DE2631224C2

DE2631224C2 - Method and device for the treatment of gases and vapors formed during the digestion of titanium-containing materials with sulfuric acid

Info

Publication number: DE2631224C2
Application number: DE2631224A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 5090 Leverkusen Mauer
Original assignee: Kronos Titan GmbH
Current assignee: LEISEGANG UMWELTTECHNIK KG 1000 BERLIN DE
Priority date: 1976-07-12
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1984-03-15
Also published as: CA1105238A; DE2631224A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von beim Aufschluß von titanhaltigen Materialien mit Schwefelsäure entstehenden Gasen und Dämpfen, wobei in den Phasen des Aufschlusses, in denen große Gas- und Dampfmengen auftreten, diese Gase und Dämpfe innerhalb eines Kondensatorrohres durch einen aus einer rotierenden Flüssigkeit gebildeten Hohlzylinder geführt und die Dämpfe dabei mindestens teilweise kondensiert werden, wobei die Flüssigkeit getrennt vom Aufschluß gesammelt wird.The invention relates to a method and a device for treating during the digestion of Titanium-containing materials with sulfuric acid resulting gases and vapors, whereby in the phases of the Digestion in which large amounts of gas and vapor occur, these gases and vapors within one Condenser tube passed through a hollow cylinder formed from a rotating liquid and the Vapors are at least partially condensed, the liquid being collected separately from the digestion will.

Der Aufschluß von titanhaltigen Materialien kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß das gemahlene titanhaltige Material mit -konzentrierter Schwefelsäure in der Kälte vermischt wird und in einem Behälter die Reaktion durch Zufuhr von Wasserdampf oder durch die Zugabe von Wasser oder verdünnter Schwefelsäure gestartet wird. Es setzt eine heftige Reaktion ein, wobei sich die Mischung stark erhitzt. Dabei verdampfen das gebildete Reaktionswasser, das im titanhaltigen Material noch enthaltende Wasser und das Wasser, das für den Start der Reaktion zugegeben wurde. Die Verdampfung erfolgt zunächst schlagartig, und es werden im Zeitraum von 10 bis 15 Minuten große Dampfmengen frei, die unter Umständen Reaktionsprodukte, flüssige Schwefelsäure, Schwefeloxide und auch titanhaltiges Ausgangsmateria! mitreißen können. Dieser Zeitraum wird im folgenden auch »Schwallphase« genanntThe digestion of titanium-containing materials can be carried out, for example, so that the ground titanium-containing material is mixed with concentrated sulfuric acid in the cold and in one The reaction by the addition of water vapor or by the addition of water or diluted containers Sulfuric acid is started. A violent reaction sets in, and the mixture heats up strongly. The water of reaction formed evaporate, the water still contained in the titanium-containing material and the water added to start the reaction. The evaporation initially takes place suddenly, and large amounts of steam are released in the period of 10 to 15 minutes, which under certain circumstances may result in reaction products, liquid sulfuric acid, sulfur oxides and also starting material containing titanium! can get carried away. This In the following, the period is also referred to as the »surge phase«

Es ist bekannt, diese Dampfmengen in einem Fallfilmkondensator zu behandeln und dabei niederzuschlagen und die mitgerissenen schädlichen Bestandteile gleichzeitig auszuwaschen (Chem. Ind. XXIII, Februar 1971, Seiten 89 bis 91). Hierbei wird oberhalb mehrerer Reaktoren nach einem in der DE-PS 8 43 419 beschriebenen Verfahren ein Kondensatorrohr angeordnet, in dessen Oberteil Wasser oder eine andere Flüssigkeit derart eingeführt wird, daß an der Rohrwandung ein aus schnell rotierender Flüssigkeit gebildeter Hohlzylinder aufgebaut wird, in dem die Flüssigkeit spiralförmig nach unten fließt.It is known to treat these amounts of steam in a falling film condenser and thereby condense them and at the same time washing out the harmful components carried along (Chem. Ind. XXIII, February 1971, pages 89 to 91). Here, above several reactors according to one described in DE-PS 8 43 419 Process a condenser tube arranged, in the upper part of which water or another liquid is introduced in such a way that a hollow cylinder formed from rapidly rotating liquid is attached to the pipe wall in which the liquid flows downwards in a spiral.

An diesem Hohlzylinder findet mit dem aufsteigenden Dampf ein Wärme- und Stoffaustausch statt, durch den der gebildete Wasserdampf kondensiert wird und die mitgerissenen Feststoffteilchen, ^lnssigkeitströpfchen sowie schädliche Gase ausgewaschen werden.Heat and material exchange takes place on this hollow cylinder with the rising steam, through which the water vapor formed is condensed and the solid particles, liquid droplets, which are entrained as well as harmful gases are washed out.

Es ist zwar mit dem bekannton Verfahren möglich, den beim Aufschluß entstehenden Dampf weitgehend zu kondensieren und auch mitgerissene Feststoffteilchen und Flüssigkeitströpfchen weitgehend zu entfernen. Es gelingt aber nicht, insbesondere während der Schwallphase, schädliche Gase, insbesondere SO2, oder andere mitgerissene saure Bestandteile stets so weit zu entfernen, daß die Gefahr der Überschreitung der vorgeschriebenen Emissionswerte im Abgas ausgeschaltet wird. Außerdem wird das bekannte Verfahren aus wirtschaftlichen Gründen nur in der Schwallphase eingesetzt, nicht dagegen in den übrigen Phasen des Aufschlusses. Auch in diesen übrigen Phasen besteht aber die Gefahr, daß das Abgas zu große Mengen an schädlichen Verunreinigungen enthält.It is possible with the known method to largely remove the vapor produced during digestion to condense and also to largely remove entrained solid particles and liquid droplets. However, it does not succeed, especially during the surge phase, harmful gases, especially SO2, or other acidic constituents that have been entrained must always be removed to such an extent that the risk of exceeding the prescribed emission values in the exhaust gas is switched off. In addition, the known method for economic reasons only used in the surge phase, not in the other phases of the Outcrop. In these other phases, too, there is the risk that the exhaust gas will contain too large amounts of Contains harmful impurities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache und zuverlässige Weise die Reinigung der beim Aufschluß entweichenden Gase und Dämpfe so vorzunehmen, daß während der gesamten Dauer des Aufschlusses die Emissionswerte im Abgas nicht überschritten werden.The invention is based on the object in a simple and reliable manner the cleaning of the To make digestion of escaping gases and vapors so that during the entire duration of the Digestion, the emission values in the exhaust gas are not exceeded.

Es wurde demgemäß ein neues Verfahren zum Behandeln von beim Aufschluß von titanhaltigen Materialien mit Schwefelsäure entstehenden Gasen und Dämpfen gefunden, wobei in den Phasen des Aufschlusses, in denen große Gas- und Dampfmengen auftreten, diese Gase und Dämpfe innerhalb eines Kondensatorrohres durch einen aus einer rotierenden Flüssigkeit gebildeten Hohlzylinder geführt und die Dämpfe dabeiAccordingly, there has been a new method for treating the digestion of titanium-containing Materials found with gases and vapors produced by sulfuric acid, whereby in the phases of the digestion, in which large amounts of gas and steam occur, these gases and vapors within a condenser tube passed through a hollow cylinder formed from a rotating liquid and the vapors in the process

mindestens teilweise kondensiert werden, wobei die Flüssigkeit getrennt vom Aufschluß gesammelt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß während der gesamten Dauer des Aufschlusses an mehreren Stellen in verschiedener Höhe in das Kondensatorrohr eine alkalische Flüssigkeit in den Strom des Gas-Dampf-Gemisches in feinen Tropfen eingesprüht wird, die alkalische Flüssigkeit getrennt vom Aufschluß gesammelt und in den Phasen des Aufschlusses, in denen keine großen Gas- und Dampfmengen auftreten, mindestens teilweise im Kreislauf den Einsprühvorrichtungen im Kondensatorrohr wieder zugeführt wird.are at least partially condensed, the liquid being collected separately from the digestion. The method is characterized in that during the entire duration of the digestion several places at different heights in the condenser tube an alkaline liquid in the Stream of the gas-vapor mixture is sprayed in fine droplets, the alkaline liquid is separated from the digestion and collected in the phases of the digestion in which no large gas and Steam quantities occur, at least partially in the circuit of the injection devices in the condenser tube is fed back.

Es ist bereits bekannt, Spruhapparate für die Gaswäsche einzusetzen (Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 2,1972, Seite 592). Die vorliegende Erfindung betrifft nicht eine normale Gaswäsche mit Sprühapparaten, sondern ein kombiniertes Wasch-Kondensationsverfahren unter extrem schwierigen Bedingungen, auf das die bekannten Verfahren der Gaswäsche nicht einfach übertragen werden können. Während der Schwallphase traen vor allem in der unteren Hälfte des Kondensatorrohres extrem hohe Geschwindigkeiten von beispielsweise über 30 m/s auf, die zwar nach oben hin abnehmen, aber auch am Ausgang des Kondensatorrohres noch ansehnliche Werte erreichen, die oberhalb der maximalen Gasgeschwindigkeit liegen, bei der Gegenstromsprühtürme eingesetzt werden können (siehe W.S. Normen »Absorption, Distillation and Cooling Towers«, 2. unveränderte Auflage 1962, Seite 398).It is already known to use spray devices for the To use gas scrubbing (Ulimann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th Edition, Volume 2.1972, page 592). The present invention does not relate to normal gas scrubbing with spray devices, but to a combined one Washing-condensation process under extremely difficult conditions on which the known Process of gas scrubbing cannot simply be transferred. Arrived during the surge phase especially in the lower half of the condenser tube extremely high speeds of for example over 30 m / s, which decrease towards the top, but even at the outlet of the condenser tube still reach respectable values which are above the maximum gas velocity in which countercurrent spray towers can be used (see W.S. standards »Absorption, Distillation and Cooling Towers ", 2nd unaltered edition 1962, page 398).

Es ist auch bekannt, die Abgase von Schwefelsäu-. chersteliungsanlagen mit Hilfe von alkalischen Flüssigkeiten zu reinigen (Duecker und West, »The Manufacture of Sulfuric Acid« 1959 (Neudruck 1971) Robert j5 E. Krieger Publishing Co, Seiten 346 bis 349). Die bekannten Verfahren für die Reinigung der Abgase von Schwefelsäureherstellungsanlagen sind nicht für das vorliegende Verfahren geeignet, weil diese Abgase eine völlig andere Zusammensetzung als die vorliegenden Aufschlußabgase aufweisen und unter ganz anderen Bedingungen als hier anfallen. Während die A-jfschlußabgase zu etwa 90% aus Wasserdampf bestehen, größere Mengen an mitgerissenen Feststoffe und Schwefelsäuretröpfchen enthalten und mit einer Temperatur bis zu etwa 170°C anfallen, sind die Abgase der Schwefelsäureherstellung wasserdampffrei und enthalten im wesentlichen neben Stickstoff, Sauerstoff und CO2 nur geringe Mengen Schwefelsäure und besitzen nur eine Temperatur vou etwa 70 bis 80°C, die ίο wesentlich niedriger ist als bei den Aufschlußabgasen. Überdies falk.11 im Gegensatz zu den Aufschlußabgasen die Abgase bei der Schwefelsäureherstellung über längere Zeiträume gleichmäßig in viel geringeren Mengen an als während der Schwallphase des 5ί vorliegenden Verfahrens.It is also known to exhaust sulfuric acid. generating systems with the help of alkaline liquids to clean (Duecker and West, "The Manufacture of Sulfuric Acid" 1959 (reprint 1971) Robert j5 E. Krieger Publishing Co, pp. 346-349). The known methods for cleaning the exhaust gases from Sulfuric acid production plants are not suitable for the present process because these exhaust gases are a have completely different composition than the present digestion exhaust gases and among completely different ones Conditions than apply here. While the final exhaust fumes 90% water vapor, larger amounts of entrained solids and Contain sulfuric acid droplets and occur at a temperature of up to about 170 ° C, the exhaust gases are the Sulfuric acid production free of steam and essentially contain nitrogen, oxygen and CO2 only have small amounts of sulfuric acid and only have a temperature of around 70 to 80 ° C, which is ίο is much lower than the digestion gases. Furthermore, falk.11 in contrast to the digestion gases the exhaust gases from the production of sulfuric acid over longer periods of time in much shorter periods Amounts of than during the surge phase of the 5ί present process.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß es optimale Wirksamkeit mit einem sparsamen Alkaliverbrauch koppelt und überdies leicht den jeweiligen Verhältnissen nicht nur von Aufschluß zu Aufschluß, sondern auch innerhalb des einzelnen Aufschlusses angepaßt werden kann.The advantages of the method according to the invention are that it is optimally effective with a economical alkali consumption is coupled and moreover easily to the respective conditions not only of digestion Exposure, but can also be adapted within the individual exposure.

Die Wirksamkeit der alkalischen Flüssigkeit ist zum einen von ihrer Alkalität abhängig: Je alkalischer die Flüssigkeit ist, desto wirksamer ist der Reinigungseffekt. Zum anderen hängt die Wirksamkeit von der Tropfengröße ab: Je kleiner die Tropfen sind. d. h. mit je größerer Feinheit die alkalische Flüssigkeit in den Gas-Dampfstrom eingedüst wird, desto größer ist die Wirksamkeit Zum dritten spielt die Verweildauer der Tropfen im Gas-Dampfstrom eine Rolle: Mit steigender Verweildauer steigt die Wirksamkeit Die Verweildauer ist nicht nur von der Tropfengröße abhängig, sondern auch von den Abmessungen des Kondensatorrohres und der Strömungsgeschwindigkeit im Gas-Dampfgemisch.The effectiveness of the alkaline liquid depends on the one hand on its alkalinity: the more alkaline the Liquid, the more effective the cleaning effect. On the other hand, the effectiveness depends on the drop size from: The smaller the drops are. d. H. the greater the fineness the alkaline liquid in the Gas-vapor flow is injected, the greater the effectiveness. Thirdly, the dwell time plays a role Drops in the gas-vapor stream play a role: the longer the dwell time, the greater the effectiveness The dwell time depends not only on the droplet size, but also on the dimensions of the condenser tube and the flow velocity in the gas-vapor mixture.

Wegen des in den Schwallphasen herrschenden starken Gas-Dampfgemischausstoßes muß das Kondensatorrohr einen großen Querschnitt aufweisen. Um einen ausreichenden Reinigungseffekt zu erhalten, muß dieser Querschnitt ausreichend mit Flüssigkeitsteilchen der alkalischen Flüssigkeit gefüllt werden, wobei deren Alkalität nicht zu niedrig sein darf. Um eine ausreichende Reinigung des Gas-Dampf-Gemisches zu erreichen, ist daher ein erheblicher Alkali-Verbrauch erforderlich, wenn die alkalische Flüssigkeit nur an einer Stelle eingeführt wird; anderenfalls ist die Reinigungswirkung unzureichend. Because of the strong gas-vapor mixture ejection prevailing in the surge phases, the condenser tube have a large cross-section. In order to obtain a sufficient cleaning effect, must this cross-section can be sufficiently filled with liquid particles of the alkaline liquid, with their The alkalinity must not be too low. To ensure adequate cleaning of the gas-steam mixture Achieve, therefore, a significant consumption of alkali is required if the alkaline liquid is only on one Place is introduced; otherwise the cleaning effect is insufficient.

Es wurde überraschenderweise ge'nnden, daß der Alkaüverbrauch gesenkt und die RefiUfnrigswirkurig gleichzeitig gesteigert werden kann, wenn die alkalische Flüssigkeit an mehreren Stellen in den Gas-Dampf-Strom eingeführt wird. Wegen der erforderlichen Kondensationswirkung des aus der rotierenden Flüssigkeit gebildeten Hohlzylinders muß das Kondensatorrohr eine gewisse Höhe haben; es bietet daher ausreichend Platz, um die alkalische Flüssigkeit in mehreren Zonen mit ausreichend großen gegenseitigen Abständen einzuführen, ohne daß unbedingt die Vorrichtung dafür gegenüber dem bekannten Verfahren vergrößert werden muß. Es ist eine ausreichende Verweilzeit der alkalischen Flüssigkeit gewährleistet, und zwar auch dann, wenn sie zur besseren Wirksamkeit in sehr kleinen Tropfen eingeführt wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die aus dem Kondensatorrohr gesammelte alkalische Flüssigkeit in ihrer Aikalität gemäß den jeweiligen Erfordernissen außerhalb des Kondensatorrohres neu eingestellt werden kann, ehe sie im Kreislauf in dar Kondensatorrohr zurückgeführt wird. Mit der Kreislaufrückführung ist eine beträchtliche Einsparung an Alkali verbunden.It was surprisingly found that the Alkaüconsumption reduced and the refiUfnrigswirkurig can be increased at the same time if the alkaline liquid is in several places in the gas-vapor flow is introduced. Because of the necessary condensation effect of the rotating liquid formed hollow cylinder, the condenser tube must have a certain height; it therefore offers sufficient space to the alkaline liquid in several zones with sufficiently large mutual To introduce intervals without necessarily having to use the device for this compared to the known method must be enlarged. A sufficient residence time of the alkaline liquid is guaranteed, even if it is introduced in very small drops for better effectiveness. Another The advantage of the method according to the invention is that the collected from the condenser tube alkaline liquid in its alkalinity according to the respective requirements outside the condenser tube can be readjusted before it is returned to the condenser tube in the circuit. With the Recycle is associated with a considerable saving in alkali.

Es empfiehlt sich allerdings, die alkalische Flüssigkeit nur in den Phasen des Aufschlusses un Kreislauf zurückzuführen, in denen keine starke Gas-Dampf-Entwicklung stattfindet. In Phasen starker Gas-Dampf-Entwicklung soll im allgemeinen die gesamte alkalische Flüssigkeit aus dem Kondensatorrohr abgezogen und verworfen werden, da sie in diesen Phasen zu stark verunreinigt und mit der rotierenden Flüssigkeit des Hohlzylinders sowie den kondensierten Dämpfen verdünnt ist.However, it is recommended that the alkaline liquid only be used in the digestion and cycle phases in which no strong gas-vapor development takes place. In phases of strong gas-steam development in general, the entire alkaline liquid is to be drawn off from the condenser tube and be discarded, as they are too heavily contaminated in these phases and with the rotating liquid of the Hollow cylinder and the condensed vapors is diluted.

Da aber diese Phasen im Vergleich zur gesamten im allgemeinen mehrstündigen Aufschlußdauer nur kurz sind, tritt der hierdurch entstehende Alkaliverlust gegenüber dem gesamten Alkaliumlauf nur wenig ins Gewicht und kann deshalb in Kauf genommen werden.But since these phases are compared to the entire im In general, the digestion time of several hours is short, the resulting loss of alkali occurs Compared to the total amount of alkaline flow, it weighs little and can therefore be accepted.

Die alkalische Flüsigkeit kann an jeder Stelle mit gleicher Alka'ität, in gleicher Menge und mit dem gleichen Verteilungsgrad in das Kondensatorrohr eingeführt werden. Eine bevorzugte Ausfülirungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Zufuhr der alkalischen Flüssigkeit an jeder Stelle hinsichtlich Konzentration und/oder Menge und/oder Verteilungsgrad getrennt geregelt wird. Es ist auch möglich, hinsichtlich der Regelung mehrere Einführungsstellen jeweils zusammenzufassen. Der Vorteil dieser The alkaline liquid can be used at any point with the same alkalinity, in the same amount and with the be introduced into the condenser tube with the same degree of distribution. A preferred embodiment of the method according to the invention consists in that the supply of the alkaline liquid at each point is regulated separately with regard to concentration and / or amount and / or degree of distribution. It is also possible to combine several introduction points with regard to the regulation. The advantage of this

Verfahrensweise besteht darin, daß die Zufuhr der alkalischen Flüssigkeit den jeweiligen Erfordernissen an der jeweiligen Stelle des Kondensatorrohres jederzeit optimal angepaßt werden kann. So kann beispielsweise in einer tiefer gelegenen EinfUhrungsstcllc der Verteilungsgrad der alkalischen Flüssigkeit erhöht werden, weil hier die Gefahr, daß alkalische Flüssigkeit wegen ihrer Feinteiligkeit aus der Vorrichtung ausgetragen wird, geringer ist als an höher gelegenen Stellen.The procedure is that the supply of the alkaline liquid to the respective requirements can be optimally adapted to the respective point of the condenser tube at any time. For example the degree of distribution of the alkaline liquid can be increased in a lower inlet, because here there is a risk that alkaline liquid will be discharged from the device because of its finely divided nature is lower than in higher places.

Die Anzahl der Stellen, an denen die alkalische Flüssigkeit zugeführt wird, kann je nach den Betriebserfordernissen und der Größe des Kondensatorrohres in weitem Maße frei gewählt werden. Es ist beispielsweise oft günstig, die alkalische Flüssigkeit an drei bis vier Stellen zuzuführen.The number of points at which the alkaline liquid is supplied can, depending on the operating requirements and the size of the condenser tube in can be freely chosen to a large extent. For example, it is often convenient to have the alkaline liquid at three to four Provide places.

Eine weitere günstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Gas-Dampf-Gemisch nach Durchtritt durch den aus der rotierenden Flüssigkeit gebildeten Hohlzylinder eine Verweilzone durchströmt, ehe es in den Abgaskamin austritt.Another favorable embodiment of the method according to the invention is that the A gas-vapor mixture after passing through the hollow cylinder formed from the rotating liquid Dwell zone flows through before it exits into the exhaust gas chimney.

Hierdurch wird die Verweilzeit der alkalischen Flüssigkeit vergrößert. Es besteht die Möglichkeit, diese Flüssigkeit auch an oben gelegenen Stellen des Kondensatorrohres sehr feinteilig einzuführen, ohne daß die Gefahr besteht, daß Flüssigkeitströpfchen von den abziehenden Gasen mitgerissen werden. Diese Verfahrensweise ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Dampf-Gemisches innerhalb des Kondensatorrohres groß ist.This increases the residence time of the alkaline liquid. There is a possibility of this Introduce liquid very finely at the top of the condenser tube without that there is a risk that liquid droplets will be entrained by the withdrawing gases. These The procedure is particularly advantageous when the flow rate of the gas-vapor mixture within the condenser tube is high.

Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung wird in der Zeichnung erläutert. Diese Vorrichtung besteht aus einem oder mehreren Aufschlußreaktoren (1), einem mit diesem Aufschlußreaktor bzw. diesen Aufschlußreaktoren verbundenen im wesentlichen senkrecht angeordneten Kondensatorrohr (2), das sich seitlich versetzt oberhalb des Aufschlußreaktors bzw. der Aufschlußreaktoren befindet, einer Zuführung für rotierende Flüssigkeit (3) im oberen Teil des Kondensatorrohres (2) und einem Sammler (5) am unteren Ende des Kondensatorrohres (2), der mit einer Auslaßleitung (6) und einer Rückführleitung (7) versehen ist Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einsprühvorrichtungen (4) für alkalische Flüssigkeit in verschiedener Höhe in das Kondensatorrohr (2) einmünden.A device suitable for carrying out the method according to the invention is illustrated in the drawing. This device consists of one or several digestion reactors (1), a substantially vertically arranged condenser tube (2) connected to this digestion reactor or these digestion reactors, which is laterally offset located above the digestion reactor or the digestion reactors, a feed for rotating Liquid (3) in the upper part of the condenser tube (2) and a collector (5) at the lower end of the Condenser tube (2) which is provided with an outlet line (6) and a return line (7) Device is characterized in that several injection devices (4) for alkaline liquid in open into the condenser tube (2) at different heights.

Das Kondensatorrohr (2) und die Zuführung für die rotierende Flüssigkeit (3) können beispielsweise in an sich bekannter Weise wie in »Chem. Ind. XXIII, Februar 1971, Seiten 89 bis 91« beschrieben ist, gebaut sein. Die Einsprühvorrichtungen (4) für alkalische Flüssigkeit können ebenfalls in an sich bekannter Weise gebaut sein. Vorteilhaft ist es oft, als Einsprühvorrichtungen in der Achse des Kondensatorrohres angeordnete nach unten gerichtete Düsen zu verwenden.The condenser tube (2) and the feed for the rotating liquid (3) can for example in on known way as in »Chem. Ind. XXIII, February 1971, pages 89 to 91 «is described to be built. the Injection devices (4) for alkaline liquid can also be constructed in a manner known per se be. It is often advantageous to use as injection devices in to use the axis of the condenser tube arranged downwardly directed nozzles.

Unmittelbar oberhalb des Kondensatorrohres (2) kann ein Verweilbehälter (8) angeordnet sein.Immediately above the condenser tube (2) a retention tank (8) can be arranged.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar oberhalb des Kondensatorrohres (2) ein Verweilbehälter (8) angeordnet ist, in den eine Einsprühvorrichtung (9) für alkalische Flüssigkeit einmündet Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung wird die Reinigungswirkung weiter erhöhtAn advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that directly above the condenser tube (2) a retention tank (8) is arranged, into which one Injection device (9) for alkaline liquid opens into this configuration of the device the cleaning effect is further increased

Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verweilbehälter (8) im Vergleich zum Kondensatorrohr (2) erweitert istAn advantageous embodiment of this device is characterized in that the retention tank (8) is widened compared to the condenser tube (2)

Diese Bauart hat den Vorteil, daß im Verweilbehälter durch die Vergrößerung des Querschnittes eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der durchströmenden Gase bewirkt wird: damit wird die Verweilzeil der Gase erhöht und die Gefahr, daß Tröpfchen der alkalischen Flüssigkeit in den Abgaskamin mitgerissen werden, weiter verringert.This type of construction has the advantage that a Reduction of the flow velocity of the gases flowing through is effected: thus the The dwell time of the gases is increased and the risk of droplets of the alkaline liquid being entrained into the exhaust gas chimney is further reduced.

Eine günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Rückführleitung (7) für die alkalische Flüssigkeit in ein Auffrischgefäß (10) einmündet, welches mit einer oder mehreren Zuführungen (H) für Zusätze versehen ist und aus dem eine oder mehrere Leitungen (12) zum Befördern der aufgefrischten alkalischen Flüssigkeit zu den Einsprühvorrichtungen (4) bzw. (9) abgehen. Es können auch Absetzbehälter und/oder Filter zum Abscheiden von mitgeführten oder im Auffrischgefäß gebildeten Feststoffen vorgesehen sein: desgleichen sind oft Rühreinrichtungen, z. B. mechanische Rührer oder Gasrührer, zweckmäßig. In der vom Auffrischgefüß abgehenden Leitung bzw. Leitungen sind Pumpen und/oder Dosiereinrichtungen (13) angeordnet.A favorable embodiment of the device according to the invention is that the return line (7) for the alkaline liquid opens into a refreshing vessel (10) which is provided with one or more inlets (H) for additives and from which one or several lines (12) for conveying the refreshed alkaline liquid to the spraying devices (4) and (9) exit. Settling tanks and / or filters can also be used for separating the entrained or solids formed in the replenisher may be provided: likewise, stirring devices, e.g. B. mechanical stirrer or gas stirrer, appropriate. In the line going out from the refreshing vessel or Lines are pumps and / or metering devices (13).

Wenn eine getrennte Regelung der den einzelnen Einsprühvorrichtungen zugeführten alkalischen Flüssigkeitsanteile vorgenommen werden soll, ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft, dl··, dadurch gekennzeichnet ist. daß das Auffrischgefäß in mehrere Abteilungen (14) aufgeteilt ist, wobei jede Abteilung getrennt mit einer oder mehreren Zuführungen (II) für die Zusätze versehen ist und aus jeder Abteilung eine getrennte Leitung (12) abgeht, die zu jeweils einer Einsprühvorrichtung (4) bzw. (9) und/oder einer Gruppe mehrerer Einsprühvorrichtungen (4) bzw. (9) hinführt. Jede dieser Leitungen ist mit Pumpen und/oder Dosiereinrichtungen (13) versehen.If the alkaline liquid components fed to the individual injection devices are to be regulated separately, an embodiment of the device according to the invention is advantageous, which is characterized. that the replenisher is divided into several compartments (14), wherein each department is provided separately with one or more feeders (II) for the additives and from each department has a separate line (12) leading to an injection device (4) or (9) and / or a group of several injection devices (4) or (9). Each of these lines is with Provided pumps and / or metering devices (13).

Es kann auch ein einheitliches nicht unterteiltes Auffrischgefau (iö) vorgesehen sein, aus dem zu jeweils einer Einsprühvorrichtung (4) bzw. (9) und/oder Gruppe mehrerer Einsprühvorrichtungen (4) bzw. (9) getrennt eine Leitung (12) abgeht, wobei jede Leitung getrennt mit einer Pumpe und/oder Dosiereinrichtung (13) versehen istA uniform, non-subdivided refreshing vessel (iö) can also be provided, from which to each an injection device (4) or (9) and / or a group of several injection devices (4) or (9) a line (12) leads off, each line separately with a pump and / or metering device (13) is provided

Die Auslaßleitung (6) aus dem Sammler (5) unterhalb des Kondensatorrohres (2) dient insbesondere zum Abführen der alkalischen Flüssigkeit in den Schwallphasen, in denen der Zylinder aus der rotierenden Flüssigkeit im Kondensatorrohr aufgebaut ist Die alkalische Flüssigkeit wird dann mit der rotierenden Flüssigkeit und dem Kondensat zusammen abgeführt Die Auslaßleitung (6) mündet in bekannter Weise entweder direkt im Kanal oder wird einer Abwasseraufbereitungsanlage zugeführtThe outlet line (6) from the collector (5) below the condenser tube (2) is used in particular to Discharge of the alkaline liquid in the surge phases in which the cylinder is out of the rotating Liquid is built up in the condenser tube The alkaline liquid is then rotating with the Liquid and condensate discharged together. The outlet line (6) opens in a known manner either directly in the sewer or is fed to a wastewater treatment plant

Es ist möglich, auch in den übrigen Phasen des Aufschlusses gegebenenfalls ständig oder zu gewissen Zeiten einen Anteil der alkalischen Flüssigkeit durch die Auslaßleitung (6) abzuführen. Diese Verfahrensweise ist unter Umständen angebracht, um eine übermäßige Anreicherung von Verunreinigungen in der alkalischen Flüssigkeit zu verhindern, oder sie ist unter Umständen go dann erforderlich, wenn das Volumen der alkalischen Flüssigkeit im Kreislauf zunimmt Anstatt oder neben der Auslaßleitung (6) aus dem Sammler können eine oder mehrere weitere Auslässe in der Rückführleitung (7) und/oder im Auffrischgefäß (10) vorgesehen sein.It is possible, if necessary, continuously or at certain times in the other phases of the digestion Times to discharge a portion of the alkaline liquid through the outlet line (6). This practice is may be appropriate to avoid excessive accumulation of impurities in the alkaline To prevent liquid or it may be necessary to go if the volume of the alkaline Liquid increases in the circuit Instead of or in addition to the outlet line (6) from the collector, a or several further outlets can be provided in the return line (7) and / or in the refreshing vessel (10).

Die alkalische Flüssigkeit kann zum Beispiel eine wäßrige Lösung eines Hydroxids oder Carbonats eines Alxaliions oder des Ammoniumions oder eine Erdalkalimetallhydroxidlösung sein. Besonders vorteilhaft istThe alkaline liquid can be, for example aqueous solution of a hydroxide or carbonate of an aluminum ion or ammonium ion or an alkaline earth metal hydroxide solution. Is particularly advantageous

eine Natriumhydroxidlösung. Die rotierende Flüssigkeit, die den Zylinder im Kondensatorrohr bildet, kann in bekannter Weist aus Wasser oder wässerigen Lösungen bestehen, z. B. aus Meerwasser. Nähere Angaben können aus den im Stand der Technik genannten Veröffentlichungen entnommen werden. Aus ihnen geht auch i'ie Art und Weise hervor, in der der rotierenden Flüssigkeitszylinder gebildet werden kann.a sodium hydroxide solution. The rotating liquid that forms the cylinder in the condenser tube can be in known way consist of water or aqueous solutions, e.g. B. from sea water. More details can be found in the publications mentioned in the prior art. Goes out of them also shows the manner in which the rotating cylinder of liquid can be formed.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die beschriebene Vorrichtung sind insbesondere für den diskontinuierlichen Aufschluß geeignet. Das Verfahren kann aber auch für die Behandlung der Gase und Dämpfe angewendet werden, die bei kontinuierlich durchgeführten Aufschlüssen entstehen. Selbstverständlich muß eine hierfür geeignete Vorrichtung dem jeweiligen Aufschlußverfahren angepaßt werden.The method according to the invention and the device described are in particular for the discontinuous Suitable for exposure. The process can also be used for the treatment of gases and vapors that arise from continuously carried out digestions. Of course one must suitable device for this purpose can be adapted to the respective digestion process.

Durch folgendes Beispiel wird die Erfindung näher erläutert: The invention is explained in more detail by the following example:

Es wurde ein 25 m langes Kondensatorrohr (2) mit einem lichten Durchmesser von 1,6 m verwendet. 13 m oberhalb der Abgaszuführung (15) aus einem Aufschlußreaktor (I) war eine ringförmige Zuführung für rotierende Flüssigkeit (3) angeordnet, die mit Schlitzen versehen war. durch die diese Flüssigkeit tangential in das Kondensatorrohr eingeführt werden konnte. In Abständen von 3, 6,5, 10 und 15 m oberhalb der AbgaszufUhrung (15) aus dem Aufschlußreaktor (1) war je eine Düse (4) bzw. (9) für alkalische Flüssigkeit im Kondensatorrohr angeordnet.A 25 m long condenser tube (2) with a clear diameter of 1.6 m was used. 13 m Above the exhaust gas feed (15) from a digestion reactor (I) was an annular feed for rotating liquid (3) arranged, which was provided with slots. through which this fluid tangentially in the condenser tube could be inserted. At intervals of 3, 6.5, 10 and 15 m above the Exhaust gas feed (15) from the digestion reactor (1) was a nozzle (4) or (9) for alkaline liquid in the Condenser tube arranged.

Im Aufschlußreaktor (1) wurden 18 t einer aus ilmenit gewonnenen Elektroofenschlacke mit Schwefelsäure aufgeschlossen. Durch die Zuführung für rotierende Flüssigkeit (3) wurden zu Beginn des Aufschlusses während der 10 Minuten dauernden Schwallphase 120OmVh Seewasser von Raumtemperatur eingeführt. Durch die drei unteren Düsen (4) für die alkalische Flüssigkeit wurden je !0 mVh 2,5prozentige Natronlauge, durch die oberste Düse (9) lOmVh 4prozenii£C· Natronlauge in das Kondensatorrohr eingedüst. Nach Beendigung der Schwallphase v/urde die Zuführung der Natronlauge durch die drei unteren Düsen (4) fortgesetzt. Hierbei wurde sie aus dem Sammler (5) durch die Rückführleitung (7) und die Leitungen (12) direkt im Kreislauf in die Düsen (4) zurückgeführt. Während der Schwallphase hatten die gereinigten Abgase einen SOrGehalt von 45 mg/m³ und danach einen SCVGehalt von 13 mg/m³.In the digestion reactor (1), 18 t of an electric furnace slag obtained from ilmenite were digested with sulfuric acid. Through the feed for rotating liquid (3), 120OmVh sea water at room temperature was introduced at the beginning of the digestion during the surge phase lasting 10 minutes. Through the three lower nozzles (4) for the alkaline liquid,! 0 mVh 2.5 percent sodium hydroxide solution was injected into the condenser tube, and through the uppermost nozzle (9) 10 milliVh 4 percent caustic soda was injected into the condenser tube. After the end of the surge phase, the sodium hydroxide solution was continued through the three lower nozzles (4). Here it was returned from the collector (5) through the return line (7) and the lines (12) directly in the circuit to the nozzles (4). During the surge phase, the cleaned exhaust gases had an SOr content of 45 mg / m ³ and then an SCV content of 13 mg / m ³ .

Wurde unter den gleichen Bedingungen, jedoch ohne Zufuhr von Natronlauge gearbeitet, dann wiesen die während der Schwallphase das Kondensatorrohr verlassendenAbgaseeinenSOrGehalt von461 mg/m³ auf.If the same conditions were used, but without the addition of sodium hydroxide solution, the exhaust gases leaving the condenser tube during the surge phase had an SOr content of 461 mg / m ³ .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for treating the digestion of titanium-containing materials with sulfuric acid resulting gases and vapors, whereby in the phases of the digestion, in which large gas and Steam quantities occur, these gases and vapors inside a condenser tube through a a rotating liquid formed hollow cylinder out and the vapors at least partially condensed, the liquid being collected separately from the digestion, thereby characterized in that during the entire duration of the digestion at several points at different heights in the condenser tube an alkaline liquid is injected into the flow of the gas-vapor mixture in fine drops is, the alkaline liquid is collected separately from the digestion and in the phases of the Digestion in which no large amounts of gas and steam occur, at least partially in the Circuit is fed back to the injection devices in the condenser tube.

2. The method according to claim 1, characterized in that the supply of the alkaline liquid Regulated separately at each point with regard to concentration and / or amount and / or degree of distribution will.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the gas-steam mixture After passing through the hollow cylinder formed from the rotating liquid, a dwell zone flows through before it emerges from the exhaust chimney.

4. Device for performing the method according to claims 1 to 3, consisting of one or several digestion reactors (1), one with this digestion reactor or these digestion reactors connected substantially vertically arranged condenser tube (2), which is laterally offset above the digestion reactor or the digestion reactors, a feed for rotating liquid (3) in the upper part of the condenser tube (2) and a collector (5) on the lower end of the condenser tube (2), which is connected to an outlet line (6) and a return line (7) is provided, characterized in that several injection devices (4) for alkaline liquid Open into the condenser tube (2) at different heights.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that immediately above the condenser tube (2) a retention tank (8) is arranged, in which an injection device (9) for alkaline Liquid flows in.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the retention tank (8) in comparison is expanded to the condenser tube (2).

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