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Verfahren und Vorrichtung zur Absorption von fluorwasserstoff- und/oder
siliziumtetrafluoridhaltigen Abgasen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Absorption von fluorwasertoff- und/oder siliziumtetrafluoridhaltigen Abgasen.
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Bei der Herstellung von Phosphatdüngemitteln aus fluorhaltigen Rohyphosphaten
fallen beim sauren oder thermischen Aufschluß große Menge an HF- und SiF4-haltigen
Abgasen an, die darüber hinaus noch mit Phosphatstaub verunreinigt sind. Das Verhältnis
von fLF : SiF4 in den Abgasen wird durch den SiO2-Anteil der Phosphate in der Aufschlußmischung
bestimmt.
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Erhebliche Fluormengen Wind weiterhin in den Abgasen der elektrolytischen
Aluminiumherstellung enthalten, die sich in den kryolithhaltigen Elektrolysebädern
entwickeln.
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Diese Abgase müssen wegen ihrer toxischen Eigenschaften aus lufthygienischen
Gründen quantitativ vom Fluoranteil befreit werden. Andererseits stellt das in den
Abgasen enthaltene Fluor einen wertvollen Rohstoff anr, dessen Gewinnung bzw. Wiedergewinnung
von erheblichem wirtschaftlichen Interesse ist.
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Es ist beannt, SiF4-haltige Abgase in @asser zu Hexafluokieselsäure
unter Ausscheidung von Kieselsäurehydrat entsprechend der folgenden Reaktionsgleichung
zu absorbieren.
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(1) 3 SiF4 + 4 H2O # 2 H2Si2F6 + Si(OH)4 Wegen der Abscheidung der
sich dabei bildenden Kieselsäure lassen sich die sonst für die Abgasabsorption üblichen
Füllkörpertärme nicht verwenden. Deshalb wurden in der Vergangenheit Sprühtürme
und Sprühkammern für diesen speziellen Absorptionszweck entwickelt.
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In diesen Systemen erfolgt die Verteilung der Absorptionsflüssigkeit
mittels Sprühdüsen, Sprähkreisel oder Sprtihwalzen.
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Jdeoch ist die Wirksamkeit dieser Sprüheinrichtungen nur begrenzt,
wenn neben der Gasabsorption gleichzeitig die ewinnung einer technisch verwertbaren
Hexafluokieselsäure (mindestens 10 % H2oiF6) erfolgen soll und hierzu die sich entsprechend
der Reaktionsgleichung (1) bildende Absorptionssuspension zur Aufkonzentrierung
im Kreislauf umgepumpt werden muß.
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In diesem Falle kommt es durch die ausgeschiedene Kieselsäure in der
Absorptionsflüssigkeit zu einer Verstopfung der Düsen, Versetzung der Sprühwalzen
bzw. Sprühkreisel oder einem Anwachsen von Kieselsäureablagerungen in den Türmen
bzw, Kammern. Dadurch wird innerhalb kurzer Zeit der Abscheidungsgrad des Fluors
herabgesetzt und laufende Reinigungsarbeiten mit erheblichem manuellen Aufwand sind
erforderlich, um die
Systeme entsprechend den lufthygienischen vorschriften
funktionstücktig zu erhalten. zu ähnlichen Erscheinungen kommt es auch bei der Absorption
vorwiegend fluorwasserstoffhaltiger Abgase aus der @hosph@tentfluorierung bzw. aus
den Aluminiumelektrolysezellen, da diese Gase naturgemäß sehr staubhaltig sind und
der Staub in diesem Falle die störende Rolle des kiesels@urehydrates äbernimmt.
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Es ist weiterhin bekannt, die Absorption fluorhaltiger Abgase mittels
Venturi-Ejektionsabsorbern (Strahlabsorber) durchzuführen. Auch hier kommt es durch
die abgeschiedene Kieselsäure bzw. durch den Staubgehalt der Gase zu Erosionserscheinungen
der Däsen sowie zu Verstopfungen durch Kieselsäure und/oder Staub. Weiterhin ist
es bekannt, die Absorption derartiger Abgase mittels Lochbodenabsorbern vorzunehmen,
wobei die Lochplatten gasseitig durch Besprähung von der abgeschiedenen Kieselsäure
bzw. vom Staub befreit werden. Die Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin,
daß die umlaufende Absorptionslösung kontinuierlich vom staub bzw. von der Kieselsäure
befreit werden muß, um eine Verstopfung oder eine Erosion der Düsen zu vermeiden.
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Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Absorptionsverfahrens
und einer Absorptionsvorrichtung, die es gestatten, ohne den Einsatz störanfälliger
Sprühvorrichtungen fluorwasserstoff- und/oder siliziumtetrafluoridhaltiger Abgase
praktisch quantitativ zu absorbieren, wobei eine Absorl tionssuspension resultiert,
die eine
für die Weiterverarbeitung ausreichend hohe II2SiF6-Konzentration
besitzt, ohne daß es zu Anwachsungen von Ablagerungen aus Kieselsäurehydrat und/oder
Staubteilchen in-der Absorptionsvorrichtung kommt.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß fluorhaltige Abgase, insbesondere
aus der Phosphatdüngemittelproduktion, wie sie beim sauren Aufschluß von Phosphaten
resultieren, quantitativ absorbiert werden können, ohne daß es zu Kieselsäureansätzen
kommt, wenn man den Absorptionsvorgang in einer stabilen Sprudelschicht, die in
einer Schlitzbodenkolonne gebildet wird, durchgeführt und die zur Absorption verwendeten
Schlitzböden ein Verhältnis von Schlitzbreite zu Stegbreite von 1 : 0,5 bis 1 :
1,5, vorzugsweise 1 : 1, besitzen. Der durch die Schlitzbodenkolonne durchströmenden
fluorhaltigen Abgasmenge fließt im Gegenstrom Wasser oder wäßrige liexafluokicselsä-.ure
als Absorptionsflässigkeit entgegen, bei einer Mindestgeschwindigkeit der fluorhaltigen
Abgase von 4 m/s bilden sich über den erfindungsgemäßen Schlitzböden stabile Sprudelschichten,
in denen die fluorhaltigen Abgase absorbiert werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verhältnis von Schlitzbreite zu Stegbreite
an den Schlitzböden wird unter den Bedingungen der erfindungsgemäßen Sprudelschicht
eine selbstreinigende ZJirkung der Shlitzböden von mitgeführten Staubanteilen und/
oder Kieselsäurehydrat erzielt, und es kann somit eine störungsfreie kontinuierliche
Absorption fluorhaltiger Abgase unter Anfall technisch verwertbarer Hexafluokieselsäure
durchgeführt werden, ohne daß der Absorptionsvorgang zeitweise durch Reinigungsarbeiten
unterbrochen werden muß.
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Die Erfindung soll nachstehend and einem Ausführungs=-beispiel näher
erläutert werden. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Absorptionsvorrichtung.
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Ausführungsbeispiel: 400 m3/h fluorhaltige Abgase mit einem Gehalt
von 10 g iJ?4/m3 treten bei 1 in dic einen lichten Durchmesser von 0,35 m besitzende
und als Absorptionsvorrichtung dienende @chlitzbodenkolonne A ein, werden nacheinander
durch vier Schlitzböden X, die ein Verhaltnis von Schlitzbreite zu Stegbreite von
1 : 1 aufweisen, geleitet und treten bei 2 aus der clllitzbodenkolonee.
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Die Absorptionsflüssigkeit - wäßrige Hexafluokieselsäure mit einem
Gehalt von 10 % H2SiF6 - gelangt in einer Menge von 4 m3/h aus der Vorlage C mittels
ifreiselpumpe D bei 9 in den oberen Teil der Schlitzbodenkolonne A zur Aufgabe,
fließt über die Verteilerplatte E nacheinander über die Schlitzböden nach unten
ab untL gelangt bei 4 wieder zurück in die Vorlage C. Unter diesen Bedingungen bilden
sich über den einzelnen Schlitzböden stabile Sprudelschnichten aus, in denen die
SiF4- Absorption mit einem Absorptionsgrad von 99,9 % erfolgt. Der Fluorgehalt des
auftretenden Gases beträgt nur noch 7 mg/m3. Die in der Vorlage C zurückgeflossene
aufkonzentrierte Hexafluokieselsäure fließt bei 6 in einer Menge von 35 1/h ab.
Zur Konstanthaltung der Säurekonzentration der Absorptionslösung werden bei 5 stündlich
35 1 Wasser wieder zugegeben.