DD141014A1

DD141014A1 - Verfahren zum loesen von kali-rohsalzen

Info

Publication number: DD141014A1
Application number: DD20627378A
Authority: DD
Inventors: Rolf Burmeister; Rainer Herzog; Reinhard Luther
Original assignee: Rolf Burmeister; Rainer Herzog; Reinhard Luther
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1978-06-26
Publication date: 1980-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Senkung thermodynamischer Nichtumkehrbarkeiten zum Lösen von Kali-Rohsalzen, insbesondere Mischsalzen mit hohem und stark wechselndem Magnesiumchloridgehalt. Das Ziel der Erfindung ist die Senkung des Energiebedarfes durch Abstellung der aufgezeigten Mängel im Wärmerückgewinnungsgrad aus der Lösung und dem Lösungsrückstand. Durch bessere Einbeziehung des Rohsalzes und des Rückstandes in den Wärmerückgewinnungsprozeß und durch volle Nutzung des Siedezustandes der Löselösung wird der Wärmeinhalt der Lösung und der festen Löserückstände stärker für die Aufwärmung der Löselösung genutzt. Die Erfindung findet Anwendung in Kali-Rohsalz verarbeitenden Fabriken, die nach dem Ileißlöseverfahren arbeiten.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Senkung thermodynamischer Nichtumkehrbarkeiten beim Lösen von KaIi-Rohsalzen, insbesondere Mischsalzen mit hohem und stark wechselnden Magnesiumchloridge-

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei dem bekannten kontinuierlichen Verfahren zum Lösenvon KaIi-Eohsalzen wird das unterschiedliche Löslichkeitsverhalten der im Rohsalz enthaltenen Mineralien ausgenutzt, um in einer geeigneten Apparatur aus einer heißen KOl-ungesättigten Löselösung durch Aufnahme von KCl eine annähernde Gleichgewichtslösung zu erzeugen, die nach Kühlung in einer Entspannungsanlage ein möglichst KClreiches Kristallisat liefert·

Die nichtgelösten Bestandteile des Rohsalzes werden als Rückstand · aus dem Prozeß ausgeführte Die vom Kristallisat befreite gekühlte Lösung wird unter abschnittsweiser Vorwärmung erneut als Löselösung eingesetzt.

Vom Standpunkt der Erzielung eines wertstoffarmen Rückstandes und einer hohen KCl-Sättigung der Lösung ist es notwendig, den Löseprozeß auf mehrere Löseapparate zu verteilen* Die Verteilung der Löselösung auf die einzelnen Löseapparate erfolgt dabei so, daß beispielsweise im ersten Apparat, dem sogenannten Hauptlöser, durch ein "Überangebot an Kaliumchlorid hohe Sättigungswerte an ICGl in der ablaufenden Lösung erzielt werden*

Das gilt besonders auch für die Mischsalzverarbeitung, da durch die rasche Zersetzung des Carnallitmoleküls nach der Zusammenführung des Rohsalzesmit der Löselesung sofort eine größere Menge feinkörniges Zersetzungs-KCl zur Auflösung zur Verfügung gestellt

Im nachfolgenden Apparat liegt dagegen im allgemeinen ein Überangebot an Lösekapazität vor, so daß darüber eine gute Rückstandsauslösung erreichbar istβ Nachteilig ist, daß in bestimmten Teilen der Löseapparatur, in denen das KCl~Angebot nicht zur Aufsättigung der Lösung ausreicht, verstärkt aus dem Rohsalz zum Beispiel NaGl aufgelöst werden« Dadurch erhöht sich unter Umständen die Menge des mit der Lösung aus der Apparatur ausgetragenen LöseSchlamms, welcher nicht zur Wärmerückgewinnung in der Entspannungsverdampfungsanlage eingesetzt werden kann« Zur Reduzierung dieses Verlustgliedes wird teilweise KGl-reicher Löseschlamm aus der Lösung in die Löseapparatur zurückgeführte Der letzte Löseapparat innerhalb einer solchen Eette leistet dann nur noch einen geringen Anteil an der KCl-Auslösunge Seine Bedeutung ist in der Verdrängung der KCl-reicheren Haftlösung von Löserückstand und in der Abkühlung des Löserückstandes zu suchen» Entsprechend dieser Aufgabe ist die Temperatur der zur Verdrängung eingesetzten Löselösung in den meisten Fällen niedriger als in den ersten Löseapparaten.,

Der Wärmebedarf des Verfahrens ist stark abhängig von der Höhe der Lösetemperatur, von der Zusammensetzung des Rohsalzes, der Salzkonzentration in der Löselösung und vom Ergebnis der Wärmerückgewinnung aus der Lösung und aus den Löserückständen·

Thermodynamische Nichtumkehrbarkeiten treten in der Löseapparatur durch die erforderliche Mischung zwischen dem kalten Rohsalz und der vorgewärmten Löselösung sowie zwischen heißem Rückstand und der Kühllösung des letzten Apparates auf· Ein praktisches Verfahren zur getrennten Rohsalzanwärmung wurde bisher noch nicht gefunden«

Der gesamte Wärmebedarf des Löseprozesses muß demzufolge über die zugeführte Löselösung gedeckt werden· Die Temperatur der Löselösung vor Eintritt in die Löseapparatur liegt dann wesentlich über der eigentlichen Lösetemperatür· Dadurch steigen die Forderungen an die Heizdampfparameter in der Vorwärmstation für Löselösung und Änderungen der Stoffströme bezüglich Masse und Zusammensetzung wirken sich unter der Voraussetzung einer konstanten Lösetemperatur unmittelbar auf den erforderlichen Heizdampf zustand , Heizdampfbedärf und die benötigte Wärmeübertragungsfläche aus.

Eine große Bedeutung kommt der KCl-Aufnahmefähigkeit der Löselösung zu, da darüber das Verhältnis aus Masse des Wertstoffanteils im Rohsalz und Masse der zugeführten Löselösung bestimmt wird·

Eine geringe Masse an erforderlicher Löselösung bedingt zur Erreichung einer bestimmten Lösetemperatür eine hohe-Löselösungsvorwärmung, die oft auf Grund der Siedezustände der Löselösung in Abhängigkeitvon dem LÖselösungsdrack in der .Rohrleitung nicht abgesichert werden kann·

Bekannt sind aus diesem Grunde Verfahrenzur Dampfeinblasung in den Löseapparat, zur teilweisen Nacherwärmung der von Apparat zu Apparat überlaufenden Löselösung oder zur Anordnung von zusätzlichen Heizflächen inden Löseapparaten· Trotz .dieser Hilfsmittel gelingt es noch nicht, eine stabile hohe Lösetemperatur bei gleichzeitiger weitgehender Kühlung des Löserückstandes zu erzielen· Andererseits · steigen im Interesse der Erhöhung der Effektivität die Anforderungen eine hohe Lösetemperatür·

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum Lösen, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohsalz bereits vor dem Vorwärmprozeß mit der kalten Löselösungvermischt wird und gemeinsam durch die Brüden der Entspannungsverdampfer mit und ohne Zwischenerwärmung zwischen den einzelnen Kondensat!onsstufen durch geringwertige Abdämpfe und Restheizung innerhalb und außerhalb des Löseapparates auf Betriebstemperatur aufgeheizt wird, wobei gleichzeitig der Lösevorgang beginnt«,

Dieses Verfahren ist jedoch wegen der apparativen Probleme und aus Gründen der Lösekinetik nicht zur Anwendung gekommen.

Im allgemeinen^wird also der Löseprozeß so geführt, daß die Löselösung nach der Vorwärmung in den Kondensatoren der Entspannungsverdampfungsanlage mit einer Temperatur zwischen 70 und 85 K zur Nacherwärmung ineine dampfbeheizte Vorwärmstation gelangt, wo sie •je nach Siedezustand auf 12O^- - 130 K vorgewärmt werden kann. Dieser Vorwärmprozeß wird je nach Massendurchsatz im Ein- oder Zweistraßenbetrieb realisiert. * ·

Mit der Austrittstemperatur der Vorwärmanlage wird nunmehr die Löselösung in einem verfahrenstechnisch vorgegebenen Verhältnis auf den Hauptlöseapparat und die Nachlöseapparate aufgeteilt.

Auf Grund der unterschiedlichen Mischungsbedingungen stellen sich daher insbesondere imersten Nachlöseapparat im allgemeinen Mischungstemperaturen ein, die wesentlich über der geforderten Lösetemperatur liegen und verfahrenstechnisch nicht unbedingt erwünscht sind. Zum Ausgleich dieses Temperaturniveaus werden ein oder mehrere nachgeschaltete Apparate mit kalter oder teilweise vorgewärmter Löselösung betrieben.

Die Einhaltung thermodynamisch günstiger Wasserwertverhältnisse und Eingangstemperaturen bei der Eückstandskühlung und Schlamm-Aufbereitung stößt dabei auf Schwierigkeiten, da über das Temperaturniveau des letzten Löseapparates im praktischen Betrieb bei konstanter Löselösungsendtemperatur in der Vorwärmstation die Einhaltung einer bestimmten Lösetemperatur im Hauptlöser gestützt wird. Durch die zwangsläufig eintretende Erhöhung der Rückstandstemperatür beim Durchtritt des Rückstandes vom ersten Löseapparat über die Nachlöseapparate in den letzten Löseapparat wird nicht nur der Wärmeverlust der Apparatur erhöht, sondern es treten insbesondere bei der Mischsalzverarbeitung unerwünschte Sekundärschlammbilciungen auf. Letztere drücken unter Umständen wiederum das erreichbare Prozeßausbringen«

Weitere Mängel treten bei dem bekannten Verfahren dadurch auf, daß durch die Einführung KCl-reicher Decklösung in die Löselösung während des Vorwärmprozesses die Siedetemperatur der Löselösung herabgesetzt und der KCl-Gehalt in den Haftlösungen des Löserückstandes ansteigt· ·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist dieSenkung des Energiebedarfes durch vollständige oder teilweise Abstellung der aufgezeigten Mängel im Wärmerückgewinnungsgrad aus der Lösung und dem Löserückstand sowie die Erhöhung derKGl-Ausbeute durch gezielte Beeinflussung der Mischungsverluste bei der Zusammenführung des Rohsalzes und des Rückstandes mit der Löselösung«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch bessere Einbeziehung des Rohsalzes und des Rückstandes in den Wärmerückgewinnungsprozeß und durch volle Nutzung des Siedezustandes der Löselösung den Wärmeinhalt der Lösung und der festen Löserückstände noch stärker für die Aufwärmung der Löselösung auszunutzen·

Gleichzeitig soll durch Abbau der Temperaturunterschiede zwischen der festen und flüssigen Phasein denLöseapparaten das gesamte Temperaturniveau besser der verfahrenstechnisch zu lösenden Aufgabe angepaßt und die Voraussetzung zur Einstellung optimaler Lösetemperaturen verbessert werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die kalte Löseiösung während des Vorwärmeprozesses nicht mehr mit der KCl-reichen und MgClp-armen Decklösung ver mischt, sondern getrennt bis auf die erforderliche Mischungstemperatur aufgewärmt»

Nach Durchlauf der Löselösung durch die Kondensatoren der Entspannungsverdampfungsanlage erfolgt vor dem Eintritt in die dampfbeheizte. Vorwärmstation eine Vermischung der Löselösung mit dem kalten Rohsalz« Dabei stellt sich unter Temperaturerhöhung-des

Rohsalzes zunächst eine Mischtemperatur ein, die die Löselösung anschließenderneut für den Einsatz zur Wärmerückgewinnung in einer oder mehreren Stufen der Entspannungsverdampfungsanlage ge-

eignet macht.

Nach Temperatürausgleich beim Mischvorgang wird die Löselösung deshalb vom Rohsalz wieder abgetrennt und über einzelne Stufen der Entspannungsverdampfungsanlage und über die dampfbeheizte Vorwärmstation auf die erforderliche Vorwärmtemperatur zur Sicherung der gewünschten Lösetemperatur aufgeheizt.

Zur Vermeidung einer Temperaturerhöhung über Lösetemperatür in den Nachlöseapparaten wird der gleiche Vorgang auch hier wiederholt. Mit einer vorgegebenen Zulauftemperatur der Löselösung erfolgt die Vermischung zwischen Löselösung und Löserückstand· Danach werden zum Beispiel am Ende des ersten Nachlöseapparates die beiden Stoffströmewieder weitgehend getrennt und die flüssige Phase gelangt zur erneuten Temperaturerhöhung auf das Niveau, welches zur Einstellung einer bestimmten Lösetemperatur im Hauptlöseapparat beätigt wird.

Durch diese abschnittsweise Realisierung des Vorwärmprozesses mit Zwischenschaltung entsprechender Mischungs- und Löe-sevorgänge sinken die Anforderungen an Heizdampfzustand und Heizdampfparameter und der gewünschte Effekt zur Senkung der WärmeVerluste stellt sich ein. .

Nachteilig ist die Erschwerniseiner weitgehenden Trennung der festen und flüssigen Phase nach jedem Mischvorgarig. Die erhöhten apparativen Aufwendungen liegen jedoch unter den energetischen und verfahrenstechnischen Vorteilen·

In gleicher Weise wird der Gesamtwärmerückgewinnungsgrad dadurch gesteigert, daß MgGlp~^reiche Löselösung vor Eintritt in den ersten Kondensator der Entspannungsverdampfungsanlage ganz oder teilweise zur Kühlung des Löserückstandes und zur Haftlösungsverdrängung zum Einsatz kommt bzw. der Löselösungsteilstxom für

die Bückstands.kühlung und die Schlamm-Wäsche vorher in den Entspannung'sverdampfungsstufen vorgewärmt wurde·

Bei den lösungsseitig mitgeführten feinen Suspensionsanteilen nach der fest/flüssig-Trennung handelt es sich vorwiegend um KCl- und NaCl-Kristalle, welche gleichzeitig mit dem weiteren Vorwärmvorgang infolge der zunehmenden Aufnahmefähigkeit der Löselösung für diese Komponenten in Lösung gehen·

Dadurch wird in geringem Umfang das Wasserwertverhältnis bei der Entspannungsverdampfung verbessert und die Sekundärschlammbildung verringert« Der gleiche Effekt kann auch durch gezielte Zuführung von feinem NaOl-Schlamm zur Löselösung vorder Vorwärmstation genutzt werden«

Die Erfindung wird durch folgendes Ausführungsbeispiel näher erläutert und durch zwei Zeichnungen bzw. Fließbilder ergänzt«

Ausführungsbeispiel

Bei der bisherigen Schaltung, zum Beispiel einer dreistufigen Löseapparatur, werden 1OOO t Eohsalz mit 11,2 % K_?0 und 11,9 % MgCl₂ mit 1650 nr Löselösung, bestehend aus 430 m·^ Decklösung mit 51 S MgCl₂/! und II85 m? kalter Löselösung mit 286 g MgCl₂/! verlöst. Die Löselösung wird dabei in der Entspannungsverdampfungsanlage auf ca« 73 - 75 K durch Wärmerückgewinnung vorgewärmt. Von der Löselösung werden 1400 m-^ nach weiterer Vorwärmung in der dampfbeheizten Vorwärmstation mit einheitlich 13O K im Verhältnis 1/3 zu 2/3 auf die Löseapparate 1 und 2 aufgeteilt* 250 ίάγ werden zum Löseapparat 3 mit Austrittstemperatur der Entspannungsverdampfungsanlage oder auch kalt aufgegeben« Dabei stellt sich im Löseapparat 1 eine Temperatur von 100 K, im Löseapparat 2 eine solche von 111 K und schließlich im Löseapparat 3 eine Temperatur von 85 K ein. Der Rückstand des Löseapparates 1 wird also vor der Kühlung zunächst von 100 K auf 111 K aufgewärmt,, ohne daß bezüglich des Aiislösegrades für ECl dafür ein objektives Erfordernis besteht.

Bei desi erfindungsgemäßen Verfahren wird im ersten Beispiel die Lcseiösung nicht mehr einheitlich auf 13Ο K vorgewärmt, sondern

lediglich der Teilstrom für Löseapparat 1. Der Teilstrom für Löseapparat 2 wird nur auf 115 K aufgewärmt. Die Mischtemperatur im Löseapparat 2 sinkt dabei auf ca. 95 K. Daraus ergibt sich das Erforderni-s einer Nacherwärmung des Lösungsüberlaufes . vom Apparat 2 nach Apparat 1· Durch die niedrige Eintrittstemperatur des Rückstandes in den 3. Apparat wird der Wärmeverlust der Löseanlage je nach Menge und Temperatur der eingesetzten Kühllösung um cae 1 Goal verringert. Die Dampfparameter für die Nacherwärmung des Löselösungsteilstromes können niedriger angesetzt werden.

Im zweiten Beispiel wird zunächst die gesamte Löselösung mit 75 - 80 K mit dem Rohsalz vermischt. Dadurch erfolgt eine Rückkühlung auf 60 - 70 K, so daß nach Abtrennung die Löselösung erneut einseinen Entspannungsverdampfungsstufen zugeführt werden kann«, Erst danach erfolgt die weitere Vorwärmung in dampfbeheizten Vorwärmern zur Sicherung einer Lösetemperatur von 100 K oder darüber* Die vom Löseapparat 3 überlaufende Löselösung wird ebenfalls einer Nacherwärmung unterzogen. Durch Reduzierung der Wärmeverluste über die flüssigen und festen Löserückstände sinken die Energieaufwendungen für das Löseverfahren um weitere 1 Goal·

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum lösen von Kali-Rohsalzen, insbesondere Mischsalzen mit hohem und stark schwankenden Magnesiumchlorid gehalt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung thermodynamischer Nichtumkehrbarkeiten und zur Erhöhung der Prozeßausbeute das kalte oder vorgewärmte Rohsalz in den Löseapparaten so mit der Löselösung vermischt wird, daß zwischen Hauptlöser und letzten Nachlöser ein kontinuierlicher Temperaturabbau des Rückstandes bei gleichmäßig ansteigender Loselösungstemperatur erreicht wird.

2. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß dazu die Löseiösungsmenge für den letzten Nachlöser nach Einsatz zur Wärmerückgewinnung in der Entspannungsverdampf ungsanlage erhöht wird und die Eintrittstemperaturen der Löselösung in die Löseappärate durch Einstellung unterschiedlicher Vorwärmtemperaturen dem erforderlichen Temperaturniveau angepaßt werden·

3« Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Löseapparaten überlaufenden Löselösungsmengen einer gezielten Nacherwärmung zugeführt werden.

4. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Rückstandskühlung eingesetzte Löselösungsanteil vorher ganz oder teilweise zur Lösungsverdrängung in der Schlamm-Wäsche eingesetzt wurde.

5. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1.bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löseiösungsmenge für die Rückstandskühlung in Abhängigkeit von der Grädigkeit des Löseapparates, dem Yi/ärmerückgewinnungsgrad aus Lösung und Löseschlamm sowie dem Auslösegrad der Rohsalzbestandteile einer Mengenoptimierung zugeführt wird.

6. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Löserückstand nach Austritt aus dem letzten Löseapparat zur Haftlösungsverdrängung und weiterer Kühlung einer Verdrängungsmaische oder einer lösungsbeaufscKlagten Waschleitung zugeführt wird·

7. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Lösestation zurückgeführ-

• te MgClp-arme Decklösung in der Entspannungsverdampfungsanlage und in der dampfbeheizten Vorwärmstation getrennt von der übrigen Löselösung auf die erforderlichen Mischtemperaturen des ersten oder zweiten Nachlöseapparates aufgewärmt wird.

8. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die NaCl-Aufnahmefähigkeit der Löselösung zur Vermeidung von NaCl-Auflösung aus dem Rohsalz bereits während des Vorwärm- und Wärmerückgewinnungsprozesses in den Kondensatoren der Entspannungsverdampfungsanlage und den dampfbeheizten Vorwärmern durch Zuführung von UaCl-reichem, von der anhaftenden KCl-reichen Haftlösung weitgehend befreitem Löseschlamm reduziert wird.

9. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kondensatoren der Entspannungsverdampfungsanlage vorgewärmte Löselösung vor weiterer Vorwärmung in dampfbeheizten Vorwärmern mit dem kalten Rohsalz vermischt wird, das Rohsalz dadurch anwärmt und anschließend nach Abtrennung vom Rohsalz unter erneutem Einsatz in ausgewählten Stufen der Entspannungsverdampfungsanlage und in der Vorwärmeranlage weiter vorgewärmt wird,

10. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgesättigte Lösung vor Abklärung des Löseschlammes zum Zwecke der Temperaturerhöhung der Löseslösung und zur Reduzierung des NaCl-Gehaltes im'Kristallisat einer Entspannungsverdampfungsstufe oder einem indirekten Wärmeübertrager zugeführt wird.

11. Verfahren zum Lösen von Kali-Rohsalzen nach Punkt 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte anfallende kalte
Löselösung von Einführung in die Kondensatoren der Entspannungsverdampf ungsanlage unter geringfähiger Temperaturerhöhung in* einem geeignetem Apparat zur Rückstandskühlung eingesetzt wird.

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