DE1237994B

DE1237994B - Verfahren zum Loesen von Kalirohsalzen

Info

Publication number: DE1237994B
Application number: DE1964Z0010639
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Hoppe; Dipl-Ing Klaus Roland
Original assignee: KALI FORSCHUNGSINSTITUT
Current assignee: KALI FORSCHUNGSINSTITUT
Priority date: 1964-02-10
Filing date: 1964-02-10
Publication date: 1967-04-06

Description

Verfahren zum Lösen von Kalirohsalzen Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zum Lösen von Kalirohsalzen ohne oder mit einem ungelösten Rückstand mit durch Abdampf erhitzter Löselauge.
Bei den bekannten Verfahren, z. B. bei der Gewinnung von Chlorkalium aus Kalirohsalzen, wird der Löseprozeß selektiv oder vollständig bei einer entsprechend hohen Temperatur durchgeführt und der gelöste Bestandteil teilweise oder vollständig durch Kühlung in mehrstufigen Verdampfern auskristallisiert. Die anfallende Wärme in den Brüden der Verdampfer wird zwecks Wärmerückgewinnung der für den Löseprozeß zu erwärmenden Löselauge den Misch- oder Oberflächenkondensatoren zugeführt. Die vorgewärmte Löselauge wird mit Heizdampf auf eine so hohe Temperatur erwärmt, daß nach Zumischen der kalten zu lösenden Substanz, z. B. des kalten Kalirohsalzes, eine für den Prozeß günstige Lösetemperatur erhalten wird. Bei der Gewinnung von Chlorkalium aus Kalirohsalzen sind die Energiekosten des Löseprozesses noch immer sehr hoch, trotz großen Wärmerückgewinnes in der Vakuumstation und guter Isolierung der Apparaturen. Es treten bei diesen Verfahren erhebliche irreversible Vorgänge auf, die sich vor allem dahin-Qehend auswirken, daß ein noch verhältnismäßig hochwertiger Abdampf zur Durchführung des Prozesses aus den Entnahmeturbinen der Kraftzentrale entnommen werden muß. Die Verluste durch Irreversibilität treten vor allem beim Mischvorgang von heißer Löselauge und kaltem Rohsalz und beim Lösevorgang durch das am Anfang des Löseprozesses auftretende sehr hohe Konzentrationsgefälle zwischen der Konzentration der Löselauge (entspricht der Sättigungskonzentration der kalten, im Kreislauf befindlichen Löselauge) und der Sättigungskonzentration der heißen Löselauge auf.
Hierbei wird die Möglichkeit, die kalten zu lösenden Substanzen für die Kühlung der heißen Lösung und damit zur weiteren Wärmerückgewinnung in dem System Verdampfer-Kondensator auszunutzen, nicht berücksichtigt. Dadurch werden auch größere Kühlwassermengen für die Restkühlung in den letzten Stufen gebraucht.
Weitere Mängel treten beim Lösen von zusammengesetzten Substanzen in den bekannten Verfahren dadurch auf, daß nicht erwünschte Bestandteile, z. B. Natriumchlorid, infolge Übersättigung des zu Lösenden zu Beginn des Lösevorganges in Lösung gehen und im weiteren Verlauf wieder infolge Verdrängung durch den in Lösung gehenden gewünschten Bestandteil, z. B. Chlorkalium, in feiner Form abgeschieden werden. Dadurch erhöht sich der anfallende Schlammanteil, der betriebliche Schwierigkeiten mit sich bringt. Außerdem wird dadurch die Lösegeschwindigkeit des selektiv zu lösenden Bestandteiles herabgesetzt.
Dies ist mit ein Grund dafür, daß keine vollständige Sättigung an zu Lösendem erreicht wird, was zur Folge hat, daß der Lösemittelumlauf sich erhöht und dadurch Wärmeverluste und zusätzliche Betriebskosten entstehen. Der Zweck der Erfindung liegt vor allem darin, die Energiekosten des Löseprozesses herabzusetzen.
Bei der Wärme-Kraft-Kupplung in den Chlorkaliumfabriken kommt es darauf an, den Heizdampf, z. B. für den Löseprozeß, soweit wie irgend möglich, vorher in Anzapfturbinen zur Erzeugung von hochwertiger elektrischer Energie zu entspannen. Durch die vorliegende Erfindung wird es ermöglicht, die Nichtumkehrbarkeiten des Löseprozesses zu vermindern, so daß mit gleichem Erfolg gegenüber den bekannten Verfahren ein geringwertiger Heizdampf verwendet werden kann. Die absolute Heizdampfmenge wird ebenfalls vermindert, in dem der Wärmerückgewinnungsgrad erhöht wird. Gleichzeitig sollen die anderen aufgeführten Mängel vermindert bzw. beseitigt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kalirohsalze zusammen mit der kalten Löselauge auf die entsprechende Lösetemperatur aufzuwärmen, wobei gleichzeitig der Lösevorgang teilweise durchgeführt werden soll. Die frei werdende Wärme bei der Abkühlung der heißen Lösung soll in höherem Maß für die Erwärmung der Löselauge zurückgewonnen werden. Auftretende Irreversibilitäten während der Erwärmung durch große Temperaturdifferenzen sollen vermindert werden.
Erfindungsgemäß wird die kalte Löselauge mit dem zu lösenden, auf eine zweckmäßige Korngröße gemahlenen Kalirohsalz gemischt und den einzelnen Misch- und/oder Oberflächenkondensatoren nacheinander zugeführt. Die Kondensatoren werden, da sie mit einem Gemisch von Flüssigkeit und Feststoff beschickt werden, diesen besonderen Bedingungen angepaßt.
Gegenüber der althergebrachten Technologie, bei der nur die Löselauge vorgewärmt wird, ist es nicht mehr nötig, die Vorwärmung auf eine höhere Temperatur als die der Lösetemperatur zu betreiben. Es kann also zur Beheizung ein niedriger gespannter Dampf verwendet werden, der zuvor in der Entnahmeturbine eine größere Arbeit als bisher abgeben kann. Weiterhin erhöht sich der Wasserwert (Produkt aus spezifischer Wärme und Gewicht) auf der Kühlseite der als Wärmeaustauscher zu betrachtenden Vakuumkühlanlage, so daß pro Kondensationsstufe eine geringere Temperatursteigerung eintritt. Das hat zur Folge, daß die zu kühlende Lösung durch das aufzuwärmende Gemisch tiefer gekühlt werden kann, wodurch eine größere Wärme zurückgewonnen wird. Es besteht ferner die Möglichkeit, mindestens einmal während des Durchlaufes durch die mehrstufigen Kondensatoren, Heizdampf mit geringem Wert oder andere Abfallwärme zu verwenden, um zusätzlich dem aufzuwärmenden Gemisch Wärme bei tieferer Temperatur zuzuführen, wodurch hochwertiger Heizdampf eingespart werden kann. Mit steigender Temperatur erhöht sich die Sättigungskonzentration der Löselauge, so daß der Löseprozeß mit ungefähr gleichem Konzentrationsgefälle während der Erwärmung des Gemisches teilweise durchgeführt wird. Dadurch wird der Löseprozeß reversibler gestaltet, indem der große Konzentrationsunterschied bei dem Löseverfahren mit nur Löselaugenvorwärmung vermieden wird. Der praktische Gewinn besteht darin, daß ein größerer Teil der Heizwärme bei einer im Mittel tieferen Temperatur geführt werden kann, da mit höherer Temperatur die Aufsättigung größer wird, so daß die mittlere spezifische Wärme des aufzuwärmenden Gemisches und damit der Wasserwert geringer werden. Diese Tatsache ergibt die Möglichkeit, weitere Heizwärme mit geringstem Wert in Heizregistern dem Gemisch zwischen den Kondensationsstufen zuzuführen und somit nutzbar zu machen. Das so vorgewärmte Laugen-Substanz-Gemisch wird zum Erreichen der günstigsten Lösetemperatur in dampfbeheizten Wärmeaustauschern stehender Art erwärmt oder den bekannten, mit Heizregistern ausgestatteten Löseapparaten zugeführt. Der Löseprozeß kann in den bekannten Löseapparaten bis zur möglichen Aufsättigung entsprechend der Lösetemperatur fortgesetzt werden. Da die Vorwärmung des Laugen-Substanz-Gemisches nur bis zur Lösetemperatur durchgeführt wird, ist es möglich, eine Lösetemperatur zu wählen, die an die Siedetemperatur heranreicht. Dadurch kann die Lösekapazität der im Kreislauf sich befindenden Löselauge beträchtlich erhöht werden, so daß die Lösemittelmenge und die Abmessungen der Apparate bei gleicher Produktionshöhe geringer werden können. Des weiteren kann das Volumen der Löseapparate deshalb wesentlich geringer gehalten werden, da der Löseprozeß zum größten Teil gleichzeitig schon mit der Aufheizung in den Kondensatoren und den Vorwärmern durchgeführt wird.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben (F i g. 1). Zum Vergleich ist in einer weiteren Zeichnung die bisherige Technologie dargestellt (F i g. 2). Es bedeutet hierin (F i g.1 und 2):

1 Vorwärmer,

2 Kondensator,

3 Verdampfer,

4 Löseapparat,

5 Elevator,

6 Maischbottich,

7 Brüdendämpfe,

8 Rohsalz,

9 Mutterlauge (kalte Lösung),

10 heiße Lösung,

11 gekühlte Lösung und Salz,

12 Abdampf.

Das Rohsalz 8 wird mit der kalten Mutterlauge (kalte Lösung) 9 und 6 angemaischt. Das entstehende Salzlaugengemisch durchläuft die Kondensatoren 2, worin es durch die Brüdendämpfe 7 der Verdampfer 3 erwärmt wird. Zur weiteren Erwärmung auf Lösetemperatur durchläuft das Gemisch den Vorwärmer 1, in dem Abdampf 12 als Heizmedium verwendet wird. Im Löseapparat 4 wird der Löseprozeß zu Ende geführt. Der Elevator 5 fördert den ungelösten Rückstand aus dem Löseapparat, während die heiße Lösung 10 abgezogen und durch die Verdampfer 3 geleitet wird. Aus dem letzten Verdampfer wird gekühlte Lösung und Salz 11 abgezogen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Lösen von Kalirohsalzen in Wasser, wobei in einem Lösegefäß der Lösevorgang stattfindet und die heiße Lösung in Vakuumverdampfern eingeengt und die Brüden aus den Vakuumverdampfern in Kondensationsstufen abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalirohsalz mit kalter Lösung gemischt und die Mischung durch die Brüden in den Kondensationsstufen mit oder ohne zusätzliche Erwärmung zwischen den Kondensationsstufen durch geringwertige Abdämpfe auf Betriebstemperatur aufgeheizt und dem Lösegefäß zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch die Brüden in Mischkondensatoren aufgeheizt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch die Brüden in stehenden Oberflächenkondensatoren aufgeheizt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch die Brüden in Misch- und Oberflächenkondensatoren aufgeheizt wird und die zusätzliche Erwärmung in Heizregistern erfolgt.