DE2523760C3

DE2523760C3 - Reaktor zur naßchemischen Gewinnung von Phosphorsäure

Info

Publication number: DE2523760C3
Application number: DE19752523760
Authority: DE
Inventors: Vladimir Ilitsch Brjunov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-28
Filing date: 1975-05-28
Publication date: 1979-10-25
Also published as: DE2523760B2; DE2523760A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor, insbesondere zur naßchemischen Gewinnung von Phosphorsäure gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits ein Reaktor zur naßchemischen Gewinnung von Phosphorsäure (DE-PS 10 24 936) bekannt, der einen senkrechten Behälter mit einem Deckel aufweist.

Innerhalb dieses Behälters befinden sich ein Propellerrührwerk mit einem Diffusor und Turbinenmischer mit vertikalen Antriebswellen, von denen jede etagenweise angeordnete Turbinen trägt. Der Behälter verfügt über eine Beschickungseinrichtung zur Beschikkung des Diffusors mit Phosphat-Rohstoff, sowie über Mittel für die Zuleitung der Schwefelsäure und der Rücklauf-Phosphorsäure zum Behälter und für die Ableitung der Reaktionstrübe und der gasförmigen Reaktionsprodukte aus dem Behälter.

Der Reaktionsdeckel weist Öffnungen auf, über welche Luft zur Trübekühlung eingeleitet wird.

Der Phosphat-Rohstoff gelangt in den Diffusor, wo er mit Hilfe des Propellerrührwerkes schnell mit der dort befindlichen Trübe vermischt und dann dem Rea.ktorraum zugeführt wird. Die Schwefelsäure und die Rücklaufphosphorsäure, die in den Behälter gelangen, werden im Reaktorraum mittels randseitiger Mischer schnell vermischt. Über die öffnungen des Deckels kommt in den Behälter ein Luftstrom zur Abkühlung der Trübe, was erforderlich ist, weil die Reaktion des Schwefelsäureaufschlusses des Phosphat-Rohstoffes unter Wärmeentbindung abläuft.

Der bekannte Reaktor zeichnet sich jedoch durch eine geringe spezifische Verdampfungsfläche wegen der begrenzten Oberfläche der im Behälter befindlichen Trübe aus, was aufgrund der Trübeerhitzung eine Erhöhung dessen Leistung ausschließt.

Eine Trübeerhitzung in dem bekannten Reaktor kann aber auch bei Schwankungen des Trübestandes im Reaktor infolge der Ab- bzw. Zunahme des Abstandes zwischen der Trübeoberfläche und den Öffnungen zur Luftentnahme eintreten.

Darüber hinaus läßt sich dieser Reaktor ohne Senkung' dessen Leistung zur Verarbeitung von Phosphaterzen nicht verwenden, in welchem Erdalkalimetallcarbonate enthalten sind, da der Phosphoritaufschluß durch eine reichliche Schaumbildung begleitet wird.

Es ist weiter eine Vorrichtung (DE-OS 15 42 343)

ίο bekannt, die zum Herstellen eines innigen Kontaktes zwischen verschiedenen Medien zur Durchführung von Stoffübergängen aus einem Medium in ein anderes Medium geeignet ist Zur Herstellung des innigen Kontaktes dient eine in einem Reaktor angeordnete Zentrifugenkammer. Reaktor und Zentrifugenkammer sind baulich aufeinander abgestimmt und bilden eine verfahrensmäßige Einheit.

Eine weitere bekannte Vorrichtung (FR-PS 1391 207) dient zum wiederholten Inberührungbringen '.-lner Flüssigkeit mit einem Gas oder Dampf zum Zwec'ce des Stoffaustausches. Dabei sind in einem aus me.ireren Kammern bestehenden Reaktor mehrere Zentrifugenkammern eilgeordnet, mittels welchen die Medien in Berührung gebracht werden. Auch hier bilden Reaktor und Zentrifugenkammer eine verfahrensmäßige Einheit.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reaktor der

eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß seine Kapazität erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei ist es sinnvoll, den Reaktor mit mindestens einem Zuluftrohr zu bestücken, dessen Austrittsende sich unter der beim Zerstäuben der Reaktionstrübe gebildeten, schirmförmigen Oberfläche befindet.

Bei dem erfindungsgemäßen Reaktor wird jeweils mittels der an der Welle jedes der Mischer sitzenden selbstansaugenden Zentrifugalzerstäuber eine schirmförmige Oberfläche aus zerstäubter Reaktionstrübe ausgebildet, die sich durch das Einsaugen der Trübe aus dem Reak'ionsraum in die kegelförmige Düse und deren Auswurf in den Gasraum oberhalb des Trübestandes ergibt.

Dadurch nimmt die spezifische Verdampfungsoberfläche des Reaktors zu, wird die Ableitung der bei der Reaktion entstehenden Wärme intensiviert und somit die Temperatur der Reaktionstrübe gesteuert.

Der Zerstäuber trägt wesentlich zur Intensivierung der Umwälzung der Reaktionstrübe sowie zu einer schnellen Dispergierung der flüssigen Phasen bei,

so welche nach einer Übersättigung bei Berührung mit eingeführten Reagentien streben.

Im Falle der Verarbeitung von Phosphaterzen, in welchen Magnesium- und Kalziumcarbonate enthalten sind, dient der Zerstäuber außerdem als Entschäumer.

Unter diesen Umständen vergrößert sich der Ausnutzungsgrad des Reaktiongsraumes im Zuge der Gewinnung der Phosphorsäure von 60 auf 75 bis 80%. Die anfallende Trübe weist ein gutes Filtriervermögen auf.
Während die bekannten Vorrichtungen bauliche Einheiten aus Zentrifugenkammern und Reaktoren zum Zwecke des Stoffaustausches betreffen, so bezieht sich die Erfindung auf eine bauliche Veränderung an bestehenden Reaktoren und Mischern der eingangs genannten Art, v/obei am oberen Ende der Mischerweläe in Höhe des Flüssigkeitsspiegels ein Zentrifugalzerbtäuber angeordnet ist, um die Oberfläche zum Zweck des Wärmeaustausches zu vergrößern.

Durch das Anbringen eines einfachen Zenlrifugalzer-

stäubers auf der Mischerwelle in der Höhe des Flüssigkeitsspiegels kann auf überraschend einfache Weise durch einen verhältnismäßig geringen baulichen Aufwand an bestehenden Reaktoren eine Kapazitätssteigerung von ca. 25% ohne zusätzliche Betriebsmittel 5 erzielt werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Reaktor zur naßcnemischen Gewinnung von Phosphorsäure im Längsschnitt;

F i g. 2 den Reaktor mit abgenommenem Deckel in der Aufsicht;

Fig. 3 das Rührwerk mit einem Zerstäuber in einem größeren Maßstab im Kängsschnitt und

F i g. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3.

Der Reaktor zur naßchemischen Gewinnung von Phosphorsäure stellt einen senkrechten, zylindrischen Behälter 1 (Fig. ! und 2) dar, in welchem ein zentrales Propellerrührwerk 2 mit einem Diffusor 3 zu einem schnelleren und vollen Vermischen des Phosphat-Rohstoffes mit der Reaktionstrübe eingebracht ist. Über den Umfang des Behälters 1 verteilt befinden sich Turbinenmischer, von denen jeder über an einer vertikalen Antriebswelle 4 in mehreren Etagen angeordnete Turbinen 5 und einen selbstansaugenden Zentrifugalzerstäuber mit ringförmiger Düse 6 (Fig. 1, 3) versehen ist.

Die Düse 6 ist auf die Antriebswelle 4 des Mischers derart aufgesetzt, daß sich deren Unterteil unterhalb der Oberfläche 7 der Reaktionstrübe im Behälter 1 und deren Oberteil oberhalb der Oberfläche 7 befindet. Die Turbinenmischer sind dazu da, die Ausgangsreagentien im Reaktionsraum intensiv zu vermischen. Der selbstansaugende Zentrifugalzerstäuber dient zur Zerstäubung der Reaktionstrübe im Gasraum des Behälters 1 oberhalb der Oberfläche 7.

Die Düse 6 ist durch zwei kegelförmige Flächen 8, 9 (Fig. 3) ausgebildet, welche mit Rippen 10 (Fig. 4) verbunden sind. Zwischen der kegelförmigen Fläche 9 und der Antriebswelle 4 des Mischers ist ein ringförmiger Spalt vorgesehen, über welchen die Trübe bei der Drehung der Antriebswelle 4 eingesogen wird.

Der Reaktor ist mit einem Deckel 11 geschlossen.

Der Reaktor besitzt eine Beschickungseinrichtung 12 (Fig. 1) zur Beschickung des Diffusors 3 mit dem Phosphat-Rohstoff. In den Deckel 11 sind ein Stutzen 13 für die Zuführung der Schwefel- und Rücklaulphosphorsäure zum Behälter 1, ein Stutzen 14 zur Ableitung der gasförmigen Reaktionsprodukte aus dem Benälter 1 und Zuluftrohre 15 eingebaut, deren Austrittsenden sich unter der bei Drehung der Antriebswelle 4 sich bildenden, schirmförmigen Oberfläche 16 der Reaktionstrübe befinden.

Weiter ist der Reaktor mit einer Pumpe 17 zur Ableitung der Reaktionstrübe aus dem Behälter 1 versehen.

Die Wirkungsweise des Reaktors zur naßchemischen Gewinnung von Phosphorsäure ist wie folgt

Pulverförmiges Phosphat-Rohmaterial gelangt über die Beschickungseinrichtung 12 in den Diffusor 3, wo es mittels des Propellerrührwerkes 2 rapide mit der Reaktionstrübe vermischt wird. Ober den Stutzen 13 werden die Schwefelsäure und die Rücklauf-Phosphorsäure dem Behälter 1 zugeführt und mit Hilfe der Turbinen 5 schnell und gleichmäßig über den Umfang des Reaktors verteilt, in welchem der Vorgang des Aufschlusses des Phosphat-Rohstoffes und eine Kristallisation des Kalziumphosphats abläuft.

Unter dem Deckel ti des Reaktors wird ein geringer Unterdruck zur Absaugung von sich bei der Reaktion bildenden fluorhaltigen Gasen und zur Falschluftansaugung aus der Umgebung für die Abkühlung der Reaktionstrübe aufrechterhalten. Beim Betrieb der randseitigen Turbinenmischer wird die Reaktionstrübe über die Düse 6 aus dem Reaktionsraum eingesogen und in den Gasraum des Behälters 1 oberhalb der Oberfläche 16 aufgeworfen, wodurch die Verdampfungsfläche innerhalb des Reaktors zunimmt Der durch die Luftrohre 15 zugeführte Luftstrom dient zur Ableitung der Reaktionswärme und gestaltet, die spezifische Verdampfungsfläche im Reaktor etwa um das Dreifache zu vergrößern, da der Luftstrom durch die Tröpfchen der zerstäubten, schirmförmigen Oberfläche 16 aus der Reaktionstrübe geht, so daß die Möglichkeit gegeben ist, die Ableitung der Wärme der Reaktionstrübe unter ständigem Verbrauch an Luft stark zu intensivieren.

Falls Phosphaterze, in welchen Kalzium- und Magnesiumcarbonate enthalten sind, verarbeitet werden, tritt die Düse 6 als Schaumbrecher auf. Die Zerstörung des beim Säureaufschluß der Carbonate entstandenen Schaumes wird durch den Schlag der umlaufenden, schirmförmigen Oberfläche 16 der zerstäubten Reaktionstrübe gegen die Oberfläche des Schaumes erreicht.

Aus dem Behälter 1 erfolgt die Ableitung der Reaktionstrübe unter Verwendung der Pumpe 17.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Reaktor, insbesondere zur naßcheminchen Gewinnung von Phosphorsäure, der einen senkrechten zylindrischen Behälter mit einem Deckel sowie ein im Inneren des Behälters befindliches Propellerrührwerk, das durch einen Diffusor umfaßt ist, und ebenfalls im Inneren des Behälters befindliche Mischer mit vertikalen Antriebswellen, eine Beschikkungseinrichtung zur Beschickung des Diffusors mit Rohstoff, insbesondere Phosphat-Rohstoff und Mittel für die Zuleitung von Flüssigkeiten, insbesondere der Schwefelsäure und der Rücklauf-Phosphorsäure zum Behä'ter und die Ableitung der Reaktionstrübe und der gasförmigen Reaktionsprodukte aus dem Behälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mischer (4, 5) mit einem selbs-tansaugenden Zentrifugalzerstäuber mit ringförmiger Düse (6) versehen ist, die sich oberhalb der Oberfläche (7) der Reaktionstrübe im Behälter befindet.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mindestens einem Zuluftrohr (15) bestückt ist, dessen Austrittsende sich unter der bei Zerstäubung der Reaktionstrübe gebildeten, schirmförmigen Oberfläche (16) befindet.