DE1567942C2

DE1567942C2 - Method and device for evaporation of a NaCl sol containing Na deep 2 SO deep 4

Info

Publication number: DE1567942C2
Application number: DE19671567942
Authority: DE
Inventors: Robert Wallisellen Winkler (Schweiz)
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1966-10-17
Filing date: 1967-09-21
Publication date: 1977-04-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eindampfen einer Na₂SO₄ enthaltenden NaCl-SoIe.The invention relates to a method and a device for evaporating an NaCl sol containing _{Na 2} SO _4.

Der SO₄-Anteil von Rohsolen bleibt auch nach dem üblichen Reinigungsverfahren zum größten Teil als Na2SO4 in Lösung. Um bei der Eindampfung keine Ausfällung von Na2SC>4 zu verursachen, kann die Sole nur bis zu deren Sättigungspunkt aufkonzentriert werden. Die angereicherte Lösung ist abzuschlämmen und kann je nach den chemisch physikalischen Gleichgewichtsverhältnissen des Solereinigungsprozesses nur bis zu einem gewissen Teil in diesen zurückgeführt werden.Most of the SO ₄ content of raw brine remains in solution as Na2SO4 even after the usual cleaning process. In order not to cause precipitation of Na2SC> 4 during evaporation, the brine can only be concentrated up to its saturation point. The enriched solution has to be sludged off and, depending on the chemical and physical equilibrium conditions of the brine cleaning process, can only be returned to a certain extent.

Es stellt sich daher in solchen Fällen die Forderung, Na₂SO₄ angereicherte Sole aus der Anlage abzulassen, was abgesehen von den NaCl-Verlusten zu schwierigen Abwasser-Problemen führt.In such cases, therefore, the requirement arises to _{drain Na 2} SO _4- enriched brine from the system, which, apart from the NaCl losses, leads to difficult wastewater problems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne eine äußere Abschlämmung auszukommen und Na₂SO₄ The invention is based on the object of doing without an external blowdown and Na ₂ SO ₄

praktisch getrennt von NaCl abzuscheiden.to be deposited practically separately from NaCl.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auskristallisierung von NaCl aus der Sole bis praktisch zur Sättigung der Mutterlauge an Na₂SO₄ durchgeführt, sodann die Mutterlauge durch Erwärmen auf höherer Temperatur an NaCl untersättigt wird, die Mutterlauge erneut an NaCl gesättigt wird, das hierbei ausfallende Na₂SO₄ abgetrennt und die restliche Mutterlauge in den Prozeß der Auskristallisierung von NaCl zurückgeführt wird.According to the invention, this object is achieved in that the crystallization of NaCl from the brine is carried out to practically saturation of the mother liquor in Na ₂ SO ₄ , then the mother liquor is undersaturated by heating to a higher temperature in NaCl, the mother liquor is again saturated in NaCl, which _{the Na 2} SO ₄ which precipitates out is separated off and the remaining mother liquor is returned to the process of NaCl crystallizing out.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen nach der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vereinfacht dargestellt, wobei Fig. 1 und 2 ein Schema je eines Ausführungsbeispiels zeigen. An Hand der Erklärung der Ausführungsbeispiele wird auch das Verfahren näher erläutert.In the drawing are exemplary embodiments of devices according to the invention for implementation of the method according to the invention is shown in simplified form, with FIGS. 1 and 2 showing a diagram of one each Show embodiment. The method is also based on the explanation of the exemplary embodiments explained in more detail.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt für die Eindampfung der Sole und Auskristallisierung von NaCl drei nach dem Prinzip einer üblichen Mehrfacheffekt-Anlage in Serie geschaltete Verdampfer 1, 2, 3, wobei der Verdampfer 1 durch eine Leitung 4 mit Frischdampf und die nachfolgenden Verdampfer 2,3 über Leitungen 5, 6 mit den Verdampfungsbrüden des jeweils vorausgehenden Verdampfers beheizt sind. Die einzudampfende, Na₂SO₄ enthaltende Sole wird dem Verdampfer 1 durch eine Leitung 7 zugeführt, in die an die Leitung 5 bzw. 6 angeschlossene Vorwärmer 8 und 9 eingebaut sind. Leitungen 10 und 11 dienen zur Überleitung der Mutterlauge der Sole vom Verdampfer 1 zum Verdampfer 2 bzw. vom Verdampfer 2 zum Verdampfer 3. Das in den Verdampfer 1, 2, 3 auskristallisierte NaCl kann durch Leitungen 12, 13, 14 entnommen werden. Die Mutterlauge verläßt den Verdampfer 3 durch eine Leitung 15, in deren Strömungsweg Erhitzer 16 und 17 und ein diesen in Strömungsrichtung der Mutterlauge nachfolgendes, mit einer Leitung 18 versehenes Absetzgefäß 19 eingebaut sind. Die Leitung 15 mündet danach in den VerdampferThe in F i g. 1 has three evaporators 1, 2, 3 connected in series according to the principle of a conventional multiple-effect system for the evaporation of the brine and crystallization of NaCl, the evaporator 1 through a line 4 with live steam and the subsequent evaporator 2, 3 via Lines 5, 6 are heated with the evaporation vapors of the respective preceding evaporator. The _{brine to be evaporated and containing Na 2} SO ₄ is fed to the evaporator 1 through a line 7, in which preheaters 8 and 9 connected to the line 5 and 6, respectively, are installed. Lines 10 and 11 serve to transfer the mother liquor of the brine from evaporator 1 to evaporator 2 or from evaporator 2 to evaporator 3. The NaCl crystallized in evaporator 1, 2, 3 can be removed through lines 12, 13, 14. The mother liquor leaves the evaporator 3 through a line 15, in the flow path of which heaters 16 and 17 and a settling vessel 19 provided with a line 18 following these in the direction of flow of the mother liquor are installed. The line 15 then opens into the evaporator

3. Der Erhitzer 16 wird über eine Leitung 20 mit Brüden des Verdampfers 1 und der Erhitzer 17 wird über eine Leitung 21 mit Frischdampf beheizt. In Strömungsrichtung der Mutterlauge nach den Erhitzern 16,17 mündet eine von einer Zugabeeinrichtung 22 kommende Zugabeleitung 23 in den Strömungsweg der Mutterlauge, wobei am Mündungsende der Zugabeleitung 23 eine Mischvorrichtung 24 vorgesehen ist.3. The heater 16 is via a line 20 with vapors from the evaporator 1 and the heater 17 is via a Line 21 heated with live steam. In the flow direction of the mother liquor opens after the heaters 16, 17 a feed line 23 coming from a feed device 22 into the flow path of the mother liquor, a mixing device 24 being provided at the mouth end of the metering line 23.

Der Eindampfprozeß ist so ausgelegt, daß die Auskristallisierung von NaCl aus der Sole in den Verdampfern 1, 2, 3 bis praktisch zur Sättigung der Mutterlauge an Na2SO₄ durchgeführt ist. Die so gesättigte Mutterlauge fließt in der Leitung 15 den Erhitzern 16 und 17 zu und wird in diesen auf eine höhere Temperatur erwärmt und dadurch an NaCl untersättigt. Darauf wird die Mutterlauge erneut an NaCl gesättigt. Als Mittel dazu dienen die Zugabeeinrichtung 22 und die Zugabeleitung 23, durch die der erwärmten Mutterlauge NaCl zugegeben wird, das durch die Mischvorrichtung gleichmäßig in der Mutterlauge verteilt wird. Das bei der erneuten Sättigung an NaCl ausfallende Na₂SO₄ setzt sich im Absetzgefäß 19 ab und kann durch die Leitung 18 entnommen werden. Das Absetzgefäß 19 dient dabei als Trennvorrichtung für das ausfallende Na₂SO₄ von der Mutterlauge. Die restliche Mutterlauge wird im Strömungsweg der Leitung 15 in den in den Verdampfern 1, 2, 3 stattfindenden Prozeß der Auskristallisierung von NaCl an einer Stelle des Verdampfers 3 zurückgeführt.The evaporation process is designed so that the crystallization of NaCl from the brine in the evaporators 1, 2, 3 is carried out until the mother liquor is practically saturated with Na2SO ₄ . The mother liquor saturated in this way flows in line 15 to the heaters 16 and 17 and is heated to a higher temperature in these and is thus undersaturated with NaCl. The mother liquor is then saturated again with NaCl. The means for this are the adding device 22 and the adding line 23, through which the heated mother liquor is added NaCl, which is evenly distributed in the mother liquor by the mixing device. _{The Na 2} SO _{4 which} precipitates out on renewed saturation with NaCl settles in the settling vessel 19 and can be removed through the line 18. The sedimentation vessel 19 serves as a separating device for the precipitating Na ₂ SO ₄ from the mother liquor. The remaining mother liquor is returned in the flow path of the line 15 to the process of crystallization of NaCl taking place in the evaporators 1, 2, 3 at a point in the evaporator 3.

Die Temperatur der Mutterlauge beträgt beim Ausführungsbeispiel im Verdampfer 1 etwa 100°, im Verdampfer 2 etwa 75° und im Verdampfer 3 etwa 50°C. In den Erhitzern 16 und 17 wird die Mutterlauge auf 100° C erhitzt, bei welcher Temperatur die erneute Sättigung an NaCl im Absetzgefäß 19 stattfindet.The temperature of the mother liquor in the embodiment in the evaporator 1 is about 100 °, im Evaporator 2 about 75 ° and in evaporator 3 about 50 ° C. In the heaters 16 and 17, the mother liquor is heated to 100 ° C, at which temperature the renewed Saturation of NaCl in the sedimentation vessel 19 takes place.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung wird für das Eindampfen der Sole und Auskristallisierung von NaCl ein Thermokompressionsverdampfer 25 verwendet, dessen Verdampfungsbrüden in einem von einem Motor 26 angetriebenen Kompressor 27 komprimiert werden und zur Beheizung des Heizteiles 28 des Verdampfers 25 dienen. Mit 29 ist eine Kondensationsleitung bezeichnet. Die einzudampfende Sole tritt durch eine Leitung 30 in den Verdampfer 25. Die Mutterlauge verläßt den Verdampfer 25 durch eine Leitung 31, in die ein Entspannungsverdampfer 32 eingesetzt ist. Die Leitung 31 führt danach in einen Nachverdampfer 33, dessen Dampfraum mit einem Kondensator 34 verbunden ist. Der Heizteil 35 des Verdampfers 33 wird über eine Leitung 36 mit Brüden des Verdampfers 25 beheizt. Das im Verdampfer 25 und im Nachverdampfer 33 auskristallisierte NaCl verläßt die Verdampfer 25 bzw. 33 durch Leitungen 37 bzw. 38.In the case of the in FIG. 2 device shown is for the evaporation of the brine and crystallization of NaCl a thermocompression evaporator 25 is used, the evaporation vapors in one of one Motor 26 driven compressor 27 are compressed and for heating the heating part 28 of the Evaporator 25 are used. With a condensation line 29 is designated. The brine to be evaporated passes through a line 30 into the evaporator 25. The mother liquor leaves the evaporator 25 through a line 31 into which a flash evaporator 32 is used. The line 31 then leads into a re-evaporator 33, the vapor space of which is connected to a condenser 34. The heating part 35 of the evaporator 33 is over a line 36 is heated with vapors from the evaporator 25. That in the evaporator 25 and in the post-evaporator 33 Crystallized NaCl leaves the evaporators 25 and 33 through lines 37 and 38, respectively.

Der Nachverdampfer 33 und Entspannungsverdampfer 32 sind dem Thermokompressionsverdampfer 25 in Strömungsrichtung der Mutterlauge nachgeschaltet, damit im Thermokompressionsverdampfer 25 bei für diesen Prozeß günstigen hohen Temperaturen, beim Ausführungsbeispiel mit 110° C Temperatur der Mutterlauge, gearbeitet werden kann. Im Entspannungsverdampfer 32 wird die Mutterlauge auf 75° C entspannt und im Nachverdampfer bei 40°C nachverdampft, so daß die eingedampfte, an Na2SC>4 praktisch gesättigte Mutterlauge den Prozeß der Auskristallisierung von NaCl bei einer für ihre Weiterbehandlung günstigen niedrigeren Temperatur verläßt.The post-evaporator 33 and expansion evaporator 32 are in the thermocompression evaporator 25 Downstream of the direction of flow of the mother liquor so that in the thermocompression evaporator 25 for this process favorable high temperatures, in the embodiment with 110 ° C temperature of the mother liquor, can be worked. In the flash evaporator 32, the mother liquor is let down to 75 ° C and re-evaporated in the re-evaporator at 40 ° C, so that the evaporated is practically saturated in Na2SC> 4 Mother liquor the process of crystallization of NaCl with a favorable for its further treatment lower temperature.

Aus dem Nachverdampfer 33 tritt die Mutterlauge durch eine Leitung 39 aus, in die Erhitzer 40,41,42 und ein diesen in Strömungsrichtung der Mutterlauge nachgeschalteter Entspannungsverdampfer 43 mit Brüdenkondensator 44 und einer Leitung 45 eingeschaltet sind. Danach mündet die Leitung 39 in den Entspannungsverdampfer 32. Der Erhitzer 40 ist über eine Leitung 46 durch Brüden des Entspannungsverdampfers 32, der Erhitzer 41 ist über eine Leitung 47 mit Brüden des Entspannungsverdampfers 43 und der Erhitzer 42 ist über eine Leitung 48 mit Frischdampf beheizt. Mit 49 ist eine Leitung für die Zufuhr von Frischdampf zum Heizteil 28 des Thermokompressionsverdampfers 25 bezeichnet.From the re-evaporator 33, the mother liquor exits through a line 39 into the heaters 40, 41, 42 and an expansion evaporator 43 downstream of this in the direction of flow of the mother liquor Vapor condenser 44 and a line 45 are switched on. Thereafter, the line 39 opens into the Flash evaporator 32. The heater 40 is via a line 46 through vapors from the flash evaporator 32, the heater 41 is via a line 47 with vapors from the flash evaporator 43 and the Heater 42 is heated with live steam via a line 48. At 49 is a line for the supply of Live steam to the heating part 28 of the thermocompression evaporator 25 is referred to.

Wieder ist der Prozeß der Auskristallisierung von NaCl in den Verdampfern 25 und 33 so ausgelegt, daß die aus dem Nachverdampfer 33 austretende Mutterlauge praktisch zur Sättigung an Na2SO₄ gelangt ist, Diese Mutterlauge wird durch Erwärmen auf höhere Temperatur in den Erhitzern 40, 41 an NaCl untersättigt, worauf die Mutterlauge erneut an NaCl gesättigt wird, d. h. eine weitere Eindampfung, und zwar eine Entspannungsverdampfung vorgenommen wird. Dazu wird die den Erhitzer 31 verlassende Mutterlauge im Erhitzer 42 weiter erhitzt, wonach sie im Entspannungsverdampfer 43 bei tieferer Temperatur teilweise verdampft. Bei der dadurch erzielten erneuten Sättigung an NaCl fällt N 82SO₄ aus. Die Temperatur, bei der diese Eindampfung erfolgt, wird jedoch über derjenigen Temperatur gehalten, bei der NaCl ausfällt.Again, the process of the crystallization of NaCl in the evaporators 25 and 33 is designed so that the mother liquor leaving the re-evaporator 33 is practically saturated with Na2SO _4. This mother liquor is converted to NaCl by heating to a higher temperature in the heaters 40, 41 undersaturated, whereupon the mother liquor is again saturated with NaCl, ie a further evaporation, namely a flash evaporation, is carried out. For this purpose, the mother liquor leaving the heater 31 is heated further in the heater 42, after which it is partially evaporated in the expansion evaporator 43 at a lower temperature. With the renewed saturation of NaCl achieved in this way, N 82SO ₄ precipitates. The temperature at which this evaporation takes place, however, is kept above the temperature at which NaCl precipitates.

Die, wie schon erwähnt, mit etwa 40° C aus dem Nachverdampfer 33 austretende Mutterlauge wird in den Erhitzern 40, 41 auf etwa 75° C und im Erhitzer 42 auf etwa 130° C gebracht, wonach die Entspannungsverdampfung im Entspannungsverdampfer 43 bei einer Temperatur der Mutterlauge von etwa 90°C erfolgt. Infolge der niedrigen Temperatur der den Nachverdampfer 33 verlassenden Mutterlauge kann die im Erhitzer 42 auftretende höchste Temperatur des ganzen Prozesses auf einem nicht allzu hohen, d. h. günstigen Wert, gehalten werden.As already mentioned, the mother liquor leaving the re-evaporator 33 at about 40 ° C. is in the heaters 40, 41 brought to about 75 ° C and in the heater 42 to about 130 ° C, followed by flash evaporation takes place in the flash evaporator 43 at a temperature of the mother liquor of about 90 ° C. As a result of the low temperature of the mother liquor leaving the re-evaporator 33, the im Heater 42 occurring highest temperature of the whole process on a not too high, i. H. cheap Worth to be held.

Statt der einstufigen Erhitzungs- und Entspannungsverdampfung in den Erhitzern 40, 41, 42 und dem nachfolgenden Entspannungsverdampfer 43 kann zwecks Verkleinerung des Dampfverbrauchs auch eine mehrstufige Anordnung gewählt werden, d. h., es können zwei oder mehr Erhitzer-Entspannungsverdampfer-Gruppen in Strömungsrichtung der Mutterlauge hintereinandergeschaltet vorgesehen werden.Instead of the single-stage heating and flash evaporation in the heaters 40, 41, 42 and the subsequent expansion evaporator 43 can also be used for the purpose of reducing steam consumption multi-level arrangement can be selected, d. that is, there can be two or more heater-flash evaporator groups be provided in series in the flow direction of the mother liquor.

Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß sich das Löslichkeitsverhalten von NaCl und Na2SO₄ bei wechselnder Temperatur umgekehrt zueinander bewegen. Bei steigender Temperatur erhöht sich die Löslichkeit von NaCl und sinkt die Löslichkeit von Na2SO₄ und umgekehrt.The invention makes use of the fact that the solubility behavior of NaCl and Na2SO ₄ move inversely when the temperature changes. As the temperature rises, the solubility of NaCl increases and the solubility of Na2SO ₄ decreases and vice versa.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for evaporation of Na ₂ SO ₄ containing NaCl sol, characterized in that the crystallization of NaCl from the brine is carried out to practically saturation of the mother liquor of Na ₂ SO ₄ , then the mother liquor is undersaturated by heating to a higher temperature of NaCl , the mother liquor is again saturated with NaCl, the Na ₂ SO ₄ which precipitates out in the process is separated off and the remaining mother liquor is returned to the process of NaCl crystallization.

2. Device for - execution of the method according to claim 1 with several evaporators for crystallization of NaCl, characterized in that in the Na ₂ SO ₄ practically saturated mother liquor from the evaporators leading away flow path (15, 39) at least one heating device (16, 17; 40,41,42), means (22, 23; 42, 43) following this in the flow direction of the mother liquor for achieving renewed saturation of the mother liquor with NaCl and a separating device (19, 43) for the precipitating Na2SO4 from the mother liquor are switched on and that the flow path (15, 39) is led back into the evaporator or evaporators (3,33).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the means for achieving the renewed Saturation of the mother liquor in NaCl have a flash evaporator (43).

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that for the crystallization of NaCl at least one thermocompression evaporator (25) and at least one that in the direction of flow downstream of the mother liquor, at a lower temperature than the thermocompression evaporator (25) working post-evaporator (33) is provided.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that in the flow path between the Thermocompression evaporator (25) and the post-evaporator (33) an expansion evaporator (32) is switched on.