DE2700009A1

DE2700009A1 - Verfahren zur aufkonzentrierung von verduennter phosphorsaeure

Info

Publication number: DE2700009A1
Application number: DE19772700009
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Blumrich; Karl-Heinz Dipl Ing Doerr; Hugo Grimm; Ulrich Dr Sander
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-01-03
Publication date: 1978-07-06
Also published as: GB1589945A; DE2700009B2; CA1085583A; ES465669A1; ZA777069B; IT1090383B; BR7800006A; NO774454L; AU513920B2; DE2700009C3; BE862580A; PL203780A1; FR2376071A1; JPS5385797A; FI773907A; SE7800045L; AU3150177A

Description

KSTALLGESELLSCHAFT Frax-Jcfurt/M., 29. Dezember 1976

Aktiengesellschaft Sehr/HGa 2/00009

6000 Frankfurt/M. —

prov. Nr. 8037 LC

Verfahren zur Aufkonzentrierung von verdünnter Phosphorsäure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufkonzentrierung von verdünnter Phosphorsäure, wobei die verdünnte Phosphorsäure durch indirekten Wärmeaustausch auf eine unterhalb ihrer Siedetemperatur liegende Temperatur aufgeheizt wird, die aufgeheizte verdünnte Phosphorsäure versprüht und in

direkten Kontakt mit heißen Gasen gebracht wird, Wasserdampf und Fluorverbindungen im Abgas abgeführt werden, und die Fluorverbindungen aus dem Abgas entfernt werden.

Beim Aufschluß von Rohphosphaten mit Schwefelsäure fällt in vielen Fällen eine verdünnte Phosphorsäure von etwa 26 bis 32 % ^P2^5 ^an* ^die ^^r ^den ^Einsa^^z ^{bei der} Düngemittelherstellung auf über etwa 45 % Έ-^^ aufkonzentriert werden muß. Diese Aufkonzentrierung erfolgt durch Verdampfung von Wasser im direkten Kontakt mit heißen Gasen oder durch indirekte Wärmezufuhr unter Vakuum, wobei eine Kristallisation vorgesehen werden kann (A. V. Slack: "Phosphoric Acid", Band II, 1968, Marcel Dekker, Inc., New York, Seiten 581 - 634). Bei der Aufkonzentrierung durch indirekte Wärmezufuhr unter Vakuum ist zur Erzeugung des Vakuum eine aufwendige Apparatur erforderlich, es besteht die Gefahr des Siedeverzugs, da im Siedebereich gefahren werden muß, und es ist der Einsatz von Primärenergie oder Dampf erforderlich. Bei der Aufkonzentrierung durch direkten Kontakt mit heißen Gasen wird bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung der heißen Gase

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Primärenergie oder Dampf benötigt, wodurch beträchtliche Kosten entstehen. Auch die indirekte Aufheizung der Säure vor dem Kontakt mit den heißen Gasen erfolgt zum Teil mittels Dampf. Bei der Verwendung von Tauchbrennern wird außerdem eine beträchtliche Menge von nur schwer abscheid— baren Säurenebeln erzeugt und mit den Abgasen abgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatz von Primärenergie oder Dampf bei der Aufkonzentrierung im direkten Kontakt mit heißen Gasen zu vermeiden, dabei den apparativen Aufwand und die Betriebskosten möglichst gering zu halten, und den Gehalt an Säurenebeln im Abgas ebenfalls gering zu halten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die verdünnte Phosphorsäure durch indirekten Wärmeaustausch mittels abzuführender Wärme aus dem Absorptionssystem einer Schwefelsäurekontaktanlage aufgeheizt wird, die aufgeheizte verdünnte Phosphorsäure in zwei hintereinanderliegenden Aufkonzentrierstufen in zwei Säurekreisläufen versprüht und mit einem aufgeheizten Gasgemisch aus dem Endgas der Schwefelsäurekontaktanlage und zugemischter Luft in direkten Kontakt gebracht wird, die Aufheizung des Gasgemisches durch indirekten Wärmeaustausch mittels überschüssiger Gaswärme der aus der ersten Kontaktstufe der Schwefelsäurekontaktanlage austretenden teilweise zu SO, umgesetzten Gase vor ihrem Eintritt in das heiß betriebene Zwischenabsorptionssystem erfolgt, das aufgeheizte Gasgemisch nacheinander durch die erste und zweite Aufkonzentrierstufe geleitet wird, und aus dem Abgas in einer mehrstufigen Fluorwäsche die Fluorverbindungen durch Absorption entfernt werden.

Die Aufheizung des Gasgemisches durch indirekten Wärmeaustausch mit der überschüssigen Gaswärme der aus der ersten Kontaktstufe austretenden, teilweise zu SO, umgesetzten

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Gase erfolgt in der Weise, daß entweder das Endgas aufgeheizt und vor dem Eintritt in den Aufkonzentrierer mit Luft vermischt wird, oder daß die Luft entsprechend aufgeheizt und dann mit dem Endgas vermischt wird. Die Aufheizung des Gasgemisches erfolgt zweckmäßigerweise in der zweiten Wärmeaustauschstufe der SO,-haltigen Gase, in Strömungsrichtung der SO,-haltigen Gase gesehen. Die Zwischenabsorption der Schwefelsäurekontaktanlage wird im Gleichstrom zwischen Gasphase und Schwefelsäure so betrieben, daß die Gasaustrittstemperatur der SC^-haltigen Gase etwa der Temperatur der ablaufenden Schwefelsäure entspricht und die Ablauftemperatur der Schwefelsäure mindestens 95⁰C beträgt. Die Bezeichnung der ersten und zweiten Aufkonzentrierstufe erfolgt immer in Richtung der Strömung der heißen Gase. Die Aufkonzentrierung erfolgt im allgemeinen auf 45-60 % P₂O₅.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die verdünnte Phosphorsäure zuerst unter Einspeisung der frischen verdünnten Phosphorsäure in der zweiten Aufkonzentrierstufe im Kreislauf geführt wird, der Säurekreislauf mittels der aus dem Schwefelsäurekreislauf des Zwischenabsorptionssystems der Schwefelsäurekontaktanlage abzuführenden Wärme aufgeheizt, in die zweite Aufkonzentrierstufe im Gegenstrom zu dem aufwärtsströmenden Gasgemisch versprüht, aus dem Sumpf zum Teil in den Sumpf der ersten Aufkonzentrierstufe und zum anderen Teil in den Kreislauf der zweiten Aufkonzentrierstufe geleitet, der Säurekreislauf aus dem Sumpf der ersten Aufkonzentrierstufe mittels der aus dem Schwefelsäur ekr ei slauf des Endabsorbersystems abzuführenden Wärme aufgeheizt, in die erste Aufkonzentrierstufe im Gleichstrom zu den abwärtsströmenden Gasen versprüht, und aus dem Säurekreislauf der ersten Aufkonzentrierstufe aufkonzentrierte Phosphorsäure entnommen wird. Dadurch wird eine günstige übertragung und Einbringung der für die Aufkonzentrierung notwendigen Wärme erzielt und Ansatzbildungen im

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Aufkonzentrierer vermieden, da in die erste Aufkonzentrierstufe Wärme mit höherem Temperaturniveau über die Gasphase und in die zweite Stufe nur Wärme mit relativ niedrigem Temperaturniveau über die aufgeheizte Säure eingebracht wird. Grundsätzlich ist jedoch eine Vertauschung der Aufheizung der Kreisläufe der Phosphorsäureaufkonzentrieranlage im Zwischenabsorber- und Endabsorbersystem möglich.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Aufkonzentrierung in der ersten Aufkonzentrierstufe in einem senkrechten Venturi erfolgt. Dadurch wird in einer kleinen Einheit ein günstiger und schneller Wärme- und Stoffaustausch durch innige Vermischung von Gas- und Flüssigphase erzielt. Da sämtliche Wände ständig mit Säure bespült werden, werden Ansätze der beim Aufkonzentrieren der Säure sich ausscheidenden Feststoffe vermieden, da diese in Suspension verbleiben. Außerdem ist der Druckverlust im Gas gering.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Aufheizung des Säurekreislaufes der ersten Aufkonzentrierstufe durch abzuführende Wärme aus dem Schwefelsäurekreislauf eines heiß betriebenen Endabsorbersystems erfolgt. Der Endabsorber der Schwefelsäurekontaktanlage wird zumindestens in einer ersten Absorptionsstufe im Gleichstrom zwischen der Gasphase und der Schwefelsäure betrieben. Die zweite Stufe kann im Gegenstrom mit ungekühlter Schwefelsäure betrieben werden, so daß die Austrittstemperatur des Endgases der Ablauftemperatur der Schwefelsäure entspricht, die mindestens 95°C beträgt. Durch diese Ausgestaltung wird die aus den beiden Absorptionssystemen der Schwefelsäurekontaktanlage mit den Gasen ausgetragene Wärmemenge erhöht und die aus den Schwefelsäurekreisläufen abzuführende Wärmemenge entsprechend vermindert. Dadurch kann die Fläche der Wärmeaustauscher für die Kühlung der Schwefelsäure reduziert werden, während die überschüssige Wärme der Absorptionssysteme der Kontaktanlage in günstiger Weise für die Aufkonzentrierung der Phosphorsäure nutzbar gemacht wird.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß das Endgas des 'Endabsorbersystems der Schwefelsäurekontaktanlage

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mittels überschüssiger Gaswärme der aus der ersten Kontaktstufe der Schwefelsäurekontaktanlage austretenden Gase in einer gasseitig gesehen zweiten Wärmeaustauschstufe erfolgt und die Luft dem aufgeheizten Endgas zugemischt wird. Dadurch wird eine Unterschreitung des Taupunktes der SO^-haltigen Gase in dem Wärmeaustauscher an den Austauschflächen vermieden.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß bei der Verarbeitung von kalt anfallenden Gasen mit einem hohen S02-Gehält in der Schwefelsäurekontaktanlage ein Teil des Gasgemisches in dem Endwärmeaustauscher nach der letzten Kontakthorde aufgeheizt wird. Diese Ausgestaltung hat vor allem dann Vorteile, wenn in der Schwefelsäurekontaktanlage SOp-haltige Gase aus metallurgischen Anlagen mit einem S0₂-Gehalt von mehr als 8,5 % verarbeitet werden und überschüssige Wärme für autothermen Betrieb der Kontaktanlage vorhanden ist. Der Endwärmeaustauscher wird vorzugsweise zweistufig ausgebildet, wobei die heißgasseitig erste Stufe zur Vorwärmung von Gasen für die Kontaktanlage und die zweite Stufe zur Aufheizung des Gasgemisches verwendet wird. Dabei kann entweder die Luft oder das Endgas aufgeheizt werden.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die heißen Gase mit einer Temperatur von 70 - 25O⁰C, vorzugsweise 80 - 220⁰C, in die erste Aufkonzentrierstufe geleitet werden. Dadurch wird eine gute Wärmezufuhr in die erste Stufe erzielt, ohne daß Anbackungen auftreten.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die heißen Gase mit einer Temperatur von 100 - 280°C, vorzugsweise 120 - 25O⁰C, in die erste Aufkonzentrierstufe geleitet werden. Dadurch wird bei der Verarbeitung von hochprozentigen SOp-haltigen Gasen in der Kontaktanlage eine sehr gute Wärmezufuhr in die erste Stufe erzielt, ohne daß Anbackungen auftreten. ■

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Phosphorsäure mit einer Temperatur von 60 - 1OO°C, vorzugsweise 75 - 90⁰C, in die erste Aufkonzentrierstufe versprüht

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wird. Dadurch wird zusätzlich Wärme in die erste Stufe durch Wärme in der Säure mit relativ niedrigem Temperaturniveau eingebracht und gleichzeitig eine gute Verdampfung von Wasser in der ersten Stufe erzielt, ohne daß die Gefahr von Ansatzbildung auftritt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Absorption der Fluorbestandteile in einer Absorptionseinheit mit zwei hintereinandergeschalteten Stufen erfolgt, wobei in der ersten Stufe der Absorptionseinheit Kieselfluorwasserstoffsäure im Gleichstrom mit den Gasen in einen senkrechten Venturiabsorber eingedüst und in der zweiten Stufe Kieselfluorwasserstoffsäure im Gegenstrom zu den Gasen in einen Leerturm eingedüst wird, und die Innenwände der Absorptionseinheit von der eingedüsten Kieselfluorwasserstoffsäure weitgehend beaufschlagt werden. Die Beaufschlagung der Innenwände mit Kieselfluorwasserstoffsäure wird dadurch erreicht, daß die Eindüsung der Kieselfluorwasserstoffsäure mit Turbulenz erfolgt. Dadurch werden Ansätze von ausgeschiedenem SiC^, das bei der Hydrolyse von SiF^ entsteht, an den Wänden vermieden. Außerdem wird eine gute Absorption durch Erzielung einer optimalen Phasengrenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit erreicht.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Absorption der Fluorbestandteile in zwei hintereinandergeschalteten Absorptionseinheiten erfolgt und in den Säurekreislauf der zweiten Stufe der zweiten Absorptionseinheit kontinuierlich Wasser zugegeben wird, die Säure aus dem Sumpf der zweiten Stufe in den Sumpf der ersten Stufe der zweiten Absorptionseinheit überläuft, die Säure aus dem Sumpf der ersten Stufe der zweiten Absorptionseinheit in den Sumpf der zweiten Stufe der ersten Absorptionseinheit überläuft, die Säure aus dem Sumpf der zweiten Stufe in den Sumpf der ersten Stufe der ersten Absorptionseinheit überläuft und die Kieselfluorwasserstoffsäure aus dem ersten

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Sumpf der ersten Absorptionseinheit als Produktion abgezogen wird. Durch die Einstellung eines kontinuierlichen Fließgleichgewichtes nach dem Überlaufprinzip wird erreicht, daß die stationären Konzentrationen der Kieselfluorwasserstoffsäure in den einzelnen Kreisläufen der verschiedenen Absorptionsstufen ein Konzentrationsgefälle von der ersten bis zur letzten Stufe ergeben. Dadurch werden optimale und konstante Bedingungen für die Fluorabsorption gewährleistet. Gleichzeitig wird durch die Einstellung eines kontinuierlichen Fließgleichgewichtes die Verweilzeit der Säure in den einzelnen Sümpfen auf einem Minimum gehalten und eine verstärkte Alterung, verbunden mit einem Absetzen des ausgeschiedenen SiO₂, vermieden und ein weitgehender Austrag des SiO₂ mit der Produktionsabgabe aus den Absorptionseinheiten erzielt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die kontinuierliche Wasserzugabe in der zweiten Stufe der zweiten Absorptionseinheit so geregelt wird, daß die Konzentration der aus der ersten Stufe der ersten Absorptionseinheit abgezogenen Produktionssäure der gewünschten Konzentration der Kieselfluorwasserstoffsäure entspricht. Dadurch ist eine einfache Einstellung der gewünschten Kieselfluorwasserstoffsäure-Konzentration der abgegebenen Produktion möglich.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß durch Ausbildung der Böden der Sümpfe mit Neigung zu den Ansaugstellen der Säurekreislauf pumpen das sich bei der Bildung von Kieselfluorwasserstoffsäure gleichzeitig ausscheidende Kieselgel bzw. SiO₂ in Suspension gehalten wird, mit der Säure durch alle Stufen der Absorptionseinheiten fließt und mit der als Produktion abgezogenen Kieselfluorwasserstoffsäure kontinuierlich aus dem Absorptionssystem ausgetragen wird. Dadurch wird das Absetzen von in der flüssigen Phase suspendiertem SiO₂ weiter vermindert, da in den Sümpfen eine turbulente Säureströmung erzielt wird und ruhende Flüssigkeitsbereiche vermieden werden.

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Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher und beispielsweise erläutert.

Die Figuren zeigen Fließschema für die Aufkonzentrierung von verdünnter Phosphorsäure im Verbund mit Schwefelsäurekontaktanlagen, wobei in

Fig. 1 die Schwefelsäurekontaktanlage mit SOp-haltigen Gasen aus einer Schwefelverbrennung,

Fig. 2 die Schwefelsäurekontaktanlage mit SC^-haltigen Gasen aus einer Röstanlage;

Fig. 3 die Schwefelsäurekontaktanlage mit hochprozentigen S0₂-haltigen Gasen aus einer pyrometallurgischen Anlage

betrieben wird.

über Leitung 1 wird Rohphosphat und über Leitung 2 Schwefelsäure in die Aufschlußanlage 3 geleitet. Aus der Filtration wird die verdünnte Phosphorsäure über Leitung 5 in einen Rührbehälter 6 und über Leitung 7 in die aus einem Leerturm bestehende zweite Aufkonzentrierstufe 8 geleitet. Aus dem Sumpf 9 der zweiten Aufkonzentrier stufe 8 wird Phosphorsäure mittels Pumpe 10 über Leitung 11 in den Wärmeaustauscher 12 geleitet, dort aufgeheizt und über Leitung 13 in die zweite Aufkonzentrierstufe 8 versprüht. Die in den Sumpf 9 abgeschiedene Phosphorsäure fließt über Leitung 14 zum Teil in den Sumpf 15 der aus einem senkrechten Venturi bestehenden ersten Aufkonzentrierstufe 16. Über Leitung 17_t Pumpe 18, Leitung 19 wird Phosphorsäure aus dem Sumpf 15 in den Wärmeaustauscher 20 geleitet, dort aufgeheizt und über Leitung 21 in die erste Aufkonzentrierstufe 16 versprüht. Die Abgabe der aufkonzentrierten Phosphorsäure erfolgt über Leitung 22 in den Rührbehälter 23.

über Leitung 24 und 24a treten die SOg-haltigen Gase in den Kontaktkessel 25 und werden dort in bekannter Weise

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katalytisch umgesetzt. Nach der ersten Kontaktstufe treten die teilweise umgesetzten, SO^-haltigen Gase über Leitung in die erste Wärmeaustauschstufe 27 und über Leitung 28 in die zweite Wärmeaustauschstufe 29. Über Leitung 30 werden die gekühlten SO^-haltigen Gase in den Zwischenabsorber 31 geleitet, dort mittels Schwefelsäure weitgehend von SO, befreit. Über Leitung 32 werden die das restliche SO2 enthaltenden Gase in die erste Wärmeaustauschstufe 27 geleitet, dort auf die Arbeitstemperatur der nächsten Kontaktstufe aufgeheizt und über Leitung 33 in die zweite Kontaktstufe des Kontaktkessels 25 geleitet, wo sie in bekannter Weise fertig umgesetzt werden. Über Leitung 34 werden die umgesetzten SO^-haltigen Gase in einen Wärmeaustauscher geleitet, dort abgekühlt, über Leitung 36 in den Endabsorber 37 geleitet und dort mittels Schwefelsäure von SO, befreit. Über Leitung 38 werden die Endgase der Kontaktanlage in die zweite Wärmeaustauschstufe 29 geleitet, dort im Wärmeaustausch mit den SO,-haltigen Gasen aufgeheizt, und über Leitung 39 dem Gebläse 40 zugeführt. Über Filter 41 und Leitung 42 wird dem Gebläse 40 Luft zugeführt.

In Figur 3 wird die gefilterte Luft vorher in der zweiten Wärmeaustauschstufe 35a im Wärmeaustausch gegen die zur Endabsorption 37 geleiteten, SO,-haltigen Gase aufgeheizt. Über Leitung 43 wird das aufgeheizte Gasgemisch in die erste Aufkonzentrierstufe 16 geleitet. Dort wird im Gleichstrom mit der versprühten Phosphorsäure das Gasgemisch und die Phosphorsäure unter adiabatischer Wasserverdampfung abgekühlt, die dabei aufkonzentrierte Phosphorsäure weitgehend in den Sumpf 15 abgeschieden, und das mit Wasserdampf angereicherte Gas in die zweite Aufkonzentrierstufe 8 geleitet, wo es im Gegenstrom zu der versprühten Phosphorsäure aufwärts geleitet wird. Dabei findet eine weitere adiabatische Wasserverdampfung unter entsprechender Abkühlung der in den Sumpf 9 abgeschiedenen Phosphorsäure statt.

Das Wasserdampf und Fluorverbindungen enthaltende Abgas der Aufkonzentrierung wird über Leitung 44 in die erste

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Absorptionseinheit 45 geleitet, dort in der aus einem senkrechten Venturi bestehenden ersten Stufe 45a mit Kieselfluorwasserstoffsäure im Gleichstrom behandelt und in der zweiten Stufe 45b mit Kieselfluorwasserstoffsäure im Gegenstrom behandelt. In der zweiten Absorptionseinheit 46 erfolgt eine nochmalige entsprechende Behandlung. Das von Fluorverbindungen weitgehend befreite Gas wird über Leitung 47 in die Atmosphäre geleitet. Über Leitung 48 wird Wasser in den Kreislauf der zweiten Stufe 46b der zweiten Absorptionseinheit 46 geleitet. Über Leitung 49 wird die erzeugte Kieselfluorwasserstoffsäure aus dem Kreislauf der ersten Stufe 46a der zweiten Absorptionseinheit 46 in den Kreislauf der zweiten Stufe 45b der ersten Absorptionseinheit 45 geleitet. Die gesamte Produktion an Kieselfluorwasserstoffsäure wird aus dem Kreislauf der ersten Absorptions stufe 45a der ersten Absorptionseinheit 45 über Leitung 50 abgeführt.

Die Aufheizung der Phosphorsäure in den Wärmeaustauschern und 20 erfolgt durch die über Leitung 51 bzw. 52 in die Wärmeaustauscher 12 bzw. 20 geleitete Schwefelsäure, die dabei abgekühlt und über Leitung 53 bzw. 54 wieder in die Absorber 31 bzw. 37 geleitet wird.

Die Erzeugung der S0₂-haltigen Gase erfolgt in einem Schwefelverbrennungsofen 55a, einem Wirbelschicht-Röstofen 55b und einem Flammenzyklon-Reaktor 55c. Die heißen S0₂-haltigen Gase werden im Abhitzekessel 56 abgekühlt, wobei die abgeführte Wärme zur Dampferzeugung benutzt wird. In Figur 1 werden die gekühlten S0₂-haltigen Gase über Leitung 24 direkt in den Kontaktkessel 25 geleitet. In Figur 2 und 3 erfolgt nach Kühlung zunächst eine der bekannten Gasreinigungen und Gastrocknungen, an die sich dann die Aufheizung der gereinigten SOp-haltigen Gase auf die Arbeitstemperatur der ersten Kontakthorde anschließt, wozu die bei der katalytischen Oxydation des SO₂ zu SO, im Kontaktkessel frei werdende Wärme eingesetzt wird. In Figur 1 wird diese Wärme zur Dampferzeugung benutzt. In allen Fällen wird die für die Schwefelverbrennung und S0₂-Oxydation benötigte Luft vorher getrocknet.

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Ausführungsbeispiele

Die Schwefelsäurekontaktanlage ist in allen Fällen für eine Produktionskapazität von 1500 t H₂SO^ pro Tag, gerechnet als 100 %±ge H₂SO^, ausgelegt.

Die Angaben werden mit den Positionsangaben der Figuren 1 bis 3 dargestellt.

Pos.	Rohphosphat P₂0c-Gehalt	Einheit	t/h Gew. %	Fig. 1	Fig. 2	Fig. 3
1	Schwefelsäure (gerechnet als 100 %)	t/h Gew.j6	t/h Gew. %	70,4 34	70,4 34	70,4 34
2	t/h	t/h	62,5	62,5	62,5
7	verdünnte, frische t/h Phosphorsäure Gew.%	Nm³/h Vol.%	77,6 29	83,3 27	80,4 28
22	aufkonzentrierte Pho sphorsäure P₂0c-Gehalt	Nm³/h ⁰C	41,7 54	41,7 54	41,7 54
50	H~SiF_fi-Abgabe H^SiFg-Gehalt	⁰C	33,4 20	33,4 20	33,4 20
48	Wasseraufgabe	Nm⁵/h* ⁰C	29	.29	29
24	Gasmenge S0₂-Konzentr.	Nm⁵/h* ⁰C	145484 10	175500 8	102000 14
38	Gasmenge Gastemperatur	124375 140	154416 140	80453 140
39	Gastemperatur	254	235	305
42	Luftmenge Lufttemperatur	50866 20	15590 20	89548 165
43	Gasmenge Gastemp eratur	170000 184	170000 215	170000 231

♦trocken

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Pos.

Einheit Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

Gastemperatur ⁰C , Wasserdampfgehalt g/Nnr

trocken

g/Nm³
trocken

Fluorgehalt

75 188

5,2

75 224

5,2

75 209

5,2

Gasmenge

Nm³/h trocken Gastemperatur ⁰C Wasserdampfgehalt g/Nm-5

trocken

170000

63 240

170000

63 240

170000

63 240

21	Pho sphorsäure- Konzentration Temperatur	Gew. % P₂O₅ ⁰C	54 85	54 85	54 85
19	Pho sphorsäure- Temperatur	⁰C	75	75	75
13	Pho sphorsäure- Konzentration Temperatur	Gew.% P₂O₅ ⁰C	41 80	39 80	40 80
11	Pho sphorsäure- Temperatur	⁰C	71	71	71
51	Schwefelsäure konzentration Temperatur	Gew. % H₂SO₄ °C	98,5 140	98,5 140	98,5 140
53	Temperatur	⁰C	111	111	111
52	Schwefelsäure konzentration Temperatur	Gew.% H₂SO₄ ⁰C	98,5 140	98,5 140	98,5 140
54	Temperatur	⁰C	121	121	121

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Die Vorteile der Erfindung bestehen hauptsächlich darin, daß eine Aufkonzentrierung von verdünnter Phosphorsäure ohne Verwendung von Primärenergie oder Dampf möglich ist, wobei gleichzeitig überschüssige Abwärme einer Schwefelsäurekontaktanlage mit relativ niedrigem Temperaturniveau in wirtschaftlicher Weise und geringem Aufwand genutzt werden kann. Die Betriebskosten des Verbundsystems sind niedrig, da für die Aufkonzentrierung keine Primärenergie oder teurer Dampf benötigt wird und Kosten für die Abführung von überschüssiger Wärme aus den Absorptionssystemen der Kontaktanlage eingespart werden. Gleichzeitig wird das Endgas der Kontaktanlage nochmals ohne zusätzlichen Aufwand gereinigt. Die Fluorbestandteile der aufzukonzentrierenden Rohphosphorsäure werden sehr weitgehend bei der Aufkonzentrierung ausgetrieben und in der nachgeschalteten Absorption der Fluorverbindungen in Form einer verwertbaren Kieselfluorwasserstoffsäure gewonnen. Die mit hohem Temperaturniveau anfallende Wärme bei der Herstellung der S0₂-haltigen Gase und bei der katalytischen Umsetzung in der Kontaktanlage - die üblicherweise über eine Dampf gewinnung zur Aufkonzentrierung der Phosphorsäureproduktion benötigt wird - steht damit zur freien Energiegewinnung zur Verfügung, soweit sie nicht im Falle von kalt anfallenden SC^-haltigen Gasen zu deren Aufheizung auf die Arbeitstemperatur der ersten Kontakthorde benötigt wird.

- Patentansprüche -

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Le e rs e ite

Claims

Patentansprüche

Belegexemplar

Dart ment geändert werden

• 1. Verfahren zur Auf konzentrierung von verdünnter Phosphorsäure, wobei die verdünnte Phosphorsäure durch indirekten Wärmeaustausch auf eine unterhalb ihrer Siedetemperatur liegende Temperatur aufgeheizt wird, die aufgeheizte verdünnte Phosphorsäure versprüht und in direkten Kontakt mit heißen Gasen gebracht wird, Wasserdampf und Fluorverbindungen im Abgas abgeführt werden, und die Fluorverbindungen aus dem Abgas entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Phosphorsäure durch indirekten Wärmeaustausch mittels abzuführender Wärme aus dem Absorptions system einer Schwefelsäurekontaktanlage aufgeheizt wird, die aufgeheizte verdünnte Phosphorsäure in zwei hintereinanderliegenden Aufkonzentrierstufen in zwei Säurekreisläufen versprüht und mit einem aufgeheizten Gasgemisch aus dem Endgas der Schwefelsäurekontaktanlage und zugemischter Luft in direkten Kontakt gebracht wird, die Aufheizung des Gasgemisches durch indirekten Wärmeaustausch mittels überschüssiger Gaswärme der aus der ersten Kontaktstufe der Schwefelsäurekontaktanlage austretenden teilweise zu SO, umgesetzten Gase vor ihren Eintritt in das heiß betriebene Zwischenabsorptionssystem erfolgt, das aufgeheizte Gasgemisch nacheinander durch die erste und zweite Aufkonzentrierstufe geleitet wird, und aus dem Abgas in einer mehrstufigen Fluorwäsche die Fluorverbindungen durch Absorption entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Phosphorsäure zuerst unter Einspeisung der frischen verdünnten Phosphorsäure in der zweiten Aufkonzentrierstufe im Kreislauf geführt wird, der Säurekreislauf mittels der aus dem Schwefelsäurekreislauf des Zwischenabsorptionssystems der Schwefelsäurekontaktanlage abzuführenden Wärme aufgeheizt, in die zweite Aufkonzentrierstufe im Gegenstrom zu dem aufwärtsströmenden Gasgemisch versprüht,

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aus dem Sumpf zum Teil in den Sumpf der ersten Aufkonzentrierstufe und zum anderen Teil in den Kreislauf der zv/eiten Aufkonzentrierstufe geleitet, der Säurekreislauf aus dem Sumpf der ersten Aufkonzentrierstufe mittels der aus dem Schwefelsäurekreislauf des Endabsorbersystems abzuführenden Wärme aufgeheizt, in die erste Aufkonzentrierstufe im Gleichstrom zu den abwärtsströmenden Gasen versprüht, und aus dem Säurekreislauf der ersten Aufkonzentrierstufe aufkonzentrierte Phosphorsäure entnommen wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufkonzentrierung in der ersten Aufkonzentri er stufe in einem senkrechten Venturi erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung des Säurekreislaufes der ersten Aufkonzentrierstufe durch abzuführende Wärme aus dem Schwefelsäur ekr ei si auf eines heiß betriebenen Endabsorbersystems erfolgt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Endgas des Endabsorbersystems der Schwefelsäurekontaktanlage mittels überschüssiger Gaswärme der aus der ersten Kontaktstufe der Schwefelsäurekontaktanlage austretenden Gase in einer gasseitig gesehen zweiten Wärmeaustauschstufe erfolgt und die Luft dem aufgeheizten Endgas zugemischt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von kalt anfallenden Gasen mit einem hohen SOg-Gehalt in der Schwefelsäurekontaktanlage ein Teil des Gasgemisches in dem Endwärmeaustauscher nach der letzten Kontakthorde aufgeheizt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase mit einer Temperatur von 70 - 25O°C, vorzugsweise 80 - 220⁰C, in die erste Aufkonzentrierstufe geleitet werden.

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8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase mit einer Temperatur von 100 - 280°C, vorzugsweise 120 - 25O⁰C, in die erste Aufkonzentrierstufe geleitet werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorsäure mit einer Temperatur von 60 - 100⁰C, vorzugsweise 75 - 90⁰C, in die erste Aufkonzentrierstufe versprüht wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption der Fluorbestandteile in einer Absorptionseinheit mit zwei hintereinandergeschalteten Stufen erfolgt, wobei in der ersten Stufe der Absorptionseinheit Kieselfluorwasserstoffsäure im Gleichstrom mit den Gasen in einen senkrechten Venturiabsorber eingedüst und in der zweiten Stufe Kieselfluorwasserstoffsäure im Gegenstrom zu den Gasen in einen Leerturm eingedüst wird, und die Innenwände der Absorptionseinheit von der eingedüsten Kieselfluorwasserstoffsäure weitgehend beaufschlagt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption der Fluorbestandteile in zwei hintereinandergeschalteten Absorptionseinheiten erfolgt und in den Säurekreislauf der zweiten Stufe der zweiten Absorptionseinheit kontinuierlich Wasser zugegeben wird, die Säure aus dem Sumpf der zweiten Stufe in den Sumpf der ersten Stufe der zweiten Absorptionseinheit überläuft, die Säure aus dem Sumpf der ersten Stufe der zweiten Absorptionseinheit in den Sumpf der zweiten Stufe der ersten Absorptionseinheit überläuft, die Säure aus dem Sumpf der zweiten Stufe in den Sumpf der ersten Stufe der ersten Absorptionseinheit überläuft und die Kieselfluorwasserstoffsäure aus dem ersten Sumpf der ersten Absorptionseinheit als Produktion abgezogen wird.

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12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Wasserzugabe in der zweiten Stufe der zweiten Absorptionseinheit so geregelt wird, daß die Konzentration der aus der ersten Stufe der ersten Absorp— tionseinheit abgezogene Produktionssäure der gewünschten Konzentration der Kieselfluorwasserstoffsäure entspricht.
13.Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ausbildung der Böden der Sümpfe mit Neigung zu den Ansaugstellen der Säurekreislaufpumpen das sich bei Bildung von Kieselfluorwasserstoffsäure gleichzeitig ausscheidende Kieselgel bzw. SiOo in Suspension gehalten wird, mit der Säure durch alle Stufen der Absorptionseinheiten fließt und mit der als Produktion abgezogenen Kieselfluorwasserstoffsäure kontinuierlich aus dem Absorptionssystem ausgetragen wird.

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