<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Chlorkalk.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von wasserarmem oder wasserfreiem Chlorkalk in unterbrochenem Betriebe und in mechanischer Vorrichtung durch Einwirkung von Chlorgas auf Kalkhydrat.
Bei der Einwirkung von Chlor auf Kalkhydrat stellt sich ohne Rücksicht auf die Chlorkonzentration regelmässig früher oder später, u. zw. je nach der Arbeitsweise bei Erreichung eines wirksamen Chlorgehaltes von zwischen etwa 25 und 34% wirksames Chlor, ein Zustand ein, bei dem das Reaktionsgut nicht mehr die pulverig staubige Beschaffenheit des trockenen Kalkhydrates beibehält, sondern eine fortschreitende Veränderung erfährt, wobei es zunächst wie ein durch Befeuchtung beschwertes Kalkhydrat aussieht. Bei weiterer Chlorierung scheint das Reaktionsgut noch feuchter zu werden, bis es endlich klebrig wird und sich zu feucht aussehenden Knollen und Klumpen ballt, die bei der Abkühlung zu harten Massen erstarren.
Ein so entstandener Chlorkalk ist demnach mit Klumpen durchsetzt und unansehnlich. Das Auftreten dieses,, Nasspunktes", der offenbar mit einer Umlagerung des aus der Bindung an CaO durch das Chlor verdrängten Reaktionswassers zusammenhängt und sich etwa so erklären lässt, dass die entstehenden Chlorierungsprodukte zufolge ihres Kristallwassergehaltes ein niedrig schmelzendes Eutektikum bilden, führt zu Hemmungen im Chlorierungsverlauf und zu Schwierigkeiten bei der Entwässerung des Erzeugnisses und setzt bei mechanischen Verfahren auch dem Durchrühren der Reaktionsmasse Widerstand entgegen.
Anderseits ist es aber auch bekannt, dass in jedem Stadium der Chlorierung ein mässiger freier Wassergehalt des Kalkhydrates von Vorteil ist und dass bei vorzeitiger restloser Entfernung des Reaktionswassers die Chlorierung zum Stillstand kommt.
Infolgedessen lässt sich bei verschiedenen neueren Verfahren zur Verbesserung der Herstellung von Chlorkalk das Bestreben erkennen, den Eintritt des "Nasspunktes" mit seinen schädlichen Wirkungen möglichst weit hinauszuschieben oder ganz zu unterdrücken. Insbesondere hat man versucht, bei der Darstellung von Chlorkalk in ununterbrochenem Verfahren durch Anwendung grosser Mengen mit Luft verdünnten Chlors eine zu starker örtlicher Temperaturerhöhung führende Einwirkung des Chlors zu vermeiden und dabei gleichzeitig eine mehr oder weniger weitgehende Entfernung des Reaktionswassers während der Chlorierung vorzunehmen, die darauf beruht, dass das Reaktionswasser eine gewisse Dampftension besitzt und daher von einem Luftstrom fortgeführt werden kann.
Man hat weiter vorgeschlagen, zwecks Entfernung des Reaktionswassers während der Chlorierung und zur Erzeugung eines völlig entwässerten Chlorkalks die Chlorierung von Kalkhydrat im fortlaufenden Betriebe in einem Drehrohr vorzunehmen und mit Luft verdünntes Chlorgas im Gegenstrom durch das Rohr hindurchzuleiten, wobei die Reaktionswärme die Verdampfung des Reaktionswassers bewirken soll. Dabei hat sich jedoch gezeigt, dass die durch den Gasstrom hervorgerufene Trocknung des Reaktionsgutes leicht so weit führt, dass einmal die Aufnahmefähigkeit desselben für Chlor beeinträchtigt wird, während gleichzeitig die erforderlichen grossen Luftmengen aus dem auch nach teilweiser Chlorierung staubförmig bleibenden Kalkhydrat grössere Anteile von Flugstaub mit fortführen, der aus einem teilweise zersetzten Chlorkalk besteht.
Sucht man aber zwecks Wahrung des für die rasche und stetige Chloraufnahme erforderlichen mässigen Wassergehaltes und zur Vermeidung der Staubbildung mit geringeren Luftmengen zu arbeiten, oder, wie ebenfalls bereits vorgeschlagen wurde, Wasser in die Chlorierungszone einzuspritzen, so machen sich die schädlichen Auswirkungen des Nasspunktes alsbald wieder bemerkbar.
Der grundsätzliche Mangel der vorstehend geschilderten Verfahren beruht, wie nun erkannt wurde, darauf, dass die einzelnen Zustände, die das Kalkhydrat im Verlaufe der Chlorierung und Entwässerung durchläuft, bei jedem ununterbrochenen Verfahren durch die Anfangsbedingungen (Wassergehalt des eingebrachten Kalkhydrats, Temperatur, Konzentration und Gesamtmenge der durchgeleiteten Gase) für den ganzen Verlauf der Reaktion eindeutig festgelegt sind. Es ist also nicht möglich, den Wassergehalt des Reaktionsgutes in jedem Stadium der Chlorierung willkürlich innerhalb bestimmter, einerseits durch die Vermeidung des Nasspunktes, anderseits durch die Aufnahmefähigkeit für Chlor gegebener Grenzen zu halten, wie es für den richtigen Gang der Chlorierung sowie für die Erzielung eines einwandfreien Chlorkalks erforderlich ist.
Im ununterbrochenen Verfahren der Herstellung von Chlorkalk (in getrennten Ansätzen) hat man dagegen durch Regelung von Druck und Temperatur den Verlauf der Entwässerung des Reaktionsproduktes während der ganzen Chlorierung in der Hand und dabei den Vorteil, dass man, je weiter bei gegebenem Chlorierungsgrad des homogen bleibenden Produktes der Wassergehalt (innerhalb gewisser Grenzen) bereits vermindert ist, die Temperatur ohne Gefahr für Eintreten des Nasspunktes desto höher steigern kann, womit wiederum eine Beschleunigung der Entwässerung ermöglicht wird. Diese Regulierung der Druck-und Temperaturverhältnisse in vorbestimmter und in für die einzelnen Stadien der Chlorkalkdarstellung unabhängiger Weise ist nur im unterbrochenen Verfahren möglich.
<Desc/Clms Page number 2>
Es kommt hinzu, dass bei dem diskontinuierlichen mechanischen Verfahren, bei dem die einzelnen Reaktionsphasen sich in zeitlicher Aufeinanderfolge abspielen und in jedem Zeitpunkt in allen Teilen des Reaktionsgutes möglichst gleichartige Reaktionsbedingungen angestrebt werden, die mechanische Durchmischung des Gutes die Herbeiführung dieses Zustandes befördert. Beim kontinuierlichen Verfahren dagegen wirkt eine solche mechanische Durchmischung dem geregelten Ablauf der einzelnen, räumlich unmittelbar aufeinanderfolgenden Reaktionsphasen sowie ihrer planmässigen Beeinflussung durch äussere Einwirkung, wie Kühlung, Heizung od. dgl., geradezu entgegen.
Aus dieser Erkenntnis heraus wird gemäss der Erfindung zunächst Kalkhydrat unter Bedingungen behandelt, bei denen die Entfernung wesentlicher Mengen von Reaktionswasser noch nicht erfolgt, bis zur Erzielung eines mässigen wirksamen Chlorgehaltes, bei dem der Nasspunkt noch nicht erreicht ist.
Erst dann wird unter gleichzeitiger weiterer Behandlung des Zwischenerzeugnisses mit Chlor das gebildete Reaktionswasser fortlaufend mit der Massgabe entfernt, dass die pulverige oder körnige Beschaffenheit des Reaktionsgutes gewahrt bleibt, aber doch nicht so weit, dass die weitere Aufnahme von Chlor beeinträchtigt wird.
Die Einhaltung der für die erste Stufe des Verfahrens vorgeschriebenen Bedingungen der Temperatur und des Druckes kann auf verschiedene Weise erfolgen, solange man der Tatsache Rechnung trägt, dass die Entfernung des Reaktionswassers von der jeweils über dem Reaktionsgemisch vorhandenen Wasserdampf tension abhängig ist, die ihrerseits wieder im wesentlichen durch die jeweilige Temperatur bestimmt wird. Es ist daher zweckmässig, in der ersten Verfahrensstufe durch äussere Kühlung dafür zu sorgen, dass die Temperatur des Reaktionsgutes in allen seinen Teilen während der Chlorierung etwa 400 C nicht überschreitet.
Die in der zweiten Verfahrensstufe unter Weiterchlorierung erfolgende fortschreitende Entfernung des Reaktionswassers wird durch entsprechende Änderung der Zustandsbedingungen bewirkt, d. h. durch Erhöhung der Temperatur (gegebenenfalls unter Zuführung äusserer Wärme), oder Anwendung von Unterdruck, oder beides. Beim Arbeiten unter normalem Druck wird die Temperatur durch Zufuhr äusserer Wärme allmählich auf etwa 40-45 C gesteigert. Falls stark verdünntes Chlor verwendet wird, genügt das Verdünnungsgas (Luft), um den entwickelten Wasserdampf aufzunehmen und wegzuführen.
Wird dagegen konzentrierteres Chlorgas verwendet, so wird zu diesem Zweck ein besonderer Luftstrom durch das Reaktionsgefäss hindurchgeleitet. Zweckmässig wird die Temperatursteigerung in dieser Verfahrensstufe durch Vorwärmung der in das Reaktionsgefäss eingeleiteten Gase (eventuell nur der Luft) auf etwa 350 C unterstützt. In jedem Falle ist jedoch darauf Bedacht zu nehmen, dass die möglichst vollständige Absorption des Chlors durch das Reaktionsgut nicht durch zu grosse Verdünnung beeinträchtigt wird.
Nachdem die Chlorzufuhr unter gleichzeitiger Belüftung zur Erreichung eines Gehaltes an wirksamem Chlor von etwa 30-33% im Reaktionsprodukt geführt hat, ist die Entwässerung bis auf wenige Prozent Wassergehalt fortgeschritten ; es wird dann die Luftzufuhr abgestellt und bis zur Erreichung des gewünschten Chlorgehaltes von mindestens 36% weiter chloriert, worauf das Erzeugnis von dem geringen noch vorhandenen Wassergehalt auf irgendeine bekannte Weise nach Bedarf teilweise oder völlig befreit wird, ohne dass der Nasspunkt sich bemerkbar macht.
Will man zur Entfernung des Reaktionswassers in der zweiten Verfahrensstufe an Stelle des Durchleiten eines Luftstromes einen Unterdruck verwenden, so wird der Chlorierungsapparat mit einer Vakuumpumpe verbunden, durch die der bei der erhöhten Temperatur dieser Stufe aus dem Reaktiongut entbundene Wasserdampf fortgeführt wird.
Wesentlich ist, dass während des ganzen Verlaufs der Reaktion eine gründliche mechanische Durchmischung des Reaktionsgutes zwecks Erzielung einer gleichmässigen Chloreinwirkung auf alle Teile desselben erfolgt, wobei man vorteilhaft durch lebhafte Umschaufelung eine Feinverteilung des Reaktionsgutes aufrechterhält.
Es hat sich gezeigt, dass beim Arbeiten unter normalem Druck in der ersten Verfahrensstufe eine den sichtbaren Nasspunkt mit seinen störenden Auswirkungen noch nicht erreichende, aber bereits im Sinne des Nasspunktes einwirkende schwache Verdichtung der Chlorkalkpartikel durch einen Sinterungsvorgang stattfindet, die durch die mechanische Bearbeitung des Reaktionsgutes noch unterstützt wird. Dies führt dazu, dass das Schüttgewicht bei dieser Arbeitsweise etwas höher ausfällt und dass auch der Chlorkalk eine mehr feinkörnige (im Gegensatz zur staubigen) Beschaffenheit annimmt.
Beispiel 1 (Arbeiten mit normalem Druck und Belüftung in der zweiten [Trocknungs-] Stufe) :
500 kg Kalkhydrat werden in einen liegenden Zylinder von 2 m Länge und 1'20 m Durchmesser eingetragen, der mit einem Mantel für Kühlung und Heizung sowie mit einem Rührwerk, bestehend aus einer axial im Zylinder angeordneten Rührwelle mit Schaufeln, die für eine besonders gute Durchmischung sorgen, versehen ist. An den Enden der Schaufeln befinden sich Kratzen, die mittels Federdruck an die Zylinderwand angepresst werden und letztere beständig von Ansätzen freihalten.
Die Zufuhr konzentrierter Chlorgase (96-98% Cl,), die auf verschiedene Stellen des Zylindermantels verteilt ist, wird unter Wasserkühlung so geregelt, dass bei Einhaltung von Temperaturen unter 400 C narh rund 6 Stunden etwa 23% Chlor aufgenommen sind. Dann wird unter Anwärmen des Zylinders auf etwa
<Desc/Clms Page number 3>
450 C im Reaktionsprodukt dieses weiterchloriert und gleichzeitig ein auf etwa 35 C erwärmter Luftstrom durch die Apparatur hindurchgeleitet. Die Luftmenge wird so eingestellt, dass auf 6 Volumenteile Chlor etwa 80-100 Volumenteile Luft getrennt in das Reaktionsgefäss eingeführt werden.
Nach weiteren 4 Stunden wird die Belüftung abgestellt und noch etwa 2 Stunden bei geschlossener Apparatur mit konzentriertem Chlorgas weiterchloriert, bis ein Gehalt von rund 36% wirksamem Chlor erreicht ist. Soll der hiedurch erzeugte Chlorkalk von seinem geringen Wassergehalt (2-4%) noch befreit werden, so wird erneut unter Belüftung auf 45-550 C erwärmt, bis Wasserfreiheit erzielt ist.
Beispiel 2 (Arbeiten bei normalem Druck in der ersten und erniedrigtem Druck in der zweiten [Trocknungs-] Stufe) :
In einem liegenden Zylinder, der mit einem Mantel zur Kühlung und Heizung, einem Rührwerk, mehreren auf der Oberseite des Zylindermantel verteilten Chlorgaszuleitungen versehen und mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, wird Kalkhydrat mit konzentriertem Chlorgas (96-98%) zunächst bei gewöhnlichem Druck unter gleichzeitiger Kühlung auf etwa 300 C behandelt. Nach Verlauf von etwa 7-8 Stunden ist ein wirksamer Chlorgehalt von 31-32% erreicht. Trotzdem der Wassergehalt am Ende dieser Periode etwa 8% beträgt, ist der Eintritt des Nasspunktes noch nicht bemerkbar.
Es wird nunmehr unter fortgesetztem Einleiten von Chlorgas ein Druck von 30-40 mm Hg absolut hergestellt und die Temperatur des Reaktionsgutes durch Mantelheizung allmählich auf etwa 50-55 C gesteigert.
Nach Verlauf von weiteren 5-6 Stunden weist das Erzeugnis einen wirksamen Chlorgehalt von 36-37% auf ; der Wassergehalt hat auf 2-3% abgenommen. Die Chlorzufuhr wird nunmehr abgestellt und das Erzeugnis ohne Änderung der Druck-und Temperaturbedingungen zu Ende entwässert. Das wasserfreie Endprodukt enthält 37'5% wirksames Chlor bei etwa 1% Chloridchlor und stellt einen feinpulverigen gleichförmigen und stabilen Chlorkalk von reinweisser Farbe und schwachem Geruch dar.
Das beschriebene Verfahren liefert dank der praktisch völligen Unterdrückung des Nasspunktes einen gleichförmigen wasserarmen bis wasserfreien und chloridchlorarmen, ausserordentlich stabilen, pulverigen Chlorkalk. Ein besonderer Vorzug des Verfahrens ist darin zu erblicken, dass es in eisernen Gefässen ausgeführt werden kann, da dank der Vermeidung von Krustenbildung die sonst mit dieser verbundenen schädlichen Einwirkungen auf das Eisen unterbleiben.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens mit Belüftung, der insbesondere auch gegenüber dem kontinuierlichen ins Gewicht fällt, besteht darin, dass es möglich ist, die Chlorkonzentration in der Trocknungsstufe der Aufnahmefähigkeit des halbfertigen Chlorkalks für Chlor weitgehend anzupassen, indem nämlich im ersten Teil derselben, in dem die Aufnahmefähigkeit noch beträchtlich ist, ein verhältnismässig starker Luftstrom durch das Reaktiongefäss hindurchgeleitet wird, während gegen Ende der Chlorierung, bei der infolge des erreichten hohen wirksamen Chlorgehaltes die Aufnahme von Chlor an sich nur schwierig verläuft, der Luftstrom gedrosselt bzw. ganz abgestellt wird, so dass hochkonzentriertes Chlorgas auf das Erzeugnis zur Einwirkung kommt.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass laufend eine praktisch vollständige Absorption des eingeleiteten Chlorgases durch das Reaktionsgut erfolgt, so dass auf eine Umwälzung von Chlor und Kondensation des durch die Abgase aufgenommenen Wasserdampfes samt den hiefür erforderlichen kostspieligen und wenig betriebssicheren Apparaturen verzichtet werden kann. Demgegenüber ist beim kontinuierlichen Verfahren, bei dem das Verhältnis von Chlor zu Luft für alle aufeinanderfolgenden Reaktionszonen durch das Dosierungsverhältnis an der Eintrittsstelle gegeben ist, eine restlose Absorption des Chlors
EMI3.1
apparatur für das Chlorgas mit Kondensationsvorrichtung für den Wasserdampf vorgesehen werden musste.
Neuerdings ist vorgeschlagen worden (österr. Patent Nr. 128837), bei der Herstellung von wasserfreiem Chlorkalk durch Einwirkung von Chlor auf Kalkhydrat die Chlorierung vorzeitig zu unterbrechen und dem in diesem Stadium noch pulverförmigen Produkt durch Hochvakuumentwässerung den überwiegenden Teil des gebildeten Reaktionswassers zu entziehen, worauf die Chlorierung bis zur Vollendung derselben fortgesetzt und der so erhaltene Chlorkalk durch erneutes Hochvakuum völlig entwässert wird.
Von dem vorliegenden unterscheidet sich dieses Verfahren dadurch, dass dort die Chlorierung während der Teilentwässerung unterbrochen wird, während hier die Chlorierung während der Entwässerung auch im Falle, dass sie durch Vakuum geschieht, fortgesetzt und vollendet wird. Die Neuerung besteht also darin, dass bei der technisch vorteilhaft ununterbrochenen Chlorzufuhr die besonderen Temperaturund Druckbedingungen für die diskontinuierliche statt kontinuierliche Entwässerung geschaffen werden.
Durch diese Neuerung wird der Vorteil erzielt, dass das Verfahren verkürzt und dauernd ein homogenes Produkt unter Arbeitsbedingungen behandelt wird, die eine Gewähr für die Vermeidung des Nasspunktes liefern.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.