DD210014A5

DD210014A5 - Verfahren zum betrieb einer gips-schwefelsaeureanlage

Info

Publication number: DD210014A5
Application number: DD83252052A
Authority: DD
Inventors: Hans-Werner Gosch; Bahram Dormichian
Original assignee: Krupp Koppers Gmbh
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-05-30
Also published as: DE3222721C2; ZA832578B; IN158909B; AT394028B; DE3222721A1; JPS593007A; ATA144583A

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, das Gips-Schwefelsaeureverfahren dahingehend zu verbessern, dass eine spuerbare Senkung der Investitions - und der Energie- bzw. Betriebskosten erzielt werden kann. Bei diesem Verfahren wird auf eine Umwandlung des als Einsatzprodukt dienenden Gipses zum Anhydrit in einer gesonderten Anlage verzichtet. Statt dessen wird der Gips zunaechst lediglich einer Teilentwaesserung bis auf einen Oberflaechenwassergehalt von 10 bis 15 Gew.-% unterworfen. Sodann erfolgt eine zweistufige Trocknung und Kalzinierung des Gipses, wobei das SO tief 2-haltige Abgas der Ofenanlage als Waermetraeger verwendet wird. Dieses Abgas wird dabei gleichzeitig soweit entstaubt, dass es ohne weitere Gasbehandlung in den Gaswaescher der Schwefelsaeureanlage eingeleitet werden kann. Nach Passieren der zweiten Trockenstufe weist der getrocknete und kalzinierte Gips noch einen Gesamtwassergehalt von ca.6 Gew.-% auf und wird zusammen mit den Zuschlagstoffen ueber ein Foerderorgan direkt in den Waermetauscher der Ofenanlage eingeleitet, so dass die Mischung des Ofenmehls im Foerderorgan und/oder Waermetauscher erfolgt.

Description

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Verfahren zum Betrieb einer Gips-Schwefelsäureanlage Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Gips-Schwefelsäureanlage „

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Urzeugung von Schwefelsäure aus SQp, das durch thermische Spaltung von Gips nach/Üem sog. Müller-Kühne-Verfahren gewonnen wurde, ist bereits seit längerer Zeit bekannt. Hierbei wird die normalerweise bei über 1200 ⁰C liegende Zersetzungstemperatur des Gipses durch Zuschlagstoffe wie Koks, Sand und ion herabgesetzt, wobei gleichseitig das Mischungsverhältnis von Gips und. Zuschlagstoffen so gewählt wird, daß. die Zusammensetzung des beim.Brennen im Drehrohrofen entstehenden Produktes der Zusammensetzung von Portlandzement entspricht. Obwohl ein Teil der hohen Snergiekosten, die für die thermische Spaltung des Gipses erforderlich sind, durch die Zementgewinnung gedeckt werden kann, ist das Gips-Schwefelsäureverfahren insgesamt gesehen immer noch sehr energieaufwendig»

Der Verfahrensgang in einer modernen Gips-Schwefelsäureanlage läßt sich dabei wie folgt kurz beschislben:

Die Zuschlagstoffe Koks, Sand und Ton werden nach entsprechender Aufbereitung zunächst voneinander getrennt in separaten Silos gelagert. Der als ίΐ'ins at ζ produkt dienende Gips wird ebenso in einer gesonderten Aufbereitungsanlage weitgehend

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Entwässert, wobei Anhydrit entsteht, der ebenfalls in einem separaten Silo gelagert wird* Das für die Beschickung der Drehrohrofen der Ofenanlage erforderliche Ofenmehl wird sodann aus dem Anhydrit und den vorstehend genannten Zuschlagstoffen in einem Mischer im gewünschten Gewichtaverhältnis gemischt und in.einem sog, Ofenrnehlsilo zwischengelagert.

Von dort aus gelangt das Ofenmehl dann in die Wärmetauscher der Ofenanlage und danach in die Drehrohrofen derselben Anlage, in denen die thermische Zersetzung des Gipses unter 30₂-3ildung sowie die Umsetzung des dabei entstehenden Calciuinoxids mit den Zuschlagstoffen zu Zementklinker stattfindet* Das aus dem Gips abgespaltene SOp fällt dabei im Abgas der Ofenanlage an. Dieses Abgas wird, bevor es in den Gaswäscher der Schwefelsäureanlage eingeleitet wird, zum Zwecke der Entstaubung einer elektrostatischen Gasreinigung unterworfen« Die gesonderte Aufarbeitung des üinsatzgipses zu Anhydrit erfordert ebenfalls eine besondere Gasbehandlung durch Abgaswäscher und elektrostatische Gasreiniger, um die hierbei anfallenden Abgase insbesondere möglichst fluorfrei zu machen.

Die vorstehenden Ausführungen lassen klar erkennen, daß beim derzeitigen Stand des Gipa-Schwefelsäureverfahrens nicht nur die Energie-(3etriebs-)Kosten, sondern auch die Investitionskosten außerordentlich hoch sind» Bei den zur Zeit geltenden 'Weltmarktpreisen für Schwefel ist dieses Verfahren in seiner bisherigen Porm deshalb nur in solchen Pailen wirtschaftlich, in denen die Brennstoffkosten besonders niedrig sind oder sonstige ökonomische Gründe, wie z. 3. Rohstoff-

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oder iransportprobleme, ausdrücklich, für den Einsatz dieses Verfahrens sprechen« Die unsicheren Marktprognosen für den Schwefelpreis und die Brennstoffkosten stellen dabei weitere Risikofaktoren dar, die volle Interessenten von der Realisierung eines G^ps—Schwefelsäureprojektes abhalten können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik au vermeiden und das Gips-Schwefelsäureverfahren dahingehend zu verbessern, daß eine spürbare Senkung der Investitions- und der Energie- bzw, Betreibskosten erzielt werden kann und damit seine Wettbewerbsfähigkeit erhöht wird,

Darlegung des r/eaena der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Gips-Schwefelsäureanlage zur Verfügung zu stellen.

Das der Lösung dieser Aufgabe dienende Verfahren ist erfind ungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß

a) der als Einzelprodukt dienende Gips zunächst einer 'üeilentwässerung bis auf einen Oberflächenwassergehalt von 10 bis 15 Gew.-% unterworfen wird;

b) der teilentwässerte Gips einer zweistufigen I'rocknung unterworfen wird, wobei als Wärmeträger das heiße Abgas der Ofenanlage mit einem 30₂-Gehalt von wenigstens S Vol.-% verwendet wird und wobei in der ersten irocknungsstufe eine

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Ge ge ns tr omf uhr ung von Gips and Wärmeträger sowie in der zweiten Trocknungsstufe eine Gleichstromführung von Gips und Wärmeträger vorgesehen sind;

c) das aus der ersten Trocknungsstufe austretende SOp-haltige Abgas direkt in den Gaswäscher der Schwefelsäureanlage eingeleitet wird

d) der getrocknete und kalzinierte Gips nach Passieren der zweiten Trocknungsstufe zusammen mit den Zuschlagstoffen (z. S. Koks, Sand und lon) über ein Forderorgan direkt in den Wärmetauscher der Ofenanlage eingeleitet wird, ao daß die Mischung des Ofenmehls im Fo'rderorgan und/oder im Wärmetauscher'erfolgt·

Das heißt, beim erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zur bisher bekannten Arbeitsweise.darauf verzichtet, den als Slnsatzprodukt dienende Gips zunächst in einer separaten Anlage in Anhydrit zu überführen, Statt dessen wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der ^insatzgips in der ersten 3ehandlungsstufe lediglich einer Teilentwässerung unterworfen« ^ies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß durch Zentrifugieren des Gipses dessen Oberflächenwassergehalt bis auf einen Wert von 10 bis 15 Gew.-% abgesenkt wird. Es hat sich gezeigt, daß siGh durch den ausschließlichen Einsatz von Zentrifugen für die 'Teilentwässerung des Gipses der Brennstoffverbrauch der Gesamtanlage um ca» 15 % reduzieren läßt, äine andere Möglichkeit der Teilentwässerung des Einsatzgipses besteht darin, daß dieser durch Umkristallisieren

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zum. Semihydrat and nachfolgende mechanische iintwässerung z. B. auf Bandfiltern und/oder anschließendes Zentrifugieren, bis auf einen Oberflächenwassergehalt von 10 bis 15 Gew.-% gebracht wird.

Zur Erläuterung des verwendeten Begriffes "Oberflächenwassergehalt¹¹ ist hierbei folgendes auszuführen: ^v—:

•Der Gesamtwassergehalt des als .Einsatzprodukt dienenden feuchten Gipses setzt sich zusammen aus dem Oberflächen-Wassergehalt und dem Kristallwassergehalt. Der Gesamtwassergehalt kann dabei durch 3stündiges Trocknen der feuchten, gut homogenisierten Probe bei 220 ⁰G ermittelt werden. Hierbei entspricht die aus dieser Behandlung resultierende Gewichtsdifferenz dem Gesamtwassergehalt des Gipses und das Gewicht der Probe nach der Trocknung dem Anhydrit-Trockengewicht» Der Oberflächenwassergehalt läßt 3ich hierbei aus den ermittelten 'Werten gemäß folgender Beziehung herleiten:

^K" Oberfl.

-«Hasser- = Ge3»^:"'assergeh. -O,2o4 7xAnhydrit-Tr.Gew. _χ

s-eh (in Gewicht der feuchten Probe

Der teilentwässerte Gips wird sodann einer zweistufigen Trocknung unterworfen, bei der das heiße oOp-haltige Abgas der Ofenanlage als wärmeträger dient. Hierbei ist in der ersten Trocknungsstufe eine Gegenstromführung von Gips und Abgas vorgesehen, bei der gleichzeitig eine ausreichende Entstaubung des Abgases erfolgt, so daß dieses daran-an-

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schließend, ohne weitere Nachreinigung direkt in den Gaswäscher der Schwefelsäureanlage eingeleitet werden kann. In der ersten Trocknungsstufe wird der Gips dabei bis auf einen Oberflächenwassergehalt von 5 bia 10 Gew,-# getrocknet. In der zweiten Trocknungsstufe ist sodann eine Gleichstromführung von Gips und. Abgas vorgesehen, wobei insbesondere Plugstromtrocknet eingesetzt werden können. Hierbei erfolgen eine Trocknung und' Kalzinierung des Gipses bis auf einen Gesamtwassergehalt von ca. β Gew.-%«

Da das in der zweistufigen Trocknung als Wärmeträger verwendete Abgas im Hinblick auf die Weiterverarbeitung zu Schwefelsäure einen möglichst hohen SOg-Gehalt, wenigstens jedoch 8 YoI.-% SOp, sowie eine für den Trocknungsvorgang ausreichende Temperatur aufweisen soll, ist es zweckmäßig, zur Deckung der fehlenden Wärmemenge der Trocknungsanlage eine zusätzliche Brennkammer vorzusehen, in der vorzugsweise elementarer Schwefel verbrannt wird. Dadurch gelingt es gleichzeitig, die Temperatur und den S0₂-Gehalt des Abgases auf dem gewünschten Niveau zu halten. Außerdem können dadurch natürlich auch sonstige SOg-Yerluste, die in einem Phosphorsäure-Gxpsacixvyefelsäure-Anlagenkoinplex auftreten können, ausgeglichen werden. Sofern eine zusätzliche Brennkammer nicht vorhanden ist, kann die erforderliche Wärmezufuhr zum Ausgleich der iVarmebilanz auch im Drehrohrofen der Ofenanlage erfolgen.

Im Anschluß an die zweite Trocknungsstufe wird der getrocknete und kalzinierte Gips über ein J?örderorgan direkt in den Wärmetauscher der Ofenanlage eingeleitet. Das gleiche geschieht auch mit den restlichen Zuschlagstoffen (z. 3. Koks,

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Sand,und Ion) in den gewünschten Mengenverhältnissen, so daß die Mischung des Ofenmehles entweder im Förderorgan und/oder im Wärmetauscher der Ofenanlage erfolgt«, Das heißt, beim erfindungsgemäßen ^erfahren wird auf eine separate Mischanlage zur Herstellung des Ofenmehls sowie ein besonderes Silo zur Zwischenlagerung desselben verzichtet_β 3s wird in diesem Palle vielmehr davon ausgegangen, daß der heutige ( ; Stand der Analysentechnik und Laborautomation eine kontinuierliche und sichere Erfassung aller notwendigen Aaalysendaten der zur Ofenmehlbereitung gelangenden Stoffstrome erlaubt, ao daß gegebenenfalls schnelle eingriffe in den Ofenbetrieb möglich sincL Selbstverständlich ist dabei eine gleichmäßige Dosierung der Rohstoffe in Verbindung mit der Analytik die Voraussetzung für ein einwandfreies Gelingen der erfindungsgemäßen Arbeitsweise,

Durch das erfindungsg&mäße Verfahren wird die Pluorentfernung aus den Abgasen wesentlich vereinfacht, da mit dem Wegfall der separaten Trocknungsanlage für die Umwandlung des Einsatzgipses in Anhydrit auch der dazugehörige T'rockner-"w abgaswäscher entfällt.

Die Fluorelamination aus den Ofengasen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,mit den irocknerabgasen identisch sind, erfolgt in der hochwirksamen Gasreinigungsanlage, die der Schwefelsäure-Anlage ohnehin vorgeschaltet werden muß» Dies führt zu einer Verbilligung und Vereinfachung sowie ' zu bedeutend niedrigeren Pluor-immissionswerten der Gesamtanlanlage, was in bezug auf den Umweltschutz von vesonderem Voteil ist_β

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Ausfuhrangabeisρiel

Die Erfindung wird in" einem Ausführungabeispiel an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Der im Ausführungsbeispiel als Sinsatzprodukt verwendete Gips weist einen Oberflächenwassergehalt von ca. 25 Gew.-% auf und wird über die Aufgabe 1 der Zentrifuge 2 zugeführt· In dieser erfolgt die Teilentwässerung des Gipses bis auf einen Oberflächenwassergehalt von 15 Gew.-%. Das hierbei anfallende Piltrat wird über die Leitung 3 abgezogen. Der teilweise entwässerte Gips gelangt sodann über das förderband 4 j das Becherwerk 5 und die Förderschnecke 6 zum Gegenstromtrockner 7, der die erste Trocknungsstufe darstellt. Die Aufgabe des Gi>pses erfolgt über die Verteilungseinrichtung S, die im Oberteil des Gegenstromtrockners 7 angeordnet ist. Das.als Wärmeträger dienende Abgas aus der zweiten Trocknungsstufe wird über die Leitung 9 mit einer Temperatur von ca* 180 G in den Gegenstromtrocknet 7 eingeleitet, wobei der Gips im Gegenstrom zum heißen, SOp-haltigen Abgas bis auf einen Oberflächenwassergehalt von 7 Gew.-/ä getrocknet wird. Der im Abgas/enthaltende Staub wird dabei gleichzeitig an der Oberfläche der Gipspartikel gebunden, so daß das Abgas praktisch staubfrei mit einer Temperatur von ca. 85 G über die Leitung 10 aus dem Gegenstromtrockner 7 austritt, lach entsprechender Verdichtung durch das Gebläse 11 gelangt dieses Abgas über die Leitung 12 direkt in den nicht dargestellten Gaswäscher der Schwefelsäureanlage.

Der unten aus dem Gegenstromtrocknet 7 austretende Gips wird über die Förderschnecke 13 sum C-leichstromtrockner 14

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transportiert, in den er von unten aufgegeben wird. Beim Gleichstromtrockner 14 handelt es sich im vorliegenden um einen sog. Flugstromtrocknet, der mit dem heißen, SO₂-haltigen Abgas aus der Ofenanlage beschickt wird. Dieses Abgas wird über die Leitung 15 und das Gebläse "16 in den Unterteil des Gleichstromtrockners 14 mit einer Temperatur von ca. 450 ⁰G eingeleitet. Außerdem wird zusätzlich SO^-haltiges C") Rauchgas über die Leitung 17 in den Unterteil des Gleichstromtrockners 14 eingeleitet. Dieses Rauchgas hat eine Temperatur von ca. 700 ⁰C und wird durch Verbrennung von elementarem Schwefel in der Brennkammer 18 erzeugt. Der erforderliche Schwefel wird dabei über die Leitung 19 augeführt, und das Gebläse 20 .dient der notwendigen Rauchgasverdichtung. Der aus dem Gleichstromtrocknet 14 austretende Gips ist bis auf einen Gesamtwassergehalt von 6 % getrocknet und kalzi-. niert. Dieser kalzinierte Gips wird im Abscheidezyklon 21 vom als Wärmeträger dienenden Abgas abgetrennt und gelangt über die Förderschnecke 22, die Leitung 23_} den Aufgabetrichter 24 sowie die Förderschnecke 25 zum Wärmetauscher der Ofenanlage. Gleichzeitig werden die schon getrockneten ^; _w ^; und gemahlenen Zuschlagstoffe im richtigen Mischungsverhältnis über die Leitung 27 und das Becherwerk 23 in deh Aufgabetrichter 24 gefordert. Das heißt, die Zuschlagstoffe und der kalzinierte Gips erfahren bereits in der Förderschnecke 25 eine erste Durchmischung. Im Wärmetauscher 26 erfolgt dann die endgültige Durchmischung aller Komponenten des Ofenznehles, bevor dieses in die nicht näher dargestellten Drehrohröfen der Ofenanlage gelangt, in denen die weitere Umsetzung. zu Zement erfolgt. Das.. aus dein V/ärmdauscher 2β austretende Abgas der Ofenanlage weist eine Temperatur von ca. 450 ⁰G und eine SQ^-Konzentration von ca. 9 Vol.-^ auf. Durch die

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Leitung 15 und das Gebläse 16 gelangt dieses Abgas, wie bereits dargestellt wurde, in den Gleichstromtrockner 14. Durch die Zuführung von SQp-haltigem Rauchgas aus der Brennkammer 13 wird die SQg-Konzentration im Gas bis auf ca. 10 VoI·-% erhöht. Mit dieser SCu-Konzentration wird das Abgas im Abscheidezyklon 21 vom kalzinierten Gips getrennt und gelangt 3odann mit einer !Temperatur von ca* 130 ⁰G über die Leitung 9 i-Π den Gegenstromtrocknet 7» Der weitere Gasweg ergibt sich aus der vorstehenden Verfahrensbeschreibung, Wegen des SOp-Gehaltes des Abgases sowie einer Unterschreitung des S0_o/30_-'Taupunktes müssen die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Anlage, insbesondere aber der Gegenstromtrockner 7 und der Gleichstromtrockner 14, mit einer geeigneten säurefesten Auskleidung versehen sein.

Eingehende Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß bei Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrenskonzeptes eine Snergieeinsparung bis zur Größenordnung von 35 % sowie eine Einsparung von Investitionskosten bis zu 30 % eraielt werden können. Dadurch wird natürlich die Wirtschaftlichkeit des Gips-Schwefelsäureverfahrens beträchtlich verbessert und die Anwendung dieses Verfahrens insbesondere für daa Rohstoffreeyeling im Zusammenhang mit Phosphorsäureanlagen ermöglicht ο

Claims

Erfind ung s ans pr uch

1. Verfahren zum Betrieb einer Gipg-Schwefeisäureanlage,
gekennzeichnet dadurch, daß

a) der als Einsatzprodukt dienende Gips zunächst einer Teilentwässerung bis auf einen Oberflächenwassergehalt von 10 bis 15 Gew.-Ja unterworfen wird;

b) der teilentwässerte Gips sodann einer zweistufigen
Trocknung unterworfen wird, wobei als tfärmeträger
das heiße Abgas der Ofenanlage mit einem SOp-Gehält von wenigstens 8 VoI♦-# verwendet, wird und wobei

in der ersten Trocknungsstufe eine Ge gens tr einführung von Gips und Wärmeträger sowie in der zweiten
Trocknungsstufe eine Gieichstromführung von Gips und Wärmeträger vorgesehen ist;

c) das aus der ersten Trocknungsstufe austretende SOphaltige Abgas der Ofenanlage direkt in den Gaswäscher der Schwefelsäureanlage eingeleitet wird

und

d) der getrocknete und kalzinierte Gips nach Passieren der zweiten Trocknungsstufe zusammen mit den Zuschlagstoffen (z. B. Koks, Sand und Ton) über ein Forderorgan direkt in den Wärmetauscher der Öfenanlage eingeleitet wird, so daß die Mischung des Ofenmehls im Pörderorgan und/oder im //armetauscher erfolgt.

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2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilentwässerung des Gipses ausschließlich durch Zentrifugieren desselben erfolgt.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

die Teilentwässerung des Gipses durch Umkristallisieren zum Semihydrat und anschließende mechanische entwässerung erfolgt.
4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekannzeichnet dadurch, daß zur- Deckung der fehlenden Wärmemenge der !Trocknungsanlage eine zusätzliche Brennkammer verwendet wird.
5. Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß in der zusätzlichen Brennkammer elementarer Schwefel verbrannt wird.
6. Verfahren nach den Punkten 1 bis 5_} gekennzeichnet dadurch, daß der Gips in der ersten 'Trocknungsstufe bei einer Gaseintrittstemperatur von 180 ⁰C bis auf einen Oberflächen-Wassergehalt von 5 bis 10 Gew.-;a getrocknet wird.
7. Verfahren nach den Punkten 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Gj.ps in der zweiten 'Trocknungsstufe bei einer Gaseintrittstemperatur von 450 bis 500 ⁰G bis auf einen Gesamtwassergehalt von ca« ο Gew.-% getrocknet und kalziniert wird»

- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -