Leitung 116 abgezogen und an der Anschlußstelle 117 in den unteren Bodenabschnitt 103 der Anlage 100 eingeführt wird.

Der" Reaktionsschlamm wird über ein vertikales Seitenrohr 118 des Kessels 101 kontinuierlich von der Anlage 100 abgezogen. Wie Fig. 3 erkennen läßt, ist das untere Ende dieses Seitenrohrs 118 an einer Stelle an den Kessel 101 angeschlossen, die unterhalb des sich bei normalem Betrieb einstellenden Flüssigkeitsspiegels liegt, während das obere Ende des Rohres 118 mit dem freien Behälterinnenraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels verbunden ist. Von einer Anschlußstelle 121 des Rohres 118, die etwa in Höhe des sich normalerweise einstellenden Flüssigkeitsspiegels liegt, führt eine Leitung 120, über die der Schlamm zwecks Weiterverarbeitung, z. B. in der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Weise, in einen Filterspeisetank 122 abgezogen wird.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Reaktionsund Kühlanlage 100 entspricht im wesentlichen derjenigen der Anlagen 5 und 75 der F i g. I und 2. Die untereinander reagierenden Stoffe werden kontinuierlieh dem Kessel 101 zugeführt, während der Reaktionsschlamm über die Auslaßleitung 120 kontinuierlich abgezogen wird, so daß der Schlammspiegel auf gleicher Höhe gehalten wird. Die frische, konzentrierte Schwefelsäure wird sehr fein und gleichmäßig über die zirkulierende Schlammasse verteilt, so daß sich in der Schlammasse eine gleichmäßige Säurekonzentration ergibt und demgemäß entsprechend dem Erfindungsprinzip eine übermäßig starke Kristallkernbildung vermieden wird. Auf Grund der sich durch die Entspannung·einstellenden Verdampfung ergibt sich an der Oberfläche des Reaktionsschlamms eine Turbulenz mit der Folge, daß die wirkliche Oberfläche des Reaktionsschlamms um ein Melirfaches größer ist als die Querschnittsfläche des Kessels 101. Bei einer Neigung zur Schaumbildung wird der sich über dem Schlamm einstellende Schaum teilweise durch die aufgesprühte Schwefelsäure zerstört. Gegebenenfalls kann der konzentrierten Schwefelsäure vor dem Versprühen in dem oberen Raum des Reaktionskessels Lösungswasser zugesetzt werden, was sich bei der dargestellten Anlage leicht erreichen läßt.

Der aus dem Phosphatgestein und der Rücklaufsäure gebildete Schlamm wird dem Reaktionskessel 103 am Boden zugeführt, wo die Turbulenz am stärksten ist, so daß der Schlamm schnell und gleichmäßig mit dem Inhalt des Reaktionskessels durchsetzt wird, wodurch die Gleichmäßigkeit der Konzentration in der gesamten Masse des Reaktions-Schlamms weiterhin begünstigt wird.

Die Arbeitsbedingungen im Inneren der kombi- . nierten Reaktor- und Kühlanlage 100 sind für die Durchführung der Reaktion des Naßveifahrens optimal, da sich in der gesamten Schlammasse eine nahezu gleichmäßige Temperatur und Konzentration einstellt, wodurch eine übermäßig starke Kristalikern- bildung verhindert und die Bildung von Calciumsulfatkristallen einer solchen Größe begünstigt wird, die ein leichtes Filtern und Waschen ermöglicht. Es läßt sich daher mit verminderten Betriebskosten eine erhöhte Ausbeute erzielen. Die Anlage 100 ist vorteilhafterweise so gebaut, daß sich keine inaktiven Zonen oder Taschen mit lokalen Reaktionsbereichen bilden können. Es hat sich herausgestellt, daß die Krustenbildung an den Reaktor-Innenwänden sehr stark herabgesetzt wird. Die Anlage kann daher über längere Zeit im Betrieb verbleiben, ohne daß der Betrieb für die Entfernung der Verkrustungen unterbrochen werden muß.

Beispiel 2

Dieses Beispiel dient zur Erläuterung der isothermischen Reaktionsbedingungen bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den F i g. 3 und 4. Die kombinierte Reaktor- und Kühleranlage mag eine Höhe von etwa K)¹ 2 m bei einem zylindrischen Querschnitt mit einem Durchmesser von etwa 5 m haben. Bei einer für eine Leistung von etwa 100 Tonnen je Tag an P..O-; ausgelegten Anlage ergeben sicli folgende Arbeitsbedingungen:

Das Phosphatgestein bzw. -mineral wird von dem Förderer 114 dem Trichter 113 in einer Menge von etwa 325 Tonnen je Tag zugeführt. Zugleich wird eine Menge von 690 Tonnen je Tag Rücklaufsäurc mit einer Geschwindigkeit von 370 Litern je Minute zugegeben. Der sich bildende Schlamm wird in einer Menge von 447 Litern je Minute über die Leitung 116 dem Bedenraum des Kessels 101 aufgegeben.

Über die Leitung 111 werden 284 Tonnen 98" niger Schwefelsäure je Tag mit einer Geschwindigkeit von 95 Litern je Minute zugeführt. Das Rührwerk 111 wird son einem 40- bis fi0-kW-Motor mit einer Geschwindigkeit von 100 Umdrehungen je Minute angetrieben, um angenähert eine Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsschlamms von etwa 190 000 Litern je Minute zu erzielen. Der Reaktionsschlamm besteht aus einer Suspension mit einer Feststolikonzentration von etwa 40 Gewichtsprozent. Er wird über die Leitung 120 in einer Menge von 475 Litern je Minute, das entspricht einer Menge von 1200 Tonnen je Tag, abgezogen. Der Kondensator 108 wird so betrieben, daß in dem Kopfraum ein Vakuum aufrechterhalten wird. Die Temperatur- und Druckbedingungen entsprechen denjenigen des Beispiels 1. Unter den genannten Bedingungen beträgt die Verweilzeit in der Reaktoranlage etwa 4 Stunden. Der Reaktionsschlamni wird gefiltert oder in anderer geeigneter Weise behandelt, wie dies z. B. im Zusammenhang mit F i g. 1 erläutert wurde.

In den F i g. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen kombinierten Reaktor- und Kühlanlage 130 dargestellt, die hier aus zwei oder mehr vertikal angeordneten säulenartigen Kessein 131 und 132 besteht. Jeder dieser Kessel kann getrennt an die Seite der Anlage angebaut und über obere und untere Rohrverbindungen 133 und 134 mit dem benachbarten Kessel verbunden werden. Diese Bauweise der Anlage bietet bezüglich der Herstellung und des Zusammenbaus besondere Vorteile. Vorteilhaft ist ferner, daß durch Anbau eines zusätzlichen säulenartigen Kessels an die bereits bestehende Anlage die Leistung der Anlage zu einem späteren Zeitpunkt ohne besondere Schwierigkeiten- erhöht werden kann. Außerdem wird durch die Form der die Anlage 130 bildenden Einheiten das Aufvulkani-

sicrcn eines Gummifutters auf die Innenwände derselben erleichtert und damit eine Kostensenkung erzielt.

Das in den Fi g. 5 und (■> dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht in seinem Aufbau und in seiner Arbeitsweise grundsätzlich'den vorstehend erläuterten Aiisführungsbeisnielen. Kin Rührwerks-Laufrad 135 ist in iL*r unteren Verbindungsleitung 134 auf einer angetriebenen Welle 136 gelagert. Über die genannte VerbindiingsleitiHig zirkuliert der Reaktionsschlamm durch die Anlage 130 in der durch die Pfeile angegebenen Richtung. Kine aus aufgebrochenem Phosphatgestein und schwacher Phosphorsäure bestellende Speisemenge wird vorzugsweise über einen Speiseeinlaß 137 an der Zulaufseite des Rührwerks 135 zugeführt, um die gleichmäßige, Verteilung der miteinander reagierenden Stolle in dem Rcaktionsschlamm zu begünstigen. Die konzentrierte Schwefelsäure wird vorzugsweise unter Druck auf die Oberfläche der zirkulierenden Schlammasse aufgespritzt. Zu diesem Zweck ist eine Anzahl an Druckdüsen 13S und 139 vorgesehen, die jeweils in Nähe des oberen lindes der Säulen 131 und 132 gelagert sind. Die Vakuumkühlung in den Kesseln wird mittels der an den Kopfseiten derselben augeordneten Auslässen 140 und 141 bewirkt, die jeweils an eine eigene oder an eine gemeinsame Vakuumquelle angeschlossen sind. Wie bereits im Zusammenhang mit. den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ausgeführt wurde, wird die Verdunslungskühlung der Reaktionsschlammasse im wesentlichen im Gleichgewicht mit der sich im Reaktionsschlamm entwickelnden Reaktionswärme gehalten, so daß sich in der Gesamtmasse des Reaktionsschlamms im wesentlichen isothermische Zustandsbedingungen einstellen. IZrfindiihgsgemäLi zugleich mit der Verdunstungskühlung eine Zirkulation der Schlammasse mit hoher Geschwindigkeit, um zu verhindern, daß sich in örtlichen Hereichen eine verhältnismäßig hohe Calciumsulfat-Übersättigung mit einer übermäßig großen Anzahl an Kristallkernen einstellt. Der Flüssigkeitsspiegel wird in der Anlage 130 durch die Anordnung eines vertikalen .Seitenarmgliedes 142 aufrechterhalten, das im Aufbau und in der Arbeitsweise dem vertikalen Seitenrohr 118 gemäß Fig. 3 entspricht.

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zum Gewinnen wäßriger Phos- ' phorsäure durch Umsetzen von Phosphatgestein od. dgl. mit Schwefelsäure in Anwesenheit von Wasser, wobei diese Reaktionskomponenten unter Schlammbildimg und zur Durchführung der exothermen Reaktionen laufend einer Reaktionszone Angeführt und Teile des Schlamms zwecks Filterung laufend aus der Reaktionszone abgezogen werden, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Reaktionszone einer kombinierten Reaktions- und Kühleinrichtung der Sehlamm auf Teilen seiner Oheiiläche ständig einem unterhalb des AtmosphäreiulriiL'ks liegenden Druck in der Größenordnung von 250 bis 670 mm Hg ausgesetzt wird, wobei das VViinnegleichgewicht im Schlamm bei .einer im wesentlichen konstanten Schlummtcmpcratiir im Mereieh zwischen f>() und 150° C aufrechterhalten wird, und daß der Schlammkörper durch ständige Umwälzung auf den genannten Oberflächenbereichen dem Unterdruck ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktionszone verdünnte Phosphorsäure aus dem Kreislauf zurückgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzung des Reaktionsschlamms so eingestellt wird, daß mindestens 20ⁿ.o der gesamten Schlammasse je Minute umgewälzt werden, wobei im wesentlichen die gesamte Reaktionsschlammasse mindestens einmal in 5 Minuten vollständig umgewälzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je Minute annähernd 100 bis 200⁰O der gesamten Reaktionssclilammasse umgewälzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß örtliche Temperaturabweichuiigen in der Schlammasse auf höchstens.l^c C von der Durchschnittstemperatur der Schlammasse gehalten werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Schwefelsäure zur gleichmäßigen Verteilung auf die zirkulierende Reaktionsschlammasse gesprüht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion im Inneren einer mit einem Tauchrohr versehenen kombinierten Reaktions- und Kühlanlage durchgeführt wird, . in der eine solche Masseströmung hervorgerufen wird, daß die zirkulierende Schlammasse in der einen Richtung durch das Tauchrohr und in der anderen Richtung durch den ringförmigen Raum zwischen dem Tauchrohr und der Wand zur Anlage strömt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet. ' daß das Phosphatgestein mit schwacher Phosphorsäure vorgemischt und der entstehende Schlamm in Nähe des Bodens in die kombinierte Reaktions- und Kühlanlage eingeführt wird.
9. Vorrichtung zur kontinuierlichen Umsetzung von Phosphatgestein od. dgl. mit Schwefelsäure zum Gewinnen von Phosphorsäure und Calciumsulfat durch das Naßverfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 8, bestehend aus einer den Reaktionsschlamm aufnehmenden Reaktionsanlage, einer Aufgabevorrichtung, mit der das Phosphatgestein und Schwefelsäure im wesentlichen kontinuierlich dem Reaktionsschlamm zugeführt werden, sowie einer Vorrichtung zum Abziehen des Reaktionsschlammes aus der Reaktionsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die zugleich als Kühler ausgebildete Reaktionsanlage (5. 75. K(O. 130) oberhalb der Oberfläche ■des Reaktionssclilammes einen freien Dampfraum aufweist, an den eine Vakuumquelle (10, 87. 108) zur F.rzeugung eines unterhalb des Atmosphärcndrucks liegenden Drucks in diesem Raum angeschlossen ist. und daß ferner in der kombinierten Kühl- und Reaktionsanlage eine Strönninüs-l.eitvniriehtung sowie eine Uniwäizvorrichtimg (15, 81. !Oft. 135) zum /wangsweisen I Iniwiil/en tier Reaklioiisschlammasse vorgesehen sind, welche im wesentlichen die ge-

samte Schlammasse zumindest einmal in 5 Minuten der Einwirkung 'des Unterdrucks in dem freien Dampf raum aussetzt
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungs-Leitvorrichtung ein Tauchrohr (14, 78, 104) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Tauchrohres (14,78,104) in der kombinierten Kühl- und Reaktionsanlage auf einer im wesentlichen vertika- len Achse liegen und die Umwälzvorrichtung so angeordnet ist, daß der Schlamm in der einen Richtung durch das Tauchrohr und in der anderen Richtung durch den Ringraum zwischen dem Tauchrohr und der Wand der Anlage fließt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des vertikal ausgerichteten Tauchrohres (14, 78,104) in Nähe des sich während des normalen Betriebs in der Re-

aktions- und Kühlanlage einstellenden Schlammspiegels liegt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem freien Dampfraum oberhalb des Reaktionsschlammes eine Sprühvorrichtung (112, 138,139) zum Einführen von Schwefelsäure in diesen Raum in feinverteilter Form und zum gleichmäßigen Verteilen der Schwefelsäure in der zirkulierenden Schlammasse angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktions- und Kühlanlage einen Tank (6,76) und eine Säule (7,77) aufweist, deren oberes Ende geschlossen ist und die mit einem oberhalb des Tanks liegenden Vakuumanschluß (8) versehen ist, wobei die Säule mit ihrer offenen Unterseite unter dem sich normalerweise im Tank einstellenden Flüssigkeitsspiegel liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 634 170