DE2700009B2 - Verfahren zur Aufkonzentrierung von verdünnter Phosphorsäure - Google Patents
Verfahren zur Aufkonzentrierung von verdünnter PhosphorsäureInfo
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Description
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, die aufgeheizte Phos-
1» phorsäure versprüht und in direkten Kontakt mit heißen Gasen gebracht, Wasserdampf und Fluorverbindungen
mit dem Abgas abgeführt, und die Fluorverbindungen aus dem Abgas entfernt werden.
Beim Aufschluß von Rohphosphaten mit Schwefel-
r> säure fällt in vielen Fällen eine verdünnte Phosphorsäure
von etwa 26 bis 32% P2O5 an, die für den Einsatz bei
der Düngemittelherstellung auf über etwa 45% P2O5 aufkonzentrierl 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«, Baud II, 1968, Marcel Dekker, Inc., New York,
Seiten 581-634; DE-AS 12 28 234; US-PS 26 11681; DE-AS 12 21 202).
Bei der Aufkonzentrierung durch indirekte Wärmezufuhr unter Vakuum ist zur Erzeugung des Vakuums
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 Aufkonzentrierl ing
durch direkten Kontakt mit heißen Gasen wird bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung der heißen Gase
Primärenergie oder Dampf benötigt, wodurch beträchtliehe 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 abscheidbaren Säurenebeln
bo 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
b5 und die Betriebskosten möglichst gering zu halten, und
den Gehalt an Säurenebeln im Abgas ebenfalls gering zu halten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß
dadurch, daß die verdünnte Phosphorsäure durch indirekten Wärmeaustausch mittels aus dem Absorptionssystem
einer Schwefelsäurekontaktanlage abzuführender Wärme aufgeheizt, die aufgeheizte Phosphorsäure
in zwei hintereinanderliegenden Aüflconzentrierstufen
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 SO3 umgesetzten Gase vor ihrem Eintritt in das heiß betriebene Zwischenabsorptionssystem
erfolgt, das aufgeheizte Gasgemisch nacheinander durch die erste und zweite Aufkonzentrierstufe geleitet,
und aus dem Abgas in einer mehrstufigen Fluorwäsche die Fluorverbindungen durch Absorption entfernt
werden.
Die Aufheizung des Gasgemisches durc'i indirekten
Wärmeaustausch mit der überr-Aüssigen Gaswärme der
aus der ersten Kontaktstufe austretenden, teilweise zu SO3 umgesetzten 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 SOß-haltigen Gase, in Strömungsrichtung
der SOj-haltigen Gase gesehen. Die Zwischenabsorption der Schwefelsäurekontaktanlage
wird im Gleichstrom zwischen Gasphase und Schwefelsäure so betrieben, daß die Gasaustrittstemperatur der
S02-haltigen Gase etwa der Temperatur der ablaufenden Schwefelsäure entspricht und die Ablauftemperatur
der Schwefelsäure mindestens 95°C beträgt. Die Bezeichnung der ersten und zweiten Aufkonzersiricrstufe
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 Schwefelsäurekreislauf des Endabrorbersystems
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 1
Aufkonzentrierung notwendigen Wärme erzielt und Ansatzbildungen im 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 Zwischenabsorbyr- und Endabsorbersystem möglich.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die Aufkonzentrierung in der ersten Aufkonzentrierstu-
--> fe 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 Aufkon-
r> zentrierstufe durch abzuführende Wärme aus dem
Schwefelsäurekreislauf eines heiß betriebenen Endabsorbersystems erfolgt Der Endabsorber der Schwefelsäurekontaktanlage
wird zumindest in einer ersten Absorptionsstufe im Gleichstrom zwischen derGaspha-
(i se 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
r> 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
in Wärmeaustauscher für die Kühlung der Schwefelsäure
reduziert werden, während die überschüssige Wärme der Absorptionssysteme der Konlaktanlage in günstiger
Weise für die Aufkonzentricrung der Phosphorsäure nutzbar gemacht wird.
i"> Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß
das Endgas des Endabsorbersystems der Schwefelsäurekcpitukiariiagc
rnitlcls überschüssiger Gaswärmc der
aus der ersten Kontaktstufe der Schwefelsäurekontaktanlage austretenden Gase in einer gasseitig gesehen
(i zweiten Wärmeaustauschstufe erfolgt und die Luft dem
aufgeheizten Endgas zugemischt wird. Dadurch wird eine Unterschreitung des Taupunktes der SOj-haltigen
Gase in dem Wärmeaustauscher an den Austauschflächen vermieden.
π Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß bei der Verarbeitung von kalt anfallenden Gasen mit
einem hohen SO2-Gehalt 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 SO2-ha!tige
Gase aus metallurgischen Anlagen mit einem SO2-Gehalt
von mehr als 8,5% verarbeitet werden und überschussige Wärme für autotherinen Betrieb der
r) 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 70-250°C,
vorzugsweise 80-220°C, in die erste Aufkonzentrier-
r> stufe geleitet werden. Dadurch wird eine gute
Wärmezufuhr in die erste Stufe erzielt, ohne daß Anbackungen auftreten.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß
die heißen Gase mit einer Temperatur von 100 —2800C,
vorzugsweise 120-250°C, in die erste Aufkonzcntriersiufe
geleitet werden. Dadurch wird bei der Verarbeitung von hochprozentigen SOrhalligen Gasen in der
Kontaktanlage eine sehr gute Wärmezufuhr in die erste -, Stufe erzielt, ohne daß Anbackungen auftreten.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besieht darin, daß die Phosphorsäure mit einer Temperatur von
60—1000C, vorzugsweise 75-900C, in die erste
Auf konzentrierstufe versprüht wird. Dadurch wird ι ο 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. r>
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 ;o
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 weitge- 2">
hend beaufschlagt werden. Die Beaufschlagung der Innenwände mit Kieselfluorwasserstoffsäure wird dadurch
erreicht, daß die Eindüsung der Kieselfluorwasserstoffsäure mit Turbulenz erfolgt. Dadurch werden
Ansätze von ausgeschiedenem S1O2, das bei der jn
Hydrolyse von S1F4 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 r.
die Absorption der Fluorbestandteile in zwei hintereinandergeschalteten
Absorptionseinheiten erfolgt und in den Sänrekreislauf 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 4-, ersten Stufe der ersten Absorptionseinheit überläuft
und die Kieselfluorwasserstoffsäure aus dem ersten Sumpf der ersten Absorptionseinheit als Produktion
abgezogen wird. Durch die Einstellung eines kontinuierlichen Fließgleichgewichtes nach dem Überlaufprinzip vi
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 S1O2, vermieden und ein
weitgehender Austrag des S1O2 mit der Produktionsabgabe
aus den Absorptionseinheiten erzielt.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die kontinuierliche Wasserzugabe in der zweiten Stufe b5
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 Säurekreislaufpumpen das sich bei der Bildung von Kieselfluorwassersloffsäure
gleichzeitig ausscheidende Kieselgel bzw. S1O2 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 S1O2 weiter vermindert, da in den
Sümpfen eine turbulente Säureströmung erzielt wird und ruhende Flüssigkeitsbereiche vermieden werden.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher und beispielsweise erläutert.
Die Figuren zeigen Fließschemen für die Aufkonzentrierung von verdünnter Phosphorsäure im Verbund mit
Schwefelsäurekontaktanlagen, wobei in
F i g. 1 die Schwefelsäurekontaktanlage mit SO2-haltigen
Gasen aus einer Schwefelverbrennung,
F i g. 2 die Schwefelsäurekontaktanlage mit SOyhaltigen
Gasen aus einer Röstanlage,
F i g. 3 die Schwefelsäurekontaktanlage mit hochprozentigen SO2-haltigen Gasen aus einer pyrometaüurgischen
Anlage betrieben wird.
Über Leitung 1 wird Rohphosphat und über Leitung 2 Schwefelsäure in die Aufschlußanlage 3 geleitet. Aus der
Filtration 4 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
Aufkonzentrierstufe 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, 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 SCVhaltigen Gase in den Kontaktkessel 25 und werden dort in bekannter
Weise katalytisch umgesetzt. Nach der ersten Kontaktstufe treten die teilweise umgesetzten, SOvhaltigen
Gase über Leitung 26 in die erste Wärmeaustauschstufe 27 und über Leitung 28 in die zweite Wärmeaustauschstufe
29. Über Leitung 30 werden die gekühlten SC>3-haltigen Gase in den Zwischenabsorber 31 geleitet,
dort mittels Schwefelsäure weitgehend von SO3 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 SC>3-haltigen Gase in einen Wärmeaustauscher geleitet, dort abgekühlt,
über Leitung 36 in den Endabsorber 37 geleitet und dort mittels Schwefelsäure von SO3 befreit Über Leitung 38
werden die Endgase der Kontaktanlage in die zweite Wärmeaustauschstufe 29 geleitet, dort im Wärmeaustausch
mit den SCh-haltigen Gasen aufgeheizt, und über
Leitung 39 dem Gebläse 40 zugeführt. Über Filter 41 und Leitung 42 wird dem Gebläse 40 Luft zugeführt.
In Fig.3 wird die gefilterte Luft vorher in der
zweiten Wärmeaustauschstufe 35a im Wärmeaustausch gegen die zur Endabsorption 37 geleiteten, SOj-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 Absorptionseinheit 45 geleitet, dort in der aus einem senkrechten Venturi bestehenden ersten
Stufe 45a mit Kieselfluorwasserstoffsäure im Gleichstrom behandelt und in der zweiten Stufe 456 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 466 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 456 der
ersten Absorptionseinheit 45 geleitet. Die gesamte Produktion an Kieselfluorwasserstoffsäure wird aus
dem Kreislauf der ersten Absorptionsstufe 45a der ersten Absorptionseinheit 45 über Leitung 50 abgeführt.
Die Aufheizung der Phosphorsäure in den Wärmeaustauschern 12 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 SGvhaltigen Gase erfolgt in einem Schwefelverbrennungsofen 55a, einem Wirbelschicht-Röstofen
55iund einem Flammenzyklon-Reaktor 55c. Die heißen SOvhaltigen Gase werden im
Abhitzekessel 56 abgekühlt, wobei die abgeführte Wärme zur Dampferzeugung benutzt wird. In Fig. 1
werden die gekühlten SGvhaltigen Gase über Leitung 24 direkt in den Kontaktkessel 25 geleitet. In F i g. 2 und
3 erfolgt nach Kühlung zunächst eine der bekannten Gasreinigungen und Gastrocknungen, an die sich dann
die Aufheizung der gereinigten SO2-haltigen Gase auf die Arbeitstemperatur der ersten Kontakthorde anschließt,
wozu die bei der katalytischen Oxydation des SO2 zu SO3 im Kontaktkessel frei werdende Wärme
eingesetzt wird. In Fig. 1 wird diese Wärme zur Dampferzeugung benutzt. In allen Fällen wird die für
die Schwefelverbrennung und SOvOxydation benötigte Luft vorher getrocknet.
Ausführungsbeispiele
Die Schwefelsäurekontaktanlage ist in allen Fällen für eine Produktionskapazität von 1500 t H2SO4 pro Tag,
r> gerechnet als 100%ige H2SO4, ausgelegt.
Die Angaben werden mit den Positionsangaben der Fig. 1 bis 3 dargestellt.
Pos. | Rohphosphat P2O5-Gehalt |
Einheil | Fig. 1 | Fig. 2 | Fig. 3 |
1 | Schwefelsäure (gerechnet als 100%) |
t/h Gew.-% |
70,4 34 |
70,4 34 |
70,4 34 |
2 | verdünnte, frische Phosphor säure |
t/h | 62,5 | 62,5 | 62,5 |
7 | aufkonzentrierte Phosphorsäure P2O5-G ehalt |
t/h Gew.-% |
77,6 29 |
83,3 27 |
80,4 28 |
22 | H2SiF6-Abgabe H2SiFe-Gehalt |
t/h Gew.-% |
41,7 54 |
41,7 54 |
41,7 54 |
50 | Wasseraufgabe | t/h Gew.-% |
33,4 20 |
33,4 20 |
33,4 20 |
48 | Gasmenge SO2-Konzentration |
t/h | 29 | 29 | 29 |
24 | Gasmenge Gastemperatur |
NmVh VoL-% |
145484 10 |
175500 8 |
102000 14 |
38 | Gastemperatur | Nm3/h C |
124375 140 |
154416 140 |
80453 140 |
39 | Luftmenge Lufttemperatur |
C | 254 | 235 | 305 |
42 | Gasmenge Gastemperatur |
NmVh*) C |
50866 20 |
15590 20 |
89548 165 |
43 | NmVh*) C |
170000 184 |
170000 215 |
170000 231 |
|
Fortsetzung
Einheit
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
g/Nm1
trocken
trocken
g/Nm' trocken NmVh
trocken
C
trocken
C
g/Nm1 trocken
Gew.-% P2OS
C
44 Gastemperatur
Wiisserdampfgehalt
Fluorgehalt
47 Gasmenge
47 Gasmenge
Gastemperatur
Wasserdampfgehalt
Wasserdampfgehalt
21 Phosphorsäure-
Konzentration
Temperatur
19 Phosphorsäu: z-
Temperatur
13 Phosphorsäure-
Konzentration
Temperatur
11 Phosphorsäure-
Temperatur
51 Schwefelsäurekonzentration
Temperatur
53 Temperatur
52 Schwefelsäurekonzentration
Temperatur
54 Temperatur
*) Trocken.
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 Rohphos-75
188
188
5,2
170000
170000
63
240
240
54
85
75
75
75
224
224
5,2
170000
170000
63
240
240
75 209
5,2
170000
63 240
54
85
75
Gew.-% P2Os C |
41 80 |
39 80 |
40 80 |
C | 71 | 71 | 71 |
Gew.-% H2SO4 C |
98,5 140 |
98,5 140 |
98,5 140 |
C | Ul | 111 | 111 |
Gew.-% H2SO4 C |
98,5 140 |
98,5 .40 |
98,5 140 |
C | 121 | 121 | 121 |
phorsäure werden sehr weitgehend bei der Aufkonzentrierung ausgetrieben und in der nachgeschalteten
4r> Absorption der Fluorverbindungen in Form einer
verwertbaren Kieselfluorwasserstoffsäure gewonnen. Die mit hohem Temperaturniveau anfallende Wärme
bei der Herstellung der SO2-haltigen Gase und bei der katalytischen Umsetzung in der Kontaktanlage — die
•m üblicherweise über eine Dampfgewinnung zur Aufkonzentrierung
der Phosphorsäureproduktion benötigt wird — steht damit zur freien Energiegewinnung zur
Verfügung, soweit sie nicht im Falle von kalt anfallenden SO2 haltigen Gasen zu deren Aufheizung auf die
Arbeitstemperati"r der ersten Kontakthorde benötigt wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Verfahren zur Aufkonzentrierung von verdünnter Phosphorsäure, wobei die verdünnte Phosphorsäure
durch indirekten Wärmeaustausch auf eine unterhalb ihrer Siedetemperatur liegende Temperatur
aufgeheizt, die aufgeheizte Phosphorsäure versprüht und in direkten Kontakt mit heißen Gasen
gebracht, Wasserdampf und Fluorverbindungen mit dem Abgas abgeführt und die Fluorverbindungen
aus dem Abgas entfernt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die verdünnte Phosphorsäure durch indirekten Wärmeaustausch mittels
aus dem Absorptionssystem einer Schwefelsäurekontaktanlage abzuführender Wärme aufgeheizt,
die aufgeheizte 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 SO3 umgesetzten Gase vor
ihrem Eintritt in das heiß betriebene Zwischenabsorptionssystem erfolgt, das aufgeheizte Gasgemisch
nacheinander durch die erste und zweite Aufkonzentrierstufe geleitet, 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 Schwefeisäurekontaktanlage 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 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 Aufkonzentrierstufe 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 Schwefelsäurekreislauf
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 SCvGehalt 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 bis 25O0C in die erste Aufkonzentrierstufe geleitet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase mit einer Temperatur
is von 100 bis 28O0C in die erste Aufkonzentrierstufe
geleitet werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeheizte Phosphorsäure
mit einer Temperatur von 60 bis 100° C in die erste
Aufkonzentrierstufe versprüht wird.
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