DE2363332A1 - Verfahren und anlage zur konzentration einer verduennten loesung von korrosiven stoffen durch waermezufuhr - Google Patents

Verfahren und anlage zur konzentration einer verduennten loesung von korrosiven stoffen durch waermezufuhr

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DE2363332A1
DE2363332A1 DE2363332A DE2363332A DE2363332A1 DE 2363332 A1 DE2363332 A1 DE 2363332A1 DE 2363332 A DE2363332 A DE 2363332A DE 2363332 A DE2363332 A DE 2363332A DE 2363332 A1 DE2363332 A1 DE 2363332A1
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Antargaz Distribution de Gaz SA
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Description

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550-21.918P(21.919H) 19. 12. 1973
1. Societe Nationale des Poudres et Explosifs, Paris, (Frankreich)
2. Antar Petroles de l'Atlantique, Paris (Frankreich)
3. Antargaz, Paris (Frankreich)
Verfahren und Anlage zur Konzentration einer verdünnten Lösung von korrosiven Stoffen durch Wärmezufuhr
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Konzentration einer verdünnten Lösung von korrosiven Stoffen, wie z.B. Säuren, die zu ihrer Konzentration eine Wärmezufuhr erfordern.
Das Problem der Konzentration von korrosiven Stoffen stellt sich häufiger und häufiger aus Umweltverschmutzungsgründen, die zur Verhinderung des Verwerfens der Abwässer dazu führen, ihre Verarbeitung zwecks Wiederumlaufs ins Auge zu fassen.
550-(B 464)-T-r (8)
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Insbesondere gilt dies für Säuren, wie z. B. Schwefelsäure und Phosphorsäure, die in einer großen Zahl von Industrieanlagen, verwendet werden und am Ausgang dieser Anlagen entweder mit Wasser verdünnt oder durch andere chemische Stoffe verunreinigt anfallen. Sie erfordern folglich eine Reinigung und Rekonzentration, um wiederverwendet werden zu können» Die Säure, bei der sich das Konzentrationsproblem in der Industrie am häufigsten stellt, ist die Schwefelsäure.
Es ist durchaus bekannt, daß zahlreiche industrielle Anlagen konzentrierte Schwefelsäure verwenden, sei es als Sulfurierungreagens, sei es als Katalysator oder auch als Dehydriermittel»
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich besonders für diese Konzentration, weshalb sich die näheren Durchführungseinzelheiten in der Beschreibung besonders hierauf richten =
Es sind bereits Anlagen bekannt, die eine Konzentration einer verdünnten Schwefelsäurelösung ermöglichen und bei denen diese Konzentration in einem mit einer Füllmasse beschickten Turm, wie z.B. einem Gaillard-Turm erfolgt, in dem ein Durchlauf der Schwefels äurelösung im Gegenstrom zu einem aufsteigenden heißen Gasstrom bewirkt wird« Bei diesem Verfahren reißt der heiße Gasstrom die flüchtigen Bestandteile der Schwefelsäurelösung mit sich, und man erfaßt am Boden des Turms die konzentrierte Säure. Es wurde jedoch festgestellt, daß, wenn die Konzentration an Schwefelsäure etwa 85 % erreicht, eine teilweise thermische Zersetzung der konzentrierten Schwefelsäure unter Freisetzung von Schwefeltrioxid auftritt, das von den heißen Gasen nach
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außerhalb des Turms mitgeführt wird. Diese teilweise thermische Zersetzung hat eine wesentliche Verringerung des Ausbringens an Schwefelsäure zur Folge.
Es wurde zur Überwindung dieses Nachteils bereits angegeben, eine Vorkonzentration der Schwefelsäurelösung in dem genannten Turm bis maximal 85 % vorzunehmen, um dann die Konzentration in einem in Durchlaufrichtung der Schwefelsäure stromab dieses Turms montierten Verdampfer oder Kocher zu vollenden. Eine solche Anlage ermöglicht das Erhalten einer bis auf 96 % konzentrierten Säure, beseitigt jedoch nur teilweise das Mitreißen der im Verdampfer oder Kocher gebildeten sauren Dämpfe durch den Gasstrom.
Die beim Sieden dieser Lösungen im Verdampfer oder Kocher auftretende Siedeverzögerung verursacht nämlich ein erhebliches Mitreißen von sauren Dämpfen sowie starke Schwingungen. Diese Anlage hat außerdem nur einen niedrigen Wärmewirkungsgrad.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Überwindung dieser Nachteile ein Verfahren und eine Anlage zur Konzentration einer verdünnten Lösung von korrosiven Stoffen wie Schwefelsäure oder Phosphorsäure anzugeben, womit das Erhalten des entsprechenden Konzentrats mit ausgezeichnetem Stoffausbringen und Wärmewirkungsgrad ermöglicht wird.
Die Erfindung bezweckt allgemein eine Konzentration solcher verdünnter Lösungen korrosiver Stoffe, die eine wesentliche Wärmezufuhr
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zu ihrer Konzentration benötigen. Im Lauf der Beschreibung wird im" wesentlichen auf die Konzentration der Schwefelsäure" eingegangen, jedoch lassen sich ¥erfahren und Anlage in entsprechender Weise auch zur Konzentration von Phosphorsäure oder anderen korrosiven Stoffen anwenden.
Gegenstand der Erfindung, v/omit die genannte Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Konzentration einer verdünnten Lösung von korrosiven Stoffen wie Sctw/efel säure oder Phosphor säure, das eine Yorkonzentrationsstuffe der Lösung und eine eigentliche ,Konzentrationsstufe der vorkonzentrierten Lösung umfaSt, mit dem Kennzeichen, daB man die vorkonzentrierte Lösung in einen Tunnel einführt, in dem man sie in dünner ScMcM und in aufeinanderfolgenden Kaskaden strömen läßt, ■ und daß man diese strömende Lösung durch Verbrennung eines Gasphasengemisches innerhalb eines nahe dem Tunnel angeordneten Materials hohen Wärmeabstrahlvermögens erhitzt.
Dadurch, daß man erfindungsgemäß in einem Tunnel eine Strömung der. Lösung in aufeinanderfolgenden Kaskaden und in dünner Schicht verwirklicht, kann man eine große Kontaktoberfläche zwischen der zu konzentrierenden Lösung und den Heismitteln erreichen, was folglich den Wärmeaustausch sehr begünstigt.
Diese Arbeitsweise ermöglicht außerdem, die genannten Siedeverzögerungen zu unterdrücken.
Nach einer vorzugsweisen Ausführungsart der Erfindung erhitzt
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man die Lösung durch Verbrennen eines Gasgemisches inmitten eines außerhalb oder innerhalb des Tunnels angeordneten Materials hohen Wärmeabstrahlvermögens, was eine sehr große Regelmäßigkeit und Gleichmäßigkeit der Erhitzung gewährleistet.
Wenn die Lösung durch außerhalb des Tunnels angeordnete Mittel erhitzt wird, gibt es keine mögliche Verdünnung der von der Lösung im Lauf der Konzentration abgegebenen Dämpfe mit den Verbrennungsgasen oder mit der Luft. Diese Verdünnung wird, wenn die Heizmittel innerhalb des Tunnels angeordnet sind, gleichfalls vermieden, indem man zwischen den Heizmitteln und der Lösung eine Abschirmung vorzugsweise aus Quarz bzw. Siliziumdioxid anordnet. Diese letztere Anordnung beseitigt die Gefahren des Mitreißens von konzentrierten korrosiven Stoffen und ermöglicht gleichzeitig, sehr nahe am Gleichgewicht Flüssig-Dampf zu arbeiten, ohne jedoch den Wärmestrahlungsfluß zu beschränken, da Quarz oder Quarzglas für infrarote Strahlen transparent ist.
Nach einer anderen besonderen Ausführungsart der Erfindung erfolgt die Vorkonzentration der verdünnten Lösung durch direkten Kontakt mit den erhaltenen Verbrennungsgasen und/oder den von der Konzentration stammenden Dämpfen, was eine Steigerung des Wärmewirkungsgrades ermöglicht.
Nach einer dritten bevorzugten Ausführungsart der Erfindung wird die verdünnte Lösung vor der Konzentration in einem Wärmeaustauscher durch Wärmeabgabe des am Schluß der Konzentration erhaltenen Erzeug-
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nisses und/oder der von der Konzentration stammenden "Dämpfe vorerhitzt . Man steigert so erheblich den "Wärmewirkungsgrad.
Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Vorkonzentrationsvorrichtung und einer eigentlichen Konzentrations vor richtung, mit dem Kennzeichen, daß die eigentliche Konzentrationsvorrichtung einen Tunnel mit einer Anzahl von kaskadenförmig angeordneten Pfannen aus gut wärmeleitendem und korrosionsbeständigem Material für die Strömung der zu konzentrierenden Lösung in dünner Schicht und Mittel zum Erhitzen der Lösung während des Strömens umfaßt, welche Mittel vorzugsweise aus einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Strahlbrennern aus feuerfestem Material hohen Wärmeabstrahlvermögens bestehen, die mit Mitteln zur Zuführung eines brennbaren Gasgemisches durch die Brenner mit regelbarem Durchsatz verbunden sind.
Dieser Änlagentyp ermöglicht, wenn erforderlich, an jeder Stelle des Tunnels die von der Konzentration der Lösung stammenden Dämpfe zwecks Entfernung abzuziehen. Dies ist besonders wichtig, falls Teile dieser Dämpfe etwa verunreinigende oder korrosive Stoffe enthalten.
Die Brenner können über den genannten Pfannen oder Platten innerhalb des Tunnels oder unterhalb dieser Pfannen oder Platten außerhalb des Tunnels angeordnet sein. Es wurde festgestellt, daß nur die Regelmäßigkeit und die Gleichmäßigkeit der Erhitzung, die sich durch die Verwendung dieser Strahlbrenner ergeben, es ermöglichen, die Beständigkeitsschwelle der die Pfannen oder Platten bildenden Materialien gegenüber Wärmeschicks nicht zu überschreiten =
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Die Erfindung wird in ihren Einzelheiten anhand der in der Zeichnung veranschaulichten, die Erfindung nicht beschränkenden Ausführungsbeispiele der Durchführung der Konzentration einer verdünnten Schwefelsäurelösung näher erläutert? darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht mit einem Teilvertikalschnitt einer Anlage gemäß der Erfindung,
, Fig. 2 eine Schnittansicht des Teils der Anlage, in dem die eigentliche Konzentration der Schwefelsäure erfolgt, und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III—III in Fig. 2.
Bei der besonderen Ausführungsart nach Fig. 1 weist die Anlage zur Konzentration einer verdünnten Schwefelsäurelösung einen Vorkonzentrations- und Waschturm 1 auf, unterhalb dessen eine Vorrichtung für die eigentliche Konzentration der Schwefelsäurelösung befestigt ist.
Der Vorkonzentrations- und Waschturm 1 ist aus übereinandergesetzten Elementen 3 aus einem durch die Schwefelsäure nicht angreifbaren Material, wie z.B. Naturquarz oder Volvic-Lava zusammengesetzt . Dieser Turm 1 enthält einen unteren Bereich oder Teil 4 für die Vorkonzentration der Schwefelsäurelösung und einen oberen Bereich oder Teil 5 für das Waschen der Dämpfe.
Der untere Teil 4 trägt an seinem oberen Ende ein Rohr 6 zur Einführung der verdünnten Schwefelsäurelösung und enthält eine innere,
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aus natürlichen Kieselerdekörnern bestehende Füllung 7 zur Schaffung einer großen Kontaktoberfläche zwischen der Schwefelsäurelösung, die hier zum unteren Ende des Turms strömt, und einem aufsteigenden heißen Gasgemisch.
Der obere Teil 5 weist ganz oben ein Zuführungsrohr 9 für kaltes Wasser auf und enthält außerdem eine innere Füllung 10 aus Sandstein-Raschig-Ringen.
Der untere Vor konzentrationsteil 4 des Turms 1 weist an seiner Basis eine Kammer 20 auf, deren Aufgabe es ist, die vorkonzentrierte Säurelösung zur Vorrichtung 2 für die eigentliche Konzentration der Säure zu lenken und die zum Teil 4 der Vor konzentration vor richtung aufsteigenden heißen Gase durchzulassen. Diese Kammer 20 hat hierzu eine obere Wand 21, die eine Bohrung 22 für den Einlaß der Schwefelsäurelösung in die Kammer 20 und für den Auslaß der heißen Gase aufweist. In der unteren Wand 23 dieser Kammer sind zwei voneinander getrennte Bohrungen 24, 25 vorgesehen, wovon die eine Bohrung 24 genau zur Bohrung 22 ausgerichtet ist und so die Einlaßöffnung der Schwefelsäurelösung zur eigentlichen Konzentrationsvorrichtung 2 darstellt, während die andere Bohrung 25 die Einlaßöffnung der heißen Gase in die Kammer 20 bildet. Ein.Verteiler 26, der zwischen den Bohrungen 24 und 25 auf der unteren Wand 23 der Kammer befestigt ist, ermöglicht das Ablaufen der Schwefelsäurelösung durch die Bohrung 24, ohne in die Bohrung 25 zu geraten, die nur für den Durchlaß der heißen Gase bestimmt ist.
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Man erkennt in Fig. 1 auch, daß die Vorrichtung 2 für die eigentliche Konzentration der im Teil 4 des Turms 1 vorkonzentrierten Schwefelsäure zwei übereinander angeordnete Tunnels 27 und 28 aufweist, die durch eine Anzahl von flachen Pfannen 29 aus gut wärmeleitendem und korrosionsbeständigem Material getrennt sind, die eine kaskadenartige Anordnung für die Strömung der Schwefelsäurelösung in dünner Schicht im oberen Tunnel 27 bilden. Diese beiden Tunnels 27 und 28 sind in einem Metallgehäuse 30 untergebracht und von feuerfestem Material 31, wie z. B. Ziegeln oder Beton umgeben.
Am unteren Ende 32 des oberen Tunnels 27 ist eine" Querrinne 33 für die Erfassung der konzentrierten Schwefelsäure angebracht.
Die Unterwand des Tunnels 28 besteht aus Strahlbrennern 34 hohen Strahlungsvermögens, hoher Leistung und großer Segelfeinheit. Sie bestehen aus einem feuerfesten Keramikwerkstoff, der von einer Vielzahl von Mikrokanälen 35 (Fig. 2) durchsetzt ist, die ebensoviele Mikrobrenner bilden, die von einem durch ein Rohr 36 zugeführten Gasgemisch gespeist werden, welches Rohr die einzeln unter jedem der Brenner 34 angeordneten Kammern 37 unter Durchgang durch die Abzweigrohre 38 speist, von denen je eines in jeder Kammer 37 mündet.
Diese Strahlbrenner 34 weisen an ihrer Seite, die der Lösung zugewandt ist, einen Antikonvektions-Metallrost 44 (s. Fig. 2 und 3) auf, der eine starke Steigerung ihres Strahlungsvermögens, ihres Emissivitätskoeffizienten und ihrer kalorischen Leistungen ermöglicht. Das Strahlungsemissionsspektrum dieser Brenner liegt zum großen Teil
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zwischen den Rot- und Infrarotwellenlängen, die für die Heizung günstig sind.
Die Brenner entsprechend diesen Funktionseigenschaften mit der Möglichkeit einer genauen Wärmeemissionsregelung sind solche, wie sie von der Firma ANTARGAZ entworfen und hergestellt werden. Sie sind insbesondere in den FR-PS 1 110 164, 1 283 179 und 1 482 653 sowie in der FR-Anmeldung 72.16 388 beschrieben.
Es sind weiter Mittel zum Speisen je einer Gruppe von Strahlbrennern 34 oder jedes einzelnen Brenners 34 mit regelbarem Durchsatz eines gasförmigen Brennstoffgemisches vorgesehen. Zum Beispiel können bei der Ausführungsart nach Fig. 1 drei Gruppen von je fünf Brennern 34 mit regelbarem Durchsatz mit Hilfe der drei Durchsatzregelventile 39 gespeist werden, die an den Rohren 36 stromab einer Hauptleitung 40 montiert sind.
In Fig. 2 sieht man, daß jeder Brenner 34 einzeln mit regelbarem Durchsatz mit Hilfe der Ventile 41 gespeist werden kann, die an den Rohren 38 montiert sind,,
Die als Kaskaden angeordneten flachen Pfannen 29 bestehen aus einem für jede Anlage je nach den Betriebsbedingungen geeignet gewählten korrosionsbeständigen, wärmeschockbeständigen und vorzugsweise gut wärmeleitenden Material. Sie sollen eine solche Form aufweisen, daß sie die Erzielung einer Strömung der Flüssigkeit in dünner Schicht mit Kontinuität der flüssigen Phase in den aufeinanderfolgenden Pfannen
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ermöglichen. Im Fall der Schwefelsäure erhält man gute Ergebnisse unter Verwendung des unter dem Warenzeichen "CRYSTOLON" bekannten Materials auf Basis von Siliziumkarbid.
Vorzugsweise bestehen ebenso alle Wände des oberen Tunnels 27 aus diesem Material.
So kann auch die obere Wand des Tunnels 27 aus umgekehrten "CRISTOLON"-Pfannen 42,' und so können auch die Seitenwände aus entsprechenden Platten 43 aus "CRYSTOLON" bestehen, wie in der Fig. 3 angedeutet ist.
Auch andere Materialien, wie z. B. Tantal, Niob, Kieselglas und einige Keramikwerkstoffe lassen sich anstelle des "CRYSTOLON" verwenden.
Wie ebenfalls Fig. 3 zeigt, kann die Vorrichtung 2 für die eigentliche Konzentration auch zwei obere Tunnels 27 und 27 a nebeneinander für die Strömung der Schwefelsäure oberhalb zweier unterer Tunnels 28 und 28a aufweisen, deren jedem eine Reihe von Strahlbrennern 34 zugeordnet ist. .
Man hat zusätzlich noch im Inneren der unteren Tunnels 28 und 28 a zwischen den Kannen 29 und den Brennern 34 eine Abschirmung 45 aus Quarz vorgesehen, an der die Schwefelsäure im Fall eines möglichen Leckverlustes verdampfen kann, was eine Schädigung der Brenner 34 zu vermeiden gestattet.
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Falls die Heizmittel im Inneren des oberen Tunnels 27 angeordnet sind, sieht man gleichfalls eine Quarzabsehirmwand über der zu konzentrierenden Lösung vor.
In den beiden Fällen hat die Quarzabschirmung die Wirkung, die Verbrennungsgase von den aus der zu konzentrierenden Lösung abgegebenen Dämpfen zu trennen, wodurch die Verdünnung dieser Dämpfe verhindert und eine anschließende getrennte Erfassung der beiden Gasströme für evtl. verschiedene Behandlungen ermöglicht wird.
Die Anordnung der Brenner im Inneren des oberen Tunnels wird indessen nur zur Vornahme von Konzentrationen der Schwefelsäure unter 85 % oder nur in den Zonen der Vorrichtung ausgenutzt wo diese Konzentration unter 85 % liegt. Oberhalb dieser Konzentration bringt diese Anordnung die Gefahr, daß die Säureverluste in Form von weißen Dämpfen anwachsen, wodurch das Ausbringen und der Wirkungsgrad des Verfahrens verringert würden.
Die beschriebene Anlage kann auch Mittel enthalten, die einen Abzug der durch Erhitzen der Lösung im Tunnel gebildeten Dämpfe zwecks ihrer Beseitigung oder Abtrennung ermöglichen. Die so entfernten Dämpfe können in einem Wärmeaustauscher zur Vorheizung der verdünnten Säurelösung vor der Vorkonzentration ausgenutzt werden. Die genannten Mittel können aus einem oder mehreren (nicht dargestellten) Rohren bestehen, die im Tunnel 27 oberhalb der Pfannen 29 münden.
Es soll nun im einzelnen der Betrieb einer Anlage gemäß der Erfindung erläutert Werdens
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Die gegebenenfalls in einem Wärmeaustauscher durch Wärmeübergang von der am Schluß der Konzentration erhaltenen Schwefelsäure und/oder den von der Konzentration stammenden Dämpfen vorgeheizte verdünnte Schwefelsäurelösung wird durch das Rohr 6 in den Vorkonzentrationsteil 4 des Turmes 1 eingeführt.
Diese Lösung strömt zwischen den Naturkieselkörnern, die die Füllung 7 bilden, zum unteren Teil des Turmes.
Gleichzeitig leitet man unter die im unteren Tunnel 28 angeordneten Strahlbrenner 34 ein brennbares Gasgemisch, das man an der Oberfläche der Strahlbrenner 34 entflammt.
Man erreicht so eine Mikroverbrennung des Gasgemisches inmitten der Brenner 34, d. h. im Inneren der Mikrokanäle 35.
Das brennbare Gemisch in der Gasphase kann z.B. durch Vermischen von Luft und Kohlenwasserstoffdämpfen erhalten werden. Dieses Gemisch kann mit Hilfe eines Elektroventilators 46 (Fig. l) erzeugt werden, der Luft unter Druck in eine Leitung 47 liefert. Der flüssige, in einem Gefäß 48 enthaltene Brennstoff wird in diese Leitung 47 durch ein Rohr 49 eingeführt, dessen Ende 50 eine kalibrierte Bohrung aufweist, die auf dem gleichen Niveau wie der Brennstoff im Gefäß 48 liegt. Der Brennstoff wird so bei seinem Austritt aus der kalibrierten Bohrung am Ende 50 des Rohres 49 aufgrund des durch den Luftdurchstrom in der Leitung 47 erzeugten Unterdrucks verdampft. Das so geschaffene Gemisch aus Brennstoffdämpfen und Luft
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wird den Brennern 34 durch die Rohre 40 36 und 38 zugeführt.
Die durch die Verbrennung des Gasgemisches in den Mikroka- nälen erzeugten Verbrennungsgase werden zur Kammer 20 geleitet, wobei sie durch die Bohrung 25 strömen, und weiter zum Vorkonzentrationsteil 4 gelenkt, wohin sie durch die Bohrung 22 gelangen. Diese Verbrennungsgase strömen folglich im Gegenstrom zur Schwefelsäurelösung , die im Teil 4 nach unten fließt.
Dank der Füllung 7 dieses Teils 4 gibt es eine große Kontaktoberfläche zwischen den aufsteigenden Verbrennungsgasen und der Schwefelsäurelösung. Die Absorption der von den Verbrennungsgasen mitgeführten Wärme durch die Schwefelsäurelösung ermöglicht deren Vorkonzentratiori vor ihrem Eintritt in die eigentliche Konzentrationsvorrichtung 2. Man arbeitet dabei unter solchen Temperatur- und Durchsatzbedingungen daß die Schwefelsäurelösung im Vorkonzentrationsteil 4 nicht weiter als bis auf 85 % konzentriert wird, um eine thermische Zersetzung der Schwefelsäure mit Bildung von Schwefeltrioxid zu vermeiden.
Die aufsteigenden und die flüchtigen Bestandteile der Schwefelsäurelösung mit sich reißenden Verbrennungsgase treten dann in den Waschteil 5 ein.
In· diesem Waschteil 5 werden die genannten Gase durch das kalte Wasser gewaschen, das man durch das Rohr 9 einführt, um die im Wasser löslichen oder durch das Wasser absorbierbaren Bestandteile dieser Gase zu absorbieren. Die gebildeten Waschwässer werden am
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unteren Ende des Teils 5 bei 8 nach draußen abgeführt und können bis zu einer maximalen Konzentration wieder in Umlauf gesetzt werden, um sie weiterverwenden zu können.
Das Gemisch von so gewaschenen Verbrennungsgasen und Dämpfen wird in einer Blasenbeseitigungsvorrichtung 52 behandelt, bevor es durch den Ventilator 51 strömt.
Der Ventilator 51 ist so ausgelegt, daß er am oberen Ende des Waschturms einen Unterdruck liefert, der ein Vermeiden des Eintritts von Luft in die Anlage, eine Überwindung der Druckverluste und die Einstellung eines Unterdrucks von Null an der Stelle des Tunnels ermöglicht, wo die konzentrierte Säure austritt.
Nach Vorkonzentration im Teil 4 wird die Schwefelsäurelösung zwecks vollständiger Konzentration bis auf den gewünschten Wert in den Tunnel 27 eingeführt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bewirkt man im Tunnel 27 eine Strömung der Schwefelsäurelösung in dünner Schicht und in aufeinanderfolgenden Kaskaden in der Gruppe von Pfannen 29.
Während ihrer Strömung im Tunnel 27 wird die Schwefelsäurelösung durch Erhitzung der Pfannen 29 mittels der von den Strahlbrennern 34 abgegebenen Strahlung konzentriert, die durch die Verbrennung des brennbaren Gasgemisches im Inneren der Mikrokanäle 35 erhitzt werden.
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Die von den Brennern 34 abgegebene Strahlungshitze wird durch Einstellen des Durchsatzes des brennbaren Gasgemisches so geregelt, daß die Temperatur der in der letzten Pfanne 29 enthaltenen Schwefelsäure gleich dem Siedepunkt der Schwefelsäure mit der gewünschten Konzentration ist.
Es ist weiter vorteilhaft, die Durchsätze an brennbarem Gemisch bei jedem Brenner so einzustellen, daß sich ein unterschiedlicher Wärmeaustausch zwischen den einzelnen Brennern 34 und der Schwefelsäurelösung ergibt, der sich in Durchlauf richtung dieser Säure ändert.
Man kann so die ersten Pfannen 29 mehr als die letzten erhitzen, denn die ersten Pfannen enthalten eine verdünntere Schwefelsäurelösung als die letzten. Die Wirksamkeit der Destillation wird infolgedessen in den ersten Pfannen maximal, wo in dieser Weise eine erhebliche Wassermenge verdampft werden kann.
Das Verfahren und die Anlage gemäß der Erfindung weisen insbesondere folgende Vorteile auf:
- Der Durchlauf der zu konzentrierenden Lösung in dünner Schicht und in aufeinanderfolgenden Kaskaden in den Pfannen aus gut wärmeleitendem Material ermöglicht die Erleichterung der Wärmeaustauschvorgänge zwischen der von den Brennern abgestrahlten Wärme und der Lösung und die Erzielung eines ausgezeichneten Ausbringens an konzentriertem Produkt und eines ausgezeichneten Wärmewirkungsgrades.
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- Diese abgestrahlte Wärme kommt von Heizmitteln außerhalb oder innerhalb des Tunnels, in dem die zu konzentrierende Lösung strömt. Es ist möglich, die Verbrennungsgase von den abgegebenen Dämpfen zu trennen, um ein Mitreißen dieser Dämpfe durch die Gase zu vermeiden.
Die von den Strahlbrennern abgestrahlte Wärme kann so geregelt werden, daß man einen unterschiedlichen, d.h. in der Durchströmungsrichtung der Lösung abgestuften Wärmeaustausch zwischen den Brennern und der zu konzentrierenden Lösung erreicht.
- Man kann, falls erforderlich, an jeder Stelle des Tunnels die Dämpfe zwecks ihrer Ableitung abziehen, was besonders wichtig ist, falls einige dieser Dämpfe Verunreinigungs- oder Korrosionsstoffe enthalten könnten.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Möglichkeiten beschränkt, sondern es lassen sich zahlreiche Ausführungsvarianten innerhalb des Bereichs der Erfindung vorstellen.
Insbesondere läßt sich die Zahl der kaskadenartig angeordneten Pfannen je nach dem Zuführungsdurchsatz an der zu konzentrierenden Lösung des korrosiven Stoffes und je nach der Anfangskonzentration dieser Lösung anpassen.
Ebenso können die Zahl der Brenner sowie ihre Zuleitungsmittel für das gasförmige Brennstoff gemisch den verschiedenen Anwendungsfällen und Funktionsbesonderheiten der Anlage angepaßt werden.
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Claims (4)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Konzentration einer verdünnten Lösung von korrosiven Stoffen wie Schwefelsäure oder Phosphorsäure, das eine Vorkonzentrationsstufe der Lösung und eine eigentliche Konzentrationsstufe der vorkonzentrierten Lösung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorkonzentrierte Lösung in einen Tunnel einführt, in dem man sie in dünner Schicht und in aufeinanderfolgenden Kaskaden strömen läßt, und daß man diese strömende Lösung durch Verbrennung eines Gasphaserigemisches innerhalb eines nahe dem Tunnel angeordneten Materials hohen Wärmeabstrahlvermögens erhitzt -
2. Verfahren nach Anspruch lr dadurch gekennzeichnet, daß man die lösung durch Verbrennung eines Gasgemisches inmitten eines Materials hohen Wärmeabstrahlvermögens erhitzt, das unterhalb des Tunnels angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung durch Verbrennung eines Gasgemisches inmitten eines Materials hohen Wärmeabstrahlvermögens erhitzt, das innerhalb des Tunnels angeordnet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkonzentration der Lösung durch direkten Kontakt zwischen den erhaltenen Verbrennungsgasen und der Lösung erfolgt.
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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Lösung vor der Vorkonzentration in einem Wärmeaustauscher durch Wärmeaustausch mit dem am Ende der Konzentration erhaltenen Erzeugnis und/oder mit den von der Konzentration stammenden Dämpfen vorgeheizt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu konzentrierende Lösung einer entsprechend der Strömungsrichtung unterschiedlichen Erhitzung unterworfen wird.
7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Vorkonzentrationsvorrichtung und einer eigentlichen Konzentrationsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die eigentliche Konzentrationsvorrichtung (2) einen Tunnel (27) mit einer Anzahl von kaskadenförmig angeordneten Pfannen (29) aus gut wärmeleitendem und korrosionsbeständigem Material für die Strömung der zu konzentrierenden Lösung in dünner Schicht und Mittel zum Erhitzen der Lösung während des Strömens umfaßt, welche Mittel aus einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Strahlbrennern (34) aus feuerfestem Material hohen Wärmeabstrahlvermögens bestehen, die mit Mitteln (z. B. Leitung 40, Ventile 39, Rohre 36, Abzweigrohre 38) zur Zuführung eines brennbaren Gasgemisches durch die Brenner mit regelbarem Durchsatz verbunden sind.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlbrenner (34) außerhalb des Tunnels (27) unter den Pfannen (29) angeordnet sind.
409826/0861
*3 C O O O Ο
JUJJJi
9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet 9 daß die Itrahlbrenner (34) innerhalb des Tunnels (27) oberhalb der Pfan-
10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, sie eine Quarzabschirmung (45) zwischen der zu konzentrierendem lösung und den Strahlbrennern (34) aufweist.
Ho Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlbreimer (34) vor ihrer Fläche, die der zu konzentrierenden !Lösung zugewandt ist, ein Antikonvektions-Metallgitter (44) tragen»
12.-Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Pfannen (29) -bildende Material aus der Gruppe von Materialien auf Basis von Siliziumkarbid, von Tantal und Niob sowie Silikaglas ■ und Keramikwerkstoffen gewählt ist»
13. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorkonzentrations vorrichtung (l) ein Turm ist., der an seinem unteren Ende eine Kammer (20) aufweist, die Mittel (Bohrungen 22, 24j 25) zur Leitung der zu konzentrierenden Lösung zum Tunnel (27) und zur Leitung der gebildeten Verbrennungsgase zum oberen Teil (5) des Turms aufweist»
4 09828/0861
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