DE1927823B2

DE1927823B2 - Reactor for the production of phosphoric acid by the wet route

Info

Publication number: DE1927823B2
Application number: DE19691927823
Authority: DE
Original assignee: Chemiebau Dr. A. Zieren GmbH & Co KG, 5000 Köln
Priority date: 1969-05-31
Filing date: 1969-05-31
Publication date: 1970-08-06
Also published as: NL7007832A; ES380187A1; DE1927823A1; FR2047620A5

Description

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Die Erfindung betrifft einen Reaktor für die Her- der anderen Ausführungsform ist der Ringraum in stellung von Phosphorsäure auf nassem Wege aus drei hintereinandergeschaltete Sektorkammem unternatürlichen Phosphaten und konzentrierter oder ver- teilt. In beiden Fällen werden die Sektorkammem dünnter StfiwefelJ^ure. von dem Reaktionsgemisch nacheinander durch-The invention relates to a reactor for the cooker- the other embodiment is the annular space in Positioning of phosphoric acid on the wet route from three consecutive sector chambers of sub-natural phosphates and more concentrated or distributed. In both cases, the sector chambers thin sulfuric acid. of the reaction mixture successively

Es ist bekannt* Phosphate mit Schwefelsäure in 5 strömt, wodurch sich ebenfalls der Nachteil ergibt,It is known * phosphates flow with sulfuric acid in 5, which also results in the disadvantage

wäßrigei flüssige» Phase aufzuschließen und die daß die Reaktionszone und die Kristallisationszoneto dissolve the aqueous liquid phase and that the reaction zone and the crystallization zone

Phosphors*äure₁„iÄrch Filtrieren des erhaltenen Re- mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit durchflossenPhosphorus * äure ₁ "iÄrch filtering the resulting re with the same flow velocity flows through

aktionsgemisches aus Phosphorsäure und ausgefal- werden. Eine unabhängige Variation der Verweil-action mixture of phosphoric acid and precipitated. An independent variation of the dwell

lenem Calciumsulfat zu gewinnen. Bei dem Verfahren zeiten in der Reaktionszone und in der KristalHsa-lenem calcium sulphate. In the process, times in the reaction zone and in the crystal

nach der französischen Patentschrift 1 122 463 wird io tionszone ist bei diesen Reaktoren ebenso wenigAccording to French patent specification 1 122 463, there is no ion zone in these reactors either

ein Phosphatschlamm mit einer solchen Menge möglich wie bei dem Reaktor der vorgenanntena phosphate sludge in such an amount is possible as in the reactor of the aforesaid

Schwefelsäure und Wasser, vorzugsweise phosphor- USA.-Patentschrift.Sulfuric acid and water, preferably phosphorus USA. Patent.

säurehaltigem Waschwasser von der Filtration des Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Calciumsulfate aus einem früheren Arbeitsgang, ver- Schaffung eines Reaktors für den Aufschluß von dünnt, daß der gewünschte P₂O₅-Gehalt in der Re- 15 Phosphaten, der eine intensive Mischung der Ausaktionsmischung eingehalten wird. Die Umsetzung gangsstoffe in kurzer Zeit, eine wirksame Abführung erfolgt in einem mit Deckel verschlossenen Behälter, der Reaktionswärme zwecks Temperaturhaltung des dessen Volumen im Vergleich zu der Menge der pro Reaktionsgemisches und eine intensive Umwälzung Zeiteinheit aufgegebenen Mischung aus Phosphat- des Reaktionsgemisches gestattet. Es sollen auf diese schlamm und Schwefelsäure sehr groß ist. Diese 20 Weise etwaige Übersättigungen beim Zusammen-Reaktionsmischung wird kräftig gerührt und dabei in geben der Ausgangsstoffe vermieden werden und Form von Tröpfchen in die Gasphase über der Re- insbesondere durch unabhängige Variation der Ziraktionsmischung geschleudert, wobei die Gasphase kulationsrate in der Reaktions- sowie der Kristallikontinuierlich durch Umwälzung eines Luftstroms sationszone ein Gips mit optimaler Filtrierbarkeit geerneuert wird, der um so größer sein muß, je nied- 25 bildet werden. Der erfindungsgemäße Reaktor entriger die gewünschte Reaktionstemperatur liegt. Die spricht damit im wesentlichen den Erfordernissen Zu- und Abführung des Reaktionsgemisches in den einer kontinuierlichen Phosphorsäureproduktion im bzw. aus dem Behälter erfolgt vorzugsweise konti- großen Maßstabe nach dem nassen Verfahren,
nuierlich in solcher Menge, daß eine möglichst voll- Die vorliegende Erfindung geht aus von einem ständige Umsetzung in dem Behälter gewährleistet 30 Reaktor für die kontinuierliche Herstellung von ist. Diese französische Patentschrift beschreibt auch Phosphorsäure durch Aufschluß von Phosphatgestein eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. mit Schwefelsäure, der aus einem eine erste Kammer Sie besteht aus einem Reaktionsbehälter mit Mitteln bildenden zylindrischen Behälter, einem größeren, die für die Zu- und Abführung der Reaktionspartner erste Kammer mit Abstand umgebenden weiteren zy- und einem Rührwerk, das aus einer am Umfang mit 35 lindrischen Behälter, wobei der zwischen den Wan-Blättern besetzten Scheibe besteht und den Schlamm düngen beider Behälter gebildete Ringraum durch in Tröpfchenform in die Gasphase schleudert, sowie drei im wesentlichen radiale Trennwände in eine aus Leitungen für die Luftzu- und -abführung, die zweite, dritte und vierte Kammer unterteilt ist, Überin den oberen Teil des Reaktionsbehälters münden. und Unierlauföffnungen zwischen den Kammern,acidic wash water from the filtration of the The object of the present invention is the calcium sulfates from an earlier operation, creating a reactor for the digestion of thins that the desired P ₂ O ₅ content in the Re- 15 phosphates, which is an intensive mixture the deal mix is adhered to. The reaction takes place in a short time, an effective removal takes place in a closed container, which allows the heat of reaction to maintain the temperature of the volume compared to the amount of phosphate of the reaction mixture given per reaction mixture and an intensive circulation time unit. It is said to be on this mud and sulfuric acid is very large. This way, any supersaturations during the reaction mixture are vigorously stirred and the starting materials are avoided and the form of droplets are thrown into the gas phase over the reaction mixture, in particular by independent variation of the reaction mixture, with the gas phase kulation rate in the reaction as well as the crystals being continuous a gypsum with optimal filterability is renewed by circulating a stream of air sationzone, which must be larger, the lower the 25 is formed. The reactor according to the invention has the desired reaction temperature. This essentially speaks of the requirements for the feed and discharge of the reaction mixture in the continuous production of phosphoric acid in and out of the container is preferably carried out continuously on a large scale according to the wet process,
The present invention is based on a constant reaction in the container ensures the continuous production of the reactor. This French patent also describes phosphoric acid by digesting phosphate rock, a device for carrying out the process. with sulfuric acid, which consists of a reaction container with means forming cylindrical container, a larger one, which surrounds the first chamber at a distance for the supply and discharge of the reactants, and a stirrer, which consists of one on the circumference with 35 cylindrical container, with the disc occupied between the Wan leaves and fertilizing the sludge of the two containers formed by hurling into the gas phase in droplet form, as well as three essentially radial partition walls in one of lines for air supply and discharge, the second , Third and fourth chambers are divided, open over into the upper part of the reaction vessel. and drainage openings between the chambers,

Aus der USA.-Patentschrift 3 181 931 ist ein Re- 40 einem dichten Deckel über den Behältern mit Aufaktionsbehälter zur Herstellung von Phosphorsäure gabeöffnungen für die Reaktionspartner über der durch Aufschluß von Phosphatgestein mit Schwefel- ersten und/oder zweiten Kammer, Mitteln für die säure bekannt, der aus einem zylindrischen Zentral- Zu- und Abführung von Kühlluft im Oberteil der behälter und einem diesen umgebenden zylindrischen Behälter und einer Rotationspumpe in der ersten Außenbehälter besteht. Zwischen Außenbehälter und 45 Kammer und Rührern in den anderen Kammern Zentralbehälter ist eine radiale Trennwand vorge- besteht.From US Pat. No. 3,181,931 there is a seal 40 with a tight lid over the containers with the Aufaktions container for the production of phosphoric acid delivery openings for the reactants over the by digestion of phosphate rock with sulfur first and / or second chamber, means for the Acid known from a cylindrical central supply and discharge of cooling air in the upper part of the container and a surrounding cylindrical container and a rotary pump in the first External container consists. Between the outer container and the chamber and stirrers in the other chambers A radial partition is in front of the central container.

sehen, an deren einer Seite die Reaktionspartner auf- Die Erfindung ist bei diesem Reaktor dadurchsee, on one side of which the reactants on- The invention is characterized in this reactor

gegeben werden und an deren anderer Seite das Re- gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Kammerare given and on the other side the Re- denotes that the second and third chambers

aktionsgemisch nach Durchströmen des Ringraums als einander parallelgeschaltete ZirkulationskammernAction mixture after flowing through the annular space as circulation chambers connected in parallel

in den Zentralbehälter übertritt, aus dem es zum 50 und die vierte kleine Kammer als der zweiten und/passes into the central container, from which it goes to the 50 and the fourth small chamber as the second and /

Filter gepumpt wird. Dieser Reaktionstank hat den oder dritten Kammer nachgeschaltete Filtrationsvor-Filter is pumped. This reaction tank has the or third chamber downstream filtration upstream

Nachteil, daß die Reaktionszone, d. h. der erste Teil lage ausgebildet sind und daß die erste Kammer mitDisadvantage that the reaction zone, i.e. H. the first part position are formed and that the first chamber with

des Ringraums, und die Kristallisationszone, d. h. den einander benachbarten Enden der zweiten undthe annulus, and the crystallization zone, d. H. the adjacent ends of the second and

der anschließend durchströmte Teil des Ringraums, dritten Kammer durch je eine Überlauföffnung undthe subsequently flowed through part of the annular space, third chamber through an overflow opening and

mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit durchflossen 55 mit den anderen Enden dieser beiden Kammernthe other ends of these two chambers flowed through 55 at the same flow rate

werden. Eine Variation der Verweilzeit des Reak- durch je eine Unterlauföffnung und die zweite und/will. A variation of the residence time of the reac- through one underflow opening and the second and /

tionsgemisches in der Kristallisationszone unabhängig oder dritte Kammer mit der vierten Kammer durchtion mixture in the crystallization zone independently or through the third chamber with the fourth chamber

von der Verweilzeit in dem Reaktionsteil ist bei die- eine öffnung in der entsprechenden Trennwand ver-the dwell time in the reaction part is restricted to one opening in the corresponding partition

sem Reaktor nicht möglich. Für die Bildung eines bunden sind. Der Reaktor ist somit in vier Kammernthis reactor is not possible. For the formation of a bound are. The reactor is thus in four chambers

gut nitrierbaren Gipses ist jedoch die Veränderbar- 60 unterteilt. Das Reaktionsgemisch wird ständig vonHowever, the changeable gypsum is divided into well-nitratable gypsum. The reaction mixture is constantly from

keit der Zirkulation des Reaktionsgemisches in der der ersten Kammer durch Überlauföffnungen in diespeed of the circulation of the reaction mixture in the first chamber through overflow openings in the

Kristallisationszone von wesentlicher Bedeutung. zweite und dritte Kammer und aus dieser durch dieCrystallization zone is essential. second and third chamber and from this through the

Ferner sind aus der USA.-Patentschrift 3 170 761 Unterlauföffnungen zurück in die erste Kammer zirzwei Ausführungsformen eines Reaktors für den kuliert. Die Ausgangsstoffe Rohphosphat, Schwefel-Phosphataufschluß bekannt, die beide mit einem 65 säure und phosphorsäurehaltiges Wasser können in zentralen Pumprohr versehen sind. Bei der einen der ersten Kammer aufgegeben werden. Durch die Ausführungsform enthält der Ringraum vier gleich Pumpe in der ersten Kammer sowie auch durch die große hintereinandergeschaltete Sektorkammem; bei CO₂-Gasblasen infolge Umsetzung von Schwefel-Furthermore, from the US Pat. No. 3,170,761, underflow openings back into the first chamber are described in two embodiments of a reactor for the. The starting materials rock phosphate, known sulfur-phosphate digestion, both of which can be provided with a 65 acidic and phosphoric acid-containing water in the central pump tube. Be abandoned at the one of the first chamber. As a result of the embodiment, the annular space contains four identical pumps in the first chamber as well as the large sector chambers connected in series; in the case of CO ₂ gas bubbles as a result of the conversion of sulfur

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säure mit dem in den Phosphat enthaltenen Carbonat Unterlauföffnung zwischen der ersten und zweitenacid with the carbonate contained in the phosphate underflow opening between the first and second

entsteht in der ersten Kammer eine Aufwärtsströ- Kammer sowie die Überlauföffnung zwischen dercreates an upward flow chamber in the first chamber and the overflow opening between the

mung, die Ursache für die Zirkulation durch die zweiten und vierten Kammer gesperrt werden.tion, the cause of the circulation through the second and fourth chambers.

erste und zweite Kammer ist. Das durch die erste Zweckmäßigerweise ist die erste;:Kammer in demfirst and second chamber is. That by the first is expediently the first;: Chamber in the

und zweite Kammer zirkulierte und weitgehend um- S äußeren Behälter exzentrisch angeordnet und dieand the second chamber circulated and largely eccentrically arranged around the outer container and the

gesetzte Reaktionsgemisch strömt dann durch eine vierte Kammer im engsten Bereich, des RingraumsThe set reaction mixture then flows through a fourth chamber in the narrowest area, the annular space

Überlauföffnung aus der ersten Kammer zum Anfang durch die radialen Trennwände abgeteilt. Im Ver-The overflow opening from the first chamber is initially divided off by the radial partition walls. In the

der dritten Kammer und nach Durchströmung der gleich zu einer konzentrischen Anordnung der erstenthe third chamber and after flow through the same to a concentric arrangement of the first

dritten Kammer durch eine Unterlauföffnung zurück Kammer in dem Behälter ergibt sich hierdurch einethird chamber through an underflow opening back chamber in the container results in a

in die erste Kammer oder durch eine Überlauföffnung io kleinere vierte Kammer und eine bessere Raumaus-into the first chamber or through an overflow opening io smaller fourth chamber and better space

in die als Pumpvorlage dienende vierte Kammer. nutzung des Tanks für die Aufschlußreaktion und dieinto the fourth chamber, which is used as a pump reservoir. use of the tank for the digestion reaction and the

Während in der ringsektorförmigen zweiten Kammer Kristallisation.While in the ring sector-shaped second chamber crystallization.

im wesentlichen noch die Umsetzung stattfindet, dient Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erdie ringsektorförmige dritte Kammer im wesentlichen findung ist in der ersten Kammer eine zugleich als dem Wachsen der Gipskristalle, so daß man einen 15 Rührwerk wirkende Rotationspumpe mit vertikalen gut filtrierbaren Schlamm erhält. Von der vierten Rührerblättern angeordnet, deren Welle bis nahe zum Kammer wird der Reaktionsschlamm zur Filter- Kammerboden reicht und unten mit einem schraubenanlage, z. B. auf ein kontinuierlich arbeitendes förmigen Rührerblatt zur Förderung und Rührung Bandfilter gepumpt. Das Volumen der zweiten und der Reaktionsmasse im unteren Kammerteil versehen dritten Kammer richtet sich nach der Menge des pro so ist. Der Rotor der ersten Kammer hat eine mehrfache Zeiteinheit durchzusetzenden Phosphats. Die zweite Funktion. Das schraubenförmige Rührerblatt im und dritte Kammer sind mit Rührwerken mit van- Unterteil saugt den Reaktionsschlamm aus den ringabler Drehzahl versehen, die ebenfalls zur Zirkula- sektorförmigen Zirkulationskammern durch die Untion beitragen. Im allgemeinen wird man durch die terlauföffnungen in die erste Kammer und durcherste und zweite Kammer schnell zirkulieren, um as mischt diesen zirkulierenden Reaktionsschlamm mit einen schnellen Konzentrationsausgleich zu erreichen den in der ersten Kammer aufgegebenen Reaktionsund größere Übersättigungen schnell abzubauen. Da- teilnehmern Phosphat, Schwefelsäure und Waschgegen wird die Zirkulation durch die dritte Kammer säure. Das schraubenförmige Rührblatt bewirkt zumit geringerer Strömungsgeschwindigkeit erfolgen, gleich eine Aufwärtsströmung und Rührung der Redamit eine Beruhigung eintritt und optimale Bedin- 30 aktionsmasse in der ersten Kammer. Bei Aufgabe der gungen für das Kristallwachstum vorliegen. Um einen Ausgangsstoffe in der ersten Kammer entsteht durch Übertritt der Ausgangsstoffe aus der ersten in die das bei dem Aufschluß frei werdende Kohlendioxyddritte Kammer nach Möglichkeit zu vermeiden, kann gas eine Pumpenwirkung nach Art einer Mammutman die Ausgangsstoffe zweckmäßigerweise am An- pumpe. Dadurch wird die Arbeit der Rotationspumpe fang der zweiten Kammer aufgeben, so daß sie beim 35 unterstützt und die Zirkulation durch die erste und Eintritt in die erste Kammer bereits einen beträcht- zweite bzw. erste und dritte Kammer begünstigt. Die liehen Strömungsweg zurückgelegt haben und die vertikalen Rührerblätter, von denen beispielsweise Umsetzung schon fortgeschritten ist. Wenn die zweite vier Stück vorgesehen sein können, schleudern die Kammer als Reaktionszone und die dritte Kammer Reaktionsmasse an den Umfang der ersten Kammer, als Kristallisationszone betrieben werden, ist die öff- 40 wo sie durch die Überlauföffnungen wieder in die nung zwischen der zweiten und vierten Kammer ge- zweite und dritte Kammer zurückfließt. Die vertikalen schlossen. Rührerblätter können teilweise aus dem Reaktions-Wenn die beiden Zirkulationskammern durch je schlamm herausragen und bei der Rotation durch eine Überlauföffnung in der ersten und zweiten starke Zerteilung der Schlammoberfläche die Kühl-Trennwand mit der vierten Kammer verbunden sind, 45 wirkung des Luftstromes über der Schlammoberfläche können sich im Betrieb zwei unabhängige Strömungs- begünstigen. Es ist weiterhin vorgesehen, daß die zyklen durch die erste und zweite bzw. erste und Überlauf- und Unterlauföffnungen in der Wandung dritte Kammer ausbilden. In diesem Falle werden die der ersten Kammer durch regelbare Klappen verzweite und dritte Kammer gleichartig betrieben, d. h., stellbar sind. Durch Einstellung dieser Klappen kann die Zirkulationsgeschwindigkeit durch beide Kam- 50 das Verhältnis der Zirkulationsgeschwindigkeit in den mern ist etwa gleich groß. Die zweite und dritte beiden Zirkulationskammern variiert und die mittlere Kammer sind dann zweckmäßigerweise ebenfalls Verweilzeit der Reaktionsteilnehmer in dem Reaktor gleich groß. Die Ausgangsstoffe werden in der ersten so eingestellt werden, daß die Gipskristalle in dem Kammer aufgegeben, und der ausreagierte Reaktions- abgezogenen Reaktionsschlamm gut filtrierbar sind, schlamm gelangt an den Enden der beiden Zirku- 55 Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erlationskammern durch die Überläufe in der ersten findung ist weiterhin vorgesehen, daß in der zweiten und zweiten Trennwand in die vierte als Filtervorlage und dritten Kammer Doppelturbinen-Rührwerke mit dienende kleine Kammer. Die erste Kammer dient bei regelbarer Drehzahl verteilt sind, deren eine Rührdieser Arbeitsweise als Reaktionskammer für beide turbine vollständig und deren andere Rührtubine zur Zyklen, während in der zweiten und dritten Kammer 60 Hälfte in den Reaktionsschlamm eingetaucht ist, wodie Kristallisation des Gipses fortschreitet und eine bei jedoch die in diesen Kammern gegenüber den grobe hydrierbare Kristallmasse gebildet wird. Der Unterlauföffnungen angeordneten Rührwerke nur mit Reaktor in dieser Ausführungsform ist in bezug auf einer eingetauchten Rührturbine versehen sind. Diese den Durchsatz sehr flexibel und kann ohne An- Doppelturbinen-Rührwerke haben die Aufgabe, wanderung der Zirkulationsrate mit der halben Kapazi- 65 rend der Reaktion und Kristallisation eine gute tat betrieben werden, in dem einfach die eine der Durchmischung zu gewährleisten und insbesondere in beiden Ringsektorkammern außer Betrieb genommen der Reaktionszone die Grenzfläche zwischen dem wird. Dies geschieht dadurch, daß die Überlauf- und Reaktionsschlamm und der Luft zu zerteilen, damitessentially still the implementation takes place, serves according to the preferred embodiment of the earth annular sector-shaped third chamber is essentially a finding in the first chamber at the same time as the growth of the gypsum crystals, so that you can use a rotary pump with a vertical stirrer sludge that is easy to filter. Arranged by the fourth agitator blades, the shaft of which extends to close to Chamber the reaction sludge reaches the filter chamber floor and below with a screw system, z. B. on a continuously working shaped stirrer blade for conveying and stirring Belt filter pumped. The volume of the second and the reaction mass is provided in the lower chamber part third chamber depends on the amount of per so is. The rotor of the first chamber has a multiple Unit of time to be enforced phosphate. The second function. The helical stirrer blade in the and the third chamber are equipped with agitators with a van-base sucks the reaction sludge out of the ringabler Speed, which is also used for the circular sector-shaped circulation chambers by the Untion contribute. Generally one is through the drainage openings into the first chamber and through first and circulate the second chamber rapidly in order to mix in this circulating reaction sludge To achieve a rapid concentration equalization the reaction given up in the first chamber and to rapidly reduce larger supersaturations. Participants include phosphate, sulfuric acid and detergents the circulation through the third chamber becomes acidic. The helical stirring blade causes zumit lower flow velocity take place, equal to an upward flow and agitation of the Redamit a calming occurs and optimal conditions for action in the first chamber. When the conditions for crystal growth exist. To a starting material in the first chamber is created by The starting materials pass from the first into the third carbon dioxide released during the digestion Avoid chamber as much as possible, gas can have a pumping effect like a mammoth man the starting materials expediently at the pump. This will do the work of the rotary pump fang the second chamber so that it assists at 35 and the circulation through the first and Entry into the first chamber already favors a considerable second or first and third chamber. the Borrowed flow path and covered the vertical stirrer blades, of which, for example Implementation is already advanced. If the second four pieces can be provided, the spin Chamber as a reaction zone and the third chamber reaction mass to the periphery of the first chamber, are operated as a crystallization zone, the opening 40 is where it through the overflow openings back into the flow back between the second and fourth chambers, the second and third chambers. The vertical closed. Stirrer blades can be partially removed from the reaction if the two circulation chambers protrude through each mud and through the rotation an overflow opening in the first and second strong division of the sludge surface, the cooling partition connected to the fourth chamber, 45 effect of the air flow over the surface of the mud two independent flows can benefit each other during operation. It is also provided that the cycle through the first and second or first and overflow and underflow openings in the wall form third chamber. In this case, those of the first chamber are expanded by adjustable flaps and third chamber operated in the same way, d. i.e., are adjustable. By adjusting these flaps you can the rate of circulation through both chambers is the ratio of the rate of circulation in the mern is about the same size. The second and third two circulation chambers varied and the middle one Chambers are then also expediently residence times of the reactants in the reactor same size. The starting materials are set in the first so that the gypsum crystals in the Chamber abandoned, and the reacted reaction sludge withdrawn can be easily filtered, Mud arrives at the ends of the two circulatory chambers by the overflows in the first invention it is further provided that in the second and second partition in the fourth as a filter and third chamber with twin turbine agitators serving small chamber. The first chamber is distributed at controllable speed, one of which agitates this Functioning as a reaction chamber for both turbine completely and their other agitating tubes for Cycles, while in the second and third chamber 60 half is immersed in the reaction sludge, where the Crystallization of the gypsum progresses and one at, however, those in these chambers opposite the coarse hydrogenatable crystal mass is formed. The underflow openings arranged only with agitators The reactor in this embodiment is provided with respect to a submerged agitation turbine. These the throughput is very flexible and can have the task of migration without the need for twin turbine agitators the circulation rate with half the capacity of the reaction and crystallization is good did be operated in which simply the one to ensure the mixing and in particular in two ring sector chambers shut down the interface between the reaction zone will. This is done by allowing the overflow and reaction sludge and the air to split up with it

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ein guter Wärmeaustausch zwischen der flüssigen und zugegeben. Die starke Durcharbeitung der Reaktionsder gasförmigen Phase und eine ausreichende Wärme- masse durch den Rotor 8 bewirkt eine innige Durchabführung durch den Luftstrom erreicht wird. mischung der Ausgangsstoffe mit dem zirkuliertena good heat exchange between the liquid and added. The strong working through the reaction of the The gaseous phase and a sufficient heat mass through the rotor 8 cause an intimate dissipation is achieved by the air flow. Mixing the raw materials with the circulated

Es ist ferner vorgesehen, daß in der vierten Schlamm. Die Bildung von Gasblasen und Schaum, Kammer ein Rührwerk angeordnet ist. Dieses ver- 5 die durch Umsetzen des in dem Phophat enthaltenen hindert, daß sich in dieser Kammer aus dem filtra- Karbonats mit der Schwefelsäure entstehen, vermintionsbereiten Reaktionsschlamm Gipskristalle ab- dert das effektive spezifische Gewicht des Reaktionssetzen, und es sorgt dafür, daß ein Schlamm mit Schlamms in der Kammer 3. Die Pumpwirkung des gleichmäßigem Kristallgehalt zum Filter gepumpt Rotors 8 wird so durch den Unterschied der effekwird. ίο tiven Schlammdichten in den Kammern 3 und 22It is also provided that in the fourth mud. The formation of gas bubbles and foam, Chamber an agitator is arranged. This is done by converting what is contained in the phosphate prevents the filtra carbonate from forming with the sulfuric acid in this chamber Reaction sludge gypsum crystals absorbs the effective specific gravity of the reaction settling, and it ensures that a sludge with sludge in chamber 3. The pumping action of the Even crystal content pumped to the filter rotor 8 is so by the difference the effekwird. ίο tive sludge densities in chambers 3 and 22

Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, daß der bzw. 23 begünstigt, da der Flüssigkeitsdruck an den freie Raum zwischen der Oberfläche des Reaktions- öffnungen 11 auf der Seite der Kammer 3 kleiner als Schlamms und dem Deckel des Reaktors Größen- auf der Seite der Kammer 22 und 23 ist. Hierdurch ordnungsmäßig 500 mm beträgt. Durch diesen ver- wird der Übertritt des Reaktionsschlamms aus der gleichweise geringen Abstand wird der freie Strö- 15 Innenkammer 3 in die Kammern 22,23 durch die mungsquerschnitt der Kühlluft klein gehalten und bei Überlauföffnungen 13 noch beschleunigt. Regelgegebenem Luftdurchsatz eine relativ hohe Strö- klappen (nicht dargestellt) an den Unterlauföffnungen mungsgeschwindigkeit erzeugt, die für die Kühlwir- 11 und den Überlauföffnungen 13 des zylindrischen kung günstig ist. Behälters 2 ermöglichen eine voneinander unabhän-Finally, it is preferably provided that the or 23 favors, since the liquid pressure to the free space between the surface of the reaction openings 11 on the side of the chamber 3 is less than Mud and the cover of the reactor size - on the side of the chamber 22 and 23 is. Through this is properly 500 mm. This prevents the reaction sludge from passing over from the equally small distance is the free flow 15 inner chamber 3 into the chambers 22,23 through the tion cross-section of the cooling air kept small and accelerated at overflow openings 13. Regulated air throughput a relatively high flow flaps (not shown) at the underflow openings flow rate generated for the cooling flow 11 and the overflow openings 13 of the cylindrical kung is cheap. Container 2 enable independent

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der ao gige Einstellung der Geschwindigkeiten beider Zir-The invention is described below on the basis of the setting of the speeds of the two circuits

schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt kulationscyclen, so daß je nach dem zu verarbeiten-schematic drawing explained in more detail. It shows kulationscyclen, so that depending on the process-

F i g. 1 eine schematische Draufsicht des Reaktors den Phosphat die günstigsten Aufschluß- und Kri-F i g. 1 a schematic plan view of the reactor, the phosphate the most favorable digestion and Kri-

und stallisattonsbedingungen eingestellt werden können.and stallisattonsbedingungen can be set.

F i g. 2 einen schematischen Axialschnitt durch Die zugeführten Reaktionsteilnehmer werden in demF i g. 2 shows a schematic axial section through the reactants fed in are shown in FIG

den erfindungsgemäßen Reaktor mit Darstellung der 95 intensiv zirkulierenden Medium kräftig dispergiert,vigorously disperses the reactor according to the invention with representation of the intensely circulating medium,

zugehörigen Rührwerke. wodurch es möglich ist, sie sehr schnell in einemassociated agitators. making it possible to do them very quickly in one

Nach der Zeichnung besteht der Reaktor im großen Volumen zu verteilen und größere Ubersättiwesentlichen aus einem flachen zylindrischen Be- gungen weitestgehend zu vermeiden. Da die Rührhälter 1, dessen Gesamtfassungsvermögen von der blätter 10 des Rotors nur teilweise eingetaucht sind, für den Reaktor vorgesehenen täglichen Durchsatz- 30 wird der Schlamm intensiv in den Gasraum des Bemenge abhängt. Der Behälter ist oben durch einen hälters 2 geschleudert, wie bei 14 angedeutet. Dieser Deckel 21 dicht abgedeckt. Im Inneren dieses zylin- Gasraum wird von einem durch ein Gebläse 15 angedrischen Behälters 1 befindet sich ein weiterer eben- saugten Luftstrom durchströmt, der so das flüssige falls zylindrischer Behälter 2, der die erste Kammer 3 Medium kühlt. Die rotierenden teilweise getauchten des Reaktors unter Bildung eines Ringraumes um- 35 Rührblätter bewirken auch eine teilweise Zerstörung schließt. Dieser Ringraum ist durch drei radiale des bei der Reaktion gebildeten Schaums.
Trennwände 4, 5, 6 unterteilt, wodurch zwei ring- Die Reaktion wie auch die Schaumbrechung wersektorförmige Kammern 22, 23 und eine verhältnis- den in den Kammern 22, 23 mit Hilfe der darin angemäßig kleine Ringsektorkammer 7 gebildet werden. ordneten Doppelturbinenrührer 16 fortgesetzt, wobei Die kleine Kammer 7 dient als Pumpenvorlage für 40 jeder Rührer mit einer untergetauchten und einer die Förderung des Reaktionsschlamms aus dem Re- halbeingetauchten Rührturbine versehen ist. Am aktor zu den Filtern. In der ersten zylindrischen Ende dieser durch die Kammern 22, 23 gebildeten Kammer 3 befindet sich ein Rotor 8, der in F i g. 2 Zonen befindet sich ein Rührwerk mit veränderlicher genauer dargestellt ist. Drehzahl, das nur eine getauchte Rührturbine hat.According to the drawing, the reactor consists of a flat, cylindrical area to be distributed over a large volume and to avoid larger supersaturations as far as possible. Since the agitator 1, the total capacity of which is only partially submerged by the blades 10 of the rotor, the daily throughput 30 provided for the reactor, the sludge is intensely dependent in the gas space of the amount. The container is thrown through a holder 2 at the top, as indicated at 14. This cover 21 is tightly covered. In the interior of this cylindrical gas space, a container 1 blown by a fan 15 flows through a further evenly sucked air stream, which thus cools the liquid, if cylindrical container 2, which cools the first chamber 3 medium. The rotating, partially submerged, of the reactor, forming an annular space around the stirring blades, also cause partial destruction. This annulus is through three radial of the foam formed during the reaction.
Partition walls 4, 5, 6 are divided, whereby two ring sector-shaped chambers 22, 23 and one relative in the chambers 22, 23 with the aid of the appropriately small ring sector chamber 7 therein are formed. arranged double turbine stirrer 16, whereby the small chamber 7 serves as a pump reservoir for 40 each stirrer is provided with one submerged and one which is used to convey the reaction sludge from the half-submerged agitator turbine. At the actuator to the filters. In the first cylindrical end of this chamber 3 formed by the chambers 22, 23 there is a rotor 8, which is shown in FIG. 2 zones there is an agitator with variable is shown in more detail. Speed that only a submerged agitator turbine has.

An dem Rotor 8 ist ein Rührwerk mit vier verti- 45 Diese Rührwerke 17 sind vor den im Unterteil des kalen Rührblättern 10 ausgebildet. Bei der Drehung Innenbehälters 2 angebrachten Eintrittsöffnungen 11 des Rotors 8 in dem zylindrischen Behälter 2 wirkt angeordnet und gestatten, den Strömungsdruck des das Rührwerk als Zentrifugalpumpe und fördert den Schlamms beim Eintritt in den Innenbehälter 2 zu Reaktionsschlamm durch die Überlauföffnung 13 in steigern und zu steuern, d. h. die Umlaufleistung zu die ringförmigen Kammern 22, 23. In der Wandung 50 regulieren. Für den Eintritt des Rücklaufschlamms in des Innenbehälters 2 befindet sich nahe dem Boden den Unterteil des zylindrischen Behälters 3 ist es und den Trennwänden 5, 6 je eine öffnung 11, welche offensichtlich zweckmäßig, daß dort keine Zentridie Rückkehr des Reaktionsschlamms aus den Kam- fugaldrehung des Schlamms existiert, die dem Einmern 22, 23 in die erste Kammer 3 ermöglicht. Die tritt und damit der Zirkulation des Schlamms entge-Überlauföffnungen 13 befinden sich etwa in der Höhe 55 genwirken würde. Zu diesem Zweck sieht man im des Flüssigkeitsspiegels und gestatten den Durchtritt unteren Teil des zylindrischen Behälters 2 Strömungsdes Reaktionsschlamms durch die Wandung der brecher 18 vor, die eine solche Zentrifugalbewegung Kammer 3 in die Kammern 22,23. Das in der Kam- verhindern. Um ein Absetzen von Feststoffen in mer 3 nach oben gepumpte flüssige Medium tritt durch diesem Teil zu verhindern, ist auf der Verlängerung die öffnungen 13 am Anfang der Kammer 22, 23 ein, 60 der Welle des Rotors 8 ein Schraubenblatt 19 beströmt durch die Kammern bis zum Ende und tritt festigt, das die Rohstoffe in Suspension hält und die durch die Unterlauföffnungen 11 wieder in die zylin- aufsteigende Bewegung des Schlamms in der Kamdrische erste Kammer 3 ein. mer 3 erleichtert. Der Reaktionsschlamm gelangtOn the rotor 8 is an agitator with four vertical 45 These agitators 17 are in front of the in the lower part of the Kalen stirring blades 10 formed. Inlet openings 11 provided during rotation of the inner container 2 of the rotor 8 in the cylindrical container 2 acts arranged and allow the flow pressure of the the agitator as a centrifugal pump and conveys the sludge as it enters the inner container 2 Increase and control reaction sludge through the overflow opening 13, d. H. the circulating power to regulate the annular chambers 22, 23 in the wall 50. For the return sludge to enter of the inner container 2 is located near the bottom, the lower part of the cylindrical container 3 is and the partition walls 5, 6 each have an opening 11, which obviously expedient that there no centridy There is a return of the reaction sludge from the cam- fugal rotation of the sludge, which the Einmern 22, 23 in the first chamber 3 allows. This occurs and with it the circulation of the sludge against overflow openings 13 are located approximately at height 55 would counteract this. For this purpose one sees in the of the liquid level and allow the lower part of the cylindrical container 2 to flow through Reaction sludge through the wall of the crusher 18 before such a centrifugal movement Chamber 3 into chambers 22, 23. That in the Kam- prevent. To prevent solids from settling in mer 3 liquid medium pumped upward to prevent it from entering through this part is on the extension A screw blade 19 flows through the openings 13 at the beginning of the chamber 22, 23 a, 60 of the shaft of the rotor 8 through the chambers to the end and enters that holds the raw materials in suspension and the solidifies through the underflow openings 11 again into the cylindrical ascending movement of the sludge in the chamber first chamber 3 a. mer 3 relieved. The reaction sludge arrives

Das Phosphat, die Schwefelsäure und das Wasch- ferner vom Ende der Kammern 22, 23 durch Überwasser aus der Gipsfiltration werden durch besondere 65 lauföffnungen 30 in den Trennwandungen 5, 6 in die öffnungen 27, 28 bzw 29 in den Deckel der zylin- Entleerungskammer 7. Der Schlamm wird darin drischen Kammer 3 zugeführt, d. h., sie werden un- durch einen Rührer 24 gerührt und bei 25 zur Filtermittelbar an der Zirkulationspumpe des Reaktors anlage gepumpt.The phosphate, the sulfuric acid and the washing further from the end of the chambers 22, 23 by overwater from the gypsum filtration are through special 65 openings 30 in the partition walls 5, 6 in the Openings 27, 28 and 29 in the cover of the cylinder emptying chamber 7. The sludge is in it thrical chamber 3 supplied, d. That is, they are stirred by a stirrer 24 and at 25 to the filter medium pumped to the circulation pump of the reactor system.

Um eine möglichst wirksame Kühlung zu erreichen, ist der Raum 20 zwischen dem Flüssigkeitsniveau 26 und dem Deckel 21 des Reaktors nur eng bemessen. So befindet sich beispielsweise das Flüssigkeitsniveau im Dauerzustand 500 mm unterhalb des Deckels 21, der den Reaktor im wesentlichen dicht verschließt. Man erreicht so eine hohe Geschwindigkeit des in dem Raum 20 zirkulierenden, durch Gebläse 15 erzeugten Luftstroms. Der Luftstrom wird auch durch die ringsektorförmigen Kammern 22, 23 gesaugt, wo die Kühlung fortgesetzt wird. Man kann so einen Abfall der Temperatur von der Zugabestelle der Reaktionsteilnehmer, an der die Reaktionswärme frei wird, bis zur Stelle der Schlammrückführung erreichen und aufrechterhalten, wodurch die Kristallisation begünstigt wird.In order to achieve the most effective cooling possible, the space 20 is between the liquid level 26 and the cover 21 of the reactor only narrowly dimensioned. This is for example the level of the liquid in the steady state 500 mm below the cover 21, which closes the reactor essentially tightly. A high speed of the circulating in the space 20, generated by the fan 15, is achieved in this way Airflow. The air flow is also sucked through the annular sector-shaped chambers 22, 23, where cooling continues. So you can see a drop in temperature from the point of addition of the reactants, at which the heat of reaction is released, to the point of sludge return and maintained, which promotes crystallization.

Die Erfindung schafft durch die Ausbildung des neuen Reaktors die grundlegenden Voraussetzungen für eine gute Gipskristallisation bei der Phosphorsäureherstellung. Der Rotor 8 der Zentralkammer dient gleichzeitig alsThe invention creates the basic requirements through the design of the new reactor for good gypsum crystallization in phosphoric acid production. The rotor 8 of the central chamber also serves as

1. Apparat zur innigen Mischung der Ausgangsstoffe und des zirkulierten Reaktionsschlamms,1. Apparatus for the intimate mixing of the starting materials and the circulated reaction sludge,

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2. Zentrifugalpumpe mit großer Leistung zur Umwälzung des Reaktionsschlamms durch die Reaktions- und Kristallisationszone,2. Centrifugal pump with high performance for circulating the reaction sludge through the reaction and crystallization zone,

3. Kühler, indem er den Reaktionsschlamm zerteilt und durch den Kühlluftstrom schleudert, und3. Cooler by breaking up the reaction sludge and hurling it through the cooling air flow, and

4. Schaumbrecher, der den beim Aufschluß durch die CO₂-Entwicklung und die Gegenwart organischer Substanzen gebildeten Schaum zerstört.4. Foam breaker, which destroys the foam formed during the digestion by the evolution of CO _{2 and the presence of organic substances.}

Die Vereinigung dieser vier Funktionen in einem Rotor macht es möglich, alle Reaktionsteilnehmer in die gleiche Kammer 3 einzuführen.The union of these four functions in one rotor makes it possible to put all reactants in to introduce the same chamber 3.

example

Der Aufschluß von Phosphat mit Schwefelsäure erfolgt in einem Reaktor, wie er in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Die innere Kammer 3 hat ein Volumen von 3,5 m³, und die ringsektorförmigen Kammern 22, 23 haben ein Volumen von 10,3 m³. Das regelbare stündlich umgewälzte Volumen kann 80 bis 200 m^s betragen. In diesem Reaktor werden 6m³/h Reaktionsschlamm erzeugt, was etwa einer Produktion von 15 tato P₂O₅ entspricht.The digestion of phosphate with sulfuric acid takes place in a reactor as shown in FIGS. 1 and 2 is shown. The inner chamber 3 has a volume of 3.5 m ³ , and the annular sector-shaped chambers 22, 23 have a volume of 10.3 m ³ . The adjustable volume circulated every hour can be 80 to 200 m ^s . In this reactor 6 m ³ / h of reaction sludge are generated, which corresponds to a production of 15 tpd P ₂ O ₅ .

In der Kammer 3 werden 1 m³/h Schwefelsäure und 2,5 t/h Phosphatgestein mit 29,3 %> P₂O₅ sowie phosphorsäurehaltiges Waschwasser aus der Gipsfiltration aufgegeben. Die Schlammtemperatur in Kammer 3 beträgt 75⁰C. Es werden 4500 bis 5000Nm_s/h Luft durch den Reaktor gesaugt, wodurch sich eine Ausgangstemperatur des Reaktionsschlamms von 70⁰C einstellt. Die Dichte des den Reaktor verlassenden Reaktionsschlamms beträgt 1,5 bis 1,6, was auf die gute Dispersion des Schlamms hinweist Die Dichte des Schlamms zu Beginn der Reaktion in der Aufschlußkammer 3 variiert von 1,0 bis 1,2 je nach Qualität des Phosphats. Die Menge des nicht aufgeschlossenen Phosphats enthält weniger als 0,5% der gesamten dem Aufschluß zugeführten P₂O₅-Menge, was einer Tagesproduktion von 11P₂O₅ für ein Einheitsvolumen
schung entspricht.In the chamber 3 1 m ³ / h sulfuric acid and 2.5 t / h phosphate rock with 29.3%> P ₂ O ₅ and phosphoric acid-containing washing water from the gypsum filtration are added. The slurry temperature in chamber 3 is 75 ⁰ C. It will be sucked 4500 to 5000 nm _s / h air through the reactor, resulting in an output temperature of the reaction slurry of 70 ⁰ C is established. The density of the reaction sludge leaving the reactor is 1.5 to 1.6, which indicates the good dispersion of the sludge. The density of the sludge at the start of the reaction in the digestion chamber 3 varies from 1.0 to 1.2 depending on the quality of the phosphate . The amount of undigested phosphate contains less than 0.5% of the total amount of P ₂ O ₅ fed to the digestion, which corresponds to a daily production of 11P ₂ O ₅ for a unit volume
research corresponds.

von 1,6 m³ Reaktionsini-of 1.6 m ³ reaction

Claims

Patent claims:

1. Reactor for the continuous production of phosphoric acid by digestion of phosphate rock with sulfuric acid, consisting of a cylindrical container forming a first chamber, a larger, the first chamber at a distance surrounding further cylindrical container, the annular space formed between the walls of both containers by three Essentially radial partition walls are divided into a second, third and fourth chamber, overflow or underflow openings between the chambers, a tight lid over the containers with feed openings for the reactants over the first and / or second chamber, means for supplying and removing cooling air in the upper part of the container and a rotary pump in the first chamber and stirrers in the other chambers, characterized in that the second and third chambers (22,23) as circulation chambers connected in parallel and the fourth small chamber (T) as the second and / or third Chamber (22, 23) downstream F Filtration template are formed and that the first chamber (3) with the adjacent ends of the second and third chambers (22, 23) each through an overflow opening (13) and with the other ends of these two chambers through an underflow opening (11) and the the second and / or third chamber (22, 23) are connected to the fourth chamber (7) through an opening (30) in the corresponding partition (6 or 5).

2. Reactor according to claim 1, characterized in that the second and third chambers (22, 23) are the same size.

3. Reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the first chamber (3) in the outer container (1) is arranged eccentrically and the fourth chamber (7) in the narrowest area of the Annular space is divided off by the radial partitions (5,6).

4. Reactor according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the first Chamber (3) arranged rotary pump (8) at the same time as an agitator with vertical agitator blades (10) is formed, the shaft of which extends close to the chamber floor and below with a helical Stirrer blade (19) for conveying the reaction mass and stirring in the lower part of the chamber is provided.

5. Reactor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the overflow and the underflow openings (13 or 11) in the wall of the first chamber (3) by adjustable Flaps are adjustable.

6. Reactor according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the second and third chamber (22, 23) double turbine agitators (16) with adjustable speed are distributed, one of which is completely immersed and the other of which is half immersed in the reaction sludge, but the in these chambers opposite the underflow openings

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Gen (11) arranged agitators (17) are only provided with an immersed agitator turbine.

7. Reactor according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the fourth chamber (7) an agitator (24) is arranged.

8. Reactor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the free space between the reaction sludge surface (26) and the cover (21) of the order of magnitude 500 mm.

1 sheet of drawings