176220. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fluortartalmú véggázok tisztítására
3 176220 4 Olyan egyszerű, hatékony és lehetőleg folyamatos eljárás kidolgozását tűztük ki célul, amely egyrészt igen nagy véggáz tisztaságot eredményez, másrészt a véggázban levő fluort értékesíthető, kristályos fluoridként nyeri vissza anélkül, hogy károsanyagtartalmú szennyvíz keletkezne. Ezt a célt csak akkor lehet elérni, ha sikerül az abszorpciós és a kristályosítási folyamatot készülék szempontjából elkülönítetten, de ennek ellenére az abszorpciós szer szempontjából körfolyamatban elvégezni. Ezenkívül egy olyan folyékony abszorpciós szert kell alkalmazni, amelynek nagy az abszorpciós hatása, és amelyből az abszorbeált terméknek jók a kristályosodási sajátságai, és így az abszorpcióval jól értékesíthető mellékterméket tudunk előállítani. A találmány célja, hogy a fluortartalmú véggázok végtisztítására eddig ismert eljárások hátrányait kiküszöbölje, és egy hatékony, és egyidejűleg gazdaságos eljárást szolgáltasson ezen véggázok tisztítására egy értékesíthető melléktermék káros anyagok nélküli egyidejű kinyerése mellett. Azt találtuk, hogy zárt, folyamatos abszorpciós körfolyamatnál végrehajthatjuk az abszorpciós és a kristályosodási folyamat apparativ szétválasztását, ha azt a hatást használjuk ki, hogy az alkáli-fluoridok oldékonysága vizes nátrium-, illetve kálium-hidroxid-oldatban a hőmérséklet csökkenésével és a nátrium-hidroxid- illetve kálium-hidroxid-koncentráció növekedésével csökken. Ha például fluorhidrogént tartalmazó véggázokat kívánunk tisztítani, az abszorpciós folyamat alatt a véggáz fluorhidrogén tartalma a következő reakcióegyenlet alapján reagál a vízben oldott nátriumhidroxiddal, miközben vízben oldható nátrium-fluorid képződik: NaOH + HF -» NaF + H2 0 A nátrium-fluorid víz-oldhatósága a következőképpen függ a hőmérséklettől: Hőmérséklet(K°) g NaF/ g víz 273 4 293 4,1 303 4,22 373, 5,0 273 és 373 °K között tehát 100 g vízre számítva 10°-ónként körülbelül 0,1 g nátrium-fluoridnak megfelelő oldhatóság különbséget tapasztalunk. A nátrium-fluorid víz-oldhatósága a következőképpen függ az oldat lúg-koncentrációjától: Az oldat NaOH-tartalma (súly%) Nátrium-fluorid oldhatósága (súly%) 3,94 4,1 4,52 2,94 5,16 2,52 5,81 2,1 Ha tehát egy telített nátrium-fluorid oldathoz nátrium-hidroxidot adunk, lecsökken a nátrium-fluorid oldhatósága és fluorid kristályok válnak ki. A találmány szerint az abszorpciós és a kristályosodási folyamat közé egy közti lehűtést iktatunk be, és a kristályosítás előtt adagoljuk be tömény nátrium-hidroxid-, illetve kálium-hidroxid-oldatként az abszorpciós folyamat -alatt a kémiai reakció által elhasznált alkáliát. A kristályosodás ezen folyamatok után következik be, ha a megfelelő abszorpciós szer mennyiséget körfolyamatban szivattyúzzuk, és ha a kristályosító berendezésben a tartózkodási idő elegendően nagy. A lehűtésnél a hőmérséklet-különbséget előnyösen úgy választjuk meg, hogy a fluoridok lehetőség szerint már a hőmérsékletcsökkenés hatására teljes mértékben kikristályosodjanak. Ebben az esetben a lehűtést követő lúg adagolás célja, hogy teljes biztosítékot adjon arra, hogy a kristályosodás kizárólag a kristályosító egységben játszódjon le, és a kristályok nem tömik el az abszorberbe visszavezető csöveket. A hőmérséklet-különbség 5-50 °C, és a lehűtött folyadékhoz annyi lúgot adunk, hogy pH-értéke 8—13, előnyösen 10—11 legyen. A találmány szerint a kristályosodási és a leülepedési idő olyan rövid, hogy lehetőség van a folyamatos kristályosítás egyetlen körfolyamatban történő végrehajtására. Az eljárás során az abszorpciós körfolyamathoz állandóan közel olyan mennyiségű friss nátrium-hidroxid-, illetve kálium-hidroxid-oldatot kell hozzáadagolni, hogy egy közel állandó, biztonsággal a lúgos tartományban levő pH-értéket tartsunk fenn. A véggáz telítéséhez járulékosan szükséges friss vizet a találmány szerint egy, az eljárásba az abszorpciós művelet után beiktatott végtisztító fokozatba visszük be folyamatosan. Ezt a műveletet egy olyan berendezésben hajthatjuk végre, mint amilyen az abszorpciós folyamatnál alkalmazunk, és kívánt esetben a jobb érintkezést biztosító esőztető boltozatokat is beiktathatjuk. A kristályos termék kivétele folyamatosan (előnyösen nagyobb mennyiségeknél) vagy szakaszosan történhet. A kristályos termék szakaszos kivételénél lehetőség van két átkapcsolható kristályosító berendezéssel végrehajtott váltakozó üzemmódra. A találmány szerinti ejárás elsősorban abban jelent haladást az ismert eljárásokhoz képest, hogy körfolyamatban lehetővé teszi a reagensek gazdaságos felhasználását, lehetőséget teremt arra, hogy a fluoridokat kristályos formában nyerjük ki, és így értékesítsük, egy abszorpciós lépéssel igen nagy véggáz tisztaságot biztosít, és beruházási és üzemeltetési költségei rendkívül alacsonyak. Kiviteli példa A főként fluorhidrogént tartalmazó 10000 Nm3- /óra mennyiségű, 350 °K hőmérsékletű és 1 g fluor/Nm3 fluortartalommal rendelkező véggáz az 1 vezetéken át jut be a 2 abszorpciós toronyba. Itt egy alkálikus abszorpciós szerrel ellenáramban átáramlik egymás után több 3 esőztető rostaboltozaton, ahol a főként fluort tartalmazó káros anyagok abszorbeálódnak. A 4 cseppleválasztó visszatartja a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
