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Verfahren zum Kühlen von Flüssigkeiten, insbesondere bei der Viskoseherstellung
In der Viskosefabrikation ist es unter Umständen erforderlich, ausser den Ausgangslaugen und fertigen Viskosen auch die Reaktionsprodukte bei der Xanthogenatherstellung zu kühlen. Die abzuführende Wärme wird in der Regel auf KüWflüssigkeiten übertragen, die in Kreislauf- systemen zirkulieren und mittels Kältemaschinen auf entsprechend tiefe Temperaturen gehalten werden. Derartige Flüssigkeiten dürfen dabei keine Abscheidungen durch Ausfrieren oder
Auskristallisieren ergeben. Es werden meist
Lösungen von Salzen wie z. B. Calciumchlorid, Magnesiumchlorid oder auch von Salzgemischen verwendet.
Chloridhaltige Kühlflüssigkeiten haben aber den Nachteil, dass sie die Leitungssysteme angreifen. Es ist wohl bekannt, das Angriffsvermögen derartiger Lösungen durch geringe Zusätze von passivierend wirkenden Oxydationsmitteln wie z. B. Natriumbichromat, Nitraten oder Nitriten abzuschwächen. Eine gänzliche Ausschaltung von Korrosionen ist aber nicht möglich, weil die Wasserstoffionenkonzentrationen in den chloridhaltigen Kühlflüssigkeiten verhältnismässig hoch sind.
Korrosionen sind insbesondere dann nicht zu vermeiden, wenn das System, in dem die Kühlflüssigkeit umläuft, aus Metallen besteht, die sich in der elektrolytischen Lösungstension unterscheiden. Die Rohrleitungen der Kühlsysteme bestehen häufig aus Flusseisen, die Schieber, Ventile und Umpumpvorrichtungen dagegen aus Gusseisen, Bronze oder anderen Legierungen. Die Wannen der in der Viskosefabrikation in neuerer Zeit häufig benutzten Xanthatmaschinen sind meistens aus nickelund chromhaltigen Stählen gebildet, während die Kühlmäntel der Wannen aus Flusseisen und andern weniger edlen Metallen oder Metalllegierungen bestehen. Unter Einwirkung der elektrolythaltigen Kühlflüssigkeiten ist dann die Bildung von sogenannten Lokalelementen und in weiterer Folge von Korrosionen gegeben.
In der Viskosefabrikation ergibt sich der weitere ungünstige Umstand, dass die zu kühlenden Stoffe, wie Laugen, Xanthogenat, Viskose u. dgl. stark alkalisch sind, so dass sich bei Verwendung
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können, ohne dass es zu Ausscheidungen oder zu Korrosionen der Kühlsysteme kommt, wenn die Natronlaugen etwa 17 bis 22 Gew.-% Natriumhydroxyd enthalten und ein Teil der umlaufenden Laugen beim Rücklauf vor der neuerlichen Abkühlung auf die Arbeitstemperaturen dem Kühlsystem laufend entnommen und durch eine entsprechende Menge Frischlauge ersetzt wird. Dabei genügt es, wenige Prozente der Lauge laufend zu ersetzen.
Das Verfahren hat für die Viskosefabrikation besondere Bedeutung. Die aus dem Kühlsystem ausgeschiedenen Laugenmengen, die einen zur Cellulosealkalisierung geeigneten Natriumhydroxydgehalt und wesentlich unter 0'liegende Temperaturen aufweisen, werden vorteilhaft direkt in der Viskoseherstellung weiterbenutzt, beispielsweise indem sie für sich allein oder im Gemisch mit anderer Lauge als Löselauge für das Cellulosexanthogenat verwendet werden, wobei gleichzeitig eine Kühlung der entstehenden Lösung vor sich geht. Auf diese Weise wird die tiefe Temperatur der Kühllauge in wirtschaftlicher Weise ohne Verluste vorteilhaft ausgenutzt. Es wird dadurch die Erstellung besonderer Lagerbehälter für eine gekühlte Löselauge sowie besondere Aggregate für die Kühlung der Löselauge überflüssig.
Die laufende Ausscheidung eines Teiles der Kühlflüssigkeit ermöglicht weiter eine ständige Kontrolle des Zustandes der Kühlanlagen in der Weise, dass durch Undichtheiten in das Kühlsystem etwa eindringende Anteile des zu kühlenden Gutes rechtzeitig erfasst und damit die Undichtheiten selbst frühzeitig erkannt werden können.
Durch weitere Versuche wurde überraschenderweise gefunden, dass als Kühllauge an Stelle reiner Natronlaugen mit Vorteil die gebrauchten Natronlaugen der Zellstoffalkalisierung, wie die sogenannten Tauch-oder Presslaugen, mit einem Natriumcarbonatgehalt von weniger als etwa
1-5% verwendet werden können. Der Hemicellulosegehalt dieser Laugen bewegt sich etwa zwischen 5-40gal. Es wurde festgestellt, dass die gelösten Hemicelluloseanteile nicht nur die Gefrier- und Kristallisationstemperaturen der Laugen herabsetzen und Temperaturen von - 250 und darunter erreicht werden können, sondern dass weiter die gelösten organischen Anteile die an sich geringe Angriffsfähigkeit der Laugen für die Kühlsysteme noch weiter vermindern, so dass praktisch Korrosionen gänzlich vermieden werden.
Die Verwendung der hemicelluloshaltigen Alkalisierungslaugen bietet demnach ausser einem wertvollen technischen Fortschritt auch bedeutende wirtschaftliche Vorteile.
Das Verfahren ist. einfach und ohne grössere Aufwendungen an den üblichen Kühlenrichtungen ausführbar und steigert durch Vermeidung von Korrosionen die Betriebssicherheit der Anlagen. Es ist, über die Anwendung in der Viskosefabrikation hinaus, von allgemeiner Bedeutung für das Gebiet der Wärmeaustauschvorrichtungen und-verfahren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Kühlen mittels in Kreislaufsystemen umlaufender Natronlauge bei Temperaturen bis etwa-20 , dadurch gekennzeichnet, dass Natronlaugen verwendet werden, die etwa 17 bis 22 Gew.-% Natriumhydroxyd enthalten und wobei ein Teil der umlaufenden Laugen vor der neuerlichen Abkühlung auf die Arbeitstemperatur dem Kühlsystem laufend entnommen und durch eine entsprechende Menge Frischtauge ersetzt wird.