DE1251726B

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Publication number: DE1251726B
Application number: DENDAT1251726D
Authority: DE
Publication date: 1967-10-12

Description

DEUTSCHES #fW PATENTAMTGERMAN #fW PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

DeutscheKl.: 121-7/40 German class: 121 -7 / 40

Nummer: 1 251 726Number: 1 251 726

Aktenzeichen: A 44738IV a/121File number: A 44738IV a / 121

^ 251 726 Anmeldetag: 7.Dezember 1963^ 251 726 filing date: December 7, 1963

Auslegetag: 12. Oktober 1967Open date: October 12, 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, durch das spezifisch leichte Soda in dichte Soda und insbesondere in eine für die Herstellung von Glas geeignete Soda übergeführt wird.The invention relates to a method by specifically converting light soda into dense soda and in particular is converted into a soda suitable for the manufacture of glass.

Dichte Soda wird hauptsächlich für die Glas-Industrie hergestellt, die feinen Sand verwendet, um ein rasches Schmelzen der Gemenge zu erzielen, und daher auch eine dichte Soda von entsprechend geringer Korngröße benötigt. Je besser die Sodateilchen in ihrer Größe den feinen Sandteilchen entsprechen, um so rascher erfolgt das Schmelzen und um so unerheblicher ist die Segregation der miteinander vermischten Materialien vor oder während des Schmelzens. Von hohem Natriumchloridgehalt der Soda wird behauptet, daß er die Lebensdauer der Formen beeinträchtigt. Er ist aber auch darum als unerwünscht anzusehen, weil er den Gehalt der Soda an Na₂CO₃ herabsetzt.Dense soda is mainly produced for the glass industry, which uses fine sand to achieve rapid melting of the mixture, and therefore also requires a dense soda with a correspondingly small grain size. The better the size of the soda particles correspond to the fine sand particles, the faster the melting takes place and the less significant is the segregation of the mixed materials before or during melting. The high sodium chloride content of soda is said to affect the life of the molds. However, it is also to be regarded as undesirable because it reduces the _{Na 2} CO _{3 content of the soda.}

Leichte Soda, ein in beliebiger Menge zur Verfügung stehendes Handelsprodukt, ist ein pulver- zo förmiges Material geringer Dichte von etwa 500 g/1 und enthält beträchtliche Mengen an Verunreinigungen, insbesondere Natriumchlorid. Sie eignet sich nicht für die Verwendung bei der Glasherstellung. Eine bekannte Methode, leichte Soda in dichte Soda zu überführen, besteht darin, heißes Wasser im Uberschuß mit heißer leichter Soda zu vermischen, so daß sich Monohydratkristalle bilden. Die nasse Masse wird dann in einen Trockner übergeführt, wo freies Wasser und Kristallisationswasser entfernt werden und Monohydratgerüste als dichte Soda zurückbleiben. Chemisch ist diese dichte Soda jedoch nicht besser als die leichte Soda. Vielmehr ist sie oft weniger rein als diese, weil dem Gemisch gewöhnlich verschiedene Materialien als Kristallisationsmittel zugesetzt werden. Auch die physikalischen Eigenschaften der dichten Soda lassen viel zu wünschen übrig, weil die Kristalle Bruch und Abrieb unter Bildung von Staub und Feinteilchen ausgesetzt sind und oft Verunreinigungen eingeschlossen enthalten.Light soda ash, a standing in any quantity available commercial product, is a powder-like material zo low density of about 500 g / 1 and contains considerable amounts of impurities, in particular sodium chloride. It is not suitable for use in glass production. A known method of converting light soda into dense soda is to mix excess hot water with hot light soda so that monohydrate crystals form. The wet mass is then transferred to a dryer, where free water and water of crystallization are removed and monohydrate frameworks remain as dense soda. Chemically, however, this dense soda is no better than the light soda. Rather, it is often less pure than this because various materials are usually added to the mixture as crystallization agents. The physical properties of dense soda also leave much to be desired, as the crystals are subject to breakage and abrasion with the formation of dust and fine particles and often contain contaminants.

Aus der britischen Patentschrift 443 101 und der deutschen Auslegeschrift 1 076 651 sind Verfahren zur Herstellung dichter Soda bekannt. Bei dem Verfahren der erwähnten britischen Patentschrift 443 101 wird leichte Soda einer wäßrigen Mutterlauge, die Natriumchlorid und Natriumcarbonat enthält, zugesetzt, und nach Umwandlung der leichten Soda in Natriumcarbonatmonohydrat wird die Temperatur bis über die Umwandlungstemperatur erhöht, so daß dichte Soda als Niederschlag in der Mutterlauge gebildet wird. Bei diesem Verfahren lagert sich aber eine Salzschicht auf der Oberfläche der Anlage ab, Verfahren zur Herstellung dichter SodaFrom British Patent 443 101 and German Auslegeschrift 1 076 651 there are methods known for making dense soda. In the method of the aforementioned British patent specification 443 101 light soda is added to an aqueous mother liquor containing sodium chloride and sodium carbonate, and after converting the light soda to sodium carbonate monohydrate, the temperature becomes Increased to above the conversion temperature, so that dense soda as a precipitate in the mother liquor is formed. With this method, however, a layer of salt is deposited on the surface of the system, Process for making dense soda

Anmelder:Applicant:

Allied Chemical Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)Allied Chemical Corporation,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl. Chem. Dr. I. Ruch, Patentanwalt,
München 5, Reichenbachstr. 51Dipl. Chem. Dr. I. Ruch, patent attorney,
Munich 5, Reichenbachstr. 51

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Peter Sopchak, Liverpool, N. Y.;Peter Sopchak, Liverpool, N. Y .;

Eugene B. Port, Syracus, N. Y. (V. St. A.)Eugene B. Port, Syracus, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Dezember 1962
(243 266)Claimed priority:
V. St. v. America December 10, 1962
(243 266)

da es praktisch unmöglich ist zu vermeiden, daß dichte Soda sich zu einem Teil wieder in das Monohydrat umwandelt, wenn sie von der wäßrigen Mutterlauge abgetrennt wird. Bei dem Verfahren der erwähnten deutschen Auslegeschrift 1076 651 wird eine Lösung von Natriumcarbonat eingedampft, so daß sich Kristalle von Natriumcarbonatmonohydrat bilden, die dann abgetrennt und zu dichter Soda calciniert werden. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß für die Eindampfung eine große Menge an Wärme erforderlich ist. Außerdem wird nach keinem dieser beiden Verfahren eine dichte Soda mit der gewünschten Kristallform und der Kristallgrößenverteilung, die kennzeichnend für das Produkt des Verfahrens der Erfindung sind, erhalten.since it is practically impossible to avoid that dense soda is partly converted back into the monohydrate converts when it is separated from the aqueous mother liquor. In the case of the mentioned German Auslegeschrift 1076 651 a solution of sodium carbonate is evaporated, so that crystals of sodium carbonate monohydrate form, which are then separated and turned into dense soda be calcined. However, this method has the disadvantage that a large amount is required for evaporation of heat is required. In addition, neither of these two methods will produce a dense soda with the desired crystal shape and the crystal size distribution that characterize the product of the method of the invention.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nun leichte Soda in dichtes Natriumcarbonat (Soda) hoher Reinheit und mit einer für die Glasherstellung außerordentlich gut geeigneten Kristallgröße und -form übergeführt werden. Das Verfahren der Erfindung besteht darin, daß in einer Mischzone leichte Soda mit einer wäßrigen Lösung von 4 bis 16 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10 bis 14 Gewichtsprozent, Natriumchlorid und 10 bis 27 Gewichtsprozent, vorzugsweise 12 bis 21 Gewichtsprozent, Natriumcarbonat zu einer Aufschlämmung von festen Natriumcarbonatteilchen in der wäßrigen Flüssigkeit vermischt wird, so daß die Aufschlämmung 10 bisAccording to the present invention, light soda can now turn into dense sodium carbonate (soda) Purity and with a crystal size and shape that is extremely suitable for glass production be transferred. The method of the invention consists in making light soda in a mixing zone with an aqueous solution of 4 to 16 percent by weight, preferably 10 to 14 percent by weight, Sodium chloride and 10 to 27 weight percent, preferably 12 to 21 weight percent, sodium carbonate mixed into a slurry of solid sodium carbonate particles in the aqueous liquid is so that the slurry 10 to

709 677/350709 677/350

20 Gewichtsprozent und vorzugsweise 13 bis 17 Gewichtsprozent Festteilchen enthält, die wäßrige Lösung während des Vermischens mit der leichten Soda bei einer Temperatur unter der Umwandlungstemperatur von Natriumcarbonatmonohydrat in Natriumcarbonat, jedoch nicht mehr als 5° C unter dieser Umwandlungstemperatur und vorzugsweise 1 bis 3° C unter dieser Umwandlungstemperatur gehalten wird, die Aufschlämmung aus der Mischzone ausgebracht wird, nachdem sie vorzugsweise weniger als 5 Minuten darin gehalten wurde, und in einen Kristallisierer übergeführt wird, der Kristallisierer bei einer Temperatur von 7 bis 10°C, vorzugsweise 7 bis 9° C, unter der Umwandlungstemperatur gehalten wird, das kristalline Natriumcarbonatmonohydrat von der Mutterlauge abgetrennt und durch Waschen von anhaftenden Verunreinigungen befreit wird, das abgetrennte kristalline Natriumcarbonatmonohydrat in an sich bekannter Weise zu wasserfreier dichter Soda calciniert wird und die Mutterlauge zusammen mit zugesetztem Wasser in die Mischzone zurückgeführt wird, wo sie mit weiterer leichter Soda vermischt wird.Contains 20 percent by weight and preferably 13 to 17 percent by weight of solid particles, the aqueous Solution while mixing with the light soda at a temperature below the transformation temperature of sodium carbonate monohydrate into Sodium carbonate, but not more than 5 ° C below this transition temperature and preferably Maintaining 1 to 3 ° C below this transition temperature removes the slurry from the mixing zone is applied after it has been held therein, preferably for less than 5 minutes, and into a Crystallizer is transferred to the crystallizer at a temperature of 7 to 10 ° C, preferably 7 to 9 ° C, is kept below the transition temperature, the crystalline sodium carbonate monohydrate separated from the mother liquor and freed from adhering impurities by washing, the separated crystalline sodium carbonate monohydrate in a manner known per se to form anhydrous denser Soda is calcined and the mother liquor is returned to the mixing zone together with added water where it is mixed with more light soda.

Eine dichte Soda hoher Qualität muß gewissen Anforderungen an ihre chemische Zusammensetzung, Korngröße, Schüttdichte und geometrische Form der Teilchen genügen. Dichte Soda, wie sie nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ist mit Hinblick auf alle vier dieser Eigenschaften von hoher Qualität. Insbesondere ist der Gehalt an Na₂CO₃ verbessert, d. h., dieser Gehalt beträgt für das Produkt des Verfahrens der Erfindung 99,89 % gegenüber 99,72% der leichten Soda und 99,62% der üblichen dichten Soda. Von besonderer Bedeutung für die Qualität des Produktes ist sein Gehalt an Natriumchlorid und Natriumsulfat. Übliche dichte Soda enthält etwa 0,31% NaCl, während leichte, gewöhnlich zur Herstellung dichter Soda verwendete Soda etwa 0,25% NaCl und das Produkt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung beispielsweise 0,04% oder weniger Natriumchlorid enthält. Auch Natriumsulfat ist eine normale Verunreinigung von Soda und ist in üblicher dichter Soda in einer Menge von etwa 0,01% enthalten, während das Produkt des Verfahrens der Erfindung weniger als 0,004% Natriumsulfat enthält. Auch die Menge an Magnesiumcarbonat beträgt in dem Produkt des Verfahrens der Erfindung etwa die Hälfte der in üblicher dichter Soda und leichter Soda anwesenden Menge.A dense high quality soda must meet certain requirements in terms of its chemical composition, grain size, bulk density and geometric shape of the particles. Dense soda as obtained by the process of the present invention is of high quality in view of all four of these properties. In particular, the Na ₂ CO ₃ content is improved, that is to say, for the product of the process of the invention, this content is 99.89% compared to 99.72% of the light soda and 99.62% of the usual dense soda. Of particular importance for the quality of the product is its sodium chloride and sodium sulfate content. Common dense soda contains about 0.31% NaCl, while light soda commonly used to make dense soda contains about 0.25% NaCl and the product of the process of the present invention contains, for example, 0.04% or less sodium chloride. Sodium sulfate is also a normal contaminant of soda and is contained in common dense soda in an amount of about 0.01%, while the product of the process of the invention contains less than 0.004% sodium sulfate. Also the amount of magnesium carbonate in the product of the process of the invention is about half that present in common dense soda and light soda.

Korngrößenverteilung
(% von jedem Sieb zurückgehaltene Menge)Grain size distribution
(% amount retained by each sieve)

KorngrößeGrain size Dichtedensity Sandsand Sodasoda Herkunft:Origin: Herkunft:Origin: mmmm ManleyManley PennPenn >0,83> 0.83 00 00 0,83 bis 0,630.83 to 0.63 00 11 0,63 bis 0,330.63 to 0.33 1313th 33 1414th 0,33 bis 0,250.33 to 0.25 4242 5555 6060 0,25 bis 0,180.25 to 0.18 2222nd 3030th 1616 0,18 bis 0,150.18 to 0.15 88th 66th 44th 0,15 bis 0,120.15 to 0.12 99 < 1<1 44th 0,12 bis 0,0740.12 to 0.074 44th 55 11 < 0,074<0.074 22 11

Die Teilchengröße der dichten Soda soll der des verwendeten Sandes ähnlich sein, d. h., der Korn-The particle size of the dense soda should be similar to that of the sand used; i.e., the grain

größenbereich der Partikeln der dichten Soda soll dem Bereich der Korngrößen der Sandteilchen möglichst gleich sein. Die vorstehende Tabelle zeigt die Korngrößenverteilung der nach dem Verfahren der Erfindung erzeugten dichten Soda im Vergleich mit der von Sand zweierlei Herkunft.The size range of the particles of the dense soda should match the range of grain sizes of the sand particles as much as possible be equal. The table above shows the particle size distribution according to the method of Invention produced dense soda in comparison with that of sand of two origins.

Die Korngrößenverteilung der dichten Soda ist zwar nicht genau gleich derjenigen der Sandarten, zeigt jedoch gute Übereinstimmung mit dieser.The grain size distribution of the dense soda is not exactly the same as that of the sand types, however shows good agreement with this.

ίο Für eine Verwendung in der Glaserzeugung ist eine Schüttdichte der Soda von etwa 950 bis 1075 g/1 als ausgezeichnet anzusehen. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte dichte Soda hatte eine Schüttdichte in dem Bereich von 975 bis 1050 g/1. Dabei darf die Schüttdichte nicht nur für sich betrachtet werden, sondern muß auch in Beziehung gesetzt werden zu Form und mittlerer Korngröße der Teilchen, die mitbestimmend für die Schüttdichte sind. Eine Agglomeration, die entweder ίο For use in glass production, a bulk density of the soda of about 950 to 1075 g / 1 is to be regarded as excellent. Dense soda made by the process of the present invention had a bulk density in the range of 975 to 1050 g / l. The bulk density must not only be considered in isolation, but must also be related to the shape and mean grain size of the particles, which are also decisive for the bulk density. An agglomeration that is either

ao während der Kristallisation oder während des Trocknens erfolgt, wirkt sich ungünstig auf die Dichte aus. Kleinere Teilchen erhöhen die Dichte. Kristalle mit abgerundeten Ecken und Kanten erhöhten die Schüttdichte. Auch die geometrische Form der Teilchen, ao takes place during crystallization or during drying, has an unfavorable effect on the density. Smaller particles increase the density. Crystals with rounded corners and edges increased the bulk density. Also the geometric shape of the particles,

d. h. Aussehen und Form, bestimmen die Qualität der dichten Soda. Das nach dem Verfahren der Erfindung erhaltene Kristallisationsprodukt setzt sich aus dehydratisierten Monohydratkristallgeriisten zusammen. Äußerlich gleichen die bevorzugten Kristalle rechtwinkligen Prismen mit intakten Kanten. Nach dem Verfahren der Erfindung erzeugtes Material hatte normalerweise ein Dimensionsverhältnis von Höhe zu Breite zu Länge von 1: 1:2 bis 3. Jedoch kann gewünschtenf alls die Länge erhöht werden. Es konnte gezeigt werden, daß die Segregation dieses Materials aus seinen Gemischen mit Sand äußerst geringfügig und im wesentlichen der von kubischer Soda vergleichbar ist.d. H. Appearance and shape determine the quality of the dense soda. That according to the method of the invention The crystallization product obtained is composed of dehydrated monohydrate crystal skeletons. Outwardly, the preferred crystals resemble right-angled prisms with intact edges. After this Material produced by the process of the invention normally had an aspect ratio of height to width to length from 1: 1: 2 to 3. However, the length can be increased if desired. It could It can be shown that the segregation of this material from its mixtures with sand is extremely slight and is essentially comparable to that of cubic soda.

Die technische Erzeugung von Soda erfordert nicht nur die Produktion eines Materials hoher Qualität, sondern auch die Anwendung eines Verfahrens, das wirksam ist und bei dem normalerweise bei solcher Produktion auftretende praktische Schwierigkeiten entfallen. Eine bei der Produktion dichter Soda gewohnlich auftretende Schwierigkeit ist die »Schalenbildung«, d. h. die Ablagerung von Salz auf den Oberflächen der Anlage, die zu einem Verstopfen der Anlage führt und eine häufige Unterbrechung des Verfahrens mit der daraus folgenden Verringerung der Produktion erforderlich machen. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist diese »Schalenbildung« so geringfügig, daß sie keinen wesentlichen Einfluß hat.The technical production of soda not only requires the production of a high quality material, but also the use of a procedure which is effective and in which normally in such Practical difficulties encountered in production are eliminated. One common in the production of dense soda The difficulty that arises is "shell formation"; H. the deposition of salt on the Surfaces of the system that lead to clogging of the system and frequent interruption of the process with the consequent reduction in production. In which In the process of the present invention, this "peeling" is so minor that it does not has a significant influence.

Im folgenden wird eine bevorzugte Durchfühmngsform des Verfahrens der Erfindung an Hand der Zeichnung, die ein Fließschema des Verfahrens ist, näher beschrieben.In the following, a preferred embodiment of the method of the invention is based on the Drawing, which is a flow sheet of the process, described in more detail.

Gemäß der Zeichnung wird durch Leitung 1 eine wäßrige Lösung von Natriumchlorid und Natriumcarbonat in einen Vormischtank 2, der mit einer zur kräftigen Rührung seines Inhalts geeigneten Rührvorrichtung 3 ausgestattet ist, eingeleitet. Die wäßrige Lösung enthält 4 bis 16 Gewichtsprozent und vorzugsweise 10 bis 14 Gewichtsprozent Natriumchlorid.According to the drawing, an aqueous solution of sodium chloride and sodium carbonate is introduced through line 1 into a premixing tank 2 which is equipped with a stirring device 3 suitable for vigorously stirring its contents. The aqueous solution contains 4 to 16 percent by weight and preferably 10 to 14 percent by weight of sodium chloride.

Wenn die Lösung mehr als etwa 16% Natriumchlorid enthält, so kristallisiert dieser Uberschuß leicht aus, und bei einem Gehalt der Lösung von weniger als 4% Natriumchlorid werden schlechte ErgebnisseIf the solution contains more than about 16% sodium chloride, this excess easily crystallizes out, and if the solution content is less than 4% sodium chloride, poor results will be obtained

erzielt. Durch die Anwesenheit des Natriumchlorids wird erzielt, daß das Verfahren bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden kann und daß die Kristallbildung rasch und gut eingeleitet und Schalenbildung verhindert wird. Die wäßrige Lösung, die rückgeführte Mutterlauge ist, enthält Natriumcarbonat normalerweise bis zur oder bis nahe zur Sättigung gelöst. Die durch Leitung 1 in den Vormischtank 2 eintretende wäßrige Lösung soll nur wenig oder gar kein festes Natriumcarbonatmonohydrat enthalten, weil festgestellt wurde, daß die Anwesenheit von Monohydratkristallen, die auf diesem Wege in den Vormiscritank gelangen, leicht eine vorzeitige Umwandlung und Schalenbildung verursachen.achieved. The presence of the sodium chloride ensures that the process can be carried out at lower temperatures and that the crystal formation is initiated quickly and effectively and the formation of shell is prevented. The aqueous solution, which is recycled mother liquor, normally contains sodium carbonate dissolved to or near saturation. The aqueous solution entering premix tank 2 through line 1 should contain little or no solid sodium carbonate monohydrate because the presence of monohydrate crystals entering the premix tank in this way tends to cause premature conversion and shell formation.

Durch Leitung 4 wird leichte Soda in den Vormischtank 2 eingeleitet, und das Gemisch wird durch geeignete Rührmitfel kräftig gerührt. Die Temperaturen in dem Vormischtank sind kritisch und müssen bei nicht mehr als etwa 5° C unter der Umwandlungstemperatur ao Light soda is introduced into premix tank 2 through line 4 and the mixture is vigorously stirred by suitable stirring means. The temperatures in the premix tank are critical and must be no more than about 5 ° C below the transition temperature ao

Na₂CO₃ · H₂O =*= Na₂CO₃ + H₂ONa ₂ CO ₃ · H ₂ O = * = Na ₂ CO ₃ + H ₂ O

gehalten werden. Bei Temperaturen unter der Umwandlungstemperatur erfolgt die Schalenbildung äußerst rasch. Es wurde jedoch gefunden, daß die «5 Anwesenheit von Natriumchlorid in der gewünschten Konzentration in der wäßrigen Lösung die Schalenbildung verhindert, sofern die Temperatur nicht mehr als 5° C unter der Umwandlungstemperatur gehalten wird. Es ist also wichtig, daß nicht nur die Salzkonzentration in der wäßrigen Lösung, sondern auch die Temperatur innerhalb der kritischen Grenzen, d. h. unterhalb der Umwandlungstemperatur, jedoch nicht mehr als 5° C und vorzugsweise etwa 3° C unter der Umwandlungstemperatur gehalten wird. Die Umwandlungstemperatur einer etwa gesättigten wäßrigen Natriumcarbonatlösung hängt von ihrer Konzentration an Natriumchlorid ab. Bei einer Konzentration von 4°/o an Natriumchlorid liegt die Umwandlungstemperatur bei etwa 107° C, und diese Umwandlungstemperatur sinkt proportional der Konzentration, so daß sie bei einer Konzentration von etwa 16% an Natriumchlorid bei etwa 102,5° C liegt. Die Temperatur in dem Vormischer muß sorgfältig so gesteuert werden, daß sie nicht mehr als 5° C unter der Umwandlungstemperatur liegt, d. h., sie darf nicht unter etwa 102° C absinken, wenn die wäßrige Lösung 4% Natriumchlorid enthält, und nicht unter etwa 97,5° C, wenn die wäßrige Lösung 16% Natriumchlorid enthält. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens wurden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, wenn die Vormischertemperatur etwa 2 bis 3° C unter der Umwandlungstemperatur gehalten wurde.being held. Shell formation occurs extremely quickly at temperatures below the transition temperature. However, it was found that the "5 the presence of sodium chloride at the desired concentration in the aqueous solution prevents the shell formation, the temperature is not provided more than 5 ° C below the conversion temperature is maintained. It is therefore important that not only the salt concentration in the aqueous solution but also the temperature be kept within the critical limits, ie below the transition temperature, but not more than 5 ° C. and preferably about 3 ° C. below the transition temperature. The transformation temperature of an approximately saturated aqueous sodium carbonate solution depends on its concentration of sodium chloride. With a sodium chloride concentration of 4%, the transition temperature is about 107 ° C and this transition temperature decreases in proportion to the concentration, so that with a concentration of about 16% sodium chloride it is about 102.5 ° C. The temperature in the premixer must be carefully controlled so that it is no more than 5 ° C below the transition temperature, that is, it must not drop below about 102 ° C if the aqueous solution contains 4% sodium chloride and not below about 97 , 5 ° C if the aqueous solution contains 16% sodium chloride. In practicing the process, excellent results have been obtained when the premixer temperature is kept about 2 to 3 ° C below the transition temperature.

Die Temperaturregulierung im Vormischer 2 kann dadurch erzielt werden, daß die Temperatur der durch Leitung 1 eintretenden Suspensionsflüssigkeit eingestellt wird, beispielsweise durch Vorheizen der Beschickung auf die gewünschte Temperatur vor ihrem Eintritt in den Vormischtank 2. Eine weitere Regulierung der Temperatur der Flüssigkeit im Vormischtank 2 kann durch Einblasen von Luft durch Leitung 5 über die Oberfläche der Flüssigkeit, so daß die dadurch bewirkte Verdampfung eine Kühlwirkung auf die Flüssigkeit ausübt oder alternativ durch Senkung des Druckes am Kopf des Tanks, um eine Verdampfung und Kühlung der Flüssigkeit zu bewirken, erzielt werden.The temperature regulation in the pre-mixer 2 can be achieved that the temperature of the entering through line 1 suspension liquid is adjusted, for example by preheating the feed to the desired temperature prior to its entry into the pre-mixing tank 2. A further regulation of the temperature of the liquid in the premix tank 2 can by blowing air through line 5 over the surface of the liquid so that the evaporation caused thereby has a cooling effect on the liquid, or alternatively by lowering the pressure at the top of the tank to effect evaporation and cooling of the liquid.

Die Temperatur der durch Leitung 4 eintretenden leichten Soda ist nicht kritisch und kann zwischen etwa 30 und bis zu etwa 180° C variieren. Dies ist aus praktischen Gesichtspunkten wichtig, da es die Verwendung leichter Soda verschiedener Herkunft und verschiedener Temperatur ermöglicht. Die Aufschlämmung der leichten Soda in der wäßrigen Flüssigkeit im Vormischtank 2 erfolgt in sehr kurzer Zeit in der Größenordnung von etwa V« bis etwa 5 Minuten, was insofern sehr günstig ist, als dadurch ein hoher Durchsatz ermöglicht wird. Die Aufschlämmung kann zwar auch länger als 5 Minuten in dem Vormischer gehalten werden; jedoch sind derart große Verweilzeiten nicht zu empfehlen, da sie leicht zur Schalenbildung und zur Erzeugung eines schlechten Endproduktes führen.The temperature of the light soda entering through line 4 is not critical and can vary between about 30 and up to about 180 ° C. This is important from a practical point of view as it allows the use of light soda of different origins and different temperatures. The slurry of the light soda in the aqueous liquid in the premix tank 2 takes place in a very short time in the order of about V "to about 5 minutes, which is very low extent than by a high throughput is made possible. The slurry can be held in the premixer for more than 5 minutes; however, such long residence times are not recommended because they easily lead to shell formation and the production of a poor end product.

Die Flüssigkeit mit den darin suspendierten Festteilchen wird von dem Vormischtank 2 über Leitung 6 in den Kristallisierer 7 geleitet. Dieser kann ein üblicher, mit einem Kreisring 8 und einem Rührer 9 ausgestatteter Kristallisierer sein, der einen Strömungsweg für die Aufschlämmung vorgibt, d. h. diese aufwärts durch den Kreisring befördert. Die Konzentration der suspendierten Festteilchen in dem Kristallisierer kann von etwa 5 bis 25 Volumprozent an Feststoffen (gemessen nach Absetzen) variieren. Die Temperatur der in dem Kristallisierer 7 umlaufenden Aufschlämmung ist kritisch und muß zwischen etwa 7 und 10° C unter der Umwandlungstemperatur, vorzugsweise 7 bis 9° C unter der Umwandlungstemperatur, gehalten werden. Diese Temperatur variiert natürlich mit der Konzentration der Lösung an Natriumchlorid. Beispielsweise ist für eine Natriumchloridkonzentration von 120/e der Temperaturbereich 94,5 bis 97° C. Unter diesem Temperaturbereich werden die Kristalle unerwünscht lang und fein, und über diesem Bereich sinkt die 'Umwandlungsgeschwindigkeit, so daß Schalenbildung an der Wand des Kristallisierers und in den Teilen der Anlage hinter dem Kristallisierer erfolgt. Das Natriumchlorid in der gewünschten Konzentration fördert die Bildung von Kristallen der erwünschten geometrischen Form und hindert die Schalenbildung. Überraschenderweise kristallisiert das Natriumchlorid nicht aus, auch wenn es in verhältnismäßig großen Mengen in der Flüssigkeit gelöst ist, und die erhaltenen Natriumcarbonatmonohydratkristalle sind dicht und hart, haben flache Oberflächen und enthalten kein Natriumchlorid eingeschlossen.The liquid with the solid particles suspended therein is passed from the premix tank 2 via line 6 into the crystallizer 7 . This can be a conventional crystallizer equipped with a circular ring 8 and a stirrer 9 , which defines a flow path for the slurry, ie it conveys it upwards through the circular ring. The concentration of suspended solids in the crystallizer can vary from about 5 to 25 volume percent solids (measured after settling). The temperature of the slurry circulating in the crystallizer 7 is critical and must be maintained between about 7 and 10 ° C below the transition temperature, preferably 7 to 9 ° C below the transition temperature. This temperature will of course vary with the concentration of sodium chloride in the solution. For example, for a sodium chloride concentration of 120 / e, the temperature range is 94.5 to 97 ° C. Below this temperature range the crystals become undesirably long and fine, and above this range the rate of conversion decreases, so that scaling on the wall of the crystallizer and in the Dividing the system takes place after the crystallizer. The sodium chloride in the desired concentration promotes the formation of crystals of the desired geometric shape and prevents the formation of shell. Surprisingly, the sodium chloride does not crystallize out, even if it is dissolved in the liquid in relatively large amounts, and the sodium carbonate monohydrate crystals obtained are dense and hard, have flat surfaces and do not contain sodium chloride.

Die Temperatur des Kristallisierers kann durch einen regulierbaren Luftstrom, der durch Leitung 11 in den Kristallisierer eingeleitet und über die Oberfläche der Flüssigkeit geführt wird, reguliert werden. Die Temperatur kann natürlich auch durch andere Methoden reguliert herden, beispielsweise durch eine Vakuumregulierung in einer Dampfaustrittsleitung, durch die die Siedetemperatur der Oberflächenflüssigkeit konstant gehalten werden kann. Die Kristallbildung erfolgt sehr rasch, und normalerweise werden in einer kurzen Verweilzeit von etwa 7 bis 10 Minuten Kristalle der gewünschten Korngrößenverteilung gebildet. Um andere Korngrößenverteilungen zu erzielen, können auch etwas kürzere oder längere Zeiten, beispielsweise 5 bis 30 Minuten, angewandt werden.The temperature of the crystallizer can be regulated by an adjustable air flow which is introduced into the crystallizer through line 11 and passed over the surface of the liquid. The temperature can of course also be regulated by other methods, for example by vacuum regulation in a steam outlet line, by means of which the boiling temperature of the surface liquid can be kept constant. The crystal formation takes place very quickly and normally crystals of the desired particle size distribution are formed in a short residence time of about 7 to 10 minutes. In order to achieve other particle size distributions, somewhat shorter or longer times, for example 5 to 30 minutes, can also be used.

Natriumcarbonatmonohydratkristalle in der Mutterlauge werden vom Kristallisierer 7 über Leitueg 12 in in den Klassierer 13 eingeleitet. Dieser kann eine derSodium carbonate monohydrate crystals in the mother liquor are introduced into the classifier 13 from the crystallizer 7 via duct 12 . This can be one of the

üblichen Vorrichtungen dieser Art sein. Der Klassierer dient einer einleitenden Abtrennung der Monohydratkristalle vor der vollständigeren Abtrennung der Mutterlauge in der Zentrifuge. Im Klassierer wird der größte Teil der Mutterlauge, der durch Leitung 14 abgeführt wird, von den Natriumcarbonatmonohydratkristallen, die durch Leitung 15 abgeführt werden, abgetrennt, und gewünschtenfalls kann ein dritter Strom, der Feinteilchen von festem Natriumcarbonat von weniger als 0,147 mm enthält, über eine nicht gezeigte Leitung von dem Klassierer abgeführt und direkt zu dem Kristallisierer 7 zurückgeführt werden.common devices of this type. The classifier is used for a preliminary separation of the monohydrate crystals before the more complete separation of the mother liquor in the centrifuge. In the classifier, most of the mother liquor, which is removed through line 14 , is separated from the sodium carbonate monohydrate crystals, which are removed through line 15 , and, if desired, a third stream containing fine particles of solid sodium carbonate of less than 0.147 mm can be passed through a Line not shown can be discharged from the classifier and returned directly to the crystallizer 7 .

Die Abtrennung von Natriumcarbonatmönohydratkristallen von der durch Leitung 15 strömenden Suspension in der Mutterlauge erfolgt in einer üblichen Zentrifuge 16. Die Kristalle können mit Waschwasser, das durch Leitung 17 eintritt und vorzugsweise eine Temperatur von 60 bis 90° C hat, gewaschen werden. Die erforderliche Menge an Waschwasser ist ziemlich gering und beträgt gewöhnlich etwa 0,1 bis 0,2 Gewichtsteile je Gewichtsteil des Krisallkuchens und ergibt Kristalle mit einem Gehalt an Natriumchlorid von weniger als 0,05 %.The separation of sodium carbonate monohydrate crystals from the suspension in the mother liquor flowing through line 15 takes place in a conventional centrifuge 16. The crystals can be washed with washing water that enters through line 17 and preferably has a temperature of 60 to 90.degree. The amount of wash water required is quite small, usually about 0.1-0.2 parts by weight per part by weight of the crystal cake, and gives crystals with a sodium chloride content of less than 0.05%.

Die gewaschenen und abzentrifugierten Natriumcarbonatmonohydratkristalle, die weniger als 5 % freies Wasser enthalten, werden durch Leitung 18 in den Trockner 19, der ein Dampfrohrtrockner üblicher Bauart sein kann, geführt. Die optimalen Betriebsbedingungen des Dampfrohrtrockners sind eine Verteiltemperatur des Gases unter 180° C, jedoch über 150° C, Austrittsgas-Trocken- und -Feuchtkugeltemperaturen von über 98 bzw. weniger als 80° C, eine Trocknerumfangsgeschwindigkeit von über 22,8 m/ Min., eine Verweilzeit von über 22 Minuten, ein Gehalt der Beschickung an freier Feuchtigkeit unter 3 % und eine Beschickungstemperatur über 60° C. Die als Produkt gebildete dichte wasserfreie Soda wird durch Leitung 21 aus dem Trockner aufgebracht.The washed and centrifuged sodium carbonate monohydrate crystals, which contain less than 5% free water, are passed through line 18 into the dryer 19, which can be a steam tube dryer of conventional design. The optimal operating conditions of the steam tube dryer are a distribution temperature of the gas below 180 ° C, but above 150 ° C, outlet gas dry and wet bulb temperatures of over 98 or less than 80 ° C, a dryer peripheral speed of over 22.8 m / min. , a residence time greater than 22 minutes, a batch free moisture content below 3%, and a batch temperature above 60 ° C. The product dense anhydrous soda is applied through line 21 from the dryer.

In der Zentrifuge abgetrennte Mutterlauge wird über Leitung 22 in den Haltetank 23 geführt, in den außerdem durch Leitung 14 Flüssigkeit aus dem Klassifizierer 13 geleitet wird. Natriumchlorid, vorzugsweise in der Form einer Salzlösung, wird durch Leitung 24 in das System eingeleitet. Normales Natriumchlorid wird nur zu Beginn des Betriebs in der gewünschten Menge eingeführt. Während des Betriebs, insbesondere wenn die leichte Soda eine beträchtliche Menge an Natriumchlorid enthält, kann die Konzentration an Natriumchlorid in der Mutterlauge auf einen zu hohen Wert ansteigen, und die gewünschte Konzentration kann dann dadurch eingehalten werden, daß durch Leitung 25 eine geringe Menge Flüssigkeit vom Boden des Tanks 23 abgeführt wird. Auch Feststoffteilchen oder Verunreinigungen, die sich am Boden des Tanks 23 absetzen können, können durch Leitung 25 abgezogen werden. Die Mutterlauge, die Feiteilchen von festem Natriumcarbonat enthalten kann, wird durch Leitung 26 vom Tank 23 abgezogen. Durch Leitung 27 wird zur Auffüllung benötigtes Wasser eingeleitet und mit der Mutterlauge in Leitung 26 vereinigt. Dieses Wasser dient auch dazu, feste Natriumcarbonatfeinteilchen aufzulösen. Mutterlauge und zugesetztes Wasser können nach ihrer Vereinigung durch ein nicht gezeigtes Filter geführt werden, um Feststoffe abzutrennen, und dann durch Leitung 28 in eine Heizvorrichtung 29 geführt werden. Diese Heizvorrichtung 29 kann ein einfacher Wärmeaustauscher sein, in dem die Flüssigkeit durch indirekten Kontakt mit Dampf von 9,7 bis 2,1 atü, der durch Leitung 31 ein- und durch Leitung 32 abgeführt wird, erhitzt wird. Die vorgewärmte Flüssigkeit strömt dann durch Leitung 1 in den Vormischtank 2. Mother liquor separated in the centrifuge is fed via line 22 into the holding tank 23 , into which liquid from the classifier 13 is also fed through line 14. Sodium chloride, preferably in the form of a saline solution, is introduced into the system through line 24. Normal sodium chloride is only introduced in the desired amount at the beginning of the operation. During operation, especially when the light soda contains a considerable amount of sodium chloride, the concentration of sodium chloride in the mother liquor can rise to too high a value and the desired concentration can then be maintained by removing a small amount of liquid through line 25 Bottom of the tank 23 is discharged. Solid particles or impurities that can settle on the bottom of the tank 23 can also be drawn off through line 25 . The mother liquor, which may contain solid sodium carbonate particles, is withdrawn from tank 23 through line 26. Water required for replenishment is introduced through line 27 and combined with the mother liquor in line 26 . This water also serves to dissolve solid sodium carbonate fine particles. Mother liquor and added water, after being combined, can be passed through a filter (not shown) to separate solids and then passed through line 28 into a heater 29 . This heating device 29 can be a simple heat exchanger in which the liquid is heated by indirect contact with steam of 9.7 to 2.1 atmospheres which is introduced through line 31 and removed through line 32. The preheated liquid then flows through line 1 into the premix tank 2.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die vorliegende Erfindung.The following example illustrates the present invention.

example

In einer Anlage gleich der in der Zeichnung veranschaulichten wurde in den Vormischtank eine wäßrige Lösung (rückgeführte Flüssigkeit) mit 13,1% NaCl und 16,2% Na₂CO₃ kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 31,4 1/Min. und gleichzeitig technische leichte Soda in den Kopf dieses Tanks mit einer Geschwindigkeit von 7,68 kg/Min. eingeleitet. Der Vormischtank hatte ein wirksames Volumen von etwa 1511 und war mit einem Mischer ausgestattet,In a system similar to that illustrated in the drawing, an aqueous solution (recycled liquid) with 13.1% NaCl and 16.2% Na ₂ CO _{3 was} continuously fed into the premix tank at a rate of 31.4 1 / min. and at the same time technical light soda in the head of this tank at a rate of 7.68 kg / min. initiated. The premix tank had an effective volume of about 1511 and was equipped with a mixer,

so so daß das Gemisch kräftig gerührt werden konnte. Die mittlere Temperatur in dem Vormischtank betrug 102° C, d. h. etwa 2° C weniger als die Umwandlungstemperatur. Über die Oberfläche der Flüssigkeit in dem Vormischtank wurde Luft mit einer mittleren Geschwindigkeit von etwa 0,27 kg/Min. geblasen. so that the mixture could be stirred vigorously. The mean temperature in the premix tank was 102 ° C, d. H. about 2 ° C less than the transition temperature. Over the surface of the liquid in the premix tank air became with a average speed of about 0.27 kg / min. blown.

Von dem Vormischtank wurde kontinuierlich eine Aufschlämmung der folgenden Zusammensetzung in den Kristallisierer geführt:A slurry of the following composition was continuously fed from the premix tank in led the crystallizer:

6,95 Na₂CO₃ — Kilogramm Feststoffe je Minute6.95 Na ₂ CO ₃ - kilograms of solids per minute

5,10 NaCl
7,00 Na₂CO„
27.3 H₂O5.10 NaCl
7.00 Na ₂ CO "
27.3 H ₂ O

— Kilogramm Flüssigkeit je Minute- Kilograms of liquid per minute

Die Umlaufgeschwindigkeit in dem Kristallisierer betrug etwa 3,66 bis 4,26 m/Min. Die Konzentration an suspendierten Festteilchen betrug etwa 10 bis 15%, bestimmt als Absetzvolumen. Die Temperatur des Kristallisierers betrug im Mittel 96,5° C, d. h., sie lag 7° C unter der Umwandlungstemperatur. Es erfolgte keine Blockierung der Austrittsöffnung des Kristallisierers oder des nach dem Kristallisierer angeordneten Klassifizierers. Von dem Kristallisierer wurden kontinuierlich 33,31 einer Aufschlämmung von Natriumcarbonatmonohydratkristallen in Mutterlauge mit der folgenden Zusammensetzung abgezogen und zu dem Klassifizierer geführt:The orbital speed in the crystallizer was about 3.66 to 4.26 m / min. The concentration of suspended solid particles was about 10 to 15%, determined as the settling volume. The temperature of the crystallizer averaged 96.5 ° C. i.e., it was 7 ° C below the transition temperature. It happened no obstruction of the outlet opening of the crystallizer or the one arranged after the crystallizer Classifier. From the crystallizer, 33.31 of a slurry were continuously fed stripped of sodium carbonate monohydrate crystals in mother liquor having the following composition and led to the classifier:

9,08 Na₂CO₃ · H₂O - Kilogramm Feststoffe je Minute9.08 Na ₂ CO ₃ · H ₂ O - kilograms of solids per minute

5,10 NaCl5.10 NaCl

6,18 Na₂CO₃ — Kilogramm Flüssigkeit je Minute
25,1 H₂O6.18 Na ₂ CO ₃ - kilograms of liquid per minute
25.1 H ₂ O

Vom Klassifizierer wurde eine Aufschlämmung von kristallinem Natriumcarbonatmonohydrat mit einer Geschwindigkeit von 15,11/Min. abgezogen und einer Zentrifuge zugeführt. Von den Kristallen abgetrennte Mutterlauge wurde mit einer Geschwindigkeit von 18,11/Min. von dem Klassifizierer abgetrennt und in den Haltetank geführt. In der Zentrifuge erfolgte eine weitere Abtrennung von Mutterlauge, und die Kristalle wurden mit Waschwasser von 70° C, das mit einer Geschwindigkeit von 0,9 kg/Min. eingeleitet wurde, gewaschen. Die Kristalle, die etwa 4% freies Wasser enthielten, wurden in einem Dampfrohrtrockner getrocknet, und es wurden Kristalle von wasserfreier Soda mit einem Gehalt vonA slurry of crystalline sodium carbonate monohydrate was obtained from the classifier a speed of 15.11 / min. withdrawn and fed to a centrifuge. Separated from the crystals Mother liquor was at a rate of 18.11 / min. separated from the classifier and led into the holding tank. The mother liquor, and, were further separated off in the centrifuge the crystals were washed with washing water of 70 ° C. which was blown at a rate of 0.9 kg / min. initiated was washed. The crystals, which contained about 4% free water, were in one Steam tube dryer dried, and there were crystals of anhydrous soda containing

Claims

about 0.04%> NaCl which had a rectangular shape, mean dimensions of 1: 1: 2 to 3 and a density of 1050 g / 1, at a rate of about 7.68 kg / min. generated. These crystals were found to be well suited for mixing with sand without segregation. Mother liquor separated in the centrifuge was also fed into the holding tank, in which it was mixed with the mother liquor from the classifier. Mother liquor was continuously drawn off from the folding tank, and 1.86 kg of water were added to this mother liquor every minute. The mixture was then preheated in a heat exchanger and returned to the premix tank. Patent claims:

1. A process for converting light soda ash in dense soda, characterized in that light in a mixing zone of soda with an aqueous solution of 4 to 16 wt percent sodium chloride and 10 to 27 weight ao percent sodium carbonate to a slurry of solid sodium carbonate particles in the aqueous liquid is mixed, the aqueous solution during the mixing with the light soda at a temperature below the Umwand- as treatment temperature of sodium carbonate monohydrate to sodium carbonate, but not more 5 ° C is maintained at this conversion temperature than is transferred to the slurry from the mixing zone into a Kristallisierzone , the slurry in the crystallization zone is kept at a temperature of 7 to 10 ° C below the transition temperature, the resulting crystalline sodium carbonate monohydrate from the

Mother liquor is separated off and freed from adhering impurities by washing and the separated crystalline sodium carbonate monohydrate becomes anhydrous in a manner known per se dense soda is calcined.

2. The method according to claim 1, characterized in that an aqueous solution, the 10 Dissolved up to 14 percent by weight of sodium chloride and 12 to 21 percent by weight of sodium carbonate contains, with which light soda is mixed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the light soda at a Temperature in the range of 1 to 3 ° C below the mentioned transition temperature with the aqueous solution is mixed.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the temperature in the Crystallization zone maintained in the range of 7 to 9 ° C below the transition temperature will.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the of the crystalline sodium carbonate monohydrate separated mother liquor mixed with water and is returned to the mixing zone.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the slurry after a residence time in the mixing zone of less than 5 minutes from this zone is applied.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 076 651;
British Patent No. 443 101.

1 sheet of drawings