DD229601A1

DD229601A1 - Verfahren zur herstellung von staubarmem salz in kristallisatorkaskaden

Info

Publication number: DD229601A1
Application number: DD27062884A
Authority: DD
Inventors: Heinrich Georgi; Bernhard Winter; Heinz Schnabel; Klaus Kaeseberg; Uwe Kriegler
Original assignee: Kali Veb K
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1985-11-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Loesungskristallisation in Kristallisatorkaskaden. Ziel ist es, die Apparatekosten zu senken und die Energieoekonomie zu verbessern, wobei ein Produkt gewonnen werden soll, das bessere physikalische Qualitaetsparameter aufweist. Die technische Aufgabe, die Kristallkeimbildung in Kristallisatorkaskaden so zu gestalten, dass ein grossbkoerniges und staubarmes Kristallisat erzeugt wird, wird dadurch geloest, dass durch die Kopplung verschiedener Kristallisatoren in einer Kaskade die Keimbildung so beeinflusst wird, dass sich der Uebersaettigungsabbau vorrangig aus Kristallwachstum und Agglomeration ergibt. Die Erfindung kann ueberall dort eingesetzt werden, wo aus Gruenden der Waermerueckgewinnung in einer Kristallisatorkaskade aus organischen und anorganischen Loesungen Kristallisate erzeugt werden sollen, vor allem in der Salzindustrie. Fig. 1

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von staubarmenii Salz in Kristallisatorkaskaden

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur industriellen Lösungskristallisation, bei dem das Kristallprodukt einen stark reduzierten Peinanteil aufweisen soll. Anwendungsfälle ergeben sich bei den verfahren, wo aus Gründen der Wärmerückgewinnung und zur Vergrößerung der suspensionsverweilzeit in der Anlage mittels Kristallisatorkaskaden Kristallisate aus organischen und anorganischen Lösungen erzeugt werden sollen.

Insbesondere in der Kaliindustrie ergibt sich bei der Rohsalz- und Soleverarbeitung, aber auch bei der Umkristallisation zur Herstellung von hochreinem Kaliumchlorid oder auch Natriumchlorid ein breites Anwendungsfeld.

Charakteristik der bekannten.technischen Lösungen Die Kristallisatorkaskaden bestehen -nach dem gegenwärtigen Stand der Technik aus sprüh-, aus stehenden oder liegenden Durchlauf- oder aus Grobkornkristallisatoren (DD WP 37751, DD WP 116143, DD WP 204621, DE Os 1918148, US PS 3961904). Beim sprühkristallisator erfolgt der Übersättigungsaufbau vorwiegend durch Verdampfung von versprühter Einspeislösung, wobei sich hohe Triebkraftspitzen aufbauen, die ihrerseits Ursache von spontanen Keimbildungen und damit auch von einem sehr hohen Feinkornanteil im produkt sind.

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Beim Durchlaufkristallisator wird durch entsprechende mungsleiteinrichtungen (Leitrohr, Prallteller, Umlenkkontur) in Verbindung mit einem Rührer oder auch durch den Impuls der Einspeislösung eine gute Durchmischung der suspension im Apparat erreicht, somit kann das gesamte Apparatevolumen für die Kristallisation ausgenutzt, lokale Triebkraftsspitzen und damit auch sehr hohe Feinkornanteile im Produkt vermieden werden.

Beim Grobkornkristallisator existieren darüber hinaus noch eine oder mehrere Klassierzonen im Apparat, aus denen Kristallisate mit verschiedenen Kornspektren abgezogen werden können.

Nachteilig bei Durchlaufkristallisatoren beziehungsweise -kaskaden ist, daß sich in den Apparaten nur der Peststoffgehalt einstellt, der sich durch die äußere Massenbilanz ergibt. Erfahrungsgemäß sind die Peststoffgehalte in den ersten stufen einer Kaskade relativ gering, wodurch wegen des hohen Triebkraft-Kristalloberflächenverhältnis verstärkte Keimbildungen auftreten und der Peinanteil im produkt zunimmt. Weiterhin bestehen in einer derartigen Anlage ohne zusätzliche Apparate keine Möglichkeiten für die Entfernung von peinsalz aus dem Prozeß, um somit eine direkte produktvergröberung beziehungsweise eine indirekte, über die steuerung der Kristallzahlendichte und damit der mittleren Triebkraft im Apparat, zu erzielen* Die Produktrückführung oder auch die verwendung'von Klärern in der Kaskade zur Beeinflussung der Kristallzahlendichte kommt aus wärmetechnischen Gründen nicht in präge, m Grobkornkristallisatorkaskaden kann", zwar durch die Entfernung des Peinsalzes aus dem Prozeß und die Vergrößerung des Peststoffgehaltes im Apparat die Kristallzahlendiehte sehr gut gesteuert werden, aber demgegenüber stehen die hohen Anlagekosten, der große platzbedarf sowie die ungünstige wärmewirtschaft.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, den Apparateaufwand zu verringern, die damit verbundenen Kosten zu senken und ein produkt mit besseren physikalischen Qualitätsparametern zu erzeugen. Weiterhin ist die EnergieÖkonomie zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe zu lösen, die Kristallkeirribildung in Kristallisatorkaskaden so zu gestalten, daß ein grobkörniges und staubarmes Kristallisat erzeugt und eine Produktnachbehandlung eingeschränkt werden kann. Es wurde nun.: gefunden, daß durch eine Kopplung verschiedener Kristallisationsapparate in einer Kaskade die Kristallkeimbildung so beeinflußt wird, daß sich der übersättigungsabbau vornehmlich aus dem Kristallwachstum und der Agglomeration ergibt»

Durch eine Anreicherung des Peststoffgehaltes der suspension in einem Grobkornkristallisa tor der ersten Kristallisationsstufe wird die spontane Keimbildung vermieden. Die Kristallkeime werden dann ausschließlich durch die wesentlich geringere sekundäre Keimbildung, das heißt, durch den Kristallabrieb gebildet. Diese Verminderung der Kristallkeimbildung bewirkt eine Erhöhung der mittleren Übersättigung in der suspension und damit ein verstärktes Kristallwachstum. Dadurch wird ein gröberes und ein im Peinanteil reduzierteres Kristallisat erhalten, als in einem Durchlaufkristallisator als erste Stufe, weiterhin besteht die Möglichkeit zur Entfernung von peinsalz aus dem Prozeß durch den Abzug von suspension aus der Klassierzone.

In nachfolgenden Zwischenstufen erfolgt das Kristallwachstum der in der ersten stufe gebildeten Kristalle, wobei eine Reduzierung der sekundären Keimbildung durch die Senkung des Peststoffgehaltes der ersten stufe auf den Prozeßfeststoffgöhalt von Durchlaufkristallisatoren stattfindet. Bei der geringeren Keimbildung werden durch das günstige Triebkraft-Kristalloberflächen-Verhältnis optimale Kristallwachstumsbedingungen geschaffen. Weiterhin bewirkt die

Reduzierung der Kristallkeimbildung bei e'.iner Durchlaufkristallisatorkaskade die Ausbildung eines engen yerweilzeit- und damit auch Korngrößenspektrums des Produktes. Eine Vergrößerung des Feststoffgehaltes der suspension in einem Grobkornkristallisator der letzten stufe erfolgt in dem Maße, wie sie sich durch die Betreibung der Klärzone ergibt., wenn durch den Feinsalzabzug nur die staubbildenden Fraktionen erfaßt werden sollen. Die Sekundärkeimbildung als Ursache für die Feinkristalle ist dann wesentlich geringer als in der ersten Stufe. Kommen sprühkristallisatoren (Vakuumverdampfer) in der Kaskade zur Anwendung, so kann wegen der prozeßbedingten sehr hohen Kristallkeimbildung, in den sprühkristallisatoren der Grobkornkristallisator als erste stufe entfallen.

Bei der Verarbeitung von carnallitischen Lösungen in einer Kristallisatorkaskade kann der Grobkornkristallisator als letzte stufe entfallen. Die Kristallwachstumsgeschwindig-? keit des Carnallits ist im allgemeinen so groß, daß auch ohne Grobkornkristallisator als letzte stufe ein grobkörniges, staubarmes Produkt erzeugt wird.

Ausführungsbeispiel 1 (Hierzu Figur 1)

3 910 m /h salzlösung werden mit einer T< und der chemischen Zusammensetzung von

910 m /h salzlösung werden mit einer Temperatur von 95 C

MgCl₂	75,1	g/l
KCl	207,1	g/l
NaCl	165,5	g/l
MgSO₄	28,2	g/l
Ca SO,	2,8	g/l

in die erste stufe einer Vakuumkristallisationsanlage eingespeist.

Die Grobkornkristallisatoren 1 als erste beziehungsweise achte stufe 8 haben folgende Abmessungen: Durchmesser des Apparateunterteiles 7200 mm Durchmesser des Apparateoberteiles 36OO mm Höhe des Apparateunterteiles . 6OOO mm

Gesamthöhe I36OO mm

gesamtes Suspensionsvolumen 300 im-^

Durch die Suspensionsvolumenströme des Produktes 9 von 20 irr/h und des Feinkristallisates 10 von 870 m /h stellt sich in Verbindung mit der im Apparat wirkenden Klärfläche ein Feststoffgehalt im Kristallisatorunterlauf 9 von

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500 kg/m und im Peinsalzabzug 10 von 5 kg/m ein. Dadurch kann ein produkt kristallisieren, welches sich durch einen relativ geringen Feinkornanteil auszeichnet. Darüber hinaus kann zum Beispiel durch die Feinsalzauflösung eine weitere Verringerung des Feinsalzanteils erreicht werden» Die sich daraus ergebende kleine spezifische Kristalloberfläche ist die Voraussetzung dafür, daß sich in den anschließenden sechs stufen von Durchlaufkristallisatoren 2 bis 7 eine weitere Kornvergröberung des Kristallisates ergibt.

Die Durchlaufkristallisatoren weisen folgende Abmessungen

Durchmesser 3600 mm

Höhe 6000 mm

% Volumen 50 nr

Bei Feststoffgehalten von 30 bis 105 kg/nr in den Durchlaufkristallisatoren und bei Abkühlspannen von ca. 8 K/Stufe tritt keine wesentliche Änderung der effektiven Kristallzahlendichte in den Apparaten auf, da sich ein Gleichge-. wicht zwischen den Keimbildungs- und Agglomerationsprozessen einstellt

Bei dem nachgeschalteten Grobkornkristallisator 8 werden der Produkt- und der Feinkristallisatvolumenstrom 11 und

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12 auf 480 nr/h bzw. 340 m /h eingestellt, wodurch sich

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Feststoffgehalte von 200 kg/m und-10 kg/m ergeben.

Die Temperatur der aus der achten stufe austretenden Lösung beträgt 35 C· Während des Vakuumkühlprozesses entstehen

in der Kaskade 10 m Brüden/h und stufe, der in Misch- beziehungsweise Oberflächenkondensatoren kondensiert werden muß. Zur Gewährleistung der Suspensionsfüllstände in den einzelnen Apparaten werden überlaufrohre vorgesehen» Die mittlere Korngröße des Produktes für die erste stufe beträgt L = 9,4 . 10 m, wobei im produkt ein Feinanteil von m (O ... 125/um) = 35 Masse-% enthalten ist. Die mittlere Produktkorngröße ist somit 10-mal größer als das

Produkt der ersten stufe von herkömmlichen Apparaten. Der entsprechende vergleich des Peinanteiles ergibt für den Grobkornkristallisator einen um ca. 20 % geringeren Anteil.

Das produkt der siebenten und achten stufe weist eine mitt-

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lere Produktkorngröße von L_M = 1,05 * 10 m auf. Der Massenanteil peingut im produkt der achten stufe beträgt m (0 ... 125 /am) < 5 %·

Ausführungsbeispiel 2 (Hierzu Figur 2) Die Kristallisation eines K 40-Produktes erfolgt in neun Spriihkristallisatoren (Vakuumverdampfer) und einem Grobkornkristallisator entsprechend Figur 2. Wegen der außerordentlich hohen Kristallkeimbildung in den Sprühkristallisatoren wirkt sich eine Verminderung der Kristallzahlendichte in der ersten stufe durch einen Grobkornkristallisator nicht kristallwachstumsfordernd für das produkt in der Kaskade aus« Durch die Nachschaltung eines Grobkornkristallisators wird eine Reduzierung des Staubanteiles im Produkt erreicht.

Ausführungsbeispiel 3 (Hierzu Figur 3) Für die Verarbeitung von carnallitischer Lösung werden liegende Durchlaufverdampfer 2 bis 8 (Vakuumverdampfer) verwendet. Als erste. Stufe kommt ein Grobkornkristallisator zum Einsatz, mit dem eine Reduzierung der Kristallzahlendichte und damit auch der spezifischen Kristalloberfläche erreicht werden kann. Da das Lösungssystem ein relativ breites metastabiles Gebiet aufweist, kommt.es in den folgenden Apparatestufen kaum zur Kristallkeimbildung, und es entsteht ein grobkörniges Produkt -mit einem großen Anteil von Einkristallen'und einem geringeren Feinanteil. Dadurch wird ein zweiter Grobkornkristallisator am Kaskadenende überflüssig.

Claims

Erf indungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von staubarm-em Salz in
Kristallisatorkaskaden durch Kristallisation aus Lö- , sungen gekennzeichnet dadurch, daß voroder nach einer
Kaskade von stehenden oder liegenden Umlauf-, Durchlaufsowie auch sprühkristallisatoren jeweils ein Grobkornkristallisator dazugeschaltet wird, daß die Keimbildung derart beeinflußt wird, daß sich der übersättigungsabbau aus dem Kristallwachstum und der Agglomeration ergibt.

2. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß in
dem Grobkornkristallisator eine Klärfläche installiert ist, die eine wesentliche Anreicherung des Feststoffgehaltes ermöglicht und dadurch die spontane Keimbildung vermeidet.

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet dadurch,
daß aus dem Grobkornkristallisator Kristallisate mit
unterschiedlichen Korngrößenspektren entnommen werden, so daß die Kristallzahlendichte und damit auch die spezifische Kristalloberfläche sowie die mitt-lere Triebkraft in der suspension der Kaskade beeinflußt wird.

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