DE1469117A1

DE1469117A1 - Verfahren zum Rueckgewinnen von Schwefelsaeure und wasserfreiem Natriumsulfat aus verbrauchten sauren Viscosefaellbaedern

Info

Publication number: DE1469117A1
Application number: DE19621469117
Authority: DE
Inventors: Shiro Nakai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-06-20
Filing date: 1962-06-20
Publication date: 1969-04-30
Also published as: NL280218A; GB994516A

Description

München, den 2 Ο.«] JJig f ijfc-j 7

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Poe. 2451 Vll/We.

Shiro H A K A I In Ikeda-shi, Japan

Verfahren buh Rückgewinnen τοη Schwefelsäure und wasserfreiem Natriumsulfat aus verbrauchten sauren Vieooeefällbädern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren ium Rückgewinnen τοη Säure» insbesondere Sohvefeleäure und wasβerfreie» Natriumßulfat aus verbrauchten eauren Vieooeefällbädern.

Bei der Herateilung τοη Kunstseide naoh dem Visooseverfahren wird die Schwefelsäure im Fällbad duroh TJmsetsung mit dem in der Vieooaelöaung enthaltenen itsnatron verbraucht und gleichseitig durch das bei der Reaktion entstehende Wasser verdünnt. Um die Säurekonsentration des verbrauchten Fällbades BU erhöhen und es wieder Terwendbar bu maohen, hat man bisher allgemein Wasser aus dem verbrauchten sauren Fällbad abgedampft und naoh Abkühlen und Kristallisieren im Bad enthaltenes Natriumsulfat als Glauberaal« abgetrennt, wobei gleichseitig Schwefelsäure, Zinksulfat usw. surüokgewonnen wurden.

Für dieses bekannte Verfahren spricht, dass der gröeete Seil des Wassers beim Erwärmen sum Rückgewinnen der Schwefelsäure verdampft wird. Sem steht jedoch als Haohteil gegenüber,

dass 909818/0986

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das β das gurüokgewonnene Natriumsulfat wasserhaltig und billiger ala die eingesetsten Chemikalien Schwefelsäure und Ätznatron ist. Wenn da· wasserhaltig· Natriumsulfat zwecke Gewinnung des teueren wasserfreien Natriumsulfats entwässert werden soll, sind die susätsliohen Kosten für Anlagen und Betrieb sehr ho oh und werden bei weitem nicht gedeckt durch den etwas höheren Preis ron wasserfreiem Natriumsulfat.

Diese und andere Naohteile des üblichen Verfahrens werden völlig überwunden durch das wirtschaftliche arbeitende erfindungsgemäese Verfahren.

Srfindungsgemäes wird ein Verfahren zu» Bückgewinnen von Lösungen mit höherer Sohwefelsäurekonsentration und Ton wasserfreiem Natriumsulfat aus verbrauchten sauren Viscose«» fällbädern vorgeschlagen, wobei aus dem fällbad bei den füllungsreaktionen entstandenes Wasser abgedampft und Natriumsulfat in form von wasserfreiem Natriumsulfatkristallen abgetrennt werden. Sei dem erfindungagemässen Verfahren wird einerseits aus dem verbrauchten sauren Fällbad ein Seil des Natriumsulfate in 7orm von wasserhaltigen Natriumsulfatkristallen abgetrennt, die dann entwässert werden, während andererseits die verbraucht« saure Pällbadlösung durch Verdampfen von Wasser «u einer übersättigten Natrium» sulfatlösung konzentriert wird, der wasserfreie Natriumsulfatkristalle sugesetst werden, damit sie als Impfkristalle sur Bildung und sum Wachstum von wasserfreien

909818/0986 »atrium-

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Natriumsulfatkristallen in der Lösung dienen.

Is eineelnen wird das erfindungsgemässe Verfahren wie folgt durchgeführtι

Ein Fünftel bis ein Zehntel der in dem verbrauchten sauren Fällbad vorliegenden Natriumeulf atmenge wird durch Abkühlen in Form von wasserhaltigem Natriumsulfat kristallisiert und abgetrennt. Das wasserhaltige Natriumsulfat wird dann in wasserfreien Hatriumsulfatkristallen entwässert» indem das Btetallwaseer mit geringem Aufwand an Wärmeenergie verdampft wird. Andererseits wird eine wbrauchte saure Fällbadlösung, aus der eueret ein Teil des bei den Reaktionen entstandenen Wassere abgedampft wird, duroh weiteres Eindampfen iu einer met astabilen übersättigten Lösung von natriumsulfat koneentriert, und diese wird dann kontinuierlich in ein Kristalllsationegefäse geleitet· Im Kristalllsationsgefäss wird su dieser übersättigten Natriumsulf atlusung eine Aufschlämmung gegeben, die duroh Mischen eines Teils der übersättigten Lösung mit wasserfreien Hatriumsulfatkristallen, die naoh dem erfindungsgemässen Verfahren, wie oben beschrieben, oder auf andere Weise gewonnen wurden, hergestellt wird· Die Aufschlämmung kann auf einmal oder in Teilen nacheinander zugesetzt werden. Der Zusati der Aufschlämmung su der m. et a stabilen übersättigten Löeung im Kristallisationsgefäse führt dasu, dasβ die in der Aufschlämmung vorhandenen Kristalle von

wasserfreiem 909818/0986

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wasserfreiem Katrlumeulfat auf Kosten de« in der m:'eta-etabilen übersättigten I«öeung vorhandenen Natriumsulfatübtriohueeta wachsen. Die ao gebildeten was«erfreien latrium· sulfatkristalle werden tob Boden des Kristallieationsgefäss·· in Pom einer geeigneten Aufschlämmung abgeeogen, um Ton der konsentrierten Terbrauchten sauren Vällbadlusung abgetrennt eu werden·

Die Menge an ao gewonnenem wasserfreien Natriumsulfat entspricht mindestens der bei der Herstellung der Aufschlämmung benotigten Menge und kann bei einer folgenden Herstellung einer solchen Aufschlämmung benutit werden.

Erfindungsgeoäss können also gleichseitig eine saure Lösung mit hoher Sehwefelsäurekomentration und wasserfreie latrlumsulfatkrlstalle aus einem Terbrauchten sauren Fällbad des YiaooseTerfahrens lurüokgewonnen werden·

Das erfindungsgemässe Terfahren hat gegenüber dem üblichen die folgenden besonderen Torteilet Man erhält eine höhere Sohwefelsäurekonsentratlon als nach den üblichen Terfahren und gewinnt gleichseitig das wertvollere wasserfreie latrlumeulfatf latriumsulfat wird direkt la form von wasserfreiem natriumsulfat ohne die Zwischenstufe Ton wasserhaltigem latriumsulfat gewinnen ι nach dem crflndungs~ gemässen Terfahren braucht weniger verbrauchte säurt fällbadlösung behandelt «u werden und der Daapfverbrauoh

BAD ORIGINAL

909818/0986 «u

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•u ihrem Eindampfen iet daher gegenüber den üblichen Verfahren Terringert) und echlieeelioh liegen die Anlage- und Betriebskonten für dae erfindungegemäeee Verfahren viel niedriger ale far dae ttbliohe 7erfahren.

Dae erfindungegemäeee Verfahren hat «um einen den Zweok, Säure und waeeerfreiee Hatriumeulfat aus rerbrauohten ■auren Bpinnbttdera dei VieooeeTerfahrene surtlokiugewinnen·

Weiterhin eoll eine eaure Lösung mit höherer Schwefel- * eäurekoneentration aue dem rerbrauohten eauren Jellbad lurüokgewonnen werden·

▲ueeerdem eoll damit Hatriumeulfat in waeeerfreier etatt waeβerhaltiger Form aue dem verbrauchten eauren fällbad eurüokgewonnen werden.

Und eohlieeelioh sollen Säure und waeeerfreiee Hatriumeulfat aue dem Terbrauohten eauren YfUlbad wirkeamer und wirt* ■ehaftHoher ale naoh dem ttbliohen Verfahren lurüokgewonnen werden.

Die Erfindung wird erläutert mit Becug auf die beigefügten Zeichnungen, und «war feigenι

»ig.. 1

BAD ORIGINAL 909818/0986

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fig. X tin Plitssbild einer Anlage «ur Durchführung At· erfindungsgemässen Verfahrene und

Pig. 2 eine grafische Dare teilung der Ta· in Wache en τοη Kristallen dee wasserfreien Natriumsulfat« in einer übersättigten Lösung Ton natriumsulfat eintretenden Koneentrationsabnähme der Lösung»

Das folgende Beispiel soll die Erfindung erläutern, ohne sie BU beschränken·

Beispiel

Die Durchführung des erfindungsgemäseen Verfahrens wird beschrieben nit Bezug auf eine Fabrik nit einer Sagesproduktion von 20 t Stapelfaser·

In I¹Ig. 1 ist eine Pumpe 1 Ubtr ein« Leitung 3 Mit einem allgemein nit 2 beseiohneten Verdampfer, beispielsweise einem mit Dampfrüokrerdiohtung, verbunden. Der Verdampfer soll hier ein Vakuumverdampfer mit Entgaser und Dampfrüokrerdiohtung sowie mit einer effektiven Dampfleistung von mehr als 230 Jt sein·

Mit Hilfe der Pumpt 1 werden aus einem nicht gezeigten Hilbad 241540 Kg/h verbrauchte saure PeJLlbadlöeung mit tintr Temperatur von ungefähr 48° 0 duroh die Leitung 3 tu der Verdampferanlagt 2 geleitet, wo die Lösung mittels tintr Umwälspumpt 4 sweoks Aufheisung in einen Wärmeaustauscher 5 geleitet wird, sodaes in der Vtrdampftrkmmmtr

9 0 S 8 18/0986 mittel· BAD original

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■Itttl· Heizdampf Maximal J 340 Hg/h Waastr aus der Weung rtrdampft vtrdtn. Dl· kenientrierte Löeung wird dann duroh •In Ablaeerohr 7 in «in Krlitalliaationtgtf&et 8 abgtlaeetn

Die aus dt« l4Ll»ad abgteofen· rtrbrauohte iaure LOntng tnthältι

V°4 7,βΙ

InBO₄ 1,04

Ha₂SO₄ 17,35

(48^e0 Ia₂SO₄ 313 i/l)

In dtr Ttrdwtpftranlaf· 2 tltdtt dl· Löeunf b·! 10° C. Si« wird dur*h Äidampftn kouitntrlert «nd «nthält dannι

8,129

SnBO₄ 1,·25 ötw.

31,61 »tv.

Bit ·ο trhalttn· konstntritrtt Lösung flitβtt keniinuitr-Iioh aue dtr Ttrdampftranlagt 2 dureh da· Ailaterehr 7 In da· KrietallitaUonegtfaBt 8.

Au· dtr Im Krie-tallitationtgtfä·· 8 tnthalttntn kon«*n-tri*r-ttn

fill« der tJbereohu·· an Hatriumeulfai bti Suaati Ubtrelitigttn AufBohlasniung mW tint» Gthalt an vatttrfrtlt» latriumtulfa-lkrietalltn in Tora Ton watt trfrei·« latrluMUlfat au·, wi· unten la einitlntn «r-

909818/0986 läutert.

läutert. Infolgedessen flitstt au· dta Kristallisationegefäss 8 bti dtn oberen Au»las·Öffnungen 9 und ti «in· gesättigt· Lösung »it folgender Zusammensetzung ab ι

8,26 öew,*

Ha₂SO₄ 30,44 öew.jt

und la Kristallisationegefäss scheiden sich 365»8 Kristalle waeserfreies Natriumsulfat abv Sa« tntsprioht 4/9 dtr infolgt dtt JällTerfahrens in dta rerbrauehten sauren Fällbad enthaltenen lusätiliohen »atriumsulfatmenge, dit naoh dta üblichen Verfahren in fora tob wasserhaltigen latriumsulfatkrietallen ausgeschieden wird. Das gesamte susäteliahe entstandene Natriumsulfat wird in dtr tbigen Stuft iurutkgeWonntn, wenn man nioht dit Ttrhtr erwähnte Stuft dtr ABSwtlgung eines Teils dta Natriumsulfats aus dta Ttrbrauohttn Fällbad swtoka Sntwässtrung und Verwenang bti dtr Herstellung dtr Aufschlämmung durohfUhrt.

lin ftil dtr Auslassöffnung 9 überflieseenden gesättigten Lösung wird mittels dtr Umwälzpumpe 4 dureh tin Bohr XO in den Wärmeaustauscher 5 gtltittt und dort wiederum erwärmt und eingedanpft, während dtr aus dt» anderen Auslassöffnung

11 afeflitsBtndt andere Stil dtr Lösung duroh tint Leitung

12 Ib einen aueβerhalb dtt Systems angeordneten Torrats-

behälter

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- 9 -behälter 13 geleitet wird.

20 843 kg/h der im Vorratsbehälter 13 gesammelten Löeung werden durch eine Pumpe 14 auerst in einen Keesel 15 gedrückt t wo ihre Temperatur duroh Selbstverdampfung auf 58° O absinkt, und dann in einen Keßθel 16, wo die Lösung eich unter weiterer Selbstverdampfimg auf 48° O abkühlt. Von der eo konaentrierten und abgekühlten Lösung werden ungefähr 1000 kg/h duroh eine Leitung 17 über ein Ventil in ein Vakuumkrietallieationegefäss 20 geleitet, während der andere Teil der Lösung und zwar ungefähr 19 284 kg/h *- durch eine Leitung 19 su einem für rüokgewonnene saure Löeung bestimmten Sammelbehälter 18 geleitet werden.

Die Verdampfungsanlage 2 kann bei einem Vakuum von ungefähr 590 mm Hg betrieben werden. Duroh einen Dampfejektor 49 werden ungefähr 2 260 kg/h Dampf mit einer Temperatur yon 150o O und 3 kg/cm Überdruck ale Dampfstrahl geleitet, ( sodase 1 740 kg/h Wasserdampf aus dem Verdampfer 2 und 70 kg/h "asserdampf aus dem Verdampfer 33 abgesaugt werden. Gleichzeitig wird duroh den im Ejektor austretenden Dampfstrahl der aus den Verdampfern abgesaugte Dampf komprimiert und von 63° C auf 77° C erwärmt, wobei das Vakuum von 590 auf 445 mm Hg abnimmt. Man erhält also äusaanien 4 070 kg/h Dampf, wovon 3 920 kg/h dem Wärmeauetaueoher 5 des Verdampfers 2 EUgeleitet werden, damit aus der darin befindlichen Lösung 3 340 kg/h Wasser abgedampft werden« und die restiionen 150 kgfh dem Wärmeaustauscher 37 de« Verdampfers

909818/0986 ³²

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32 auge führt werden, im aua der darin befindlichen Lösung 126 kgA Wasser au verdampfen. Insgesamt werden aleo au« der Lösung In den Verdampfern 2 und 32 3 466 kg/h Wasser verdampft. Von dieser Dampfmenge werden 1 810 kg/h durch den Dampfstrahl in den Dampfejektor, wie oben erwähnt, und damit als Seil der zum weiteren Verdampfen der Lösung in den Verdampfern 2 und 32 benutzten Heizleistung eingesetzt. Kurz gesagt, in den Verdampfern werden 3 466 kg/h verdampft, während die daraus von dem Dampfstrahl zwecks ansohliessender Verwendung be imVerdampfernabgesaugte Menge 1 810 kg/h beträgt« Infolgedessen können 1 656 kg/n Dampf (d. h. 3 466 kg/h abzüglich 1 810 kg/h), welohe nicht durch den Dampfstrahl abgesaugt werden, sowie 560 kg/h Extradampf von den öefassen 15» 16 für andere Zwecke» beispielsweise als Energiequelle zum Verdampfen von ungefähr 1 860 kg/h Wasser, benutzt werden. Der Dampfwirkungegrad des Verdampfers 2 beträgt also über 230 #» was das höohete von allem Üblichen ist.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich» dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren zum Entwässern von wasserhaltigem natriumsulfat keine weitere Dampfzufuhr erforderlich ist als von der Stufe der SäurerUokgewinnung. Daher liegen die Anlage- und Betriebskosten zum Entwässern von wasserhaltigem Hatriumsulfat bei dem erfindungegemässen Verfahren viel niedriger als bei dem Ubllohen Verfahren» wo ungefähr das Vierfache an wasserhaltigen natriumsulfat entwässert

werden 909818/0986

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- li -

werden muaa. Daa iat einer der Vorteile des erfindungsgemäaaen Verfahrens gegenüber dem bisherigen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daaa eine Lösung mit höherer Schwefelaäure konzentration zurückgewonnen werden kann. Diese und weitere Vorteile des erfindungagemäaaen VerÄirena überwiegen bei weitem die geringen Koaten ^^ür Anlage und Betrieb, um eine beatehende Anlage mit einem KriatallisationagefäBa, einer Entwäaaerungaanlage für kleinen Durchaatz und ähnlichem

auazuatatten, damit daa erfindungagemäase Verfahren durchgeführt werden kann.

Damit man kontinuierlich Kristalle von waaserfreiem Natriumaulfat erhält, die kontinuierlich dem Kriatallisationagefäaa zugeführt werden, kann,wie oben erwähnt, eine geeignete Menge an verbrauchter saurer Fällbadlösung in einem kleinen Vakuumkristalliaationagefäaa unter Kühlung eingeengt werden, um wasaerhaltiges Natriumsulfat zu erzeugen, dasa dann entwässert wird. Daa kann beispielsweise, wie folgt, ( geschehen. Im Vakuumkristalliaationsgefäaa 20 werden ungefähr 130 Kg/h Dampf mit einem Überdruck von 3Kg/cm und einer Temparatur von 150° C durch den Valium erzeugenden Dampfejektor 21 geschickt, um im Kriatallisationagefäss ein Vakuum zu erzeugen und zu erhalten. Dadurch wird die in diesem befindliche verbrauchte aaure Pällbadlöaung auf 20° C abgekühlt und acheidet 216,4 Kg/h Kristalle von wasserhaltigem Natriumsulfat aus, daa dann über ein Vakuumfilter 22 abgetrennt und anachliessend entwässert wird.

Die

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OO

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^: - 12 -

Die restliche Mutterlauge wird in einer Menge von ungefähr 750 Kg/h in den Sammelbehälter 18 für rückgewonnene saure Lösung gegeben. Die so erhaltenen grobkörnigen Kristalle von wasserfreiem Natriumsulfat werden, wie oben erwähnt, in das Kristallisationsgefäss 8 gegeben.

Wie oben erwähnt, wird die aus dem Selbstverdampfungsgefäss ^ 16 in einer Menge von ungefähr 20,284 Kg/h austretende

Lösung in zwei Teile geteilt, und zwar werden 19,284 Kg/h direkt in den Sammelbehälter 18 geleitet, während die restlichen 1000 Kg/h in das Yakuumkristallisationsgefäss 20 geleitet und dort in der eben erwähnten Art behandelt werden· Die dem Kristallisationsgefäss 20 zugeführte Lösung hat ebenso wie die zu dem Sammelbehälter 18 geleitete Lösung eine Temperatur von 48° C und enthält:

H₂SO₄ 8,49 Gew. $

Κ. ZnSO₄ 1,259 Gew. #

Na₀SO. 31,30 Gew. #

2 4

Nach der Behandlung im Kristallisationsgefäss 20 unter

i
Abkühlung auf ungefähr 20 0 und nach Abscheidung eines Teils des Natriumsulfats in Form von wasserhaltigen Natriumsulfatkristallen, wie oben erwähnt, enthält die Lösiing :

H₂SO₄ 11,33 Gew. i>

ZnSO₄ 1,68 Gew. $>

Na₂SO₄ 28,65 Gew. #

9 0 9818/0986 Nach

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Nach dem erfindungsgeiüässen Verfahren wird die Lösung mit dieser Zusammensetzung dann in einer Menge von ungefähr 750 kg/h in den Sammelbehälter 18 geleitet, wo sie mit ungefähr 19 284 kg/h der Lösung der erstgenannten Zusammensetzung gemischt wird, sodass man ungefähr 20 034 kg/h wiedergewonnener Säurelösung der folgenden Zusammensetzung erhält:

H₂SO₄ 8,59 Gew. #

1,271 Gew. #

₂₄ 31,2 Gew. $>

Beim üblichen Verfahren werden bei Aufarbeitung von 60 000 kg/h verbrauchter saurer Fällbadlösung 6 000 kg/h wasser daraus abgedampft und weitere ungefähr 636 kg/h Wasser als Kristallisationswasser bei der Bildung von wasserhaltigem Natriumsulfat verbraucht. Es werden dann ungefähr 52 756 kg/h einer sauren Lösung der folgenden Zusammensetzung zurückgewonnen:

H₂SO₄	8,	0	Gew.	f>
ZnSO₄	1,	18	Gew.	1*
Na₂SO₄	30,	2	Gew.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden jetzt 24 540 kg/h von 60 000 kg/h verbrauchter saurer Fällbadlösung behandelt, um 3 34o kg/h Wasser durch den Verdampfer

und S 909818/0986

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und ungefähr 560 kg/h Wasser durch Selbstverdampfung in den Gefässen 15, 16 zu verdampfen. 27 260 kg/h der restlichen 35 460 kg/h der verbrauchten sauren Lösung werden in einem anderen Verdampfer behandelt, sodass 2 726 kg/h Wasser daraus verdampft werden. Insgesamt wird also die gleiche Wassermenge aus der gleichen Menge (60 000 kg/h) verbrauchter saurer Fällbadlösung verdampft wie im Falle des üblichen Verfahrens. Wenn man nun 20 034 kg/h der rückgewonnenen sauren lösung mit einer Schwefelsäurekonzentration von 8,59 Gew. §S mit ungefähr 12 000 kg/h unbehandelter verbrauchter saurer Lösung mit 7,02 Gew. $ SchwefelsUurekonzentration verdünnt, kann man 32 034 kg/h saurer Lösung mit folgender Zusammensetzung erhalten:

H₂SO₄	8, 0	Gew.
ZnSO₄	1,19	Gew.
Na₂SO₄	29,8	Gew.

Die Zusammensetzung ist die gleiche wie die der bei dem üblichen Verfahren mit 8,0 Gew. $> HpSO. zurückgewonnenen sauren Lösung. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren brauchen also 20 200 kg/h verbrauchter saurer Lösung, die sonst hätten behandelt werden müssen, nicht in den Verdampfer gegeben zu werden, und die zur Behandlung dieser Lösungsmenge notwendige Anlage und Energie können für andere Zwecke benutzt werden.

Ungefähr 909S18/0986

Ungefähr 216,4 Kg/h waaeerhaltigea Natriumsulfat, die in der oben angegebenen Weiae durch den Vakuumfilter 22 von der Mutterlauge abgetrennt wurden, werden dann in einen an die Entwäsaerungaanlage angeachlossenen Auflösebehälter 23 gegeben. Beim üblichen Verfahren müssen 1 082 Kg/h wasserhaltiges Natriumsulfat durch Verdampfen entwässert werden, während bei dem erfindungagemässen Verfahren nur ein Fünftel bis ein Zehntel dieaer Menge entwäasert werden muss. Das m bedeutet, daas man bei dem erfindungsgemäasen Verfahren mit einer kleineren Anlage und geringeren Betriebskosten für den Vakuum erzeugenden Dampfejektor 21 des Vakuumkristalliaationagefäsaes 20 auskommt als beim üblichen Verfahren, obgleich das in daa Kristalliaationagefäaa kontinuierlich einzuführende wasserfreie Natriumsulfat innerhalb der Anlage hergestellt werden muas, da es nicht an anderer Stelle anfällt. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Kühltemparatur beim erfindungsgemässen Verfahren 20 C, dagegen beim üblichen Verfahren 12 - 17° 0 beträgt. Die beim üblichen * Verfahren zur Kristallisation von 1 000 Kg/h wasserhaltigem Natriumsulfat erforderliche Dampfstrahlmenge beträgt ungefähr 300 Kg/h. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren brauchen dagegen nur weniger als ein Fünftel dieser Menge kristallisiert zu werden, sodass ein Filter mit geringerer Kapazität als das übliche Filter ausreicht. Bei Benutzung der Erfindung können ungefähr 6,2 t pro Tag und mehr als 2.245 t pro Jahr Dampf und mehr ala 30 000 t pro Jahr Industriewasser eingespart werden.

Wenn

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Wenn das vorhandene Vakuumkristallisationsgefäss eine fünfmal so grosse Erzeugungskapazität zur Herstellung von wasserfreiem Natriumsulfat hat, wie bei dem erfindungsgemässen Verfahren benötigt wird, sind also 4/5 der Kapazität nicht ausgenutzt. Der nicht mehr benutzte Teil der Anlage kann jedoch in eine Kühlanlage umgewandelt werden, womit beim Wärmeaustausch benutztes Industriewasser von ungefähr 38 auf 18° C herabgekühlt werden kann, wodurch mehr als 5000 l/h Industriewasser eingespart werden.

Das in den Auflösebehälter 23 gegebene wasserhaltige Natriumsulfat wird darin bei 45 C gelöst. Die erforderliche Lösungswärme wird durch Extradampf von einem oder beiden der jeweiligen Wärmeaustauscher 5, 37 der Verdampfer 2,32 durch geeignete Ablassrohre zugeführt. Die im Behälter 23 erhaltene Lösung wird mittels einer ^umpe 24 durch eine Leitung 26 zu einem Vorratsbehälter 25 geleitet, aus welchem ein Teil der Lösung durch eine Überlaufleitung 27 in den Behälter 23 zurückläuft.

Im Auflösebehälter 23 bilden sich in einer Konzentration von 11 io Natriumsulfat Kristalle von wasserfreiem Natriumsulfat. Die meisten der so gebildeten Kristalle sind verhältnismässig gross, der Anteil von kleineren Teilchen unter 0,o76 mm (200 mesh) beträgt weniger als 5 $>· Alle ' Kristalle setzen sich am Boden des Behälters 23 ab, der mit einem geeigßten Rührwerk 48 versehen ist, um die Bildung eines Kristallkuchens zu verhindern. Die kristallhaltige

9 0 9818/0986 Lösung

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Löaung wird mit Hilfe einer Pumpe 24 aus dem Behälter 23 in einen anderen Behälter 25 gepumpt, wo aich die Kristalle absetzen und die überstehende Löaung mit einer Temparatur von 45° C durch eine Abzweigung 28 der Leitung 27 in
einen weiteren Behälter 29 geleitet wird.

Vom Boden dea Behältera 25 wird der waaaerfreie Natriumaulfatkriatalle enthaltende Schlamm abgezogen und auf J

eine Zentrifuge 38 gegeben, wo die Kriatalle von der
Mutterlauge, die in den Behälter 29 geleitet wird, abgetrennt werden. Die flüssigkeit im Behälter 29 wird dann
mittels einer Pumpe 30 durch den Wärmeaustauscher 37 zum Verdampfer 32 geleitet.

Im Verdampfer 32 wird die gesättigte Natriumaulfatlöaung durch Verdampfen soweit konzentriert, dass sie 5-9 g/l mehr:Natriumaulfat als eine gesättigte Lösung bei dieser

i besonderen Temparatur enthält. Diese übersättigte Lösung wird dann in das Kristalliaationsgefäas 34 abgelaasen.
Die bildung von Kristallen des wasserfreien Natriumsulfats aus der übersättigten Löaung geschieht auf folgende bekannte Weise:

Die in den Verdampfer 33 geleitete Lösung wird mittels
einer Umwälzpumpe 36 durch eine Leitung 35 zum Wärmeaustauscher 37 geleitet, dort erwärmt und wieder zum Verdampfer 33 zurückgeführt, wo sie durch Eindampfen konzentriert

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zentriert wird und Kristalle von wasserfreiem Natriumsulfat abscheidet. Die kristallhaltige konzentrierte Lösung tritt in das Kristallisationsgefäss 34 ein, wo die Kristalle wachsen und sich absetzen. Die überstehende Lösung wird wieder in den Wärmeaustauscher 37 geführt, während der Schlamm von wasserfreiem natriumsulfat am Boden des Kristallisationsgefässes 34 in den Behälter 25 abgelassen und dort mit der vom erwähnten Auflösebehälter 23 kommende Natriumsulfatlösung gemischt wird, ^ie so erhaltene wasserfreies Natriumsulfat enthaltende Lösung wird der Zentrifuge 38 zugeführt, die die Kristalle in einer Henge von ungefähr 90 Kg/h von der Mutterlauge abtrennt, die durch eine Leitung 39 zu einem Behälter 29 zurückgeführt wird.

Beim üblichen Verfahren wird Natriumsulfat aus dem verbrauchten sauren Fällbad zuerst als Na₂SO₄ . 10 HpO, wasserhaltiges Natriumsulfat, der folgenden Zusammensetzung abgeschieden:

H₂SO₄	o,3	Gew.	f>
ZnSO^	o,05	.Gew.	$>
Na₂SO₄	41,12	Gew.	$
H₂O	58,53	Gew.

und dann zu Na₂SO. ( wasserfreiem Natriumsulfat) entwässert. In diesem FaIl wird die Entwässerung in einer getrennten Anlage durchgeführt, die gewöhnlich unabhängig 909818/0986

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hängig von der Rückgewinnung der Säure betrieben wird. Das erfordert selbstverständlich höhere Anlage- und Betriebskosten. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird jedoch wasserfreies Natriumsulfat als Webenprodukt der Säurerückgewinnung erhalten, und man kann das durch Umgestaltung der bestehenden Anlage oder Ausstattung der Anlage mit einigen wenigen zusätzlichen Geräten durchführen. Die Kosten einer solchen Umgestaltung oder zusätzlicher Maschinen sind offensichtlich geringer als die " Kosten für eine getrennte unabhängige Anlage.

Darüber hinaus können erfahrungsgemäss pro Tag 30 t Dampf,

1 500 t Wasser und 1 100 kWh elektrischer Strom nach dem erfindungsgemässen Verfahren eingespart werden im Vergleich mit dem üblichen Verfahren, wobei eine unabhängige Anlage zur Entwässerung des wasserhaltigen Natriumsulfats benötigt wird.

Die nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenen Kristalle von wasserfreiem Natriumsulfat werden kontinuierlich und regelmässig zur Herstellung einer Aufschlämmung in einen Behälter 40 gegeben, der mit einem Rührwerk 51 versehen ist und von dem Wärmeaustauscher 5 des Verdampfers

2 oder dem Wärmeaustauscher 37 des Verdampfers 32 mit genug Dampf versorgt wird, um die darin enthaltene Lösung

auf

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auf der erforderlichen lemparatur zu halten. Im Behälter 40 wird eine 5-10 $ige Aufschlämmung der wasserfreien Natriumsulfatteristalle in einer übersättigten Lösung, die von der Verdampferkammer 6 des Verdampfers 2 durch eine Leitung 41 zum Behälter 40 geleitet wurde, hergestellt. Diese Aufschlämmung wird dann mittels einer Pumpe 42 vom Behälter AO durch eine Leitung 43 und das Ablassrohr 7 in das Kristallisationsgefäss 8 gepumpt, wo die eingebrachten Kristalle in der im Kristallisationsgefäss 8 enthaltenen übersättigten Lösung wachsen.

Versuche zeigen, dass ungefähr 10 Minuten nach dem Einbringen von Kristallen von wasserfreiem Natriumsulfat sich ungefähr das Zehnfache der zuerst eingebrachten Menge an wasserfreiem Natriumsulfat im Kristallisationsgefäss gebildet hat. Selbst unter den schlechtesten Bedingungen bildet sich noch die fünffache Menge wie in ^ig. 2 erläutert. (Fig. 2 zeigt eine grafische Darstellung der Veränderung der Natriumsulfatkonzentration einer übersättigten Natriumsulfatlösung mit einer spezifischen Dichte von 1,3572, einer Temparatur von 68° C und mit einem Gehalt von 4,49 Gew. £ H₂SO₄, 0,79 Gew. Zn SO Jund 31,69 Gew. J$ NapSO., wobei die angegebenen Veränderungen dem Wachstum der Kristalle des wasserfreien Natriumsulfats _nac;h Einbringen von 2 g/l (0,1475 Gew. <fi) Kristallen des wasserfreien Natriumsulfats zu der .übersättigten Lösung entapre chen. In der Darstellung sind auf der Ordinate Gew. ^a/o

und 909818/0986

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und g/l NapSO. und auf der Absdaae die Zeit aufgetragen. Die oberen und unteren Kurven geben die Veränderungen in g/l bezw. Gew. # an)*

Wie oben angegeben, scheiden sich bei Zugabe ^von 89,2 Kg/h wasserfreiem Natriumsulfat zu der im Kriatallisationsgefäss 8 enthaltenen übersättigten Lösung 365>8 Kg /h überschüssiges Na₂SO. aus, insgesamt also 446 Kg/h wasserfreie Natriumsulfatkristalle von über 0,1 mm (150 mesh) Grosse. Diese Kristalle werden aus dem Kristallisationsgefäss 8 erst in ein Aufnahmegefäss 45 in Form einer 5 - lO $igen Aufschlämmung abgelaasen, und dierHiberstehende Teil der Lösung wird durch eine Leitung 47 in den Aufnahmebehälter 13 abgelassen. Die restliche, jetzt bis auf 15 - 20 $ konzentrierte Aufachlämmung wird dann vom Boden des Aufnahmegefässes 45 auf ein Vakuumfilter 46 abgelassen, auf denv Filtersieb mit einer Natriumhydroxydlösung mit 6 g/l Gehalt gewaschen, und wasserfreie Natriumaulfätkristalle werden abgetrennt, die weniger ala o,07 $> HgSO. und ungefähr 7 # Wasser, jedoch kein ZnSO. enthalten. Däa Produkt wird dann auf geeignete Weise, beispielsweise in einem Drehrohrofen, bis zu einem Standard-Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und zur weiteren Verwendung abgepackt.

Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens können noch verstärkt werden durch die folgenden zweckmässigen Stufen:

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"· 22 —

Die Konzentrierung einer verbrauchten sauren Pällbadlösung durch den Verdampfer oder Zugabe von wasserhaltigem Natriumsulfat zu der Lösung erhöht den ^atriumsulfatgehalt der Lösung um ungefähr 80 Kg/h zusätzlich zu der bereits vorhandenen Menge, sodasa ein überschuss von 4-45,8 Kg/h Natriumsulfat nach dem Zusatz von ungefähr 21 Kg/h anderweitig erhaltenem wasserfreien Natriumsulfat ■ und ungefähr 90 Kg/h aus dem Behälter 40 dem Kristallisationsgefäss 8 zugeführtem wasserfreien Natriumsulfat abgeschieden werden. S_s können so ungefähr 557 Kg/h wasserfreies Natriumsulfat gewonnen werden, wovon ungefähr 111 Kg/h zweckmässigerweise bei einer folgenden Stufe der Herstellung der Aufschlämmung benutzt werden.

Patentansprüche

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Claims

U6911V ■- - 23 Patentansprüche

1. Verfahren zum Rückgewinnen einer sauren Lösung mit hoher Schwefelsäurekonzentration und von Kristallen wasserfreiem Natriumsulfat aus verbrauchten sauren Viskosefällbädern, gekennzeichnet durch die folgenden, nebeneinander in verschiedenen Teilen der Anlage ablaufendenVerfahrensstufen: 1. Abtrennen eines Teils * des in der verbrauchten sauren Fällbadlösung vorhandenen Natriumsulfats in Form toüx kristallwasserhaltigen Natriumsulfats} 2. Entwässern dieses kristallwasserhaltigen Natriumsulfats, um Kristalle von wasserfreiem Natriumsulfat zu erzeugen; 3. Zugeben der so gewonnenen Kristalle von wasserfreiem Natriumsulfat zu einer durch Eindampfen der verbrauchten sauren Fällbadlösung hergestellten bezüglich Natriumsulfat übersättigtenLösung, sodass das überschüssige ' Natriumsulfat in iOrrn von Kristallen des wasserfreien Natriumsulfats ausfällt,und 4. Abtrennen der so gebildeten Kristalle von wasserfreiem Natriumsulfat von der eingedampften verbrauchten sauren Fällbadlösung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass,nur die Verfahrensstufen 3 und 4 durchgeführt werden, wobei die in Stufe 3 zugefügten Kristalle

von

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von wasserfreiem Natriumsulfat anderweitig erhalten werden,,

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