DE636397C - Vorrichtung zur Gewinnung von Sulfaten und Schwefel durch explosionssichere Druckzersetzung von Loesungen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Gewinnung von Sulfaten und Schwefel durch explosionssichere Druckzersetzung von Lösungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur explosionssicheren Druckzersetzung von Alkali-, Erdalkali-oderAmmoniumsalze sauerstoffungesättigter Schwefelsauerstoffsäuren (Sulfite, Thiosulfat und Polythionate) enthaltenden Lösungen, in denen das stöchiometrische Verhältnis des an Schwefel gebundenen, nicht hydroxylierten Sauerstoffs zu der oder den Basen mindestens a : r beträgt, zwecks Zersetzung zu Sulfat und Schwefel. Die Lösungen, die mehr Sauerstoff enthalten, als dem angegebenen Verhältnis entspricht, bilden neben Schwefel saures Sulfat. Solche Lösungen können auch Cyan- und Thiocyanverbindungen enthalten, die dann von der bei derDruckerhitzungentstehenden freien Sch-Nvefelsäure unter Bildung von Sulfat zersetzt werden.
• Nach früheren Vorschlägen wurde die Erhitzung solcher Lösungen in gewöhnlichen senkrechten Druckgefäßen vorgenommen und die Reaktionsprodukte, nämlich Sulfatlösung und Schwefel, durch eine und dieselbe öffnung abgelassen. Dabei kam es häufig, namentlich bei kontinuierlichem Betriebe, zu Störungen durch- Verstopfung der Ausflußventile und Trübung der Lösung durch fein verteilten Schwefel. Auch fehlte es bisher an einer sicheren Methode zur Beherrschung der Reaktion, die unter Umständen zu plötzlichen Drucksteigerungen führen kann. Gegen diese Gefahr suchte man sich durch Kühlung der Lösung mittels von kaltem Wasser durchströmter Röhren zu sichern. Auch hatte man bereits Sicherheitsventile vorgesehen, um bei übermäßiger Drucksteigerung Dampf abblasen zu lassen.
• Ein weiterer Vorschlag ging -dahin, die Druckerhitzung der Flüssigkeit in engen von außen beheizten Röhren vorzunehmen und dadurch die Zersetzung größerer Flüssigkeitsmengen auf einmal zu vermeiden.
• Dieses Verfahren hat aber gegenüber dem Arbeiten im Druckkessel den Nachteil, daß engeRöhren nicht säurefest ausgekleidet werden können und daher rasch verschleißen. Ferner ergeben sich keine klaren Sulfatlösungen, sondern der Schwefel ist in der austretenden Lösung fein verteilt und kann die Austrittsöffnung verstopfen. Auch setzt sich der Schwefel zum Teil an den Rohrwandungen fest und verhindert dadurch die erforderliche genaue Temperaturregelung.
• Gemäß der Erfindung wird der Explosionsgefahr dadurch vorgebeugt, daß das Sicherheitsventil so angeordnet ist, daß bei überschreitung eines gewissen Druckes nicht der Dampf, sondern die Reaktionslösung selbst abgeführt wird. Bei entsprechender Bemessung des Durchlaßquerschnittes kann die Lösung in außerordentlich kurzer Zeit aus dem Reaktionsgefäß entfernt werden, während beimi Abführen des Dampfes, der sich aus der überhitzten Lösung stets neu bildet, eine geraume Zeit vergeht, bis die Temperatur unter den Gefahrpunkt gesunken ist.
• . Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hesteht aus einem an sich bekannten, vorzugsweise länglichen liegenden Kessel, in den die umzusetzende Lösung an einem Ende *eingeführt und am anderen Ende abgelassen wind. Die umgesetzte Lösung gelangt aus dem Reaktionskessel durch ein Sicherheitsventil in ein Entspannungsgefäß, aus dem sie in ein Vorratsgefäß weitergeleitet wird. Die Mündung des Sicherheitsventils ist erfindungsgemäß in der Nähe der Grundfläche des Kessels, aber etwas höher als das zum Ablassen des gebildeten Schwefels vorgesehene Ventil, angeordnet. Das Sicherheitsventil kann indessen auch am senkrechten Kessel in gleicher Art angeordnet werden. Auf diese Weise wird ein Vermischen von Schwefel und Sulfatlösung verhütet. Das Ablassen der Lösung erfolgt bei kontinuierlichem Arbeiten selbsttätig durch das Sicherheitsventil selbst, und zwar in dem Maße, wie die Lösung in das Druckgefäß gepumpt wird (was unter höherem als dem Reaktionsdruck geschehen muß) . Das Sicherheitsventil besteht vorzugsweise aus Achat oder einem ähnlichen Kieselsäurematerial, das sich als besonders geeignet erwiesen hat, da es sowohl den Reibungsanforderungen genügt als auch gegen saure Lösungen vollkommen widerstandsfähig ist.
• Der Reaktionskessel wird, zweckmäßig so stark ausgebildet, daß er einem Betriebsdruck von mindestens 5o at widerstehen kann. Es hat sich nämlich gezeigt, daß dieser Druck genügt, um die Reaktion zu beherrschen, selbst bei Verarbeitung von Lösungen mit hohem Gehalt an Polythionaten und sauren Sulfiten, während -man bisher annahm, der Reaktionsdruck gehe bei zu plötzlichem Reaktionsverlauf über jedes beherrschbare Maß hinaus. Für die Verarbeitung von Lösungen mit geringem Gehalt an den genannten Verbindungen kann sogar der Kessel schwächer ausgebildet sein.
• In der Zeichnung ist ein Entspannungsgefäß mit Sicherheitsventil beispielsweise dargestellt. Das Entspannungsgefäß r ist mit dem Reaktionskessel durch eine Rohrleitung verbunden, die durch das Sicherheitsventil mit dem Sitz p und dem Stöpsels, die beide auch Achat bestehen, gesperrt ist. Der Ventilsitz ist vorzugsweise ,in eine Metallfassung q eingesetzt und als Blindflansche ausgebildet. Der Stöpsel s sitzt an einer Spindel b, die an dem einen Ended eines um die Achse c schwenkbaren Hebels angelenkt und in einer Führung a geführt ist. An dem anderen Ende e des Hebels sitzt gelenkig eine durch die Stopfbuchse f nach außen geführteStangeg, die den Druck eines gewichtsbelasteten Hebels h aufnimmt. Dieser Druck kann durch Verschieben des Gewichts eingestellt werden. Statt eines Hebelventils kann auch ein federbelastetes Ventil mit seitlicher Ablaßöffnung, die unmittelbar in das Entspannungsgefäß mündet, angewandt werden.
• Das Entspannungsgefäß y ist an seinem unteren Ende mit einem Steigrohr i verbunden, das zur Überführung der umgesetzten Flüssigkeit unter ihrem eigenen Dampfdruck in ein hochgelegenes Vorratsgefäß dient. Außerdem ist am oberen Teil des Entspannungsgefäßes eine Ableitung für den Dampf angeordnet, die durch ein regulierbares Ventil n verschlossen werden kann. Der entweichende Dampf wird vorteilhaft zum Vorwärmen der Lösung benutzt. Die Leitung i ist durch ein freiliegendes Ventil k mit dem Entspannungsgefäß verbunden. Der Stöpsel m dieses Ventils ist mit einem Schwimmer l derart verbunden, daß sich das Ventil nach Austritt einer gewissen Flüssigkeitsmenge selbsttätig schließt. Die Spindel des Schwimmerventils kann auch zum Ersatz des Ventils iz an ihrem oberen Ende als Ventilstöpsel o ausgebildet sein, der auf die Austrittsöffnung für den Dampf paßt und diese während der Öffnung des Abflusses k für die Flüssigkeit verschließt, so daß der notwendige Dampfdruck erhalten bleibt.
• Durch Registrierung der im Entspannungsgefäß entstehenden Druckschwankungen kann man die jeweils umgesetzte Lösungsmenge kontrollieren.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Vorrichtung zur Gewinnung von Sulfaten und Schwefel durch explosionss.ichereDruckzersetzung kontinuierlich zugeführter, gegebenenfalls Schwefelcyanverbindungen enthaltender Lösungen von Salzen sauerstoffungesättigter Schwefelsauerstoffsäuren, bei denen das stöchiometrische Verhältnis des an Schwefel gebundenen, nicht hydroxylierten Sauerstoffs zu der oder den Basen mindestens 2 : r beträgt, gekennzeichnet durch ein in der Nähe der Grundfläche des Druckkessels oberhalb der Auslaßöffnung für den entstandenen Schwefel angebrachtes, dem Austritt der Reaktionslösung in das Entspannungsgefäß dienendes Sicherheitsventil, dessen aus Achat bestehender Sitz mit Metall eingefaßt und nach Art einer Blindflansche ausgebildet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch r, gekennzeichnet durch einen zweiarmigen, zur Schließung des Sicherheitsventils dienenden Hebel im Entspannungsgefäß (r), dessen einer Arm -mit der Spindel (b) des Ventilstöpsels (s) verbunden ist, während der andere Arm mittels einer aus denn Entspannungsgefäß herausragendenDruckstange (g) unter dem Druck des gewichtsbelasteten Hebels (h) des Sicherheitsven- -. tils steht. .
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und a, gekennzeichnet durch ein am Boden des Entspannungsgefäßes angebrachtes Steigrohr (i), das der Überführung der umgesetzten Flüssigkeit unter ihrem eigenen Dampfdruck in das Vorratsgefäß dient und durch ein Schwimmerventil (k, 1, m) zeitweise verschließbar eingerichtet ist, sowie :durch ein am oberen Teil des Entspannungsgefäßes angebrachtes Druckregelungsventil für die Ableitung des überschüssigen Dampfes und der bei der Entspannung entwickelten Gase. q.. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Spindel (m) des Schwimmerventils im Entspannungsgefäß als Stöpsel ausgebildet ist, der zum Verschluß der Austrittsöffnung (o) für den Dampf dient, solange als der Abfiuß (k) für die Flüssigkeit geöffnet ist.