DD283942A5

DD283942A5 - Verfahren zur kristallisation einer mineralischen substanz

Info

Publication number: DD283942A5
Application number: DD89331210A
Authority: DD
Inventors: Leon Ninane; Leopold Detry
Original assignee: ��@�K@��@M��@��]k��
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DK373089D0; ATE103192T1; ES2051349T3; DE68914058T2; NO173637B; PT91265B; EP0352847A1; MY105012A; CN1039972A; EP0352847B1; FI893601A; JPH0283002A; FI91937C; ZA895312B; JP2840084B2; NO893065L; IE69178B1; BR8903683A; CA1332708C; NO173637C

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kristallisation einer mineralischen Substanz, bei dem ein Kristallbett angewendet wird, durch das ein Strom einer uebersaettigten Loesung der zu kristallisierenden Substanz in einem fluessigen Loesungsmittel laeuft. Erfindungsgemaesz wird ein fluidisiertes Bett von Kristallen angewendet, indem man den Strom der uebersaettigten Loesung durch einen Verteiler leitet, den man unterhalb des Kristallbettes anordnet und indem man dieses bei einer Temperatur haelt, bei der die Konzentration der uebersaettigten Loesung maximal gleich der Konzentration ist, die der Saettigung entspricht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anlage fuer die Ausfuehrung des erfindungsgemaeszen Verfahrens. Die Erfindung wird angewendet bei der Kristallisation von Natriumchlorid. Fig. 1{Kristallisation; mineralische Substanz; Natriumchlorid; regelmaeszige Koerner; spaerische Form; uebersaettigte Loesung; fluidisiertes Kristallbett}

Description

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Verfahren zur Kristallisation einer mineralischen Substanz Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kristallisation einer mineralischen Substanz, bei dem ein Kristallbett angewendet wird, durch das eine mit der Substanz übersättigte Lösung hindurchgeht sowie eine Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Der Kristallisator "OSLO" ist ein für die Kristallisation einer mineralischen Substanz bekannter Apparat (British Chemical Engineering, August 1971, Vol. 16, Nr. 8, S. 681 - 685; The Chemical Engineer, July/August 1974, S. 443 - 445; Patent GB-A41G 349). Dieser bekannte Apparat umfaßt ein vertikales zylindrisches Gefäß und ein vertikales Rohr, das axial in dem Gefäß angeordnet ist und in unmittelbare Nähe von dessen Boden einmündet, wobei auf diese Weise eine vertikale ringförmige Kammer zwischen dem axialen Rohr und der zynlindrischen Wandung des Gefäßes begrenzt wird. Beim Betrieb dieses bekannten Apparates verwendet man in der ringförmigen Kammer ein Kristallbett, das von einer mit der Substanz, die man zu kristallisieren wünscht, gesättigten Lösung durchdrungen wird (beispielsweise eine übersättigte wäßrige Lösung von Natriumchlorid). Diese Lösung wird über das axiale Rohr in dsn Apparat eingeleitet, so daß sie radial in die ringförmige Kammer, in der Nähe von deren Boden, eindringt und die Kristalle des Bettes einer Gesamtrotation unterzogen werden, die eine aufsteigende Bewegung längs der Wandung des Gefäßes und eine Abwärtsbewegung längs des axialen Rohres aufweist.

Dieser bekannte Apparat zielt darauf ab, Kristallkörner mit regelmäßiger sphärischer Form herzustellen, deren mittlerer Durchmesser durch geeignete Auswahl der Abmessungen des Apparates

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und der Verfahrensbedingungen geregelt werden können. In der Praxis ist dieser bekannte Apparat jedoch schlecht an die Herstellung von großen sphärischen Körnern angepaßt, insbesondere aufgrund des im Inneren des Kristallbettes und bei der Gesamtrotation, der dieses unterzogen ist, erzeugten Abriebes. Vor allem bei Natriumchlorid ist es nicht möglich, sphärische Körner "mit einem Durchmesser von größer als 2 oder 3 mm zu erhalten. Außerdem hat dieses Abrieb-Phänomen die Entstehung von Feinmaterial zur Folge, das durch Kristallisations-Mutterlauge zum oberen Teil des Bettes transportiert wird und das von ihr zu trennen ist, bevor die Mutterlauge in den Apparat zurückgeführt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Kristallisation einer mineralischen Substanz, das die Nachteile des bekannten Verfahrens nicht aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Verfügung zu stellen, das einerseits die Kristallisation von sphärischen Körnern mit größerem Durchmesser und andererseits die Verringerung der Bildung von Feinmaterial ermöglicht.

Demzufolge betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kristallisation einer mineralischen Substanz, bei demein Kristallbett angewendet wird, durch das ein Strom einer mit der zu kristallisierenden Substanz übersättigten Lösung läuft, wobei das Kristallbett fluidisiert wird, indem man den Strom der übersättigten Lösung durch einen Verteiler leitet, den man unterhalb des Kristallbettes anordnet, und daß man dieses bei einer Temperatur hält, bei der die Konzentration der übersättigten Lösung maximal gleich der Konzentration ist, die der Sättigung entspricht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dienen die Kristalle des Bettes als Keime für die Kristallisation des mineralischen Materials durch Entsättigung der übersättigten Lösung. Das sind im allgemeinen regelmäßige kleine Kristalle der mineralischen Substanz, die man beabsichtigt zu kristallisieren.

Der Übersättigungsgrad der übersättigten Lösung hängt von verschiedenen Parametern ab, insbesondere von der Beschaffenheit des mineralischen Materials, von seiner Temperatur und der Anwesenheit eventueller fester oder gelöster Verunreinigungen. In der Praxis hat man jedoch vor allen anderen Dingen Interesse daran, einen maximalen Ubersättigungsgrad zu realisieren, der jedoch deshalb begrenzt sein wird, um zufällige Kristallisationen an den Wandungen der Kristallisation-Anlage stromaufwärts vom Kristallbett sowie primäre und sekundäre'Keimbildungen im Inneren der Lösung zu vermeiden.

Die zur Herstellung der übersättigten Lösung eingesetzten Mittel sind nicht kritisch. Die Lösung kann beispielsweise erhalten werden, indem man die Temperatur verändert oder indem man eine Lösung, die zuvor mit dem zu kristallisierenden Material gesättigt wurde, partiell eindampft.

Das Lösungsmittel der Lösung ist ebenfalls nicht kristisch und im allgemeinen wird Wasser bevorzugt.

Weiterhin nicht kritisch ist die Temperatur der übersättigten Lösung. Es wurde jedoch in der Praxis beobachtet, daß die Geschwindigkeit des Kristallwachstums des Bettes umso größer ist, wie sich die Temperatur der Lösung erhöht. Es empfiehlt sich aber, daß die Temperatur der Lösung niedriger- bleibt als ihr Siedepunkt bei dem in der Kristallisations-Kammer herrschenden Druck. Beispielsweise kann man in dem Fall, wo das Verfahren zur Kristalisation von Natriumchlorid angewendet wird, vorteilhafterweise wäßrige Lösungen von Natriumchlorid einsetzen, die einen Übersättigungsgrad zwischen 0,3 und 0,5 g/kg und eine Temperatur zwischen 50 und 110 ⁰C aufweisen. Der Ubersättigungsgrad drückt die Masse des überschüssigen mineralischen Materials

im Verhältnis zu der Masse aus, die der Sättigung der Lösung entspricht.

Gemäß der Erfindung ist das Kristallbett ein fluidisiertes Bett, in Übereinstimmung mit der allgemein gültigen Definition (Givaudon, Massot et Bensimon - "Precis de genie chimique" Tome 1,,Berger-Levrault, Nancy - 1960, S. 353 - 370). Um das Bett zu fluidisieren, leitet man den Strom der übersättigten Lösung durch einen Verteiler, der unter dem Kristallbett angeordnet ist, in Übereinstimmung mit der üblichen Technik des Reaktoren mit fluidisiertem Bett. Der Verteiler ist ein Grundelement der Reaktoren mit fluidisiertem Bett. Er hat die Aufgabe, den Strom der Lösung in einzelne Stränge aufzuteilen, vorzugsweise parallel und vertikal, und ihm außerdem einen definierten Druckverlust aufzuerlegen, der in Abhängigkeit von den Abmessungen des Bettes, der Beschaffenheit der das Bett bildenden Teilchen und der Lösung geregelt wird (Ind. Eng. Chem. Fundam - 1980 - 19 - G. P. Agarwal et consorts "Fluid mechanical description of fluidized beds, Experimental investigation of convective instabilities in boundes beds" S. 59 - 66, John H. Perry - Chemical Engineers Handbook - 4e edition - 1963 - McGraw-Hill book company - S. 20.43 - 20.46). Der Verteiler kann beispielsweise aus einer horinzontalen Platte bestehen, die regelmäßig verteilte·gebohrte Öffnungen aufweist, aus einem Sieb, einem horinzontalen Gitter oder aus einer Vereinigung von vertikalen Düsen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung hält man den Verteiler auf einer gleichmäßigen Temperatur, bei der die Konzentration der übersättigten Lösung niedriger oder gleich ist der Konzentration, die der Sättigung entspricht. Mit anderen Worten, bei dem erfindungsgemaßen Verfahren unterscheidet sich die Temperatur des Verteilers von der Temperatur der übersättigten

Lösung stromaufwärts vom Verteiler, und sie wird in der Weise ausgewählt, daß die Konzentration der gennannten übersättigten Lösung niedriger oder maximal gleich der Konzentration der gesättigten Lösung ist, die bei der Temperatur des Verteilers stabil ist (für die gleiche mineralische Substanz und das gleiche Lösungsmittel, wie bei der übersättigten Lösung). Auf diese Weise vermeidet man ein Auskristallisieren der mineralischen Substanz auf dem Verteiler. Gie Wahl der Temperatur des Verteilers ist kritisch und sie hängt von der mineralischen Substanz ab, die man kristallisieren will, vom Lösungsmittel der Lösung und vom Ubersättigungsgrad. So soll in dem Fall einer Substanz, deren Löslichkeit in dem Lösungsmittel mit der Temperatur ansteigt (beispielsweise eine wäßrige Lösung von Natrium- oder Kaliumchlorid), die Temperatur höher sein als die der übersättigten Lösung. In dem Fall eine-r Substanz, deren Löslichkeit sich im umgekehrten Sinne mit der Temperatur ändert (beispielsweise eine wäßrige Lösung von Natriumcarbonat-Monohydrat), soll die Temperatur niedriger sein als die der übersättigten Lösung. Die Wahl der Temperatur des Verteilers wird außerdem bedingt, durch die Notwendigkeit, einen Kontakt mit ihm zu vermeiden, wobei die übersättigte Lösung eine drastische Temperaturveränderung erleidet, die als Resultat einen übertriebenen Abfall ihres Ubersättigungsgrades mit sich bringen würde. Infolgedessen soll die Temperatur des Verteilers geregelt werden, damit der Strom der Lösung in dem Verteiler einer Temperaturveränderung unterzogen wird, die für eine vollständige Entsättigung nicht ausreicht. In der Praxis soll die Temperatur des Verteilers für jeden Fall besonders bestimmt werden, insbesondere in Abhängigkeit vom Ubersättigungsgrad der Lösung und von der gewünschten Produktivität. Ihre Auswahl hängt außerdem von verschiedenen Faktoren ab, wie der Wärmeübergangszahl des Verteilers, dem Durchsatz und der Temperatur der Lösung sowie ihrer spezifischen Wärme.

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üie Definition der optimalen Temperatur des Verteilers kann ohne besondere Schwierigkeiten in jedem Fall durch Berechnungen und Versuche bestimmt werden.

Stromabwärts voi Kristallbett sammelt man eine in etwa gesättigte Mutterlauge. Diesd kann in den Verfahrensablauf zurückgeführt werden," nachdem sie behandelt wurde, um den Zustand der Übersättigung wieder herzusteilen. Zu diesem Zweck wird in einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die stromabwärts vom Kristallbett gesammelte Mutterlauge erhitzt und ihr eine zusätzliche Menge an mineralischer Substanz zugegeben, die gleich der ist, die in dem Bett kristallisierte, wonach die resultierende Mischung abgekehlt wird, um die übersättigte Lösung zurückzuerhalten. Diese Ausführungsform des Verfahrens eignet sich für mineralische Substanzen, deren Löslichkeit in dem Lösungsmittel sich in dem gleichen Sinn wie die Temperatur ändert. Das Erhitzen der Mutterlauge soll ausreichend sein, um die gesamte oben erwähnte zusätzliche Menge der mineralischen Substanz darin aufzulösen. Die Abkühlung der Mischung kann errreicht werden, indem man sie in einem Wärmetauscher zirkulieren läßt oder sie einer Entspannung unterwirft, um sie partiell einzudampfen. Wenn die Abkühlung durch Entspannungen angewendet wird, empfiehlt es sich, zu der Mutterlauge eine gewisse Lösungsmittelmenge zu geben, damit die durch die Entspannung verdampfte Menge ausgeglichen wird.

Bei einer zweiten besonderen Ausführungsform' des Verfahrens, die spezifisch bei mineralischen Substanzen angewendet wird, deren Löslichkeit in dem Lösungsmittel sich im umgekehrten Sinn mit der Temperatur ändert, kühlt man die stromabwärts vom Bett gesammtelte Mutterlauge, setzt ihr eine zusätzliche Menge der minderalischen Substanz hinzu, die gleich der ist, die kristallisierte, und erhitzt die Lauge anschließend, um die übersättigte Lösung wieder zu erhalten.

Die E indung betrifft auch eine Anlage zur Kristallisation einer mineralischen Substanz gemäß dem Verfahren der Erfindung, die einen vertikalen, rohrförmigen Vakuumbahälter und ein vertikales Rohr, das axial in dem Vakuumbehäter angeordnet ist und in der Nähe von dessen Boden mündet, umfaßt, so daß in dem Vakuumbehälter eine ringförmige Kammer begrenzt wird, wobei das Rohr an seinem oberen Ende mit einer Speisevorrichtung für die mit der zu kristallisierenden Substanz übersättigte Lösung verbunden ist; bei der ein Verteiler die ringförmige Kammer in eine untere Kammer für die Zuführung der übersättigten Lösung und in eine obere Kammer für Kristallisation aufteilt, die einen Reaktor mit fluidisiertem Bett bilden, wobei der Verteiler mit einem Thermostaten versehen ist.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage hat der Thermostat die Funktion, den Verteiler auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten, die in Abhängigkeit von der der eingesetzten übersättigten Lösung geregelt wird, um eine spontane Kristallisation der mineralischen Substanz in Kontakt mit dem Verteiler zu verhindern, Der Thermostat kann infolgedessen eine Mittel zum Heizen oder ein Mittel zum Abkühlen des Verteilers umfassen, daß dem die Anlage zur Behandlung von übersättigten Lösungen mineralischen Substanzen vorgesehen ist, deren Löslichkeit eine steigende oder abfallende Funktion der Temperatur ist.

Bei einer vorteilhaften Ausfühiungsform der erfindungsgemäßen Anlage wird der Verteiler aus vertikalen oder schrägen Düsen gebildet, die zwei transversale Platten verbinden, durch die sie hindurchgenen, wobei die Platten ihrerseits das vertikale Rohr und die Wandung des rohrförmigen Vakuumbehälters miteinander verbinden, um eine Kammer zu begrenzen, die mit der Quelle eines Wärmeüberträger-Fluids (beispielsweise Wasser oder Dampf), das den Thermostaten bildet, verbunden ist.

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Bei dem Veri'&hren und der Anlage der Erfindung hat das fluidisierte Bett ein doppelte Funktion. Einerseits bildet es ein KristallisRtionsmedium, andererseits bewirkt es eine granulometrische Klassifizierung der Kristalle, die sich in dem Bett in Schichten oder Lagen gleicher Gfanulometrie verteilen.

Das Verfahren und die Anlage der Erfindung ermöglichen es, eine mineralische Substanz im Zustand regelmäßiger Körner mit annähernd sphärischer Form zu kristallisieren. Dies sind im allgemeinen monolithische Kugeln, was bedeutet, daß sie aus nicht agglomerierten Einzelblöcken des mineralischen Materials bestehen.

Das Verfahren und die Anlage der Erfindung werden speziell vorteilhaft bei der Herstellung von Natriumchlorid-Kristallen in Form von monolithischen sphärischen Kugeln angewendet, deren Liurchmessser größer als 3 mm ist und beispielsweise zwischen 3 und 30 mm liegt. Natriumchlorid-Kristalle mit einem Durchmesser zwischen 5 und 10 mm finden eine interessante Anwendung bei der Herstellung von Salz im Zustand unregelmäßiger Körner mit durchscheinendem und glasigem Aussehen, gemäß der in dem Dokument EP-A-162 490 (SOLVAY & Gie.) beschriebenen Technik.

Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen hervorgehen.

Die Figur 1 stellt in vertikalem Querschnitt eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage dar.

Die Figur 2 zeigt in größerem Maßstab ein Detail der Anlage von Figur 1.

Die Figuren 3 und 4 sind photographische Reproduktionen von

NatriumchJorid-Körnern im Maßstab 1:1, erhalten mit Hilfe des erfindungsgemaOeri Verfahrens.

Die in Figur 1 dargestellte Anlage ist ein Kristallisator vom Typ "OSLO", modifiziert in Übereinstimmung mit der Erfindung. Er umfaßt einen vertikalen, rohrförmigen Vakuumbehälter 1, in dem ein vertikales, am unteren Teil erweitertes Rohr 4 axial angeordnet ist. Das Rohr 4 begrenzt auf diese Weise in dem Vakuumbehälter 1 eine ringförmige Kammer, die eine obere zylindrische Zone 2 und eine untere kegelstumpfformige Zone 3 umfaßt, deren Boden 16 das Profil einer Torusfläche besitzt, und zwar um einen zentralen, axialen Konus herum. Der Vakuumbehälter 1 ist durch einen Deckel 6 verschlossen, -durch den das Rohr 4 hindurchgeht, das seinerseits in eine Entspannungs-Kammer 7 einmündet. Zwischen der Decke der oberen Zone 2 und der Entspannungs-Kammer 7 ist über die Leitungen 9 und 10 und über eine Umlauf-Pumpe 11 ein Erhitzer eingeschaltet.

In Übereinstimmung mit der Erfindung i ^t die obere Zone 2 dazu bestimmt, eine Kristallbett 14 zu enthalten und, wie in einen Reaktor mit fluidisiertem Bett, genutzt zu werden. Zu diesem Zweck ist die obere Zone 2 von der' unteren Zone 3 durch einen Verteiler 12 des Reaktors mit fluidisiertem Bett getrennt. Bei der Arlage von Figur 1 bildet die obere ringförmige Zone 2 eine Kristallisations-Kammer und die untere ringförmige Zone 3 dient als Zuführungs-Kammer für eine mit der mineralischen Substanz, oie man .:u kristallisiere*· wünscht, übersättigte Lösung.

Die in Figur 1 dargestellte Anlage ist insbesondere zur Kristallisation von Natriumchlorid in Form von sphärischen Kugeln zu empfehlen. Zu diesem Zweck wird die Anlage bis zum Niveau

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in der Entspannungs-Kammer 7 mit einer wäßrigen Natriumchlorid-Lösung gefüllt, so daß die Kristallisations-Kammer 2 getränkt ist. Diese enthält außerdem oberhalb des Verteilers 12 ein Kristallbett 14 von Natriumchlorid.

Bei der Funktionsweise der Anlage wird die wäßrige Natriumcnlorid-vLösung durch die Pumpe 11 im Sinne der Pfeile X in Umlauf gebracht. Vom Ausyang der Kammer 2 gelangt die gesättigte Natriumchlorid-Lösung über die Leitung 9 zum Erhitzer 8, durchläuft ihn, wodurch ihre Temperatur erhöht wird, und dringt anschließend in die Entspannungs-Kammer 7 ein, wo durch Entspannung ein partielles verdampfen erfolgt, was die Abkühlung der Lösung und ihre Übersättigung zur Folge hat. Der Dampf des freigesetzter- Wassers wurd durch aine obere Öffnung 15 der Entspannungs-Kammer 7 abgezogen. Die übersättigte wäßrige Lösung strömt senkrecht nach unten in das Rohr 4, dringt radial längs des Torus-Bodens 16 in die Kammer 3 ein, durchläuft anschließend den Verteiler 12 und dringt schließlich in das Kristallbett 14 ein, wo sie in Übereinstimmung mit der Erfindung fluidisiert wird.

Die Lösung wird nach und nach entsättigt während ihres Durchlaufes durch das fluidisierte Bett 1- . dessen Kristalle demzufolge anwachsen und sich in horizontalen Schichten oder Lagen, in Abhängigkeit von ihren granulometrischen Dimensionen, verteilen. Die größeren granulometrischen Fraktionen gelangen in den unteren Teil des Beftes und werden periodisch über die Abzugs-Leitung 5 entfernt. Die Kristallisations-Mutterlauge, die vom oberen Teil der Kammer 2 stammt, ist eine gesättigte (oder leicht übersättigte) wäßrige Lösung von Natriumchlorid. Sie wird über die Leitung 9 in den Erhitzer 8 zurückgeführt, wo ihr durch einen Stutzen 18 eine zusätzliche Menge an gesättigter wäßrigen Natriumchlorid-Lösung zugefügt wird. Cie zusätzliche Menge an wäßriger Natriumchlorid-Lösung wird

geregelt, um die Menge Natriumchlorid, die in dem Bett 14 kristallisierte und die Menge Wasser, die durch Verdampfen aus der Entspannungs-Kammer 7 abgezogen wurde, wieder auszugleichen.

Während des wie oben beschriebenen Betriebes der Anlage wird der Verteiler 12 in der Weise geheizt, daß seine Wandung in Kontakt mit der Lösung eine Temperatur aufweist, die höher ist als die Temperatur der übersättigten Lösung in der Zone 3, stromaufwärts vom Verteiler 12. Der Verteiler 12 kann durch alle adäquaten Mittel gehei?+ werden.

Die Figur 2 zeigt eine besonders, adäquate Ausführungsform des Verteilers 12. Dieser wird aus mehreren vertikalen Düsen 17 geringer Höhe gebildet, die zwsi horizontale Platten 18 miteinander verbinden, durch die sie hindurchgehen. Die Platten 18 sind zwischen dem axialen Rohr 4 und der peripheren zylindrischen Wandung der oberen Kammer 8 eingefügt, so daß sie eine ringförmige Kammer 19 geringer Höhe begrenzen, duruh die die Düsen 17 hindurchgehen. Zwei Rohre 20 ermöglichen den Kreislauf eines Wäremüberträgerfluids, beispielsweise Wasserdampf, in der Kammer 19.

Be.i der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anlage wird der Boden 16 unter den gleichen Bedingungen geheizt, wie sie weiter oben bei der Erhitzung des Verteilers 12 dargelegt wurden. Zu diesem Zweck kann eine doppelte Umhüllung vorgesehen werden, durch die ein warmes Fluid, im allgemeinen Wasserdampf, geleitet wird.

Bei der in Figur 1 dargestellten Anlage ist die periphere Wandung der Kristallisations-Kammer 2 zylindrisch, so daß sie einen konstanten Querschnitt über ihre Höhe aufweist.

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Bei einer besonderen, nicht dargestellten, Ausiührungsform der Anlage der Erfindung ist die Kristallisations-Kammer 2 profiliert, so daß sich ihr Querschnitt von unten nach oben hin, bis über die freie Fläche 21 des fluidisierten Bettes 14, verbreitert. Bei dieser Ausführurigsform der Anlage hat die Verbreiterung der oberen Zone der Kristallisation-Kammer die Aufgabe, hier oberhalb des fluidisierten Bettes 14 eine Geschwindigkeit der Lösung zu erreichen, die niedriger ist als die in der Kammer 3 herrschende Geschwindigkeit. Man vermeidet auf diese Weise die Bildung eines parasitären fluidisierten Bettes in der Kammer 3 unter dem Verteiler 12. In der Zone des fluidisierten Bettes 14, das zwischen dem Verteiler und der oberen Fläche 21 des Bettes begrenzt wird, kann der Querschnitt der Kristallisations-Kammer 2 kjnstant sein oder sich nach und nach von unten nach oben hin verringern.

Bei einer anderen, nicht dargestellten, Ausführungsform der Anlage der Erfindung setzt man in der Leitung 9 eine Vorrichtung ein, die entwickelt wurde um Feinkristalle zurückzuhalten, die von der Lösung, die den Vakuumbehälter 1 verläßt, mitgeführt werden würden. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einer Dekantations-Kammer oder einem Zyklon bestehen.

Ausführungsbeispiel

Das folgende Beispiel dient zur Veranschaulichung der Erfindung.

In die Kristallisations-Kainmer 2 eines Apparates des oben unter Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Typs trägt man ein Bett von etwa 3 000 kg Natriumchlorid-Kristallen mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 2 mm ein. Man erhitzt den Verteiler 12 mit Hilfe eines Dampfstromes auf eine Temperatur von 120 ⁰C und bringt in die Zuführungs-Kammer 3 eine übersättigte wäßrige Natriumchlorid-Lösung von 110 ⁰C ein,

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der eine ansteigende Geschwindigkeit verliehen wurde, die für die Fluidisierung des Bettes 14 ausreichend ist. Der Übersättigungsgrad der wäßrigen Lösung am unteren Teil des Bettes betrug etwa 0,4 g/kg. Die am Ausgang des Bettes gesammelte Mutterlauge wurde im Erhitzer 8 behandelt, wo sich ihre Temperatur um etwa 1 ⁰C erhöhte und dann in die Entspannungs-Kammer 7 geleitet, wo man sie einer geregelten Entspannung unterwirft, um die Temperatur auf etwa 110 ⁰C zu bringen und den Ausgangs-Ubersättigungsgrad (0,4 g/kg) zu realisieren. Anschließend wurde die übersättigte Lösung wieder in die Zuführungs-Kammer über das axiale Rohr 4 zurückgeführt, wie oben angegeben.

Es wurden in kontinuierlicher Weise Kristalle an der Basis des Bettes abgezogen, und zwar mit einen Durchsatz, der zu einer feststehenden Produktivität proportional ist'. Gleichzeitig wurde ergänzende gesättigte wäßrige Natriumchlorid-Lösung in einer geregelten Menge in den Erhitzer 8 eingetragen, um das vom Bett abgezogene Natriumchlorid und den durch die Entspannung entfernten Wasserdampf auszugleichen.

Die Photographien der Figuren 3 und 4 zeigen die in zwei aufeinanderfolgenden Phasen des Versuches erhaltenen Kristalle. Diese Kristalle bestehen aus annähernd sphärischen monolithischen Körnern von Natriumchlorid, deren Durchmesser etwa zwischen 10 und 15 mm (Figur 3) und zwischen 18 und 23 mm (Figur 4) liegt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Kristallisation einer mineralischen Substanz, bei dem ein Kristallbett angewendet wird, durch ein Strom einer übersättigten Lösung der zu kristallisierenden Substanz in einem flüssigen Lösungsmittel läuft, dadurch gekennzeichnet, daß man ein fluidisiertes Bett von Kristallen anwendet, indem man den Strom der übersättigten Lösung durch einen Verteiler leitet, den man unterhalb des Kristallbettes anordnet, und daß man dieses bei einer Temperatur hält, bei der die Konzentration der übersättigten Lösung maximal gleich der Konzentration ist, die der Sättigung entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Fall, wo die Löslichkeit der mineralischen Substanz in dem Lösungsmittel der übersättigten ,Lösung mit der Temperatur ansteigt, den Verteiler auf einer Temperatur hält die höher ist als die der übersättigten Lösung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder i', dadurch gekennzeichnet, daß man die Mutterlauge der Kristallisation am Ausgang des Bettes sammelt, sie erhitzt, zu ihr eine zusätzliche Menge der mineralisch3n Substanz gibt, die gleich der Menge ist, die in dem Bett kristallisierte und daß man anschließend die erhaltene Mischung abkühlt,, um die-übersättigte Lösung wiederherzustellen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

man die Mischung zum Abkühlen einer Entspannung unterzieht, um sie partiell zu verdampfen und daß man zu der Mutterlauge eine Menge an Lösungsmittel gibt, die gleich der verdampften Menge ist.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

man ein Kristallbett von Natriumchlorid und eine gesättigte wäßrige Lösung von Natriumchlorid anwendet.

6. Anlage zur Kristallisation einer mineralischen Substanz gemäß dem Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, die .einen vertikalen, rohrförmigen Vakuumbehälter und ein vertikales Rohr, das axial in dem Vakuumbehälter angeordnet ist und in der Nähe von dessen Boden mündet, umfaßt, so daß in dem Vakuumbehälter eine ringförmige Kammer begrenzt wird, wobei das Rohr an seinem oberen Ende mit einer Speisevorrichtung für die mit der zu kristallisierenden Substanz übersättigte Lösung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteiler (12) des Reaktors mit fluidisiertem Bett die ringförmige Kammer (2; 3) in eine untere Katamer (3) für die Zuführung der übersättigten Lösung und in eine obere Kammer (2) für die Kristallisation aufteilt, die einen Reaktor mit fluidisiertem Bett bilden, wobei der Verteiler (12) mit einem Thermostaten versehen ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kristallisations-Kammer (2) von unten nach oben hin unter Verbreiterung bis oberhalb der freien Fläche (21) des fluidisierten Bettes verläuft.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kammer (2) der Kristallisation eine Leitung (9) für den Abzug der Kristallisation-Mutterlauge zu einem Erhitzer (8) umfaßt, der mit einer Entspannungs-Kammer, die die Vorrichtung (7) zur Speisung mit übersättigter Lösung bildet, in Verbindung steht.

9. Anlage nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (12) aus vertikalen Düsen gebildet wird, die zwei horizontale Platten verbinden,

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durch die sie hincurchgehen, wobei die Platten zwischen dem vertikalen Rohr (4) und der Wandung des Vakuumbehalters (1) eingesetzt sind um eine Kammer zu begrenzen, die mit der Quelle eines Wärmeüberträ'ger-Fluids, das den Thermostaten bildet, verbunden ist.

ieriit 3 Seilen