DE2041011A1

DE2041011A1 - Verbessertes Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von konzentrierter Phosphorsaeure nach dem Nassverfahren

Info

Publication number: DE2041011A1
Application number: DE19702041011
Authority: DE
Inventors: Bergstrom Ralph E
Original assignee: Whiting Corp
Current assignee: Whiting Corp
Priority date: 1969-08-25
Filing date: 1970-08-18
Publication date: 1971-03-11
Also published as: FR2059670A1; NL7012560A; CH542787A; FR2059670B1; CA923678A; GB1320724A; BE755049A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing, R Weickmann, ^£y4 '

D1PL.-ING. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr-ICFincke Dipl.-Ing. RA-We-ickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÖNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

H/En

Gase 700 709

WHITING ΟΟΙΡΟΕΑΪΙΟΙ City of Harvey, Illinois> USA

Verbessertes Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von konzentrierter Phosphorsäure nach dem Naßverfahren

Die vorliegende Erfindung "betrifft Verbesserungen und Feuerungen "bei eier Herstellung von Phosphorsäure nach dem laßverfahren. Sie betrifft insbesondere ein verbessertes Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur direkten Erseagung von konzentrierter Phosphorsäure naoli dem lafiverfahrem, Wie es In der das 'Haßverfahren benutzenden Phosphorsäure-Inöustrie üblich ist,,- wird die Konssntration der Phosphorsäure auch, in- der ■/©■«liegenden Anmeldung in Pp^ ^P-kwäLenten angegeben·

1 - ■

BADGRIGINAL

Bei der Fabrikation von Phosphorsäure nach den üblichen Naßverfahren wird Phosphatgestein (Phosphorit) mit Schwefelsäure umgesetzt, wobei ein Phosphorsäureprodnkt mit einer äquivalenten PpO[--Konzentration von etwa 30 Gew.-^ erzeugt wird.. Dieses Produkt wird gewöhnlich in einem Verdampfer konzentriert, so daß ein Produkt mit einer entsprechenden PpO₁--Konzentration von ungefähr 54 % entsteht oder es wird biß zum "Superphosphorsäure"-Gehalt konzentriert, wobei die entsprechende PpOr-Konzentration ungefähr 68 $ oder mehr beträgt .

Die Installations- und Betriebsausgaben für ein herkömmliches Phosphorsäurereaktor- und Verdampfersystem sind hoch, da ein derartiges System die Einrichtung und den Betrieb von zwei getrennten Einheiten, nämlich einem Reaktor und einem Zwangsumlaufverdampfer oder einem entsprechenden Verdampfer, betrifft.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile, die in der Konstruktion und dem Betrieb von zwei getrennten Einheiten zur Erzeugung eines einzigen Produktes begründet sind, indem sie eine einzige kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit schafft, die von einem Minimum an Betriebspersonal betätigt werden kann und direkt ein konzentriertes Phoephoreäureprodukt nach dem Naßverfahren erzeugt.

Die Praxis der vorliegenden Erfindung bietet als bedeutenden' Vorteil die Möglichkeit, größere Wassermengen in den Schlämmkörper aufzunehmen, wobei dieses Wasser beispielsweise sei» nen Ursprung in der Verwendung von nassem Phosphatgesteinale Beschickung und in der Verwendung von größeren Mengen an Waschwasser, das mit der zurückgeführten dünnen Phosphorsäure in die Reaktionsaufschlämmung, des Naßverfahrens zurückgeführt wird, hat. Bei den herkömmlichen Methoden zur Fabri kation von Phosphorsäure nach Haßverfahren steht nur eine begrenzte Wärmemenge aus den exothermen Reaktionen in äer Aufschlämmung zum Verdampfen des Wassers im System zur Br-

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zeugung einer Phosphorsäure nach dem liaßvexfahren mit einer gewünschtem PpOp-Konzentration zur Verfügung. Dementsprechend ist es "bei den herkömmlichen Methoden erforderlich, die in das System eingeführte Wassermenge einzuschränken, indem man' trockenes Phosphatgestein verwendet und den Waschwasserverbrauch heim Filtrieren so einschränkt, daß das_fdas System verlassende Kalziumsulfat 1 f° oder mehr was serlösliches P₂Oc erthält, das verlorengeht. Eine Erhöhung der statthaften Wassermenge würde bei den herkömmlichen Systemen diesen "Verlust verringern, dies wäre aber mit dem Nachteil eines verdünntüren Säureproduktes verbunden.

wird ein verbessertes Phosphorsäure-Haßverfahren und eine Vorrichtung geschaffen, wobei die Hauptmasse der Reaktionsaufpchlämmung kontinuierlich in einem bestimmten Hauptströmungskreislauf zirkuliert, während ein Teil der Masse der Reaktionsaufschlämmung aus dem Hauptschlämmkörper abgezogen, erhitzt und dann wieder zu ihm zurückgeführt wird. Insbesondere wird die Hauptmasse der Reaktionsaufsehlämmung auf einem bestimmten Strömungsweg im Kreislauf geführt, der so angepaßt ist, daß im wesentlichen die gesamte Masse der Reaktionsaufschlämmung bei einer ersten Durchflußmenge, die wenigstens 20 fo und vorzugsweise 100 bis 200 fo der Gesamtmasse der Reaktionsaufschlämmung pro Minute beträgt, einem Unterdruck ausgesetzt wird, der unter Atmosphärendruck liegt. Diese hohe Zirkulationsgeschwindigkeit sorgt in Kombination mit der gesteuerten Verdampfungskühlung für eine im wesentlichen gleichmäßige Kalziumsulfatübersättigung in der ganzen Masse der Reaktionsaufschlämmung. Gleichzeitig wird die durch den zweiten Strömungskreislauf umgewälzte Masse der Reaktionsaufschlämmung mit einer Durchflußmenge umgewälzt, die nicht größer als 50 '$> der ersten Durchflußmenge ist und vorzugsweise nicht mehr als 10 % der ersten Durchflußmenge beträgt. Wenn auch in einem solchen zweiten Strömungskreislauf die Reaktionsaufschlämmung auf eine Temperatur von nicht mehr als 2O⁰P, vorzugsweise nicht mehr als 5⁰P über die Durchschnittsteinperatur der Kasse der Reaktionsaufschlämmung erhitzt wird, ist die Verweilzeit im zweiten Strömungskreis-

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lauf während und nach dem Erhitzen so kurz, daß die in der umgewälzten Aufschlämmung vorhandenen Kalziumsulfatkristalle sich praktisch nicht lösen, weswegen die Kalziumaulfat» übersättigung nicht wesentlich geändert wird. Im typischen' Falle beträgt die Verweilzeit bei erhöhten Temperaturen weniger als 30 Sekunden und vorzugsweise ist die Verweilzeit nicht größer als IO Sekunden. Die erhitzte Reaktionsaufschlämmung aus dem zweiten Strömungskreislauf wird an einer Stelle zur Hauptmasse der Reaktionsaufschlämmung zurückgeführt, an der sie praktisch augenblicklich durch Kontakt mit dem Hauptetrömungskreisiauf der Masse der Reaktionsaufschlämmung abgekühlt wird, was eine weitere Wärmezufuhr zur Masse der Reaktionsaufschlämmung ergibt, ohne daß dadurch der im wesentlichen gleichmäßige Kalziumsulfatübersättigungsgrad darin beeinträchtigt wird.

Das oben beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zur -Erzeugung von Phosphorsäure nach dem Naßverfahren, bei dem gesteuerte Wärmemengen von außen in das Reaktionsgefäß eingebracht werden, ermöglicht die direkte und leistungsfähige Produktion einer Phosphorsäure nach dem Naßverfahren mit einer äquivalenten PpO^-Gewichtskonzentration von mehr als 30 $. Dieses neue Verfahren und die Vorrichtung können ebenso in Anlagen zur Erzeugung von Phosphorsäure nach dem Naßverfahren verwendet werden, in denen eine Beschickung von nas- ~sem~Phosphätgesteih~bei~erhöhten Produktausbeuten und einem erhöhten PpO^-Konzentrationsäquivalent verarbeitet werden kann und wobei größere Mengen an Waschwasser zum Waschen der durch die Umsetzung gebildeten Kalziumsulfatkristalle auf dem Filter verwendet werden können, ohne die entsprechende Pr,O_c-Konzentration des Produktes herabzusetzen, 2 5 *

wodurch eine erhöhte Produktausbeute geschaffen wird.

Die folgende ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung findet in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen statt. Figur 1 ist eine zum Teil schematische und

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zum Teil graphische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Phosphorsäure nach dem Haßverfahren in einer kombinierten Reaktor- und Aufschlämmungskühleinheit, welche die Vorliegende Erfindung verkörpert.

In den Zeichnungen, insbesondere in Figur 1 bezeichnet die Zahl 11 ganz allgemein ein Phosphorsäure-Reaktorsystem, das nach dem Naßverfahren arbeitet und die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, das mit einer kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit 12 ausgestattet ist, die eine zweite Leitung_13 besitzt} mit der ein Teil der Aufschlämmung aus der Reaktor- und Kühlereinheit 12 abgezogen wird, im Wärmeaustauscher 14 erhitzt und dann in das Innere der Reaktor- und Kühlereinheit"12 zurückgeführt wird«

In der dargestellten Ausführungsform wird vermahlenes Phosphatgestein aus einer Beschiclrangsf önfervorrichtung 16 in einen Mischer 17 eingespeist, der über die Beschickungsieitung 18 für zurückgeführte Säure abgemessene Mengen an zurückgeführter Säure aufnimmt. Die zurückgeführte Säure und die Gesteinsaufschlämmung werden dann durch die Reaktorbesehiekungsleitung 19 an die kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit 12 am Beschickungseingang 20 in der Mhe des Bodens abgegeben. Diese Stelle in der Reaktor- und KüJilereiiiheit ist durch hohe Turbulenz gekennzeichnet, die hauptsächlich durch eine Zwangsumlauf vorrichtung in Form eines Propellers 21 erzeugt wird, der in der dargestellten Ausführungsform am unteren Ende einer Antriebswelle 22 befestigt ist, die operativ mit einem geeigneten Motor (nicht dargestellt) verbunden ist,,

Wie Figur 1 seigt gehört zu der Seaktor- und Kühlereinhalt 12, die-eine bevorzugte Aus-führungsform der vorliegenden' Erfindung darstellt, ein Mittelabschnitt 23 mit festem !^Gro/uuessex'» der an seinem oberen und un-'üex-e^ Bnäe durch, abgestumpft kegsXförjnlgö Kopf» und Bodetiabscimittü 24 und

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abgeschlossen ist. Eine Strömungsleitvorrichtung in Form eines Zugrohres 26 wird koaxial im Inneren der Einheit 12 von einer Vielzahl radial verlaufender Elügelteile 27 gehalten,

die -dazu dienen, die Rotation der darin enthaltenen Masse · der Reaktionsaufschlämmung möglichst gering au halten. Das obere Ende des Zugrohres 26 endet vorzugsweise nur wenig unterhalb des normalen Flüssigkeitsniveaus in der Einheit 12. Der Propeller 21 wird so angebracht und gedreht, daß die Flüssigkeit in der Reaktor- und Kühlereinheit 12 vom Boden angesaugt, aufwärts durch das Zugrohr 26 geht und an dessen Außenseite entlang abwärts in einer HauptStrömungsform fließt, die in der dargestellten Ausführungsform eine ringförmige Strömungsform darstellt, wie es in Figur 1 durch die Pfeile schematisch angedeutet ist.

In der ganzen Masse der Reaktionsaufschlänmiung in der kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit 12 wird ein gleichmäßiger Übersättigungsgrad aufrechterhalten, indem man den Schlämiakör-per nach der Hauptströmungsform umwälzt, wobei im wesentlichen die ganze Masse der Reaktionsaufschlämmung der Einwirkung eines Unterdruckes (Unteratmosphärendruck) ausgesetzt wird, der in der Einheit 12 aufrechterhalten wird» bei einer Durchflußmenge, die wenigstens gleich 20 °/a der Gesamtmasse der Reaktionsaufschlämmung pro Minute und vorzugsweise 100 bis 200 i> der Gesamtmasse der Reaktionsaufschlämmung pro -Miiiute- ist. *

Das Niveau der Aufschlämmung in der Reaktor-Kühlereinheit 12 wird durch eine Überlaufvorrichtung 32 aufrechterhalten» die die überlaufende Flüssigkeit durch Schwerkraft an einen Filter-Beschickungstank 31 abgibt. Die von der ReaktionBaufschlämmung entweichenden Dämpfe werden durch die Überkopfverbindungsleitung 33 einem Kühler 34 zugeführt, der einen Kaltwassereingang 35, einen Kondensatabfluß 36 und eine η Dampfeingang 37 besitzt.

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Die Temperatur der Masse der Reaktion sauf schliimmung wird wirkungsvoll durch den Unterdruck gesteuert, der in dein freien Raum über der Aufschlämmungsmasse aufrechterhalten wird. Es wird darauf hingewiesen, daß das verbesserte Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Fabrikation von Säure nach dem Meßverfahren bei Temperaturen von 71 bis HO⁰C (160 "bis 230⁰I¹) und darüber verwendet werden können. !Dementsprechend findet die vorliegende Erfindung vorteilhafte Anwendimg auf Phosphorsäuresysteme, die nach dem Naßverfahren arbeiten, bei denen Gips (CaSO.·2HpO) und/oder die Ealbhydratform von Kalziumsulfat (Ca30.«l/2 H₂O) gebildet werden.

In der dargestellten Ausführungsform wird Schwefelsäure in die kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit 12 durch den Säureeingang 38, der in das Innere des abgestumpft kegelförmigen Oberteiles 24 ragt, und einen ringförmigen Sprühkopf 39 trägt, ^.ex mit einer Vielzahl von Ausfluß Öffnungen an seiner Unterseite ausgestattet ist, welche dafür sorgen, daß "die Schwefelsäure wirkungsvoll versprüht und überall im freien Innenraum in der Reaktor- und Kühlereinheit 12 verteilt wird, eingeleitet.

Erfindungsgemäß wird ein Teil der Aufschlämmung in der kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit 12 durch einen zweiten Strömungskreislauf in Form der Seitenschleife 13, zu der der Wärmeaustauscher 14 gehört, umgewälzt. Nach dem Erhitzen wird die Aufschlämmung in die kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit 12 zurückgeführt, wobei sie vorzugsweise in Jas untere Ende des abgestumpft kegelförmigen Bodenteiles 25 eingeleitet wird, wie es ganz allgemein mit der Bezugszabl 40 bezeichnet worden ist, wo sie gleichmäßig mit dem dazu kommenden Phosphatgestein und der durch den Eingang 20 in den Hauptströmungskreislauf eintretenden sauren Aufschlämmung vermischt wird.

In der dargestellten Ausführungsform steht der Ausgang 50

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mit der Schleife 13 in Verbindung, au der eine Axialpumpe oder eine äquivalente Pumpe 41 gehört;, deren Ausstoßende direkt mit dem röhrenförmigen Eingangskopfstück 42 des Wärmeaustauschers 14 in Verbindung steht. Nach dem Erhitzen verläßt die Aufschlämmung den Wärmeaustauscher durch das röhrenförmige Ausgangekopfstück 43 "und kehrt in die kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit 12 durch den Leitungsteil 13a der zweiten Umv/äl ζ rückführung zurück. In den Wärmeaustauscher 14 wird auf übliche Weise Dampf oder ein anderes geeignetes Heizmedium eingeleitet, allgemein angedeutet mit der Bezugszahl 44, und tritt am Kondensatausgang 45 aus.

Der Teil der Masse der Reaktionsaufschlämmung, der durch den zweiten Strömungskreislauf zirkuliert, wird auf eine Temperatur von nicht mehr als 20⁰F, vorzugsweise von nicht mehr als 5⁰F, über die Durchschnittstemperatur der Masse der Reaktionsaufschlämmung in der kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit 12 erhitzt. Diese relativ geringe Temperatursteigerung wird in Verbindung mit einer Verweilzeit der Reaktionsauf se hl ämmung in dem zweiten Strömungskreislauf angewendet, die 30 Sekunden nicht übersteigt und vorzugsweise nicht mehr als IO Sekunden beträgt, damit gewährleistet ist, daß keine nennenswerte Änderung des Übersättigungsgrades der umgewälzten Reaktionsaufschlämmung stattfindet,' Mit anderen Worten der erhitzte Anteil der Reaktionsaufschlämmung wird in die Hauptmasse der Reaktionsaufschlämmung zurückgeführt \md darin abgekühlt, bevor sich der darin enthaltene Kalziumsulfatniederschlag merklich löst. Die Durchflußmenge durch den zweiten Strömungskreislauf sollte nicht 50 % der Durchflußmenge der gesamten Reaktionsaufschlämmung im Hauptströmungskreislauf übersteigen. Vorzugsweise ist die Durchflußmenge durch den zweiten Strömungskreißlauf gleich oder kleiner als 10 fo der Hauptströmungsmenge.

Der Filterbeschickungstank 31 ist mit einem Rührer 46 ausgestattet, der dafür sorgt, daß der Inhalt des Filterbeschickungstankes 31 gleichmäßig dispergiert bleibt, In der

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dargestellten Ausführungsform ist der Rührer 46 am oberen Ende der Welle 47 befestigt, die durch einen Verschluß 48 geht und auf bekannte Weise angetrieben wird,

Die Reaktionsaufsehlämmung wird mit gleichmäßiger Geschwindigkeit aus dem !Filterbeschickungstank 31 mit Hilfe einer Pumpe 49 entfernt, die an einen Abfluß 50 angeschlossen ist, der am Boden der Seitenwand 31a des Filterbeschickungstankes 31 angebracht ist. Die Pumpe 49 gibt die Reaktionsaufschlämmung durch das Abflußrohr 51 in die erste Stufe einer Reihe von !Filtern 52, die in der dargestellten Ausführungsi'rom aus drei Filtereinheiten 53 bis 55 bestehen. In der ersten Filtereinheit 53 wird konzentrierte Phosphorsäure von den Xristallen abgetrennt und durch den Boden durch das Filtratrohr 56 in den Vakuumtank 57 abgezogen. Diese konzentrierte Phosphorsäure wird durch die Leitung 58 in den Vorratstank gegeben und daraus selektiv durch den Produktausgang 60 entfernt. Die Reaktionsaufsehlämmung aus der ein wesentlicher Anteil der konzentrierten Phosphorsäure entfernt worden ist geht von der Filtereinheit 53 in die zweite Filtereinheit 54» die auch Waschwasser von der Filtereinheit 55 über die Waschwasserrückführleitung 68 erhält, wie es weiter unten ausführlicher beschrieben ist. Von der Filtereinheit 54 wird schwache Phosphorsäure in den Vakuumtank 61 abgezogen und über die Verbindungsleitung 63 in den Aufnahmetank 62 entleert. Aus dem Aufnahmetank 62 wird dann schwache Phosphorsäure in die zurückführende Säurebeschickungsleitung 18 zum Vermischen mit der Phosphatgesteinsbeschickung abgegeben, die wegen der er-« höLten Verdampfungskapazität der kombinierten Reaktor- und Kühl^reinheit in Form von sogenanntem nassem Phosphatgestein vorliegen kann, ohne daß dadurch eine Verringerung des PpOp;-Gehaltes des Phosphorsäureprodukts auftritt und ohne daß die Produktausbeute verringert wird.

Die Aufschlämmung, die durch die Filtereinheit 54 in die dritte und-letzte Filtereinheit 55 geht, wird mit Wasch-

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wasser aus einer geeigneten Quelle 64 gewaschen. Die gewaschenen Kalziumsulfatkristalle werden von der Filtereinheit 55 entweder als Abfall oder für eine gewünschte Weiterverwendung.abgegeben. Das Waschwasser wird in den Vakuuinbehälter 65 durch die Verbindungsleitung 55a gesaugt und daraus über die Leitung 67 in den Aufnahmetank 66 entleert. Dieses Waschwasser wird durch die Rückführleitung 69 zur Piltereinheit 54 zurückgeführt. Alle. Vakuumbehälter 57, 61 und 65 sind mit einem gewöhnlichen Vakuumausgleichsbehälter 69 verbunden.

Ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung "betrifft die Tatsache, daß wesentlich größere Wassermengen zum Waschen des Filterkuchens in den Filtereinheiten 53 bis 55 verwendet werden können, ohne daß dadurch die Konzentration des Phosphorsäureproduktes beeinträchtigt wird, da der Wasserüberschuß mit anderen Dämpfen in der kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit 12 entfernt wird. Diese vorteilhafte Verwendung größerer Waschwassermengen verringert wesentlich die Phosphorsäureverluste und führt zu größerer Produktausbeute bei höheren Konzentrationen, als ßie mit den üblichenReaktorsystemen erhalten werden, die nach dem Naßverfahren arbeiten.

Das nachstehende ausführliche Beispiel beschreibt das Reaktorsystem 11 der Figur 1 und dient zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung und veranschaulicht die Arbeitsweise des Verdampf er syst eins.

Beispiel 1

Die kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit 12 kann eine Höhe von 7,62 m (25 feet) und einen zylindrischen Abschnitt 23 mit einem Durchmesser von 5,48 m (18 feet) besitzen. Das Zugrohr 26 hat einen Durchmesser von 1,22 m (4 feet) und erstreckt sich nach unten bis auf etwa

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61 em (2 feet) an den Boden der Reaktor-Kühlereinheit heran. Das normale Plus siglceitsbe trieben! ve au im Behälter sollte etwa 3,048 ni (10 feet) "betragen. Der Kühler 34 wäre in" der Lage ein Vakuum von 55,88 Ms 6O₅96 cm (22 Ms 24 incli.) im Kopf raum der kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit 12 zu. .erzeugen.

Der Wärmeaustauscher 3.4 kann eine Gesamthöhe von 6,1 m (20 feel·) "besitzen und 55 Wärmeaustauscherrohre aus undurchlässigem Graphit enthalten, von denen jedes einen Innendurchmesser, von 38,1 mm (l 1/2 inch) und eine Länge von 5,48 m (18 feet) "besitzt. Me Pumpe 41 fördert 8140 Ltr. pro Minute (2 150 gallons pro Minute, gpm) und wird von einem 20 PS Motor angetrieben» Der 3?ilterb.esehickraigstank 31 kann einen Durchmesser von 5j48 m (18 feet) und eine Seitenhöhe von 6,1 m (20 feet) "besitzen, um ein normales Plüssigkeitsbetriebsniveau von 4,57 m (15 feet) zu

Die Betriebsbedingungen können wie folgt für eine Anlage mit einer Kapazität von 100 t pro Sag Pp°5 ^⁶^- ^ei^ner Konzentration von 40 ί° Pp^5 zusammengefaßt werden ϊ

Ein typisches Phosphatgestein aus Zentralflorida wird über die Fördervorrichtung 16 mit einer Geschwindigkeit von

tut

330 tpä (Tonnen pro Tag) in den'Mischer 17 eingetragen«, während 679 tpd zurückgeführte Phosphorsäure damit vermischt werden. Die entstandene Aufschlämmung wird durch die Reaktorbeschickungsleitung 19 in den Boden der Eeaktor-Kühiereiiilieit 12 eingespeist*

Mine 93 sSige Schwefelsäure'wird mit einer Geschwindigkeit von 276 t'pd in'den Säure eingang 38 ■ eingespeist imd. in die in der Reaktor-Külilereinlieit 12 enthaltene Aufschlämmung eingeleitet, wobei der Propeller 21 mit einem 25 PS Motor mit ungefähr 100 lipm angetrieben wird. Der Durchfluß durch den Hauptströmungskreislauf beträgt ungefähr 81 400 Ltr.

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pro Minute (21 500 gpm) und der Durchfluß durch den zweiten Ströimmgßkreislauf "beträgt ungefähr 8140 Ltr. pro Minute (2150 gpm) wobei ungefähr 1 180 000 Kcal (4 700 000 Bl¹U) Wärme der Aufschlämmung pro Stunde zugeführt werden. Die Reaktionswärme beträgt ungefähr 13,9 Mill. Kcal (55 Mill. BTU) pro Stunde. Die insgesamt aus der Reaktor-Kühlereinheit 12 entfernte Wärmemenge beträgt 15 050 000 Kcal (59 700 000 BTU) pro Stunde. Die ReaktionsaufBchläinmung, die im Eilterberjchickungstank verarbeitet werden soll wird durch den Überlauf 32 in den Filterbeschickungstank mit einer 40 ^igen PpO^-Konzentration und einer Durchflußmenge von ungefähr 1 166 tpd abgezogen. Die Reaktionsaufschlämmung , die in konzentrierter Phosphorsäure dispergierte Kristalle enthält, wird aus dem Filterbeschickungstank 31 durch den Ausgang 50 in einer gleich großen Menge von 1 166 tpd abgezogen und an die Filterserie 52 abgegeben. Über die Leitung 64 wird Waschwasser in einer Menge von 457 tpd zugeführt. Es werden 250 tpd Phosphorsäure mit 40 % P₂O^ zusammen mit 465 tpd Kalziumsulfatkristallen erzeugt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verbessertes Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure nach dem Haß-verfahren aus Reaktanten, die Phosphatgestein, Schwefelsäure und Wasser einschließen, dadurch, gekenn zeichnet, daß

(a) die Reaktanten kontinuierlich zu einer Reaktionsaufschlämmung gegeben werden, die sich in einer Kombination von Reaktor und Kühler befindet, wobei die Reaktan zen bei der Vereinigung in der Reaktionsaufschlämmung Wärme dureh darin stattfindende exotherme Umsetzungen erzeugen,

(b) kontinuierlich ein Unterdruck (unter Atmosphärendruck) über einem Teil der Reaktionsaufschlämmung aufrechterhalten wird, damit deren Verdampfungskühlung erreicht wird,

(c) praktisch die gesamte Masse der Reaktionsaufschlämmung in einem Hauptströmungskreislauf kontinuierlich .umgewälzt wird, der so eingerichtet ist, daß praktisch die gesamte Masse der Reaktionsaufschlämmung der Einwirkung des ITnterdruckes bei einer ersten Durchflußmenge unterworfen wird,

(d) ein !Teil der Reaktionsaufschlämmung in einem zweiten Strömungökreiölauf kontinuierlich mit einer Durchflußmenge umgewälzt int, die kleiner als die erste Durchflußmenge iat,

(e) dieeer Toil der Hoaktionca-afnohlärnniung im -zweiten Strö-

i' fm Γ c-lna höher-;: 'lomperuhir erhitzt wird,

nicht Ίαίήιν al;: 20 P π br· ρ Ucr DurcliBnhnittt'tompnratur

- :U -5 0 9 8 1 1 / i 7 9 8 SAO ORIGINAL

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der Masse der Reaktion sauf schlämraung liegt und der Teil der ReaktionsaufBchläinmung im zweiten Kreislauf nicht langer ale 30 Sekunden bei der höheren Temperatur gehalten wird,

(f) die Verdampfungskühlung der Reaktionsaufschlämmung im wesentlichen im Gleichgewicht mit"der Geschwindigkeit gehalten wird, mit der "Wärme in den exothermen Umset zungen und beim Erhitzen der Reaktionsaufschlämmung im zv/eiten Kreislauf erzeugt wird, und

(g) ein Teil der Reaktionsaufschlämmung aus der Kombination von Reaktor und Kühler kontinuierlich abgezogen wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Reaktionsaufschlämmung kontinuierlich in einem Hauptströmungskreialauf umgewälzt wird, der so eingerichtet ist, daß praktisch die gesamte Reaktionsaufschlämmung der Einwirkung eines Unterdruckes (unter Atmosphärendruck) bei einer ersten Durchflußmenge ausgesetzt wird, die wenigstens gleich 2o $> der Gesamt-* masse der Reaktionsaufschlämmung pro Minute ist.

3. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch-. -fiußmenge des Teiles der Reaktionsaufschlämmung, der durch den zweiten Kreißlauf zirkuliert nicht 50 $> der ersten Durohflußmenge übersteigt.

4. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure nach An spruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch flußmenge des Teiles der Reaktioneaufschlämmung, der durch ^% den zweiten Strb'mungskreialauf aiokuliert, nicht 10 $ der ersben Durchflußnienge übersteigt.

^lj. Verfahren zur Hert: toliung von Phosphorsäure nach. Anspruch-1, ?._t 3 oder 4-, dnc'urch ^ulamnseLchnot, daß eile erste

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Durclifliißmenge ungefähr 100 bis 200 fi dor Geseuntmasse der RealctioriBaufsolilämmung pro Minute "beträgt»

6. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Reaktionsauföchläimnung im zweiten Strömungskreislauf auf eine Temperatur erhitzt wird, die nicht mehr als 5⁰I¹ über der Barchschnittßteinperatur der Kasse der Reaktionsaufschläinmuüg liegt.

7. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der· R^aktionsaufschlämmung nicht länger als 10 Sekunden lang bei der höheren Temperatur im zweiten Kreislauf gehalten wird.

8. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsaufschlämmung durchweg einen im wesentlichen gleichmäßigen Kalziumsulfatübersättigungsgrad besitzt.

9. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsäure nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanten zu einer Reaktionsaufschlämmung gegeben werden, die in einer kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit enthalten isc, zu der ein Gefäß mit einem abgeschlossenen Oberteil gehört, das einen abgeschlossenen freien Raum über dem llüssigkeitsniveau der Reaktionsaufschlämmung umgrenzt, wobei die kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit ein aufrecht stehendes Zugijhr, das in der Reaktionsaufschlämmung befestigt ist und damit verbundene Zwangsumlaufvorrichtungen besitzt, um im wesentlichen die gesamte Masse der Reaktionsaufschlämmung im * Gefäß auf dem Hauptströmungsweg kontinuierlicn umzuwälzen, und der Hauptströmungsweg so eingerichtet ist, daß praktisch die gesamte Masse der Reaktionsaufschlämmung in der kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit mit der ersten Durchflußgeschwindigkeit (Burchflußmenge) zum freien Raum hingeführt wird

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und zur kombinierten Reaktor- und Kühlereinheit auch ein Ausgang und Eingang gehören, die mit dem Gefäß durch das der zweite Strömungskreislauf zirkuliert, in Verbindung stehen.

10. Kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit, in der die kontinuierliche Umsetzung zwischen Phosphatgestein und Schwefelsäure durchgeführt v/erden kann, so daß eine Reaktionsaufschlämmung mit einem praktisch gleichmäßigen Grad an CaSO.-Über-Bättigung in der Reaktionsaufschlämmung entsteht, gekennzeichnet durch

(a) «=iine kombinierte Reaktor- und Kühlereinheit, zu der ein Ge-•fäß gehört, das wenigstens zum Teil abgeschlossen ist und so eingerichtet ist, daß es mit einem abgeschlossenen freien Raum über dem Niveau der Reaktionsaufschlämmung arbeitet,

(b) eine Vakuumqrelle, die mit dem freien Raum in Verbindung steht, um einen Unterdruck in dem freien Raum aufrechtzuerhalten,

(c) Strömungsleitvorrichtungen und erste Zwangsumlaufνor richtungen,operativ damit verbunden, die in dem Gefäß "befestigt sind, um die Reaktionsaufschlämmung auf einem ersten Strömungsweg umzuwälzen, der so eingerichtet ist, daß im wesentlichen die gesamte Masse der Reaktionsaufschlämmung der Eirwirkung des Unterdruckes ir» dem freien Raum bei einer ersten Durchflußgeschwindigkeit ausgesetzt wird_t die genügt, um alle 5 Minuten wenigstens einmal praktisch "■■•ie gesamte Masse der Reaktionsaufschlämmung vollständig umzuwälzen,

(d) einen zweiten Strömungskreislauf, der operativ mit dem Gefäß verbunden ist, wobei der zweite Ströraungskreislauf einen Eingang und Ausgang besitzt, die mit dein Gefäß \mter dem Niveau der Reaktionsaufschlämmung in Verbindung stehen ,

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(e) Heizvorrichtungen, die in dem zweiten Strömungskreislauf angebracht sind, um die durchzirkulierende Aufschlämmung zu erhitzen, und

(f) zweite Zwangsumlaufvorrichtungen, die operativ mit dem zweiten Strömungskreislauf verbunden sind, um .einen Eeil der Eeaktionsauf schlämüiung durch den zweiten Kreislauf mit einer Geschwindigkeit umzuwälzen, die für eine Yerweilseit während und nach dem Erhitzen des durch den zweiten Strömungskreislauf zirkulierenden !Teils der Eeaktionsauf schlämmung von nicht mehr als 30 Seirunden sorgt nnd die Durchflußmenge dieses zweiten Kreislaufes nicht 50 fo tier ersten Durchflußmenge im Gefäß übersteigt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitvörrichtung ein Zugrohr umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Strömungstoelslaufes an einer Stelle mit aem Gefäß in Yerbindung steht, wo die erwäirate Eeaktionsaufschlämmung aus dem zweiten Ströraungskreislauf im wesentlichen gleichmäßig und augenblioklieh in 4er Masse der Eeaktionsauf schläinmung dispergiert wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Strö-BBiögskreislaufes in der Nähe der zweiten Zwangsumlaufvorrichtung, ssit dem Gefäß in Verbindung steht.

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lO98t1/1798

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