PL83565B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.06.1976 83565 MKP B01d 47/00 B01d 53/14 Int. Cl.2 B01D 53/14 C Z Y i l L NIA Urzedu Patentowego Twórcywynalazku: Janusz Chrzanowski, Panajotis Papageorgios, Krzysztof Wilk, Henryk Wojciechowski Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Chemii Nieorganicznej, Gliwice (Polska) Sposób zapobiegania powstawaniu zlogów krzemionki w ukladach absorpcji gazów fluorowych Przedmiotem wynalazku jest sposób zapobiegania powstawaniu zlogów krzemionki w ukladach absorpcji gazów fluorowych o wysokim stosunku SiF4 do HF.Wynalazek znajduje przede wszystkim zastosowanie w ukladach absorpcji dowolnego typu stosowanych do wychwytywania lotnych zwiazków fluoru z gazów lub oparów wydzielajacych sie przy produkcji superfosfatu oraz kwasu fosforowego otrzymywanego metoda mokra.W znanych rozwiazaniach technicznych proces absorpcji lotnych zwiazków fluoru zachodzi wedlug reakcji; 3SiF4 + (2+x)HaO -+ 2H3SiF6 + Si02 • xH20 (1) Wydzielajaca sie krzemionka osiada na wewnetrznej powierzchni ukladu obiegu cieczy absorpcyjnej (rurociagi, zbiorniki, dysze), powodujac znaczne pogorszenie sprawnosci absorpcji lub spadku absorpcji do zera w wyniku niedroznosci ukladu. Niesprawnosc instalacji powstala wskutek wytworzenia zlogów krzemionki jest przyczyna strat cennych zwiazków fluoru, które w koncowym efekcie trafiaja do scieków lub atmosfery, zanieczyszczajac naturalne srodowisko. Wydzielona krzemionka praktycznie nie posiada wartosci uzytkowej — nie moze byc na przyklad uzyta jako wypelniacz do gumy lub tworzyw sztucznych z uwagi na nieodpowiednie wlasnosci fizyczne.Znane sposoby ograniczajace lub eliminujace wystepowanie zjawiska tworzenia sie zlogów polegajace na stosowaniu komór absorpcyjnych o duzej pojemnosci i duzych przekrojach pozwalaja na wydluzenie cyklu pracy urzadzen miedzy kolejnymi operacjami usuwania zlogów, jednakze nie eliminuja szkodliwego zjawiska i stwarzaja koniecznosc okresowego i uciazliwego, najczesciej recznego usuwania zlogów i zatrzymywania pracy instalacji na okres niezbedny do wykonania tej operacji. Krzemionke zawarta w zlogach splukuje sie zazwyczaj strumieniem wody bezposrednio do scieków tracac przy tym zwiazki fluoru zawarte w roztworze, którym odpadowa krzemionka jest nasiaknieta. Na ogól nie stosuje sie filtracji i przemywania tej krzemionki od zwiazków fluoru, gdyz przebiegaja one dosyc trudno ze wzgledu na niekorzystna strukture odpadu i w rezultacie odzysk zwiazków fluorowych tym sposobem nie jest oplacalny.Znane jest takze wprowadzenie fluorowodoru do cieczy absorpcyjnej celem zwiazania wydzielajacej sie krzemionki w mysl reakcji:2 83S65 SiOa +6HF ¦* H2SiF6 +2H20 (2) Sposób ten wymaga stosowania surowca, którego wartosc jest znacznie wyzsza niz wartosc pro¬ duktu — kwasu fluorokrzemowego.W opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr 1057725 przedstawiono sposób absorpcji zwiazków fluoru z oparów otrzymywanych przy zatezaniu ekstrakcyjnego kwasu fosforowego. Wynalazek ten wykorzystuje faktr ze przy stopniowym zatezaniu kwasu od zawartosci okolo 30% P205 do 47% P205 nastepuje stopniowa zmiana wzajemnego stosunku stezen zwiazków fluorowych w oparach SiF4 i HF — przy czym poczatkowo wystepuje znaczna przewaga SiF4 jako skladnika bardziej lotnego, a pod koniec zatezania przewaga HF. Uzycie zawierajacego nadmiar HF roztworu poabsorpcyjnego z drugiego stopnia zatezania, do absorpcji gazów z pierw¬ szego stopnia zatezania, zawierajacych nadmiar SiF4 pozwala na bezposrednie zwiazanie SiF4 w mysl reakcji: 2HF+SiF4 -*H2SiF6 (3) w zwiazku z czym hydroliza czterofluorku krzemu zgodnie z reakcja (1) nie moze zachodzic i krzemionka sie nie wydziela.Sosposób przedstawiony w omawianym opisie patentowym ma szereg wad, do których naleza: koniecznosc daleko posunietego, a z punktu widzenia dalszego przerobu na nawozy lub sole fosforowe, na ogól zbednego zatezania, — trudnosci konstrukcyjne i technologiczne zwiazane z wzrostem dzialania korozyjnego kwasu fosfo¬ rowego ze wzrostem stezenia — wzrost nakladu energii cieplnej na jednostke masy odparowanej wody w miare wzrostu stezenia H3P04, — koniecznosc stosowania wyzszych temperatur i/lub nizszych cisnien w prózniowym ukladzie wyparnym ze wzgledu na silnie malejaca ze stezeniem H3P04 preznosc pary wodnej nad roztworami kwasu fosforowego, — wysokie koszty dwustopniowego ukladu wypamo-absorpcyjnego, — niska wydajnosc oparów zwiazana ze zwiekszeniem oporów przeplywu w bardziej skomplikowanym ukladzie.Celem wynalazku jest usuniecie wad sposobów znanych przez wyeliminowanie na drodze fizycznej powstawania zlogów krzemionki w ukladach absorpcyjnych w których absorbuje sie gazy lub opary o wysokim wzajemnym stosunku stezen SiF4 do HF.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze cel wedlug wynalazku mozna osiagnac wprowadzajac do cieczy absorpcyj¬ nej, która stanowi krazacy w ukladzie absorpcji kwas fluorokrzemowy, organiczne substancje wielkoczasteczko¬ we o co najmniej 6 atomach wegla w czasteczce zawierajace w swej strukturze co najmniej dwie funkcyjne grupy hydrofilowe takie jak np. —NH2, =NH, —S03H, —OH, —COOH, przy czym substancje te winny byc zdolne do wytwarzania z wodnymi roztworami kwasu fluorokrzemowego typowych roztworów koloidalnych. Do substancji takich naleza bialka, w szczególnosci zawarte w kleju kostnym, skórnym, zelatynie lub kazeinie. Niektóre z substancji nadajacych sie do stosowania rozpuszczaja sie w wodzie i wodnych roztworach kwasu fluorokrzemo¬ wego bardzo trudno w zwiazku z czym wskazane jest rozpuszczenie w roztworach alkaliów. Dotyczy to na przyklad kazeiny. Ilosc stosowanych alkaliów jest bardzo mala i praktycznie nie wplywa na chemizm procesu absorpcji.Stwierdzono, ze dzialanie wprowadzonych substancji koloidalnych polega na wzajemnej koagulacji wprowadzonego koloidu i nietrwalego zolu krzemionkowego powstajacego po zaabsorbowaniu SiF4 w wodzie - w zwiazku z czym dozowana w odpowiednich ilosciach substancja koloidalna ulega praktycznie calkowitej koagulacji i adsorpcji na wydzielonej krzemionce, nie zanieczyszczajac tym samym produktu kwasu fluorokrze¬ mowego.Krzemionka wydzielona pod dzialaniem substancji koloidalnych posiada szczególnie korzystne wlasciwos¬ ci. Posiada ona postac klaczkowata i utrzymuje sie w obiegu absorpcyjnym w postaci zawiesiny nie posiadajacej sklonnosci der tworzenia zlogów.Równiez nieoczekiwanie okazalo sie, ze krzemionka ta posiada korzystne wlasciwosci fizyczne, takie jak latwa filtrowalnosc, rozwinieta powierzchnia, drobne ziarno, co ulatwia jej odzysk i przerób znanymi metodami na wypelniacz krzemionkowy o wysokiej wartosci uzytkowej.Sposób wedlug wynalazku prowadzi do uzyskania krzemionki nie tworzacej zlogów, w zwiazku z czym nie zachodzi potrzeba oczyszczania obiegu absorpcyjnego a dobra saczalnosc krzemionki umozliwia jej latwe odmycie od zwiazków fluoru konieczne w przypadku stosowania krzemionki jako wypelniacza. Zastosowanie wynalazku do absorpcji zwiazków fluorowych z oparów wydzielajacych sie przy zatezaniu kwasu fosforowego do umiarkowanych stezen wahajacych sie w granicach 28—40% P2Os pozwala na wytwarzanie wartosciowego produktu ubocznego, poprawia wskazniki techniczno-ekonomiczne procesu przez zmniejszenie korozji, nakladu energii cieplnej i stwarza mozliwosc intensyfikacji procesu wyparnego przy umiarkowanym cisnieniu w ukladzie prózniowym oraz upraszcza technologie odzysku zwiazku fluoru.Przyklad I. Do wody kierowanej do ukladu absorpcji czterofluorku krzemu z oparów wydzielajacych sie przy zatezaniu ekstrakcyjnego kwasu fosforowego wprowadza sie w sposób ciagly 10% roztwór kleju kostnego w 10% kwasie fluorokrzemowym, tak aby stezenie kleju w wodzie wynosilo 50 g/cm3. Ilosc83565 3 doprowadzanej wody i ilosc odprowadzanego produktu roztworem kwasu fluorokrzemowego reguluje sie w znany sposób, tak aby stezenie kwasu fluorokrzemowego w cyrkulujacej cieczy absorbcyjnej skrubera wynosilo 10-12%. Produkt absorpcji 12% roztwór kwasu fluorokrzemowego zawiera 30 kg/m3 krzemionki w postaci osadu zawieszonego w cieczy. Na scianach ukladu absorpcyjnego i przewodach przemyslowych produktu nie wydzielaja sie osady utrudniajace normalna prace instalacjilub odbiór produktu.Przyklad II. Do wody kierowanej do ukladu absorpcji czterofluorku krzemu z gazów wydzielajacych sie przy dzialaniu kwasu siarkowego lub fosforowego na fosforyty lub apatyty wprowadza sie 10% roztwór kazeiny w 5% wodnym roztworze wodorotlenku sodowego tak aby stezenie kazeiny w wodzie wynosilo 100 g/m3. Proces absorpcji prowadzi sie podobnie jak w przykladzie 1 z wyprowadzaniem z ukladu absorpcji 10% roztworu kwasu fluorokrzemowego. Uzyskuje sie efekt podobny jak w przykladzie 1.Podane przyklady nie wyczerpuja wszystkich mozliwosci zastosowania sposobu wedlug wynalazku, rodzaju i stosowanych stezen substancji koloidalnej oraz stezen produktu- kwasu fluorokrzemowego a takze rozwiazan aparaturowych systemu absorpcji. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób zapobiegania powstawania zlogów krzemionki w ukladach absorpcji gazów fluorowych o wyso¬ kim stosunku wzajemnym SiF4/HF, z n a m i e n n y t y m, ze do cieczy absorpcyjnej wprowadza sie organiczne substancje wielkoczasteczkowe o co najmniej 6 atomach wegla w czasteczce, zawierajacej w swej strukturze czasteczkowej co najmniej dwie funkcyjne grupy hydrofilowe zdolne do wytwarzania z wodnymi roztworami kwasu fluorokrzemowego typowych roztworów koloidalnych, korzystnie substancji bialkowych takich jak klej kostny, zelatyna, klej skórny, kazeina.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny t y m, ze substancje tworzace roztwory koloidalne wprowa¬ dza sie w postaci stalej lub jako koloidalne roztwory wodne, w zaleznosci od charakteru stosowanej substancji, z niezbednym do rozpuszczenia dodatkiem kwasu, najkorzystniej kwasu fluorokrzemowego lub zasady. PL