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Verwendung von geglätteten Rohr-
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leitungen und Apparateteilen Es ist bekannt, daß bei der Herstellung
von Phosphorsäure durch Naßaufschluß mit Schwefelsäure unter Bildung von Gips gleichzeitig
Natrium- oder Kaliumhexafluorosilikat ausgefällt wird. Gips und Alkalifluorosilikate
scheiden sich an den mit ihnen in Berührung kommenden Oberflächen von Rohrleitungen
oder Apparateteilen in Form von durchgehenden glasartigen Ablagerungen ab, welche
sehr hart und sehr anhaftend sind. Diese Ablagerungen wachsen zunehmend, bis beispielsweise
Rohrleitungen vollständig blockiert sind. Zur Vermeidung der Ablagerungen müssen
die Anlagen zur Herstellung von Pbosphorsäure über viele Stunden mit warmem Wasser
unter Produktionsausfall gespült werden. Um den Produktionsausfall zu begrenzen,
sind in einer Reihe von Anlagen die Rohrleitungen doppelt installiert, so daß Jeweils
ein Rohrleitungssystem gespült wird, während über das andere Rohrleitungssystem
produziert wird.
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Die Doppelinstallation erfordert jedoch erheblich höhere Investitionskosten
(vergl. A.V. SLACK: "Phosphoric Acid", Band 1, Teil 1, New York, 1968, Seiten 438
bis 439).
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Problematisch ist auch die Bildung von schalenförmigen Anbackungen
im Inneren von Schnellkühlern, welche bei Phosphorsäureanlagen eingesetzt sind,
deren Aufschluß-
reaktortemperatur mit Hilfe von Vakuumkühlung gehalten
wird. Diese Anbackungen haben betonähnlichen Charakter, wobei wahrscheinlich der
Gips als Zuschlagstoff anzusehen ist, während das Alkalifluorosilikat die Rolle
des Zementes spielt. Zur Verminderung der schalenförmigen Anbackungen in den Kühlern
wird empfohlen, kleine Temperaturdifferenzen zwischen Kühlereingang und Kühlerausgang
durch Umpumpen sehr großer Suspensionsvolumina anzustreben, was in energetischer
Hinsicht ungünstig ist (vergl. "Fundamentals of Wet Process Phosphoric Acid Plant
Design"; von Robert L. SOMMERVILLE am 27. August 1973 in Chicago gehaltener Vortrag
vor der Division of Fertilizer and Soil Chemistry der American Chemical Society",
Seite 4).
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Schließlich wird in der US-PS 3 835 215 vorgeschlagen, die Bildung
von schalenförmigen Abscheidungen bei der Herstellung von Naßphosphorsäure dadurch
erheblich herabzusetzen, daß man den Aufschluß des Rohphosphates mit Schwefelsäure
in zwei mit Rührwerke versehenen Behältern durchfuhrt, wobei die Suspension im ersten
Behälter eine relativ hohe Temperatur aufweist, während im zweiten Behälter eine
niedrige Temperatur aufrechterhalten wird, die für die Filtration der Suspension
optimal ist. Die Ausstattung mit zwei mit Rührwerken versehenen Behälter führt ebenfalls
zur Erhöhung der Investitionskosten.
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Will man eine aufgewachsene Schicht aus Gips und Alkalifluorosilikat
aus Rohrleitungen und von Apparateteilen entfernen, so bedarf es dazu großer mechanischer
Kräf beispielsweise kräftiger Hammerschläge, Dabei sind Deformationen der Rohre
bzw. Anlageteile nicht zu vermeiden, so daß neben dem erforderhen Stillstand der
Anlage auch ein häufiger Austausch der betreffenden Rohre bzw. Anlagenteile unvermeidlich
ist.
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Es wurde festgestellt, daß auch das Uberziehen der mit der Suspension
in Berührung kommenden Flächen der Rohrleitungen bzw. Apparateteile mit besonders
glattem Kunststoff wie Polytetrafluoroethylen die Geschwindigkeit des Aufwachsens
der Schicht aus Gips und Alkalifluorosilikat nicht verkleinert. Beim Versuch der
mechanischen Entf ernung der aufgewachsenen Schicht kommt es in diesen Fällen leicht
zur Beschädigung des Kunststoff-Überzuges.
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Es wurde nun überraschend gefunden, daß die Geschwindigkeit des Aufwachsens
der Schicht aus Gips und Alkalifluorosilikat in Rohrleitungen bzw. an Apparateteilen,
welche mit Suspensionen in Naßphosphorsäureanlagen in Berührung kommen, erheblich
verringert werden kann, wenn die Rohrleitungen bzw. Apparateteile vorher in bekannter
Weise, z. B. nach den DE-OSen 2 528 942 und 2 743 715, durch Elektropolieren geglättet
werden. Die sich an elektropolierten Teilen dennoch ansetzenden dünnen Beläge lassen
sich durch leichtes Klopfen oder durch Spülen mit Natronlauge oder Phosphorsäure
in einfacher Weise beseitigen, ohne daß die Rohrleitungen bzw. Apparateteile mechanisch
beschädigt werden.
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Beispiel 1 Bei der Abtrennung von nach dem Dihydrat-Verfahren erhaltener
ca. 30 %iger Phosphorsäure und der verdünnteren Waschfiltrate vom Gips auf einem
Rotationsfilter sind insbesondere die vom Filtersteuerkopf zu den Filtratabscheidern
führenden Rohrleitungen einer starken Verkrustung ausgesetzt.
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So wachsen innerhalb von 4 Wochen in Rohren aus säurebeständigem Stahl,
beispielsweise aus Werkstoff Nr. 1.4571
nach DIN 17 440, auch wenn
sie mit einer Einlage aus Polytetrafluorethylen versehen sind, etwa 3 bis 4 cm dicke,
in sich geschlossene, schalenförmige Krusten auf, die sich mechanisch nur schwierig
entfernen lassen.
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Verwendet man dagegen für diese Rohrleitungen Rohre aus säurebeständigem
Stahl, welche durch Elektropolieren geglättet sind, so wachsen innerhalb von 4 Wochen
nur etwa 0,5 bis 1 cm dicke, im wesentlichen zonenweise Krustierungen auf, welche
nur im Bereich von Flanschverbindungen stellenweise geschlossen sind. Diese Krustierungen
lassen sich durch leichtes Abklopfen entfernen, ohne die Rohre zu deformieren oder
zu beschädigen.
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Beispiel 2 An der Innenwand der Rohphosphorsäure-Einlauftöpfe sowie
an der Innen- und Außenwand der in sie abgetauchten Rohre setzen sich Krusten ähnlich
wie in Beispiel 1 ab.
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Bei Verwendung von üblichem säurebeständigem Stahl für diese Apparateteile
bzw. Rohrleitungen führt die meckanische Entfernung der festhaftenden Krusten zu
starken Verformungen an diesen Teilen, wodurch ihr periodisch erforderlicher Reinigungsprozeß
zunehmend derartig erschwert wird, daß sie nach spätestens einjähriger Betriebszeit
erneuert werden müssen.
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Werden jedoch Einlauiftöpfe bzw. in sie abgetauchte Rohre verwendet,
welche innen bzw. innen und außen elektropoliert sind, lassen sich die daran abgeschiedenen
Verkrustungen durch leichtes Klopfen oder hydromechanische Hochdruckreinigung ohne
Verformung leicht entfernen. Die Apparateteile bzw. Rohrleitungen sind auf diese
Weise zum jahrelangen Betriebseinsatz geeignet.
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Beispiel 3 Bei der Weiterverarbeitung von Rohphosphorsäure zu gere5igten
Phosphatlösungen werden Suspensionen, welche neben Schwermetallphosphaten und Schwermetallaquoxiden
auch Alkalifluorosilikat enthalten, mit Hilfe von Zentrifugalfiltern filtriert.
Dabei baut sich auf den aus säurebeständigem Stahl bestehenden Distanzringen, welche
die mit Filtergewebe bespannten Ronden im vertikalen Abstand voneinander halten,
auch Filterkuchen auf. Dieser Filterkuchen wird beim Abschleudern nach jeder Filtriercharge
wegen der im Zentrum geringeren Zentrifugalkraft nur teilweise abgelöst. Das führt
dazu, daß auch das Filtergewebe auf den Ronden nahe dem Zentrum beim Abschleudern
nach und nach nicht mehr vollständig vom Filterkuchen befreit wird.
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Durch die dadurch begründete Verkleinerung der Filterfläche wird die
Filtrierleistung je Charge zunehmend kleiner.
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Dann muß das Zentrifugalfilter außer Betrieb genommen und zur Reinigung
der mit Filtergewebe bespannten Ronden geöffnet und zerlegt werden.
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Verwendet man für das Zentrifugalfilter Distanzringe, welche vorher
durch Elektropolitur geglättet-wurden, so ist infolge der leichten Ablösung des
Filterkuchens von ihnen beim Abschleudern die Betriebszeit zwischen zwei erforderlichen
Reinigungen des Filtergewebes nach Öffnen des Zentrifugalfilters doppelt so lange
als bei der Benutzung unbehandelter Distanzringe.