DE2264087A1

DE2264087A1 - Verfahren zur herstellung von natriumbicarbonat

Info

Publication number: DE2264087A1
Application number: DE2264087A
Authority: DE
Inventors: Walter C Saeman
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1973-07-12
Also published as: FR2169886A1; CA966975A; FR2169886B1; GB1402158A; US3870784A; JPS4879199A

Description

Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarttonat

Priorität ι 29. Dezember 1971, V.St.A., Nr. 213 562 10. November 1972, V.St.A., Nr. 305 397 .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Natriuinbicarbonat aus wasserfreier Soda oder Natriumhydroxid durch Carbonisieren eines wässrigen Gemischs aus Natriumcarbonat und Natriumbicarbonat zu einer Aufschlämmung von festem Natriumbicarbonat in dem vorgenannten wässrigen Medium und Abtrennen des festen Natriumbicarbonato als Produkte

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarbonat der verschiedensten Kristallgrö.ssen,das unter Kleinhaltung der Ablagerungen und des Wärrr.ever-

«40

309828/0861

brauchs durchgeführt werden kann.

Natriurnbicarbonat wurde bisher g.eoss technisch durch das Ammoniak· Godaverfahren und durch Carbonisieren von wasserfreier koda hergestellt. Bei den herkömmlichen Verfahren stellen jedoch die Reinheit des Produkts und die Kontrolle der To i lc horror co Probleme dar¹, die noch einer erheblichen Verbesserung bedürfen. Es ist schwierig, Verbesserungen zu entwerfen und diese wirtschaftlich grosstechnisch zu verwerten. Befrie-

grobkristallinem, digende Verfahren zur Herstellung von / granulärem Natriun biearbonat, wie es derzeit insbesondere für Waschmittelgcaischo und für andere Zwecke nachgefragt wird, sitid^bis heute nicht zugänglich. Bei Verfahren, die zu einem befriedigenden Produkt führen, stellen ausserdem die Ablagerungen in den Anlagen ein dauerndes Problem dar. Häufig ist dieses Problem durch Verwendung von zwei Carbonisierungsaulen gelöst worden, wobei in der einen Säule die Ablagerungen entfernt werden, während sich die andere in Betrieb befindet. Dies stellt eine sehr unv/irtschaftliche Ausnutzung der Anlagen dar und vergrössert die Kosten für die Herstellung des erhaltenen Produkts.

Die Hauptziele der Erfindung sind:

(1) ein Carbonisierungsverfahren zur Herstellung von granulärem Natriuttbicarbonat zur Verfügung zu stellen, bei dem die Kristallgrösse kontrolliert werden kann und die z. B. zur wirtschaftlichen Herstellung einer Kris tallgrosso bis zu 0,84 miu verwendet werden kann; und

(2) ein solches Verfahren zur Verfügung zu stehen, das die vor-

309828/0861

8ΑΠ

πtohCPd {••'r-iü-rmte.·']. Abl^f-eruhgriproblciiio umgeht und wirtschaftlicher .'Ir; Li ;jjior:i-.e. Verfahren ist.

.Die rorO J 0[?ünuc .KrJ'inüurig setst die Kosten des Ausgangsmatorif.ls sowtd 1 v.'iß HiOg!! ich durch. v'irkup.g,Tvo!Lloi !nutzbarmachung von Koh·- lendio::J.(i ca-.ü \;Gid.g kostcpielicen Quellen, durch Verwendung να» bclicl'i»;o.r \.;-r-fc.\'f.TeiGn Γ3οοπ , wie von Trona ui'id "leichter¹' v;iJ«f.;cri"rGior. »Sodn· trua dem Golve^-Verfahren, oder durch Verwendung .von NatrjuiiihydiOxid ana ta Lt v.'a.scerfreier öoda als liohmr;^!;.f;rii 1, herab. .Sie vernindert- aus.'-.crdem die Kosten der; Verj'i'Jirenij du.rcIi Hora.bcot^un^ dos Viärrooverbrauchi.; der; iivf-;teins und durol' .!'ordoruug einer v.'irkuncnvollereri Ausnutzung der .für das Vfci'.f; hren verwendeten Anlagen.

])ie. Erfindunc betrifft deiugemäsc ein Verfahren zur Herstellung von Ka l-riurübicarijonat durch Carbonisiexen eines wissrigen GeraiHcha ;.-uß Nat.viumcarbonat und Hatriumbicarbonat zu einer Aufßchlämraimc von festem Natriumbicarbonat in dem vorgenannten wässrigen Gemisch und Abtrennen des festen liatriumbicarbonats als l'rodukt und durch Zurückleiten des erhaltenen Mutterlauge zum Verfahren, v/o sie wieder mit wasserfreiem Natriumcarbonat angereichert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

(1) in einer Kristallisationszone ein Gemisch aus Natriumbicarbonatkristallen und einer wässrigen mit Natriumbicarbonat gesattigten Nntriurnearbonatlösung unterhalten wird,

(2) in einer benachbarten Garbonisierungszone über der Kristallisationszone (1) eine Atmosphäre mit einem Kohlendioxidgehalt von mindestens 4 % aufrechterhalten wird,

3 0 9 8 ? 8 / 0 8 6 1

(3) in die Carbonisierungszone (2) ein wässriges Gemisch aus Natriumcarbonat mid Hatriumbicarbonat eingcdüst, dar, verdampfte Wasnor abgezogen und das erhaltene earboniGierte Gemisch in der Knstallicationczoiie (1) gesammelt wird,

(4) ein die proben Hatriuinbicarbonatkristalle enthaltender wässriger Strom aus der Kristalliuationszono (1) abgezogen wird,

(5) die grobcji Ratriurabicr.rbonatkristalle von dem vorgenannten wässrig⁰¹¹ Strom abgetrennt werden und die so erhaltene Mutterlauge wieder dem Verfahren zugeführt wird.

Bei einer vorzugsweise verwendeten Ausfuhrungsform des Verfahrens wird ein zweiter wässriger Strom vom oberen Teil des wässrigen Geraischs in der Eristallisationszone abgezogen, erhitzt, in ihn ι frische wasserfreie Soda gelöst und die erangereicherte
haltene / Lösung in die Carbonisierungszone eingedüst.

Diese Aus führungsform ist vorteilhaft, wenn der vorgenannte zweite wässrige Strom suspendierte feine Katriumbicarbonatkristalle enthält.

Abwandlung dieser In einer ersten vorteilhai'ten/Au;;:"üiirungEform des Verfahrens vorgenannte

wird der/zweite wässrige Strom in einem regenerative« Wärmeaustauscher erwärmt, in ihm wasserfreie Soda gelöst und die erwärmte angereicherte Lösung durch regenerativen Wärmeaustausch mit dem Zuspeisungsstrom abgekühlt und die angereicherte Lösung in die Carbonisierungszone zurückgeleitet. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, wenn der vorgenannte zweite wässrige Strom suspendierte feine Natriumbicarbonat-Kristalle enthält.

309828/0861 ' _eAD

Abwandlung dieser
In einer zweiten/Äusführungsform des Verfahrens wird feine trockene wasserfreie Soda direkt in die Hatriumbicarbonat-Aufschlämmung in der Kristallisationszone eingespeist, wo sich die wasserfreie Soda sehr schnell löst und den Reinheitsgrad der in der Kristallisationszone vorliegenden Bicarbonatkri-stalle praktisch nicht beeinflusst.

In einer dritten Ausfuhrungsform des Verfahrens und der vorgenannten . Abwandlungen wird anstelle von wasserfreier Soda Natriumhydroxid

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird Natronlauge einer zweistufigen Carbonisierung unterworfen, wozu zurückgeleitete Mutterlauge und Kohlendioxid aus der Bicarbonat-Kristallisator-Absorptionssäule verwendet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. Λ. stellt ein Fliessdiagramm der vorzugsweise verwendeten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dar.

Fig. 2 stellt ein I¹Iiessdiagramm der ersten Abwandlung der Vorzug sv/ei se verwendeten A us führ ungs form unter Verwendung eines regenerativen -Wärmeaustauschers dar.

Fig. 5 ist ein Fliessdiagramm der zweiten Abwandlung der vorzugsweise verwendeten Ausführungsform des Verfahrens, wobei

309828/0861 ^βΑΐ>

trockene wasserfreie Soda ohne Lösen oder Filtrieren der Zuspeisungslösung direkt in die Kristallisationszone eingespeist wird.

!•'ig. 4 ist ein l'liessdi.agrairua der weiteren Ausführungs.forin dec Verfahrens unter Verwendung einer zweistufigen Carbonisierung von Natriumhydroxid.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die -.Füg ssdia gramme erläutert. In Pig. 1 wird eine angereicherte, ,iedoch ungesättigte, wässrige Lösung von wasserfreier Soda über Leitung 55 durch Düsen 12 in die gasgeJ'üxite Carbonisierungszone 1j> des klassierenden Kristallisators . 14 eingespeist. Die Düsen 12 sind so angebracht und der Druck ist so eingeregelt, dass die Tröpfchen auf das Dach und die Wände des Kristallisotors 14 auf treffen und auf diese V/eise die Bildung von Ablagerungen so klein wie möglich gehalten wird. Verhältnisinässig grössere Suspensionsvolumina werden durch Leitung 21 aus der Kristallisationszone 11 abgezogen, in erwünschter Weise im Kühler 22 abgekühlt, über Leitung 2j5 zum Kristallisator

14 zurückgeleitet und in den unteren Bereich der Carbonisierungszone 13 über der Überfläche der Flüssigkeit durch Düsen 24 versprüht. Diese Düsen sind "so angeordnet, dass das Sprühen nach oben und von der Wand des Turms weg erfolgt,

um ein größtmögliches Zusammentreffen der sich in entgegengesetzten Richtungen bewegenden Tropfen zu erreichen und das direkte Auftreffen dieser Tröpfchen auf die Wand soweit wie

309828/0861 _ßAD original

möglich zu verhindern.

Kohlendioxid wird in die Carbonisierungszone 13 in Form von gewaschene:·; Gichtgas über Leitung 16 eingeleitet. Das Abgas wird über Leitung 17 abgezogen. Gegebenenfalls wird eine zusätzliche Kühlung ermöglicht, indem man einen Teil des Abgases über Leitung 18 durch den· Kühler 19 leitet und es über Leitung 20 mit dem zugespeisten Gichtgas zur Carbonisierungszone zurückführt.

Ein wässriger fein-/erteil te Na tri umbic arbonatkristalle enthaltender Strom 25 wird aus dem Klassierungsteil 15 des Kristallisa-!, ors 14 abgezogen, unterwegs in einem Dampferhitzer 26 erwärmt und in den Auflösungsbehälters 29 zurückgeleitet. Über Leitung 30 wird frische wasserfreie Soda in den Auflösungsbehälter 29 eingespeist. Über Leitung 3I wird feine , feste, wasserfreie Soda gegebenenfalls direkt in die Flüssigkeit

im Kristallisator 14 eingespeist. Die angereicherte Zuspeisungslösung wird über Leitung J2 aus dem Auflösungsbehälter 29 abgezogen, durchläuft den Filter 33 und wird über Leitung 35 zu den Düsen 12 geleitet.

Eine Auf schlämm ung von groben Kristallen wird aus der Kristallisationszone 11 des Kristallisators 14 über Leitung 40 abgezogen und zur Zentrifuge 41 geleitet. Mutterlauge wird über Leitung 42 in die Kristailisationszone zurückgeleitet. Die Bezugszahl ^3 kennzeichnet eine Ableitung. Geeigneterweise v/ird zu einer

309828/0861 ^6AD

anderen Zeit oder unter Verwendung einer zweiten Zentrifuge 41 eine Aufschlämmung von feinen Kristallen aus der Klassierunp;s-

zone 15 abgezogen und über Leitung 44 zu Zentrifuge 41 geleitet. Die feinen Kristalle können jedoch auch über Leitung zum Auflösunpjsbohältor 29 zurückgeführt v/erden. Das zentrifugierte Produkt wird mit Wasser aus Leitung 45 gewaschen und dann über Leitung 46 zum Trommeltrockner 47 geleitet, der mit aus dem Brenner. 48 über Leitung 49 zum Trockner 47 geleiteten, im Brenner durch Verbrennung von Treibstoff und Luft erzeugtem Gas, beheizt wird. Das Feinstaub und Kohlendioxid

enthaltende ausfliessende Gas fliesst über Leitung 50 zu dem Sammelbehälter für fednkristallines Produkt y\ , aus dem das gesammelte fein kristalline Produkt über Leitung 52 abgezogen wird. Das aus dem Sammelbehälter für feinkristallines Produkt 51 abfliessende Gas wird durch über Leitung 53 iⁿ den Entfeuchter 54 eingespeistes kaltes Wasser entfeuchtet und das entfeuchtete Gas über Leitung 55 abgeleitet oder über Leitung 56 zum Trockner 47 zurückgeleitet. Das Wasser aus dem Entfeuchter 54- wird über Leitung 57 und Erhitzer 26 zum Auflösungsbehälter 29 zurückgeleitet. Kristallines Natriumbicarbonat-Produkt wird über Leitung 58 aus dem Trockner 47 ausgetragen.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird weiter durch das Fliessdiagrarnm von l''ig. 2 erläutert. Wie in Fig. 1 wird angereicherte, jedoch ungesättigte wässrige Sodalösung über Leitung 35 durch die Düsen 12 in die gasgefüllte Carbonisierungszone I3 des Kristallisators 14 eingeleitet. Das Kreislaufsystem der Suspension entspricht dem Kreislaufsystem von Fig. 1.

. . -.· 309828/086 1

226408?

Kohlendioxid wird zugespeist und das Abgas abgeleitet und/oder nach Kühlen, wie in Pig. 1, wieder zur Reaktion zurückgeleitet.

Ein wässriger Strom 62 wird aus der Klassierungszone 15 abgezogen und in einen regenerativen Wärmeaustauscher 66 eingespeist. Die durch Dampfkondensation erwärmte Flüssigkeit fliesst über Leitung 68 aus dem Wärmeaustauscher 66 ab und wird zum Auflösungsbehälter 29 geleitet, wobei gegebenenfalls durch den Erhitzer 26 zusätzliche Wärme zugeführt wird. Die angereicherte Flüssigkeit verlässt den Auflösungsbehälter 29 über Leitung 32» fliesst durch den Filter 33 und über Leitung 64 zur ersten Stufe des unteren Teils des regenerativen Wärmeaustauschers 66. Ein Teil der ungekühlten, angereicherten Flüssigkeit aus Leitung 64·, die durch Auflösen von wasserfreier Soda erwärmt wird, wird zum Waschen des Dachs der Absorptionssäule über Leitung 35 abgetrennt. Die abfliessende durch Verdampfung im Wärmeaustauscher 66 abgekühlte Flüssigkeit wird über Leitung 65 zur Kristallisationszone 11 des Kristallisators 14 zurückgeleitet. Die Bezugszahlen 67» 68 und 69 stellen Dampfleitungen und die Bezugszahlen 71» 72, 73 und 74 Flüssigkeitsleitungen des Wärmeaustauschers 66 dar. Ein ähnlicher Wärmeaustauscher wird in Journal of Metals, Juli 1966, Seiten 811 bis 818, beschrieben. Die Rückgewinnung des Produktsund das Trocknen wird wie in Fig. 1 durchgeführt.

Eine einfachere Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 3 dargelegt. Feine wasserfreie Soda wird direkt über Leitung y\ in die gesättigte Flüssigkeit im Kristallisator eingespeist.

309828/0861 8AD

Ein wässriger, suspendierte feine Natriumbicarbonatkristalle enthaltender Strom 25 wird aus dem Klassierungsteil 15 des Kristallisators 14- abgezogen, im Erhitzer 26 erwärmt und über Leitung 35 zu den Düsen 12 geleitet. Die Zurückleitung der Kristal-· lisatorflüssigkeit und die Abtrennung des Produkts entspricht denen von Fig. 1. Durch diese Aus führ ungs form des erfindunorsgemässen Verfahrens entfallen die Kosten für das Auflösen der Zuspeisung und das filtrieren der Zuspeisungslösung. Ebenso entfallen die Kosten für den für das Auflösen der Zuspeisung erforderlichen Dampf. Das Produkt entspricht nicht den letorismittelchemischen Vorschriften, es werden jedoch der Kapitalaufwand und die Energiekosten weitmöglichst herabgesetzt. Ua die lebensmittelchemischen Vorschriften mit geringstrnöglichen Energiekosten zu erfüllen, muss die wasserfreie Soda gelöst und filtriert und der auf diese V/eise erhaltene Strom in den Kri-

auflösungs stallisator eingespeist werden. Die in den Zuspeisungs/kreislauf aus dem Kristallisator eingeleitete Flüssigkeit muss zur Herstellung eines ausreichenden Verdünnungsgrades erhitzt werden, um als Lösungsmittel für die wasserfreie Soda zu dienen. Der für dieses Erhitzen erforderliche Dampf ist ein Hauptkostenfaktor bei der Herstellung von kristallinem Bicarbonat. Die Auflösung der wasserfreien Soda in der Flüssigkeit ist massig exotherm. Es wird demgemäss ein regeneratives Erhitzen und Abkühlen durch wirksames im Gegenstrom erfolgendes Kontaktieren der Zuspeisungsflüssigkeit zum Sodaauflösungebehälter mit der diesen Behälter verlassenden Flüssigkeit durchgeführt. Bei Übersättigung der angereicherten Mutterlauge kann bei deren Abküh-

309828/086 1 _ßA0

lung eine Ablagerung im regenerativen Erhitzer erfolgen. Die Wäraie leitung durch Damp fa us tausch wird nicht durch Ablagerungen behindert. »Sich im Dampfaustauscher bildende Ablagerungen können ebenfalls schnell durch zwischenzeitliches Durchleiten von Dampf aufgelöst werden. Die Ablagerungsbildimg auf den Wänden der Absorptionssäule wird durch Verteilung von heisser, angereicherter, jedoch nicht pnz gesättigter Mutterlauge aus dem Zuspeisungsauflösungskreislauf direkt auf die oberen Wände der Absorptionssäule so klein wie möglich gehalten.

Um den lebensrnittelchemischen Vorschriften unter geringntmöglicher Bildung von Ablagerungen zu entsprechen, wird die gesamte heisse angereicherte Flüssigkeit aus dem Zuspeisungsauflosungskreislauf gegen das Dach der Absorptionssäule gesprüht . Der regenerative Wärmeaustauscher irr. Zuspeisungsauflösungskreislauf kann demgemäss weggelassen werden. Dadurch können auch keine Ablagerungen an dieser Stelle des Verfahrens mehr stattfinden.

Zuspeisungs-Zum Erhitzen der Flüssigkeit im / auflösungskreislauf sind grössere Dampfmengen erforderlich. Da die zusätzliche Wärme des Dampfes und die Wärme aus der exothermen Reaktion zwischen wasserfreier .Soda und Kohlendioxid aus dem Kristallisator abgeleitet werden müssen, muss dieser zusätzlich gekühlt werden. Die Bildung von Ablagerungen im Zuspeisungsauflösungskreislauf und auf den Wänden der Absorptionssäule wird jedoch soweit wie möglich verminddrt.

Gegebenenfalls kann in den durch die Fig. 1 bis 3 dargestellten

309828/0861

Ausführungsformen des erfindungsgeraässen Verfahrens wasserfreie Soda durch Natriumhydroxid ersetzt v/erden, ohne dass die in den Fliessdiagrominen gezeigten Systecae erheblich geändert v/erden müssen. In Fig. 1 wird anstelle von Soda Natriumhydroxid über Leitung ⁷A in den Kristallisator eingeleitet. Beim Vermischen rait der Natriumbicarbonat enthaltenden Flüssigkeit wird das Natriumhydroxid gemäßs nachstehenden Gleichungen in Natriumcarbonat umgewandelt:

(A) NaOH + NaIiGO₇ > Na₂CO,, + H₂O

(B) Ha₂CO₇ + CO₂ + H₂O > 2HaIICu₇

Die exotherme Reaktionswärme beträgt dabei etwa 127,8 Kilokalorien gegenüber etwa 101 ,2 Kilokalorien bei Verwendung von wasserfreier Soda, und diese zusätzliche Wärme muss durch eine Erhöhung der Kühlwirkung von Kühler 19 ausgeglichen werden. Die Kosten für das verstärkte Kühlen wenden jedoch praktisch durch die durch das Zurückführen der Mutterlauge zu den Düsen 12 gewonnene Energie ausgeglichen. Wie am besten aus Fig. 4- ersichtlich, macht die Verwendung von Natriumhydroxid den Dampferhitzer 26 überflüssig. Deshalb kann ein suspendierte, feine Natriumbicarbonat-Kristalle enthaltender, wässriger Strom 25 direkt zum Auflösungsbehälter 29 geleitet werden, wo die feinen Kristalle durch Zusatz von über Leitung JOa in den Auflösungsbehälter 29 eingespeister Natronlauge aufgelöst werden. Weiter macht das Fehlen von Verunreinigungen im Natriumhydroxid den Filter 33 überflüssig und ermöglicht eine direkte Überführung der auge-

309828/0861 BAD ORIGINAL

reicherten Zuspeisungslösung aus dem Auflösungsbehälter 29 zu den Düsen 12.

Eine v/eitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet Natriumhydroxid anstelle von wasserfreier Soda, wie in i'ig. 4- gezeigt. Natronlauge wird über Leitung 75 in eine erste Carbonisierungsstufeneinheit 76 eingeleitet, in der es zu einem fein-verteilten kristallinen Natriumcarbonat-Monohydrat-Niederschlag earbonisiert wird. Diese erste Carbonisierungsstufe wird bei erhöhter Temperatur durchgeführt, wodurch der Wirkungsgrad der Kohlendioxidabsorption in grösserem Masse erhöht wird, als dies durch vorhergehende Carbonisierung in der K.ristallisator-Absortpionssäule möglich ist. Die Carbonisierung kann in dieser die erste Stufe darstellenden Einheit entweder mittels Durchleiten einer Natronlauge durch eine Kohlendioxid-Atmos-

Durchleiten
phäre oder mittels / - von Kohlendioxid durch die wässrige Lösung durchgeführt werden. Beide Verfahren sind allgemein bekannt.

Nach dieser Carbonisierung wird die wässrige Lösung von Natriumcarbonat und gegebenenfalls nicht-umgesetztem Natriumhydroxid über Leitung 31a in die Kristallisator-Absorptionssäule eingeleitet, in der gemäss den in den l^rig. 1, 2 und 3 beschriebenen Stufen Natriumbicarbonat gebildet wird.

Die Suspension in der ersten Carbonisierungsstufe soll 11,34 kg Natriumcarbonat-Monohydrat und 27,22 kg gesättigte Natriumcarbonatlösung enthalten. Da dem System mit der Natronlauge (etwa

309828/0 8 61

BAO üniVii.VAi..

50 % H₂O) zu wenig Wasser zugeführt wird, und wegen der hohen Verdampfung bei den hohen Betriebstemperaturen wird verdünnte Ilutterlauge über Leitung 4-Ja zur'Aufrechterhaltung des vorgenannten Mengenverhältnisses zugeführt.

In der ersten Stufe arbeitet die Absorptionssäule mit einer Temperatur von bis zu 90⁰C, also mit einer um bis zu 40° höhe-

der
ren Temperatur als/in der Kristallisator-Absorptionssäule der zweiten Stufe, wodurch die Kohlendioxid-Absorption um das 9fache erhöht wird. Ks ist demgemäss wünschenswert, das.. aus der Kristallisator-Absorptionssäule der zweiten Stufe abfliessende Gas nutzbar zu machen und es als Kohlendioxidquelle für die Absorptionssäule der ersten Stufe über Leitung 17a in die Absorptionssäule 76 einzuleiten. Die Absorptionssäule ^r/b arbeitet auf diese Weise als Gaswaschanlage, in der die normalerweise durch einen besonderen Gaswäscher aus der Bicarbonat-Kristallisator—Absorptionssäule abgeleiteten Gase gewaschen werden. Ist zusätzliches Kohlendioxid erforderlich, kann es über Leitung 16a zugespeist v/erden.

Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen zweistufigen Carbo-

nisierungsverfahrens zur Verarbeitung von Natrium-

werden
hydroxid/etwa 60 °/o der entstehenden Wärme in der die erste Carbonisierungsstufe darstellenden Einheit 76 verbraucht, wodurch die Erhöhung der Kühlkapazität des Kühlers 19 überflüssig wird. Zusammen mit dem Wegfall des Erhitzers 26 und des Filters 33 (gezeigt in den Fig. 1 und 2) wird die Verwendung von Natriumhydroxid zu einem praktikablen und wirtschaftlichen Weg,

309828/0861

226408?

ein anderes Ausgangsmaterial zu verwenden, ohne dadurch eine Verminderung der Qualität des Produkts oder eine Verminderung dec Wirkungsgrades des Verfahrene bei der Herstellung von grobem, granulärem Natriuinbicarbonat in Kauf riehinen zu müssen.

Beim ei-fin-dungsgemässen Verfahren wird, die Kristallsuspension im Kristallisator zu einer unmittelbar oberhalb der offenen Kristnllsusi>ension befindlichen, mindestens A- ^c/o Kohlendioxid enthaltenden Atmosphäre in einer offenen Absorptionssäule zu-

in ihr

rückgo]extet unu/versprüht. Durch die Absorption von Kohlendioxid in der Carbonat enthaltenden Mutterlauge wird eine "Übersättigung bewirkt. Die versprühte Flüssigkeit tropft dann in die benachbarte Kristallisationszone unterhalb der vorgenannten Atmosphäre.

In der anschliessenden Klassierungszone v/erden die feinen Kristalle zur Herstellung eines Gleichgewichts zwischen der Menge der Impfkristalle in der Suspension und der Geschwindigkeit der Kristallbildung aus der Suspension abgesondert und abgezogen.

Die allgemein bekannten Löslichkeiten für Lösungen von Natriumcarbonat und Katriumbicarboriat, die sich im Gleichgewicht mit Katriumbicürboiiatkristallen befinden, zeigen, dass ζ. Β. bei A5° C die Flüssigkeit eine Konzentration von höcbsbens etwa 18 Gew.% natriumcarbonat und 6 Gew.% Natriumbicarbonat bis mindestens O % Natriumcarbonat und 12 % Natriumbicarbonat aufweisen darf . viii, zunehmenden Temperaturen erhöhen sich auch die zur Sättigung der Lösung erforderlichen Natriumbicarbonat-Kon-

^309828/0861

ζentrationen. Bei mittleren Natriumcarbonat-Konzentrationen innerhalb des vorgenannten Löslichkeitsbereiches führt die Kohlendioxid-Absorption zu einer Abnahme der Natriumcarbonatkom;entration und zur einer Zunahme der Natriumbicarbonatkonzentration gemüse nachstehender Gleichung:

Na₀CO₇ + CO₀ + H₀O $ 2NaIICO-,

Der Zusatz von Natriumcarbonat in flüssiger oder fester Form zur Mutterlauge gleicht die durch die Bildung von Bicarbonat bewirkte Abreicherung an Carbonat aus und hält die Natriumcarbonatkonzentration in der Mutterlauge im vorstehend genannten Bereich. Natriumcarbonat in fester Form löst sich in der Mutterlauge und führt durch Aussalzen zur Kristallisierung von Natriumbicarbonat.

Aus der Suspension erhält man Hatriumbicarbonat-Kristalle von technischem Reinheitsgrad. Es ist kein anschliessendes Erhitzen zum Lösen des Carbonats erforderlich und der Wegfall eines Carbonatauflösungs-Flüssigkeitskreislaufes senkt die Kosten erheblich.

Zur Erfüllung der U.S.P.-Reinheitsvorschriften wird die Np,-triumcarbonat-Zuspeisungslösung filtriert und dadurch vermindert, 'dass unlösliches Fremdmaterial zufällig in die Suspension gelangt. Die Wärmeanforderungen werden kleinstmöglich gehalten, wenn das wasserfreie Carbonat in erwärmter Mutterlauge gelöst

309828/0861 _eAD original

22B4087

wird. Eine weitere Verminderung der Wärmeanforderungen kann durch regeneratives Erhitzen und Abkühlen in einem Gegenstrom-Austauscher für die in den Lösungsbehälter für die Natriumcarbonat-Zuspeisung eingeleitete und aus ihm abgezogene Lösung erzielt werden. Die Kristallgros.se wird durch Abkühlen der angereicherten

durch
Zuspeisungslösung Kontakt mit der Suspension beeinflusst.

Herkömmliche Verfahren zur Absorption von Gasen in flüssigkeiten sind die Kontaktierung in mit Füllmaterial gefüllten Säulen, das Dispergieren von Flüssigkeit im Gas mittels Versprühen oder mittels einer Kaskade und das Dispergieren von Gasblasen in der Flüssigkeit. Bei herkömmlichen Verfahren stellen die auf die Abscheidung von Feststoffen aus gesättigten Lösungen zurückgehenden Ablagerungen ein schwerwiegendes, die Produktivität behinderndes und nur unter hohen Kosten zu bekämpfendes Problem dar.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird die Bildung von Ablagerungen geringstmöglich gehalten oder vermieden, indem man das warme, wässrige Gemisch durch Versprühen in einer offenen Absorptionssäule dispergiert, die keine festen nahe benachbarten Oberflächen aufweist. Um eine übermässige Übersättigung und eine darauf zurückzuführende unerwünschte spontane Kristallbildung zu vermeiden, wird die Kontaktzeit der versprühten Tröpfchen mit dem Kohlendioxid in dbr Atmosphäre der Säule begrenzt. Die Verweilzeit der Tröpfchen in der Kohlendioxid-Atmosphäre beträgt vorteilhafterweise von etwa 1 bis 10 Sekunden und vorzugsweise etwa 2 Sekunden. Die Entübersättigungszeit in der Kri-

309828/0861

stallisationszone beträgt vorteilhafterweise von 1 bis 10 Minuten und vorzugsweise etwa 3 Minuten. Die im Verhältnis zur Verweilzoit der Tröpfchen im. Kohlendioxid längere erforderliche Kristallwachsturaszeit beim erfindungsgemässen Verfahren führt zu einer verminderten Wachstunsgeschwindigkeit der Kristalle und zu einer verbesserten Kristallstruktur und Kristallfestigkeit. Dadurch wird der Zerfall beim Zentrifugieren und Trocknen praktisch vermieden. In der Absorptionssäule wird die Bildung von Ablagerungen auf den Wänden durch nach oben und innen, d. h. weg von den V/änden, erfolgendes Versprühen soweit wie möglich herabgesetzt. Der direkte Kontakt der Tropfen mit den Wänden wird dadurch durch in der Luft erfolgende Kollision zwischen den sich in entgegengesetzter Richtung bewegenden Tropfen vermindert. Gegebenenfalls gebildete Aulagerungen auf den Wänden der Absorptionssäule werden ausserdem durch warme, ungesättigte Zuspeisungslösung, die über alle Oberflächen der Innenwände fliesst,.beseitigt. Ausserdem verhindert die Kontrolle der Verweilzeit der Tröpfchen im Kohlendioxid-Absorptionsruum eine übermässige Übersättigung und trägt auch zur Verhinderung der Bildung von Ablagerungen auf den Innenwänden bei. Geringere lokale Ablagerungen auf den glatten Innenwänden der Absorptionssäule sind nicht schädlich, wenn sie sich nicht an eng mit anderen Oberflächen benachbarten Stellen bilden. Die Absorptionssäule ist deshalb gegen die Ansammlung von Ablagerungen unempfindlich. Wegen der Einfachheit und der Zugänglichkeit aller Innenv/andoberflächen können die Wände, wenn erforderlich, in kurzer Zeit mit einer geringen Wasseraienge aus einer Brause gereinigt v/erden. Diesbezüglich stellt das erfindungsgemässe Ver-

309828/0861

fahren eine erhebliche Verbesserung gegenüber¹ herkömmlichen Licnrbonö!säulen dar, die unzugängliche und eng benachbarte innere Oberflächen aufweisen, die ausserordentlich empfindlich gesell die Bildung von Ablagerungen sind und bei denen die Ablagerungen schwierig zu entfernen sind.

Beim erfindungogemässen Verfahren kann die Kristallgrösse in der Klassierungszone mittels beliebiger Verfahren kontrolliert werden. Vorteilhafterweise werden die in den US-Patentschriften 2 856 270 und 2 885 2?5 beschriebenen Verfahren angewendet. Zur Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtes zwischen der Melder In der Suspension enthaltenen Impfkristalle, und der Kristallbildungsgeschwindigkeit werden in der Klassierungszone zu kleine Kristalle in erforderlichem Ausmass abgesondert und aus der Suspension abgezogen. Herkömmliche Bicarbonatsäulen weisen dieses Merkmal nicht auf und sind deshalb nicht in der Lage, hochwertiges grobkristallines granuläres Natriumbicarbonat herzustellen. -

Zur Herstellung von den lebensmittelchemischen Vorschriften entsprechenden Kristallen mittels des vorliegenden Verfahrens wird praktisch klare ausser einer zu vernachlässigenden Menge an

gegebenenfalls in ihr dispergierten überschüssigen Feinkristallen keine Kristalle enthaltende Mutterlauge aus der Klassierungszone abgezogen und zur Auflösungszone geleitet, in der in ihr unter Erhitzen viasserfreies Natriumcarbonat gelöst wird. Die erhitzte, angereicherte Lösung wird filtriert und zur Aufrechterhaltuiig der vorzugsweise verwendeten Betriebskonzentrationen an

309828/086!. SAO o_mNAL

Natriumcarbonat und Natrxumbicarbonat zur Absorptionszone zurückgeleitet. Das Abkühlen der erhitzten Zuspeisungslösung entweder vor oder nach der Rückleitung in'die Kristallisationszone dient dazu, eine übersättigte Lösung zusätzlich zu der durch die Kohlendioxid-Absorption herbeigeführten Übersättigung zur Förderung des Kristallwachstums herbeizuführen.

Das Erhitzen der Mutterlauge entsättigt die Flüssigkeit und erlaubt ihieVerwendung zur Lösung von zusätzlichem Natriumcarbonat. Das Erhitzen der Mutterlauge zerrter+; auch überschüssige aus der Elutf ierungszons abgezogene Krißtallkerne. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Erhitzen und Abkühlen der Flüssigkeit im Zuspeisungs-Auflösungs-Kreislauf besteht in der im Gegenstrom zu sich selbst erfolgenden Durchleitung durch einen regenerativen Wärmeaustauscher. Das Lösen von wasserfreier Soda ist exotherm und die den Zuspeisungs-Auflösungs-. behälter verlassende Lösung weist deshalb eine höhere Temperatur auf, als die in diesen Behälter eingespeiste Lösung. Der Temperaturunterschied wird in einem regenerativen Wärmeaustauscher zum Abkühlen der erwärmten, angereicherten, filtrierten, in den Kristallisator zurückfliessenden Lösung durch Gegenstromkontakt mit der kühleren vom Kristallisator zum Auflösungsbehälter fliessenden Lösung ,durchgeführt. Der regenerative Wärmeaustauscher macht eine zusätzliche äussere Wärmequelle zur Entsättigung der Mutterlauge für die Auflösung von frischer, wasserfreier Soda überflüssig. Die angereicherte,gelöste, wasserfreie Soda enthaltende Zuspeisungslösung wird filtriert und direkt oder über den Wärmeaustauscher in den Kristallisator

3 0 9 8 2 8/0861 ' BAD original

zurückgeleitet. Für die Auflösung von wasserfreier Soda in der erwärmten Mutterlauge ist eine erheblich geringere Wärmemenge erforderlich, als sie bei zunächst erfolgender Auflösung der frischen wasserfreien Soda in Wasser und für das Verdampfen des auf diese Weise zugesetzten Lösungsmittelwassers erforderlich wäre.

Die künstliche Beschleunigung der Bildung von Kristallkernen, wie

eines
mittels/in der Suspension betriebenen Abriebimpellers,macht. eine damit verbundene Zunahme der Abzugsgeschwindigkeit an ^einkristallen aus der Klassierungszone erforderlich, um die Wachstumsgeschwindigkeit der groben Kristalle im Gleichgewicht mit der Menge der vorhandenen Impfkristalle zu halten. Der auf diese Weise aus dem Kristallisator abgezogene Peinkristallstrom kann dann in eine Zentrifuge und einen Trockner eingespeist und dann als Feinkristallprodukt verpackt werden. Trotz eines langer dauernden Trocknungsprozesses und grösserer Staub-. Verluste stellt dies eine vorteilhafte Verbesserung gegenüber der Herstellung von pulverförmigem Bicarbonat durch Zermahlen grösserer Kristalle zur Herstellung von feinkristallinem Hatriumbicarbonat dar.

Die aus dem Kristallisator abgezogene Aufschlämmung von grösseren Kristallen wird zur Abtrennung der Mutterlauge aus dem Kristallprodukt zentrifugiert. Die zentrifugieren Kristalle werden zweckmässigerweise gewaschen und in einen Trommeltrockner überführt, in dem die verbliebene Feuchtigkeit verdampft wird. Im Trommeltrockner werden.die Kristalle bei relativ nie-

309828/0861

driger Temperatur in einer Kohlendioxid-Atmosphäre getrocknet und dadurch der Abbau von Bicarbonat zu Carbonat durch Verlust von Kohlendioxid verhindert. Vorteilhafterweise wird eine automatische rait Chargen beschickbare Zentrifuge, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben v/erden kann, verwendet, wodurch das Zerbrechen der Kristalle auf ein Mindestmass herabgesetzt und die Herstellung von grob-kristallinem granulärem. Carbonat erhöht wird. Das trockene Bicarbonat aus dem Trockner wird über Schraubenförderer, Eimerwerke oder durch ein integriertes Luft-Beförderungssystem, bei dem das Produkt von dem aus dem Trockner abgezogenen Luftstrom mitgerissen und über Luftkanäle transportiert wird,dem Sieben und Zermahlen zugeführt

Feines kristallines Bicarbonat wird aus den gröberen kristallinen Carbonaten aus dem Kristallisator vorteilhafterweise durch Zermahlen und Klassierung in einem geschlossenen Schleifensystem hergestellt.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird praktisch die gesamte Wärme einschliesslich der beim exothermen Lösen von wasserfreier Soda entstandenen Wärme, der bei der exothermen Kristallisation des Bicarbonate entstehenden Wärme, der bei der exothermen Absorption von Kohlendioxid entstehenden Wärme und der von aussen zugeführten zum Lösen der trockenen wasserfreien Soda in der zurückgeleiteten Mutterlauge erforderlichen Wärme, durch Verdampfungsabkühlung der in der Kohlendioxid-Absorptionssäule dispergierten Flüssigkeitstiöpfchen abgeleitet. Durch dieses Verfahren werden Oberflächenkühler, wie_y Mantel-und-Kohr-

309828/0881

kühler in dem zu den Sprühdüsen führenden Suspensionsrückführungskreislauf überflüssig. Dadurch wird auch das Problem der lokalen Lbersättigung an den Kühlerob"erfläehen, die zur Bildung von Ablagerungen und zur Verminderung der Kühlleistung führt, vermieden. Dies erlaubt die Zuspeisung grosser Volumina an nichtübersättigter Lösung zur Verhinderung der Bildung von Ablagerungen auf den Wänden der -Absorptionssäule»

Insbesondere ist es ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, dass es eine grosse, z. B. für 5 bis 10 Produktionsstunden ausreichende, dynamische Reserve an Natriumbicarbonat-Kristallen in der Kristallisatorsuspension zur Verfügung stellt. Diese Reserve dient zur Herabsetzung der Kristallwachsturnsgeschwindigkeit und zur Gewährleistung der Produktion grober Kristalle mit hoher Festigkeit. Eine erhebliche Fluktuation dieser Reserve über Zeitabschnitte von mehreren Stunden hat keine nachteilige Wirkung auf die Kristallqualität. Diese Re-.serve stabilisiert die Produktionsgeschwindigkeit über ausgedehnte Zeitabschnitte und beeinflusst die Wirtschaftlichkeit in anderen Teilen der Anlage. Zwischen den grösseren Abschnitten der Anlage eingebaute Puffersilos sind deshalb nicht erforderlich. Die Uberführungsgeschwindigkeit der Aufschlämmung aus dem Kristallisator zu den Zentrifugen wird zweckmässigerweise so eingeregelt, dass ein normaler absatz\feiser Betrieb möglich ist. Um Veränderungen der Geschwindigkeit,mit der die Kristalle durch den Trockner fliessen, so klein wie möglich zu halten,und auch beim Ausfall einer Zentrifuge einen kontinuierlichen Fluss zu den Mühlen aufrechtzuerhalten, wird vorteilhafterweise eine

309828/0861

Vielzahl von Zentrifugen unter Einschluss einer Reservezentrifuge verwendet- Im Gegensatz dazu deckt die Kristallreserve
in herkömmlichen BicarbonatsäuleR nur etwa 2,5 Stunden an
Produkt. Diese Heserve muss zur Aufrechterhaltung der Produktivität beibehalten werden und kann nicht zur Stabilisierung der folgenden Produktion der Anlage variiert werden. Zur Stabilisierung des Flusses durch die Siebe und Mühlen.sind Puffersilos
erforderlich, während solche Silos beim erfindungsgemässen
Verfahren überflüssig sind.

Die Kohlendioxid-Konzentration in der Säule schwankt vorteilhafterweise zwischen 4 und 100 % und vorzugsweise zwischen
8 und 40 %. Neuartig konstruierte Düsen erlauben einen ±ie trieb mit einem Kohlendioxidgehalt von 4 bis 5 %·

Das Kohlendioxid wird vorteilhafterweise als 9 "bis 15% Kohlendioxid enthaltendes Abgas von Flammrohrkesseln oder z. B. als
95 % Kohlendioxid und von 0,5 bis 1,5 % Wasserstoff enthaltendes, aus einer Anlage, wie zur Herstellung von Ammoniak, stam-

zugeführt.
mendes Gas, /Im allgemeinen verhindern die im Carbonisator

herrschenden Gasdrücke das Eindringen von Luft, weshalb mit
der selektiven Kohlendioxidabsorption keine Gefahren verbunden sind. Gegen aussergewöhnliche Bedingungen wird jedoch durch
Eindüsen von Stickstoff in eine solche Wasserstoff enthaltende Kohlendioxidzuspe.isung Vorsorge getroffen.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

309828/0861 ' ^_{0 oraGlNAL}

Beispiel 1 .

In einer Kristallisator-Absorptionssäule mit einem Durchmesser von 6,1 m und einer Höhe von 22,9 m sind in einer Höhe von etwa 9,1 m über dem Boden der Säule eine geeignete Anzahl'von Sprüh-

in gegenüberliegenden Gruppen angeordnet,

düsen/ die eine Wechselwirkung des bprühens, die zu einem Ansteigen der Kohlendioxid-Absorptionsgeschwindigkeit führt, ermöglichen. Die Verweilzeit der versprühten Tröpfchen beträgt 2 bis 5 Sekunden und der Sprühdruck 2,11 atü.

Geeignete JO- uis 4?^o-bprühdüsen mit massivem oder hohlem Konus weisen geschätzte Sprühkapazitäten von 189,27 bis 757»06 1/Fiin. auf und arbeiten zur Erzielung befriedigender Kohlendioxid-Absorptionsgeschwindigkeiten mit Sprühdrücken von etwa 1,06 bis 2,11 atü. Die Düsen sind so,ausgerichtet, dass sie zur Förderung der Kohlendioxid-Absorption eine höchstmögliche Wechselwirkung ermöglichen. Die Erhöhung der Kohlendioxid-Absorptionsgeschwindigkeit aus Gasen mit niedrigem^ Kohlendioxidgehalt wird durch die Konstruktion oder Verv/endung von Düsen beeinflusst, die die wieder in die Absorptionssäule zurückgeleitete Suspension in kleinere Tröpfchen dispergieren. Zur Bildung von kleinen Tropfen sind Gasdispersionsdüsen besonders wirksam, sie erfordern jedoch auch eine höhere Pump- und Verdichtungsenergie.

Innen an den Seitenwänden ist ein trichterförmiges konisches Leitblech so befestigt, dass sich die Spitze des Trichters in einer Höhe von 7,62 m und sein Boden in einer Höhe von 4,57 ω über

dem Boden der Säule

^efinden. Der Boden des Trichters weist einen Durchmesser von

309828/0861

- 2b -

3,66 m auf. Die konzentrische Zone zwischen diesem Trichter und den Wänden der Säule stellt eine ruhige Elutrierungszone zur Verfügung, die auch zur Bildung yon. kristallfreier Mutterlauge dient. Mit Leitblechen ausgestattete Öffnungen am oberen Rand dieses Trichters ermöglichen die Regelung des Flusses dieser geklärten Mutterlauge nach oben in die periphere Zone des Trichters.

Die Einlasse (2)der den buspensionskreislauf aufrechterhaltenden Pumpen sind in einer Höhe von 0,31 m über dem Boden angebracht und pumpen die Suspension in eine Anzahl von Sprühdüsen, die den vorstehend beschriebenen in einer Höhe von 9>1 m über dem Boden angebrachten Düsen entsprechen. Ablagerungsbruchstücke, die auf Grund ihrer Grosse nicht durch die kleinste öffnung der Sprühdüsen gehen, werden durch ein grosses zylindri-

befestlgtes, sches am Boden des konischen Trichters in der Elutrierungszone / sich bis zum Boden der Säule erstreckendes Sieb_yzurückgehalten. Zurückgeleitete Suspension muss vor Erreichen der Pumpeneinlässe dieses Sieb durchlaufen. Suspension zur Beschickung der Kristallzentrifugen wird vorzugsweise aus einer dynamischen Suspensionszone am Boden der Säule abgezogen.

An einer mittleren Stelle 6,7 m über dem Boden wird ein Strom kristallfreier Mutterlauge aus der Elutrierungszone abgezogen und in einem regenerativen Wärmeaustauscher erwärmt, wodurch sich eine mit Natriumcarbonat ungesättigte Lösung bildet, in der frische wasserfreie Soda gelöst wird. Der regenerative Wärmeaustauscher' ist insbesondere wegen der Verminderung der für die

309828/0861

2264Q87

Lösung des wasserfreien Natriurncarbonats erforderlichen Dampfmenge von Vorteil, das Kühlen wird jedoch so eingeregelt, dass eine über der Sättigungstemperatur liegende Temperatur der zurückfliessenden angereicherten Flüssigkeit aufrechterhalten wird. An einer mittleren Stelle in einer Höhe von etwa 5)2 m sind ausserdetn Verbindungen zum Abziehen von Mutterlauge mit schwankenden Gehalten an Feinkristallen und Kristallkernen angebracht. Die Kristallkonzentration in diesem Strom hängt von der Gesamtflussgeschwindigkeit der kristallfreien Mutterlauge durch die Elutrierungszone ab. Die in diesem Strom enthaltenen Kristalle können als Feinkristallprodukt abgetrennt werden oder durch Wiedererhitzen im Kreislauf zur Auflösung der Zuspeisung zerstört werden.

Ein geeigneter Trommeltrockner weist einen Durchmesser von 1,8 m auf und ist 7₅6 m lang. Er hat eine Kapazität von

zurückgeleite tem

6800 kg/Std. Natriumbiearbonat. Heisse mit/Kohlendioxid angereicherte Luft mit einer Eintrittstemperatur von 252° G durchfliesst den Trockner im Parallelstrom. Dies setzt die Luftgeschwindigkeit, die Menge des mitgerissenen Staubes und den Abbau des Bicarbonate soweit wie möglich herab. Die höchste Austragsternperatur des Bicarbonate beträgt 70° G. Hubleisten im Innern des Trockners verbessern den Wärmeübergang und tragen zur Festigkeit des Mantels des Trockners bei.

QAD 309828/0861

Beispiel 2

Betrieb der Absorptionssäule

In einer 23,2 m hohen Kristallisator-Absorptionssäule mit einem Durchmesser von 6,1 m weist der zylindrische Körper eine Höhe von 13,4- m, das konische Dach eine Höhe von 5,5 πι und der den Durchmesser auf 1,8 m vermindernde konische Boden eine Tiefe von 4,3 m auf. Der steile Dachwinkel setzt die Bildung von Ablagerungen auf dieser Oberfläche auf ein Mindestraasss herab und der konische Boden hält die Kristallablagerung auf den Wänden auf einem kleinsten Wert. Die oberen 912 m des zylindrischen Körpers der Säule stellen die Absorptionszone und die unteren 8,5 m der Säule die Kristallisation- und Klassierungszone dar. Die verbleibenden 5,5 ^ entfallen auf das konische Dach.

13 % Natriumcarbonat und 6,5 % Natriumbicarbonat enthaltende Mutterlauge wird bei einer Temperatur von 50 C durch 100 Düsen mit einer Kapazität von 189,3 1 (Sprühsystem Co. No. 2 CRC 30-45) und einem Druckabfall von 2,11 atü über die Düse versprüht. Die Temperatur der Flüssigkeit in der Absorptionssäule beträgt 53°C. Die Kohlendioxid-Konzentration des zdgespeisten Gases schwankt zwischen 80 und 85 % und die des abziehenden Gases zwischen 10 und 20 ⁰Jo. Die Verweilzeit der Tröpfchen beträgt 2 Sekunden. Die Kohlendioxid-Absorptionsgeschwindigkeit beträgt 1810 kg/Std. und die Kristallisation des Natriumbicarbonats findet mit einer Geschwindigkeit von 6895 kg/Std. statt.

309828/0861

Beispiel $

Leichte, wasserfreie Rohsoda wird unter Rühren mit einer Geschwindigkeit von 3910 kg/Std. in den Auflösungsbehälter eingespeist. Die wasserfreie Soda weist nachstehende chemische Zusammensetzung und Korngrössenverteilung auf:

Chemische Analyse Kristallgrössenanalyse

TUTET» -Standard-bie bej

Grcsse , mm Gew.%

über 0,841 0,0

von 0,841 bis über 0,297 1,0

von 0,297 bis über 0,149 20,0

von 0,149 bis über 0,098 50,0

Rest 0,2 von 0,098 bis über 0,074 25,0

_________ Verlust 4,0

100 100

Erhitzte Flüssigkeit aus dem Rückführungskreisiauf wird aus dem Wärmeaustauscher mit einer Temperatur von 68° C in den Auflösungsbehälter eingespeist und dadurch eine 10 890 kg/Std. Natriumcarbonat, 7260 kg/Std. Natriurabicarbonat und 68 950 kg/Std. Wasser enthaltende Lösung geliefert . Ausserdem werden 2116 kg Wasser je Stunde in den Auflösungsbehälter eingespeist. Die aus dem Auflösungsbehälter abziehende, den Filter und den Wärmeaustauscher durchlaufende Lösung enthält 14 746 -kg/Std. Natriumcarbonat, 7260 kg/Std. Natriumbicarbonat und 71 063 kg/Std. Wasser.

Bestandteile	Gew.%
Na₂O	58,0
co₂	41,1
NaCl	0,4
H₂O	0,3

■ 309828/0861

Die Aufschlämmung der Natriumbicarbonat-Feinkristalle wird "bei einer Temperatur von 57° C aus dem Kristallisator abgezogen und im Wärmeaustauscher auf 66° C erwärmt. Die exotherme Lösungs-. wärme des wasserfreien Carbonate lässt die Lösungstemperatur auf 68° C ansteigen. Inzwischen wird heisse, angereicherte Zuspeisungsflüssigkeit aus dem Filter mit 68° C in den Wärmeaustauscher eingespeist, auf 59° G abgekühlt und anschliessend zürn Kristallisator zurückgeleitet.

Die in der Kristallisator-Absorptionssäule herrschende Kohlendioxid-Atmosphäre wird durch Zuspeisen von gewaschenem Gichtgas hergestellt, das 3627 kg/Std. Kohlendioxid, 2272 kg/Str Wasser, 763 kg/Std. Sauerstoff und 19 311 kg/Std. Stickstoff enthält. Das aus der Absorptionssäule abgezogene Gas enthält 2085 kg/Std. Kohlendioxid, 2932 kg/Std. Wasser, 763 kg/Std. Sauerstoff und 19 311 kg/Std. Stickstoff. Demgemäss werden 1542 kg/Std. an Kohlendioxid absorbiert und 659 kg/Std. Wasser verdampft.

Ein aus Flüssigkeit und den Kristallen vom Boden des Kristallisators bestehender Umlaufstrom wird mit einer Geschwindigkeit von 37853 Liter/toin. zu den unten in der Absorptionszone angeordneten Sprühdüsen geleitet und bewirkt eine Absorption von 1542 kg/Std. an Kohlendioxid.

Die Aufschlämmung mit den groben Kristallen wird vom Boden der Kristallisationszone zu den Zentrifugen überführt und besteht

309828/0861

2264D87

aus 5715 kg/Std. Natriumbicarbonat-Kristallen in"17055 kg/Stä. Mutterlauge. Aus den Zentrifugen werden 5900 kg/Std. nasses Natriumbicarbonat abgezogen, die.181 kg/Std. an Wasser enthalten« Dieses Bicarbonat wird getrocknet und gesiebt, wodurch man 5761 kg/Std. an grobkristallinem Natriumbicarbonatprodukt mit

•^e^hält. einem Schüttgewicht von 0,88 g/cm'/Es zeigt die nachstehende chemische Zusammensetzung und Kristallgrössenverteilung. Chemische Analyse Kristallgrossenanalyse

Bestandteile	Gew.	8	von	2,00	Grosse	über	0,841	Gew.#
NaHCO,	99,	1	von	0,841	bis	über	0,297	0,0
	ο,	1	von	0,297	bis	über	0,149	10,0
Rest	ο,		von	0,149	bis	über	0,098	50,0
			von	0,098	bis	über	0,074	30,0
				0,074	bis		weniger	9,0
				und	1,0

100 100,0

309828/0861

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarbonat durch Carbonisieren eines wässrigen Gemischs aus Natriumcarbonat und Natriumbicarbonat zu einer Aufschlämmung von festem Natriumbicarbonat in dem vorgenannten wässrigen Gemisch und Abtrennen des festen Natriumbicarbonate als Produkt, wobei die erhaltene Mutterlauge sum Verfahren zurückgeleitet und wieder mit wasserfreiem Natriumcarbonat angereichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass

(1) in einer Kristallisationszone ein Gemisch aus Natriumbicarbonatkristallen und einer wässrigen, mit Natriumbicarbonat gesättigten Natriumcarbonatlösung unterhalten wird,

(2) in einer benachbarten Carbonisierungszone über der Kristallisationszone (1) eine Atmosphäre mit einem Kohlendioxidgehalt von mindestens 4 $ aufrechterhalten wird,

(3) in die Carbonisierungszone (2) ein wässriges Gemisch aus Natriumcarbonat und Natriumbicarbonat eingedüst, das verdampfte Wasser abgezogen und das erhaltene carbonisierte Gemisch in der Kristallisationszone (1) gesammelt wird,

(4) ein die groben Natriumbicarbonatkristalle enthaltender wässriger Strom aus der Kristallisationszone (1) abgezogen wird,

(5) die groben Natriumbicarbonatkristalle von dem vorgenannten wässrigen Strom abgetrennt werden und die so erhaltene Mutterlauge wieder dem Verfahren zugeführt

309828/0861

- Vi -

wird.

2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die frische wasserfreie Soda direkt in die vorgenannte Kristallisationszone eingespeist wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine wasserfreie Soda als Ausgangsmaterial verwendet wird, die aus feinverteilten Natriumcarbonatkr.istallen besteht, die in einer der Kristallisationszqne"vorgeschalteten Stufe durch Carbonisieren von Natronlauge erhalten worden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Natriumbicarbonatkristalle in der Kristallisationszone klassiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter fein-verteilte Natriumbicarbonatkristalle enthaltender Strom aus der Kristallisationszone abgezogen, erhitzt und in die Carbonisierungszone eingesprüht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

in der Carbonisierungszone eine Atmosphäre mit einem Kohlendioxidgehalt von 4 bis 80 i> verwendet wird.

7. V_erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre in der Carbonisierungszone durch Einspeisen von gewaschenem 5 bis 20 $> Kohlendioxid enthaltendem

.· 309828/0861

Gichtgas aufrechterhalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dajäurch gekennzeichnet, dass Natronlauge direkt in die Kristallisationszone eingespeist wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre in der Carbonisierungszone durch Einspeisen eines 80 "bis 100 % Kohlendioxid enthaltenden Gasen aufrecht erhalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter wässriger suspendierte feine Natriumbicarbonatkristalle enthaltender Strom aus der Kristallisationszone abgezogen , der Strom durch Erwärmen entsättigt und frische wasserfreie Soda in der heissen, ungesättigten Lösung gelöst wird und die dadurch erhaltene angereicherte Zuspeisungslösung in die Carbonisierungszone eingesprüht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser zum zweiten Strom zugesetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strom mittels von aussen zugeführter Wärme erwärmt wird.

13· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des zweiten Stroms abgekühlt und direkt in die

309828/0861

- 'ob -

Kristallisationszone zurückgeleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die feinen Natriumbicarbonatkristalle als Produkt aus einem Teil des zweiten wässrigen Stroms abgetrennt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man den zweiten Strom durch regenerativen Wärmeaustausch mit heisser, wässriger Sodazuspeisungslösung erwärmt, in der auf diese Weise erhaltenen heissen mit Soda ungesättigten Lösung frische wasserfreie Soda löst, einen Teil der so erhaltenen heissen Zuspeisungslösung wieder in regenerativen V/ärmeaustausch mit dem zweiten Strom bringt und den Rest der heissen Zuspeisungslösung in die Carbonisierungs~ zone einsprüht.

16. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter wässriger Strom aus der Klassierungszone der Kristallisationszone an einer Stelle eingesprüht wird, die

halb
unter/ der Stelle liegt, an der die heisse Zuspeisungslösung in die Carbonisierungszone eingesprüht wird und dass dabei praktisch keine Kontaktierung mit den Wänden der Carbonisierungszone stattfindet.

ORIGINAL INSPECTED 309828/0861