DE2139335A1

DE2139335A1 - Silicon fluoride absorption - from gas mixtures in two stages

Info

Publication number: DE2139335A1
Application number: DE19712139335
Authority: DE
Inventors: Walter; Kölling Wolfgang Dipl.-Chem; Schultheis Walter; χ 4522 Coswig Wolfrom
Original assignee: SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH
Current assignee: SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1972-07-27
Also published as: PL74692B1

Abstract

Absorption of SiF4, from e.g. gases evolved during dissolution of phosphate ores with H2SO4, in water or a H2SiF6 soln. in two slit-plate absorbers connected in series to obtain conc. H2SiF6 soln. as in the DL 67408 is improved by cooling the gases by addition of cold air so that the temp. of the suspension is 50-60 degrees C and a conc. of 20-30% H2SiF6 is attained. By this method, the deposition of silica due to dehydration above 60 degrees C is avoided.

Description

Verfahren zur Absorption von SiF4-haltigen Abgasen in Wasser oder wässriger Hexafluorkieselsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absorption SiF4-haltiger Abgase in Wasser oder wässriger Hexafluorkieselsäure nach DDR-Patent 67.408. Process for the absorption of exhaust gases containing SiF4 in water or aqueous hexafluorosilicic acid The invention relates to a method for absorption SiF4-containing exhaust gases in water or aqueous hexafluorosilicic acid according to the GDR patent 67,408.

Die Erfindung verfolgt den Zweck, unter Anwendung der Verfahrenskriterien des DDR-Patentes 67.408, eine konzentrierte Hexafluokieselsäure herzustellen. Unter konzentrierter Hexafluokieselsäure sind dabei H2SiF6-Lösungen mit einem H2SiF6-Gehalt von mehr als 20 % zu verstehen. The invention pursues the purpose using the process criteria of the GDR patent 67,408 to produce a concentrated hexafluosilicic acid. Under concentrated hexafluosilicic acid are H2SiF6 solutions with an H2SiF6 content of more than 20%.

Solche konzentrierten H2SiF6-Lösungen besitzen den Vorteil gegenüber verdünnter Hexafluokieselsäure, daß sich die Weiterverarbeiteung auf zahlreiche technisch interessante anorganische Fluoride oder Hexafluosilikate ökonomisch bedeutend günstiger gesteltet. Such concentrated H2SiF6 solutions have the advantage over dilute hexafluosilicic acid that the further processing on numerous Technically interesting inorganic fluorides or hexafluosilicates are economically important cheaper.

Es ist bekannt, zur Herstellung von konzentrierten Hexafluokieselsäuren aus Abgasen ein zweistufitges Absorptionsverfahren zu verwenden, wodurch sowohl dem relativ hohen Dampfdruck solcher Säuren an SiF4 als auch den lufthygienischen Erfordernissen Rechnung getragen wird. Dabei erfolgt in der ersten Stufe die Absorption der SiF4-haltigen Abgase in einer konzentrierten H2SiF6-Lösung und in einer zweiten Stufe eine Nachabsorption des F-Anteils in Wasser oder verdünnter Hexafluokieselsäure, der auf Grund des hohen SiF4-Dampfdruckes der konzentrierten Hexafluokieselsäure in der ersten Stufe nicht absorbiert werden kann. It is known for the production of concentrated hexafluosilicic acids to use a two-stage absorption process from exhaust gases, whereby both the relatively high vapor pressure of such acids on SiF4 as well as the air-hygienic ones Requirements are taken into account. The absorption takes place in the first stage the exhaust gases containing SiF4 in one concentrated H2SiF6 solution and in a second Stage post-absorption of the F-component in water or dilute hexafluosilicic acid, the due to the high SiF4 vapor pressure of the concentrated hexafluosilicic acid in the first stage cannot be absorbed.

Durchgeführte Versuche zur Anwendung des DWP 67.408 in einem zweistufigen Verfahren zur Absorption von heißen SiF4-haltigen Abgasen, wie sie beispielweise beim Aufschluß von konzentrierter Hexafluokieselsäure zeigten, daß es bei der Absorption der SiF4-Abgase, die eine Temperatur von 80 bis 100 °C aufweisen, zu hartnäckigen Kieselsäureablagerungen in der ersten Absorptionsstufe kommt, wenn eine Hexafluokieselsäure mit einem Gehalt von mehr als 20 % N2SiF6 zur Berieselung der Schlitzböden verwendet wird. Experiments carried out to use the DWP 67.408 in a two-stage Process for the absorption of hot exhaust gases containing SiF4, such as those for example on digestion of concentrated hexafluosilicic acid showed that it did so on absorption of the SiF4 exhaust gases, which have a temperature of 80 to 100 ° C, become too stubborn Silicic acid build-up occurs in the first absorption stage when a hexafluorosilicic acid occurs with a content of more than 20% N2SiF6 used for irrigation of the slotted floors will.

Zweck der Erfindung ist es, diesen auftretenden Nachteil zu beseitigen. The purpose of the invention is to eliminate this disadvantage that occurs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Absorptionsprozeß entsprechend den Verfahrenskriterien des DWP 67.408 in einer zweistufigen Verfahrensanordnung so durchzuführen, daß es bei der Anwendung einer konzentrierten H2SiF6-Lösung zur Berieselung in der ersten Absorptionsstufe zu keinen Kieselsäureanlagerungen auf den Schlitzböden kommt. The object of the present invention is the absorption process in accordance with the procedural criteria of DWP 67.408 in a two-stage procedural arrangement perform in such a way that when using a concentrated H2SiF6 solution for Irrigation in the first absorption stage does not lead to any silica deposits the slotted bottoms.

Es wurde nun gefunden, daß eine Ankrustung von Kieselsäure bzw. Kieselsäurehydrat an den Stehen der Schlitzböden bei der Absorption von SiF4-haltigen Abgasen in Konzentrierter Hexafluokieselsäure vermieden werden kann, wenn die Temperatur während des Absorptionsprozesses in der ersten Stufe den Wert von 60 °C nicht überschreitet. It has now been found that an incrustation of silica or silica hydrate at the stands of the slotted floors during the absorption of SiF4-containing exhaust gases in concentrated form Hexafluosilicic acid can be avoided if the temperature is used during the absorption process does not exceed 60 ° C in the first stage.

Bei Temperaturen oberhalb 60 °C kommt es in Gegenwart von konzentrierten Hexafluokieselsäure zu einer ####### sehr raschen Kondesation der ursprünglich @stark hydratisierten Kieselsäure entsprechend der folgenden allgemeinen Reaktionsgleichung: n Si(OH)4 = H2n + 2 Sin O3n + 1 + (n-1) H2O Diese rasche Kondensation ist die Ursache für die Ausbildung h@rter Verkrustungen auf den Schlitzböden. At temperatures above 60 ° C it occurs in the presence of concentrated Hexafluosilicic acid to a ####### very rapid condensation of the originally @stark hydrated silica according to the following general reaction equation: n Si (OH) 4 = H2n + 2 Sin O3n + 1 + (n-1) H2O This rapid condensation is the cause of the formation of harder incrustations on the slotted floors.

Bei der Herstellung von konzentrierter Hexafluokiesselsäure mit einem H2SiF6-Gehalt von 20 bis 30 % muß erfindungsgemäß der zur Absorption dienenden Umlaufsäure, eine Temperatur in der Absorptionssuspension der ersten Absorptionsstufe, bestehend aus Hexafluokieselsäure und Kieselsäurehydrat, von maximal 50 bis 60 °C eingestellt werden. In the production of concentrated hexafluosilicic acid with a H2SiF6 content of 20 to 30% must according to the invention of the circulating acid used for absorption, a temperature in the absorption suspension of the first absorption stage, consisting from hexafluosilicic acid and silicic acid hydrate, adjusted from a maximum of 50 to 60 ° C will.

Die erfindungsgemäß notwendige Abkühlung des Absorptionssystem kann dabei sowohl durch Kühlung der Umlaufsäure mit an sich bekannten Kühlaggregaten, wie Kühlschlangen, Kühltaschen usw., erfolgen,.während die Abkühlung der zu absorbierenden Abgase zweckmäßiger Weise durch Zugabe von kalter Verdünnungsluft erfolgt. The cooling of the absorption system which is necessary according to the invention can both by cooling the circulating acid with known cooling units, such as cooling coils, cooling bags, etc., take place while the cooling of the Exhaust gases are expediently carried out by adding cold dilution air.

Zwischen der maximal zulässigen Temperatur während der Absorption und der maximal zulässigen H2SiF6-Konzentration besteht dabei folgender Zusammenhang: % H2SiF6 max. Temp. °C 20 60 25 55 30 50 Die Erfindung soll nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, wobei die verwendete Absorptionseinrichtung eine zweistufige Absorptionsanlage darstellt, die entsprechend DWP 67.408 mit jeweils 3 Schlitzböden pro Absorptionssturm ausgerüstet ist. Between the maximum allowable temperature during absorption and the maximum permissible H2SiF6 concentration, there is the following relationship: % H2SiF6 max.temp. ° C 20 60 25 55 30 50 The invention is based on some Embodiments are explained in more detail, the absorption device used represents a two-stage absorption system, which corresponds to DWP 67.408 with each 3 slotted floors per absorption tower.

Beispiel 1 10000 m³/h eines mit kalter Luft verdünnten Abgase@ mit einer Temperatur von 60 °C und einem SiF4-Gehalt von 10 g/m³ durchströmen nacheinander die 1. und 2. Stufe einer zweistufigen Absorptionsanlage. In der ersten Absorptionsstufe erfolgt eine Berieselung mittels einer 25 % H2SiF6-haltigen Absorptionssuspension, die eine Temperatur von 55 °C besitzt. In dem Schlitzbodenabsorptionsturm der ersten Stufe werden dabei 87 % des im Abgas enthaltenden SiF4 absorpiert. Example 1 10000 m³ / h of an exhaust gas diluted with cold air @ with a temperature of 60 ° C and a SiF4 content of 10 g / m³ flow through one after the other the 1st and 2nd stage of a two-stage absorption system. In the first stage of absorption occurs a Sprinkling by means of an absorption suspension containing 25% H2SiF6, which has a temperature of 55 ° C. In the slotted floor absorption tower of the first During this stage, 87% of the SiF4 contained in the exhaust gas is absorbed.

In der zweiten Stufe des Absorptionsprozesses erfolgt die Absorption der restlichen Abgase der ersten Stufe durch Be rieselung mit einer Absorptionssuspension, die einen SiF4-Gehalt von 4 /- besitzt. In die Vorlage dieser Stufe werden dabei stündlich 0,30 m³ Frischwasser aufgegeben, während stündlich 0,30 m³ der 4 % H2SiF6 enthaltenden Absorptionssuspension der 2. Absorptionsstufe zur Vorlage der ersten Absorptionsstufe zurückgeführt werden. Aus der Vorlage der ersten Absorptionsstufe laufen stündlich 0,30 m³ einer 25 % H2SiF6-haltigen Absorptionssuspension ab. Die Abgase des zweistufigen Absorptionssystems enthalten 20 mg F/m³.In the second stage of the absorption process, absorption takes place the remaining exhaust gases from the first stage by sprinkling with an absorption suspension, which has a SiF4 content of 4 / -. In the submission of this stage are thereby 0.30 m³ of fresh water every hour, while 0.30 m³ of 4% H2SiF6 containing absorption suspension of the 2nd absorption stage for submission of the first Absorption stage are returned. From the submission of the first absorption stage 0.30 m³ of an absorption suspension containing 25% H2SiF6 run off every hour. the Exhaust gases from the two-stage absorption system contain 20 mg F / m³.

Beispiel 2 10.000 m³/h fluorhaltiger Abgase mit einer Temperatur von 85 °C und einem Gehalt von 15 g/m³ SiF4 durchströmen nacheinander eine aus zwei Schlitzbodenabsorbern bestehende zweistufi;e Absorptionseinrichtung. Dabei erfolgt; in der ersten Stufe eine Berieselung der Schlitzböden mit einer 30 % H2SiF6-haltigen Absorptionssuspension, die im Kreislauf über ein Kühlsystem bestehend aus Rieselkühlern gepumpt wird. Dabei erfolgt eine Abkühlung der Absorptionssuspension auf 50 °C. Unter diesen Bedingungen werden 86 % im Gas enthaltenen SiF4 in der ersten Stufe des Schlitzbodenabsorbers Abgeschieden. In der zweiten Stufe erfolgt dann die Berieselung der Abgase der ersten Stufe mit 5 % H2SiF6-haltiger Absorptionssuspension unter Abscheidung des restlichen SiF4-Gehaltes. In die Vorlage der zweiten Absorptionsstufe werden dabei stündlich 0,36 m³ Frischwasser aufgegeben, während das gleiche Volumen an 5 %igen H2SiF6 in die Vorlage der ersten Absorptionsstufe überführt wird. Aus der 1. Stufe werden stündlich 0,36 m³ einer 30 % H2SiF6-haltigen Absorptionssuspension abgezogen. Die Abgase verlassen das Absorptionssystem mit einem F-Gehalt von 30 mg/m³. Example 2 10,000 m³ / h of fluorine-containing exhaust gases at one temperature of 85 ° C and a content of 15 g / m³ SiF4 flow through one of two in succession Two-stage absorption device consisting of slotted floor absorbers. This takes place; In the first stage, the slotted floors are sprinkled with a 30% H2SiF6-containing Absorption suspension circulating through a cooling system consisting of trickle coolers is pumped. The absorption suspension is then cooled to 50 ° C. Under these conditions, 86% SiF4 contained in the gas becomes in the first stage of the slotted floor absorber Separated. In the second stage, the sprinkling then takes place of the exhaust gases from the first stage with absorption suspension containing 5% H2SiF6 Separation of the remaining SiF4 content. In the submission of the second absorption stage 0.36 m³ of fresh water are added every hour, while the same volume is transferred to 5% H2SiF6 in the initial charge of the first absorption stage. the end the 1st stage is 0.36 m³ per hour of a 30% H2SiF6-containing absorption suspension deducted. The exhaust gases leave the absorption system with an F content of 30 mg / m³.

Claims

Claims 1. A method for the absorption of SiF4-containing exhaust gases in water or aqueous hexafluosilicic acid according to DWP 67.408 with simultaneous Obtaining a concentrated hexafluosilicic acid using the absorption process is carried out in two slotted floor absorbers connected in series, thereby characterized in that in the first absorption stage according to the desired H2SiF6 concentration of 20 to 30%, a temperature of the absorption suspension is set from a maximum of 50 to 60 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling of the absorption system by diluting the exhaust gases containing SiF4 to be absorbed done with cold air.