DE1918148A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kristallisation von salzhaltigen Loesungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Kristallisation von salzhaltigen Loesungen

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DE1918148A1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0018Evaporation of components of the mixture to be separated
    • B01D9/0022Evaporation of components of the mixture to be separated by reducing pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0018Evaporation of components of the mixture to be separated
    • B01D9/0031Evaporation of components of the mixture to be separated by heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0036Crystallisation on to a bed of product crystals; Seeding

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Kristallisation von salzhaltigen Lösungen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kristallisation von salzhaltigen Lösungen durch Abkühlen oder Eindampfen.
  • Wenn es sich darum handelt, aus salzhaltigen Lösungen das gelöste Produkt wiederzugewinnen, so kann dies auf zwei Arten erfolgen, entweder durch Verdampfen des Lösung.mittels oder durch Abkühlung desselben.
  • Da sich bei der Abkühlung von salzhaltigen Lösungen an den Kühlflächen Salze ablagern, ist man in der Mehrzahl der Fälle im technischen Grossbetrieb dazu übergegangen, die Abkühlung solcher Lösungen im Vakuum durchzuführen, womit gleichzeitig eine-- gewisse Wasserverdampfung verbunden-ist. Hierbei wird bei der Vakuumkühlung die Abkühlung in mehreren Stufen mit kleineren Temperaturintervallen von Stufe zu Stufe, z.B. 23O C, durchgeführt, um genügend grosse Kristalle zu erhalten, die zweckdienlich sind für die Weiterverarbeitung, aber auch für die Lagerung und Verpackung. Bei der Abkühlung um 2-3° C in jeder Kühlstufe bewegt man sich im so genannten metastabilen Gebiet, in welchem die unterkühlte Salzlösung in der Lage ist, diejenige Kristallmenge, welche der Unterkühlung entspricht, an vorhandene Kristalle anzulagern, so dass diese in ihrer Korngrösse zunehmen.
  • In der gleichen Weise kann man auch das Eindampfen von Salzlösungen durchführen, indem man die einzudampfende Salzlösung in mehreren Stufen anwärmt und anschliessend in mehreren Stufen abkühlt, wobei man in jeder Abkühlungsetufe wieder mit einem entsprechend kleinen Temperaturintervall arbeitet, um hierbei ein Kristallwachstum zu erhalten. Bei dieser Art der Eindampfung kann man auch einen Teil des bei der Verdampfung frei werdenden Wasserdampfes benutzen, um die im Kreislauf gehaltene einzudampfende Salzlösung teilweise wieder anzuwärmen.
  • Ist man gezwungen, das Eindampfen oder bbki;lhlen von salzhaltigen Lösungen in einem Apparat durchzuführen, dann wird man so arbeiten, wie dies z.B. in der Patentschrift 1 036 814 dargestellt ist. Hierbei wird die abzukühlende Lösung durch eine ausserhalb des Abkühlungsapparates liegende Ringleitung im Kreislauf gehalten.
  • Dieser im Kreislauf gehaltenen Lösung wird die abzukühlende Lösung zugeführt, wobei die Mengen so einreguliert werden, dass nur eine Erwärmung der Kreislauflösung nach der Zugabe der abzukühlenden Lösung um etwa 30 C erfolgt.
  • Die aufgewärmte Kreislauflösung kühlt sich dann im Kristallisator um diese Temperatur wieder ab, wobei keine Kristallausscheidung erfolgt, da man sich hierbei noch im metastabilen Bereich befindet. Anschlie4-send wird die so abgekühlte und ütersättigte Lösung durch einen trichterförmigen Einbau nach dem unteren Teil des Kristallisators geleitet. Im Kristallisator soll durch die Strömung ein Kristallbett aufrecht erhalten werden, worin die obersättigung ausgelöst wird.
  • Auf die gleiche Art kann man auch eine salzhaltige Lösung eindampfen. Es wird dann nur in die Umlaufleitung ein Heizkörper eingeschaltet, worin eine Aufwärmung der umgewälzten- und einzudampfenden Salzlösung - erfolgt.
  • Man erreicht mit einer solchen Vorrichtung eine gewisse s e Korngrösse. Bei grösseren Apparatabmessungen von z.B. 2-3 m und dartiber ist es jedoch nicht möglich, eine gleichmässige Flüssigkeitsströmung im Apparat zu erhalten. Man hat daher schon mehrere Umlaufleitungen,z.3. zwei bis vier, angeordnet, um eine einigermassen gleichmässige Flüssigkeitsströmung zu erhalten. Es bilden sich jedoch aber auch hierbei immer noch verhältnismässig grosse Räume, die von der Strömung vernachlässigt werden, da diese bekanntlich den kürzesten Weg von unten zu den Ablaufrohren einnimmt. Dies ist insofern für die Kristallzüchtung von-Nachteil, als hier nicht genügend Kristallteilchen mit der abgekühlten und im Kreislauf gehaltenen Lösung in Berührung kommen, wodurch das Kri.stallwachstum benachteiligt wird. Ausserdem treten Salzablagerungen auf, die zu Betriebsstörungen Anlass geben.
  • Man hat auch schon versucht, mit oberlaufrinnen zu arbeiten, an welche die Umlaufrohre angeschlossen sind. In diesen Rinnen bilden sich jedoch Salzablagerungen und Salzansätze.
  • Eine andere Art der Abkühlung oder Verdampfung kann man erhalten, wenn man im Abkühlungsapparat oder im Verdampfer ein Rührwerk anordnet und eine solche Menge der abzukühlenden oder einzudampfenen Lösung im Abkühlungsapparat selbst in Umlauf hält, dass eine Mischtemperatur entsteht, die um 2-30 C höher ist, als die temperatur im Abkühlungsapparat. In diesem Halle lässt sich eine Salzablagerung vermeiden. Man erhälthedoch eine reine Oberflächenverdampfung.
  • Schäumende Salzlösungen, z.B. Spinnbäder, können daher mit einem solchen Apparat nicht verarbeitet werden. Bei der Abkühlung auf tiefere Temperaturen, z.B. +50 C oder Oo C, hat die reine Oberflächenverdampfung den Nachteil, dass eine grosse Verdampfungsfläche erforderlich ist, damit die dampfdruckerhöhende Plüssigkeitssäule ausgeschiltet wird.
  • Durch die vorliegende Erfindung werden die Nachteile vermieden.
  • Zu diesem Zweck wird ein Verfahren zur Kristallisation von salzhaltigen Lösungen durch Abkühlen oder Eindampfen in einem Gefäss mit konischem Unterteil und konzentrischen Einbauten und der Kreislauf der Lösung in der Weise ausgebildet, dass die Flüssigkeit in dem Gefäss mit Zwangsumlauf durch ein zentral bis unmittelbar an die Flüssigkeitsoberfläche geführtes Leitrohr absteigend und ausserhalb desselben aufsteigend mit Einlauf an der Oberkante unter Bildung eines Strömungstrichters im Kreislauf gehalten wird und dass weiterhin über eine äussere Ringleitung mit Zwangsumlauf Plüssigkeit aus dem Gefäss mit Zuführung von Frischlösung wieder in das Gefäss oberhalb des Leitrohres auf die Flüssigkeitsoberfläche gerichtet aus der Leitung austretend im Kreislauf gehalten wird.
  • Ausführungsformen bestehen darin, dass durch die äussere Ringleitung eine solche Menge im Kreislauf gehalten wird, dass durch Vermischen oder Aufheizen eine Aufwärmung der Kreislaufflüssigkeit um 2-4° C erfolgt und dass über das zentrale Leitrohr im Inneren des Gefässes etwa die zehn- bis zwanzigfache Menge des äusseren Kreislaufes im Umlauf gehalten wird.
  • Weiterhin ist es auch zweckmässig, dass im unteren konischen Teil des Gefässes die lüssigkeit mit den absitsenden Kristallen gerührt wird.
  • Der Gegenstand der Erfindung, insbesondere eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens wird in der Zeichnung weiterhin schematisch erläutert.
  • Die indampf- bzw. Kristallisiervorrichtung besteht aus einem Gefäss 1 als Verdampfer oder Vakiumkkhler, welches einen zylindrischen Einbau in Porm des Leitrohres 2 aufweist. Dies erstreckt sich etwa von dem Konusansatz bis unmittelbar an die Verdampfungsober fläche. In dem Leitrohr befindet sich ein Propeller 11, der für eine ausreichende Bewegung sorgt, sodass sich oberhalb des Leitrohres in der Strömung ein Einlauftrichter bildet.
  • Unter der Plüssigkeitsoberfläche ist weiterhin ein Äblaufstutzen 3 vorgesehen, an welchen sich die äussere Umlauf- oder Ringleitung 4 anschliesst, die zu einer Umlaufvorrichtung 5 führt. Die Umlaufvorrichtung ist durch die Rohrleitung 6 mit dem Austrittsansatz 10 des Gefässes 1 verbunden. In der Rohrleitung 6 ist noch ein Stutzen 7 angebracht, durch welchen die abzukühlende oder zu verdampfen de Lösung zugeführt wird.
  • Beim Eindampfen kann, wie strichliert eingezeichnet, auch ein Heizkörper 8 eingeschaltet werden, dem bei 9 lleizdampf zugeführt wird.
  • Durch die Umwälzvorrichtung 5 wird nun eine solche menge im Umlauf gehalten, dass eine Erwärmung um 230 a stattfindet. Die erwärmte im Umlauf gehaltene Lösung wird nun durch den Auslassansatz 10 in dem Gefäss 1 auf die Oberfläche der Flüssigkeit oberhalb des Leitrohres 2 geleitet, wobei eine abkiahlzang durch Wasserverdampfung im freien Fall stattfindet. Man erhält dadurch eine verhältnismässig grosse Verdampfungsoberfläche und vermeidet die Schaumbildung. Die abgekühlte Salzlösung wird durch den Sog, der sich über dem zylindrischen Leitrohr 2 einstellt, erfasst und nach dem unteren Teil des Verdampfers geleitet.
  • Zweckmassig stellt man den Umlauf durch'den Propeller 11, welcher durch ein Getriebe 12 angetrieben wird, so ein, dass etwa die zehn- bis zwanzigfache enge der über die Umwälzvorrichtung 5 im Kreislauf gehaltenen Menge umgewälzt wird. Dadurch bringt man nicht nur genügend viele Kristalle mit der abgekühlten Salzlösung in Berührung, sondern vermeidet auch unerwünschte Salzablagerungen im Eindampfgefäss 1.
  • Die abgekühlte Salzlösung oder die durch Verdampfung -erzeugte Salzlösung und die Kristalle werden durch den Stutzen 13 entnommen. Hierbei dient das konische Unterteil des Verdampfers 1 als Klärzone, so dass sich nur die gröberen Kristalle dort absondern können. Damit ein störungsfreier Salzablauf erhalten wird, sind an der Antriebswelle für den Propeller 11 noch die Rührflügel 14 angebracht.
  • Im allgemeinen genügt es, die Lösung und die Kristalle an dieser Stelle abzuziehen. Dort sind auch die grössten Kristalle vorhanden. Wenn im Verhältnis zur abzukühlenden Lösung die angefallenen Kristallmengen sehr klein sind, wird man einen kleinen Teil der ab.
  • gekühlten Lösung bei 13 abziehen und den übrigen Teil durch einen Überlaufstutzen ableiten, der in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels im Apparat angebracht ist.
  • Durch den Stutzen 15 kann der bei der Vakuumkühlung oder bei der Verdampfung entstehende Wasserdampf abgezogen werden.

Claims (7)

  1. A n s p r ü c h e
    a. Verfahren zur Kristallisation von salzhaltigen Lösungen durch Abkühlen oder Eindamnfen in ein Gefäss mit konischem Unterteil und konzentrischen Einbauten unter Kreislauf der Lösung, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in dem Gefäss mit Zwangsumlauf durch ein zentral bis unmittelbar an die Flüssigkeitsoberfläche geführtes Leitrohr absteigend und ausserhalb desselben aufsteigend mit Einlauf an der Oberkante gehalten wird und dass weiterhin über eine äussere Ringleitung mit Zwangsumlauf Flüssigkeit aus dem Gefäss mit Zuführung von Frischlösung wieder in das Gefäss oberhalb des Leitrohres auf die Flüssigkeitsoberfläche gerichtet aus der Leitung austretend im Kreislauf gehalten wird.
  2. 2.) Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die äussere Ringleitung eine solche Menge im Kreislauf gehalten wird, dass durch Vermischen oder Aufheizen eine Aufwärmung der Kreislaufflussigkeit um 2-4° C erfolgt.
  3. 3.) Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass über das zentrale Leitrohr im Inneren des Gefässes die zehn- bis zwanzigfache Menge des äusseren Kreislaufs im Umlauf gehalten wird.
  4. 4.) Ausftlhrungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren konsichen Teil des Gefässes die Flüssigkeit mit den absitzenden Kristallen gerührt wird.
  5. 5.) Vorrichtung dur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, bestehend aus einem Gefäss mit konschem Unterteil und konzentrischen Einbauten, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gefäss 1 ein bis unmittelbar unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche reichendes zentrales Leitrohr 11 mit einem nach unten wirkenden Propellerantrieb 12 angeordnet ist und dass eine äussere Ringleitung 4, 6 mit Unwälzvorrichtung 5 an das Gefäss 1 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeschlossen ist, mit der Zuflussleitung 7 verbunden ist und mit dem anslass 10 in dem Gefäss 1 oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche und des Leitrohres angeordnet ist.
  6. 6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf der äusseren Ringleitung eine Aufheizvorrichtung 8 angeordnet ist.
  7. 7.) Vorrichtung nach Anspruch 5 und 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die durch den konischen Teil des Gefässes 1 verlaufende Propellerwelle des Antriebs 12 mit Rührflügeln 14 im unteren konischen Teil ausgerastet ist.
DE1918148A 1969-04-10 1969-04-10 Verfahren zur Kristallisation von Salzen aus Lösungen Expired DE1918148C3 (de)

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DE1918148A1 true DE1918148A1 (de) 1970-10-22
DE1918148B2 DE1918148B2 (de) 1979-08-30
DE1918148C3 DE1918148C3 (de) 1983-12-22

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1036814B (de) * 1955-09-14 1958-08-21 Metallgesellschaft Ag Vorrichtung zur Gewinnung grosser und gleichmaessiger Kristalle
US3071447A (en) * 1958-09-09 1963-01-01 Whiting Corp Hydraulic classifier

Patent Citations (2)

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Non-Patent Citations (2)

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Bamforth, A.W.: Industrial Crystallisation, London 1965, S. 119 *
Prospekt der Fa. Swenson: Swenson Draft Tube Baffle Crystallizers, Bulletin SW 206, 1960 *

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DE1918148B2 (de) 1979-08-30

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