DE202018004168U1 - Phosphor plant in air-technical construction - Google Patents
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Abstract
Phosphoranlage in lufttechnischer Ausführung, wobei
i. eine Trennstufe (1) für Phosphor, P2O5 als Destillat in gasförmigen Medien,
ii. ein Abscheider (2) für Destillat P2O5 von gasförmigen Medien und
iii. ein Kreislauf (3) mit Destillat in gasförmige Medien vorgesehen sind.
Phosphoranlage in lufttechnischer execution, wherein
i. a separation stage (1) for phosphorus, P 2 O 5 as distillate in gaseous media,
ii. a separator (2) for distillate P 2 O 5 of gaseous media and
iii. a circuit (3) with distillate are provided in gaseous media.
Description
Es ist über Phosphor P in Klärschlamm bekannt, gemäß der Klärschlamm Verordnung, diesen in der Menge von 2 g P pro EWG (Einwohnergleichwert) und Tag aus der Klärschlamm Asche zu gewinnen. Für diese Trennung des Phosphors P von den Aschen sind weiterer Maßnahmen notwendig, um den Phosphor nach der Verdampfung des P2O5, einer thermochemischen Reaktion bei Verbrennungstemperaturen, zunächst in den Aschen einzubinden, um den Rohstoff P mit Säuren, nasschemisch von den Aschen als Rohstoff zu trennen.It is known about phosphorus P in sewage sludge, according to the sewage sludge regulation, to win this in the amount of 2 g P per EEC (population equivalent) and day out of the sewage sludge ash. For this separation of the phosphorus P from the ashes, further measures are necessary to first incorporate the phosphorus into the ashes after the evaporation of the P 2 O 5 , a thermochemical reaction at combustion temperatures, to obtain the raw material P with acids, wet-chemically from the ashes Separate raw material.
Ein Verfahren zur Herstellung von Phosphor(III)-oxid durch Verbrennen von dampfförmigen Phosphor mit Sauerstoff unter Zusatz von Stickstoff ist von der Druckschrift
Weiter ist ein Trockner für Klärschlamm nach der Druckschrift
Ein weiteres Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus einer Wirbelschichtverbrennung durch thermochemische Reaktion mit kalkhaltigem Material ist von der
Eine Phosphorgewinnung aus Aschen einer Mono Verbrennung der Kläranlage Werdhölzli nach dem phos(4)life Verfahren ist aus einem ökologischen Vergleich der Produktion von Phosphorsäure für eine Kläranlage für 1.400.000 EWG nach Stefanie Hellweg bekannt. Näheres: Prof. Stefanie Hellweg, Studie zum Ökologischen Vergleich der Produktion von Phosphorsäure, ETH Zürich, 2018. Weitere Maßnahmen sind in der Verbrennungsanlage für flüssige Abfälle (Werdhölzli) notwendig, um verdampften Phosphor P2O5 in Aschen aufzufangen und nach den thermochemischen Reaktionen eine Gewinnung/Trennung von Phosphorsäure H3PO4 aus den Reaktionsprodukten bei 1000 °C, die bekanntermaßen säureunlöslich sind, zu ermöglichen und die Verluste an Phosphor zu vermeiden.A phosphorus recovery from ashes of a mono-combustion of the Werdhölzli sewage treatment plant according to the phos (4) life method is known from an ecological comparison of the production of phosphoric acid for a sewage treatment plant for 1,400,000 EWG according to Stefanie Hellweg. Further information: Prof. Stefanie Hellweg, Study on the Ecological Comparison of the Production of Phosphoric Acid, ETH Zurich, 2018. Further measures are necessary in the liquid waste incinerator (Werdhölzli) to capture evaporated phosphorus P 2 O 5 in ashes and after the thermochemical reactions a recovery / separation of phosphoric acid H 3 PO 4 from the reaction products at 1000 ° C, which are known to be acid-insoluble, to allow and to avoid the loss of phosphorus.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung einer Phosphoranlage liegt bei der Gewinnung von Phosphor nach dem Stand der Technik aus Klärschlammaschen das Problem zugrunde, bei hohem Wasserverbrauch mit 254.000 m3 / a nach S. Hellweg, bei einer Prozessunsicherheit mit dem nasschemischen Aufschluss und dem Verlust an Phosphor durch säureunlösliche Reaktionsprodukte, eine Phosphoranlage für die thermische Trennung des Phosphor, P2O5 als Destillat vorzuschlagen, um die Gewinnung des Phosphor als Rohstoff und eine Trennung von dem Klärschlamm auf physikalischer Grundlage als Destillat zu ermöglichen, und die Herstellung von P-haltigen Handelsprodukten auf der Basis von thermischen Verfahren vorzuschlagen. Ein weiteres Ziel besteht in der rechnerischen Ermittlung der Prozessdaten, die im Rahmen von thermischen Trennstufen möglich ist.The specified in the protection claim 1 invention of a phosphorus plant in the extraction of phosphorus according to the prior art from sewage sludge ash is the problem at high water consumption with 254,000 m 3 / a to S. Hellweg, at a process uncertainty with the wet-chemical digestion and the loss of Phosphorus by acid-insoluble reaction products, a phosphorus plant for the thermal separation of phosphorus, propellant P 2 O 5 as a distillate to allow the recovery of the phosphorus as a raw material and a separation of the physical basis sewage sludge as distillate, and the production of P-containing Commercial products based on thermal processes. Another goal is the computational determination of the process data, which is possible in the context of thermal separation stages.
Dieses Problem wird durch die in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale, mit einer Phosphoranlage in lufttechnischer Ausführung, in welcher (i.) eine Trennstufe für Phosphor, P2O5 als Destillat in gasförmigen Medien, (ii.) ein Abscheider für Destillat P2O5 von gasförmigen Medien und (iii.) ein Kreislauf mit Destillat in gasförmige Medien vorgesehen sind und insbesondere (iiii.) ein Überströmventil vorgesehen ist.This problem is solved by the features listed in
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung sind durch die, in den Unteransprüchen 2 bis 7 genannten Maßnahmen, möglich.Advantageous developments and embodiments of the invention are possible by the, in the
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt einer thermochemischen Behandlung des leichtverdampfbaren P2O5 beim Verbrennen und statt thermochemischen Mischungen, eine physikalische Trennung von Destillat des P2O5 in einer Trennstufe möglich ist und das Destillat in besserer Reinheit aus dem Konzentrat ausgedampft wird. Das jeweilige Destillat des dampfförmigen Phosphors kann in Abscheidern in der Ausführung nach F28C 3/06 als Quench Kühler kondensiert und in höherer Reinheit erzeugt werden.The advantages achieved by the invention are in particular that instead of a thermochemical treatment of the easily evaporable P 2 O 5 when burning and instead of thermochemical mixtures, a physical separation of distillate of P 2 O 5 in a separation stage is possible and the distillate in better purity the concentrate is evaporated. The particular distillate of the vaporous phosphorus can be condensed in separators in the embodiment of
Ein weiterer Vorteil besteht in der Berechenbarkeit der Trennstufen Leistung darin, dass statt aufwendiger Versuche zu den Reaktionsgleichgewichten der heißen Mischprozesse, die thermische Trennung des Destillates bei bekannten Bedingungen, durch Sublimation um 362 °C, in den Trennstufen gegeben ist; wesentlicher Vorteil: Die Berechnung und der Einsatz von Software z.B. ASPEN.Another advantage consists in the predictability of the separation stages performance in that instead of expensive experiments on the reaction equilibrium of the hot mixing processes, the thermal separation of the Distillates in known conditions, by sublimation at 362 ° C, is given in the separation stages; significant advantage: The calculation and use of software such as ASPEN.
Ein weiterer Vorteil besteht bei der Behandlung des Produktes P darin, dass insbesondere verdampfter Phosphor P2O5 statt der Verbrennung mit dem Klärschlamm und der Bildung von wasser- und säure-unlöslichen P-Verbindungen und statt dem Verlust von Phosphor bei der thermischen Trennung, ein Destillat von höherer Reinheit in einem Kreislauf anfällt, welches zu verschiedenen Produkten aufbereitet wird.Another advantage of treating the product P is that, in particular, phosphorus vaporized, P 2 O 5 instead of incineration with the sewage sludge and the formation of water- and acid-insoluble P compounds and instead of the loss of phosphorus in the thermal separation, a distillate of higher purity is obtained in a cycle, which is prepared for various products.
Wesentlicher Vorteil: die Apparateliste der Phosphoranlage mit einer Trennstufe TU 100, einem Abscheider AB 101 (a-x), Ventilator V 102 sowie dem Überströmventil UEV 103; Weiterer Vorteil: Der Prozess, beschrieben durch die Apparateliste.The main advantage: the apparatus list of the phosphor plant with a separation stage TU 100, a separator AB 101 (a-x), fan V 102 and the overflow valve UEV 103; Another advantage: the process described by the apparatus list.
Ein wesentlicher Vorteil besteht, statt dem Verbrauch von großen Wassermengen (250.000 m3/Jahr), in einer Trennstufe für Phosphor, P2O5 als Destillat und einem Kreislauf mit Destillat. Vorteil: Rohstoff Gewinnung, emissionsfrei. Siehe: Beispiel.A major advantage, instead of the consumption of large amounts of water (250,000 m 3 / year), in a separation stage for phosphorus, P 2 O 5 as a distillate and a cycle with distillate. Advantage: raw material extraction, emission-free. See example.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht es, dass mit einem Überströmventil, welches vorgesehen ist, überschüssige Gase, N2, H2O und Luft aus Anfahrvorgängen abgeführt werden; Vorteil: Einrichtung von konstanten Bedingungen.An advantageous embodiment of the invention is specified in
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 3 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht es, Phosphor P2O5, der in fließfähigem Feststoff vorhanden ist, unter Einsatz der jeweiligen Stoffe und von Klärschlämmen, die als Wärmetauschmittel in Trennstufen zugeführt werden, als Destillat P2O5 durch Verdampfen und Sublimation dampfförmig zu gewinnen; weiterer Vorteil: Die Reinigung von P.An advantageous embodiment of the invention is specified in
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 4 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht es, Abscheider, die jeweils in unterschiedlicher Form in dem Kreislauf vorgesehen sind, zur Herstellung von unterschiedlichen Produkten aus Phosphor auf einfache Weise zu verwenden.An advantageous embodiment of the invention is specified in
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 5 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht es, Abscheider, die jeweils in einer Rohrleitung für überschüssiges Destillat vorgesehen sind, zur Herstellung von unterschiedlichen Produkten auf einfache Weise zu verwenden.An advantageous embodiment of the invention is specified in
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 6 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 6 ermöglicht es, Ventilatoren, die im Kreislauf vorgesehen sind, jeweils auf die notwendigen Druckgefälle (delta)p des Kreislaufs, auf einfache Weise, einzustellen. Vorteil: lufttechnische Detailplanung.An advantageous embodiment of the invention is specified in
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 7 angegeben. Die Weiterbildung nach Anspruch 7 ermöglicht es, Abscheider, die als Quench Kühler nach F28 C 3/06 mit Trennstufen ausgeführt sind, mit fließfähigen Erdalkalien und gekühlter Phosphorsäure H3PO4 als Wärmetauschmittel für die Erzeugung von verschiedenen Phosphor Zwischen- und Endprodukten und für einen Wärmerückgewinn einzusetzen.An advantageous embodiment of the invention is specified in
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Phosphoranlage
-
1 a phosphorus plant
Eine Phosphoranlage ist als Fließschema mit Apparaten in
- ✓ fließfähiger Klärschlamm als
Wärmetauschmittel 8 zuführbar ist, - ✓ das Destillat von P2O5 durch Sublimation bei entsprechenden Temperaturen getrennt wird,
- ✓ eine Phosphorsäure H3PO4 als Rohstoff in dem
Abscheider 2 gewonnen wird, - ✓ die Wärme in dem
Abscheider 2 , in der Ausführung als Quench Kühler nach F28C 3/06, gewonnen wird.
- ✓ flowable sewage sludge as a heat transfer medium
8th can be fed - ✓ the distillate of P 2 O 5 is separated by sublimation at appropriate temperatures,
- ✓ a phosphoric acid H 3 PO 4 as raw material in the
separator 2 is won, - ✓ the heat in the
separator 2 , in the version as Quench cooler according to F28C 3/06 won.
Neben der vorstehenden Trennung des Phosphors aus fließfähigem Klärschlamm sind weitere Verwendungen der Phosphoranlage zur Trennung/Reinigung und zur Gewinnung einer gereinigten Phosphorsäure H3PO4 bei der Aufgabe von Rohsäure in die Trennstufe
Weitere Vorteile sind mit der Berechnung am Beispiel der Kläranlage Werdhölzli aufgezeigt, mit folgenden Daten:
Weitere Vorteile sind mit der Gewinnung des P- haltigen Rohstoffes aufgezeigt.
Erreichte Vorteile
- (1) Phosphoranlage für Rohstoffe und Endprodukte,
- (2) thermische Aufbereitung und Reinigung der P-Säure H3PO4,
- (3) Produktion der P-Rohstoffe ohne Chemikalien, mit Wärmerückgewinn,
- (4) berechenbar und planbar z.B. mit ASPEN,
- (5) Erhöhung des Heizwertes Hu von Klärschlamm.
- (1) phosphorus plant for raw materials and final products,
- (2) thermal treatment and purification of the P-acid H 3 PO 4 ,
- (3) Production of P raw materials without chemicals, with heat recovery,
- (4) calculable and plannable eg with ASPEN,
- (5) Increase of the heating value Hu of sewage sludge.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 -1 -
- Trennstufe, beheiztSeparation stage, heated
- 2 -2 -
- Abscheider, gekühltSeparator, cooled
- 3 -3 -
- Kreislauf für gasförmige MedienCirculation for gaseous media
- 4 -4 -
- Ventilatorenfans
- 5 -5 -
- Überströmventiloverflow
- 6 -6 -
- Ausströmleitungoutflow
- 7 -7 -
- Abscheider (a-c)Separator (a-c)
- 8 -8th -
-
Wärmetauschmittel der Trennstufe 1Heat transfer agent of the
separation stage 1
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3319606 C2 [0002]DE 3319606 C2 [0002]
- DE 2943528 C2 [0003]DE 2943528 C2 [0003]
- DE 102015115119 A1 [0004]DE 102015115119 A1 [0004]
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DE (1) | DE202018004168U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021197670A1 (en) * | 2020-03-30 | 2021-10-07 | Grenzebach Bsh Gmbh | Process and device for recovering phosphorus from sewage sludge |
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-
2018
- 2018-09-07 DE DE202018004168.8U patent/DE202018004168U1/en not_active Expired - Lifetime
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