DE2364345A1 - Verfahren zur konzentrierung der schmelze von natron- oder kalilauge und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur konzentrierung der schmelze von natron- oder kalilauge und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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Description

ESCHER WYSS G.M.B.H.γ Ravens burg (Württbg.)
Verfahren zur Konzentrierung der Schmelze von Natronoder Kalilauge und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konzentrierung der Schmelze von Natron- oder Kalilauge mittels eines beheizten Verdampfers und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Konzentrierung der Schmelzen von Natron- oder Kalilauge ist dadurch gekennzeichnet, dass einerseits hohe Siedepunkte auftreten und daher Heizmedium mit entsprechend hohen Heiztemperaturen erforderlich sind und andererseits für die Uebertragung der Heizwärme auf die zu konzentrierende Schmelze ein beträchtlicher Aufwand an teuren Werkstoffen, insbesondere aus Reinnickel, für die Wärmeübertragungsflächen geleistet werden muss.
Bei bereits bekannten neueren Verfahren findet die Konzentrierung in Rohrbündelverdampfern statt, wobei ausserhalb der Rohre der Kontakt mit einem kondensierenden oder flüssigen Heizmedium ausreichender Temperatur besteht, während auf der Rohrinnenseite die zu konzentrierende Lauge im Einfachdurchgang und im Gleichstrom mit den Verdampfungsbrüden, sei es von unten nach oben als in einem Steig-
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Z. Nr. 547I II2/I.I3 >
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rohrverdampfer oder von oben nach unten als in einem Fallrohrverdampfer, durchströmt.
Dem Rohrbündelaustritt ist ein Abscheidesystem zugeordnet, um das Laugen-Brüdengemisch in die einzelnen Komponenten zu-.trennen und die beiden Komponenten für sich abzuleiten.
Die austretenden Verdampfungsbrüden weisen entsprechend der hohen Siedetemperatur der Lauge eine hohe Ueberhitzung auf und stellen dadurch die bedeutenste Wärmemenge dar, die während dem Konzentrationsprozess abgeführt wird.
Ein bekanntes Verfahren um diese Wärmeverluste möglichst gering zu halten, besteht darin, dass der Konzentrationsvorgang unter Vakuum durchgeführt wird und dadurch die· Austrittstemperaturen von"Schmelze und Brüden um etwa 80°C tiefer liegen.
Nach einem anderen bekannten Verfahren wird der Konzentrationsvorgang in eine oder mehrere Vorstufen unterteilt, wodurch erreicht wird, dass nur"die Brüdenteilmenge der letzten Stufe mit der hohen Ueberhitzungstemperatur abgeht .
Bei einem weiteren bereits bekannten Verfahren verwendet man die aus der Endstufe bei etwa Atmosphärendruck austretenden überhitzten Brüden zur Beheizung einer Vorkonzentratorstufe, wobei die sich in letzterer bildenden Brüden in einem unter'Vakuum betriebenen Kondensator niedergeschlagen werden und die abgekühlten Brüden der Endstufe in die Atmosphäre abgegeben werden.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches die Nachteile der obengenannten Verfahren nicht aufweist, d.h. welches eine optimale Ausnützung der Ueberhitzungswarme der Brüden bei gleichzeitiger Verminderung der teuren Wärmeübertragungswandungen erlaubt.
Dieser Zweck ist erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man zur Vorverdampfung der zu konzentrierenden Dünnlauge diese zuerst durch einen direkten Kontakt mit den aus dem Verdampfer austretenden überhitzten Verdampfungsbrüden beheizt.
Dabei ist es zweckmässig, wenn man die Dünnlauge vor. der Vorverdampfung, vorzugsweise mittels eines Vorwärmers vorwärmt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Verdampfer zur Konzentrierung der Lauge und einen*dem Verdampfer vorgeschalteten, mittels eines direkten Kontakts mit den aus dem Verdampfer austretenden Verdampferbrüden beheizbaren Vorverdampfer aufweist, wobei Mittel zur Zufuhr der.zu konzentrierenden Dünnlauge in den Vorverdampfer und Mittel zur Heberführung, der im Vorverdampfer vorkonzentrierter Lauge in den Verdampfer vorgesehen sind.
Es ist zweckmässig, wenn der Verdampfer als Fallrohrverdampfer ausgeführt ist, an dessen oberer Eintrittsseite der Vorverdampfer unmittelbar, vorzugsweise als
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ein im oberen Teil des Verdampfers eingeschlossener. Raum anschliesst. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Rohrbündel des Fallrohrverdampfers mittels zweier voneinander disstanzierter Rohrplatten, welche die axiale Begrenzung der Rohrbehexzungskammer bilden, gehalten wird, dass das Rohrbündel sich über die obere Rohrplatte hinaus nach oben in den als Verdampfer ausgeführten Raum erstreckt, und dass mindestens eine Zuleitung zur Zufuhr der zu konzentrierenden Dünnlauge in diesen Raum vorgesehen ist., wobei die Austrittsöffnung der Zuleitung sich vorzugsweise unmittelbar oberhalb der oberen Rohrplatte befindet.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise- erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, und
Fig. 2 eine zweite beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen ein vertikal verlaufendes Heizrohrbündel la und einen Verdampferkopf Ib aufweisenden, als Steigrohrverdampfer ausgeführten Verdampfer I3 eine Brüdenleitung 2, einen nach- dem Misch- oder Oberflächenprinzip arbeitenden Kondensator 3, eine als Wasserringpumpe oder Strahlejektor wirkenden Vakuumeinrichtung 4· zur Absaugung der nicht kondensierbaren Gase, eine zur Zuführung der Dünnlauge dienende Laugenspeispumpe 5* einen Vorwärmer 6 zur Vorwärmung der zugeführten Dünnlauge mittels Wasserdampf und einen direkt beheizten Vorverdampfer 7 auf. Der Vorver-
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dämpfer 7 wird beheizt durch direkten Kontakt mit den aus dem Verdampfer 1 herstammenden überhitzten Verdampfungsbrüden, indem diese zusammen mit den sich zusätzlich bildenden Brüden im Gegenstrom gegen die durch ein Kaskadensystem im freien Fall im Vorverdampfer 7 strömende Dünnlauge in direktem Kontakt gebracht werden. Die vorkonzentrierte und erwärmte Lauge sammelt sich im Sumpf des Vorverdampfers 7 "und fliesst, je nach Anordnung, infolge des vorhandenen Gefälles oder mittels einer' zwischengeschalteten Pumpe (flicht gezeichnet) zum Verdampfer 1, um die bereits von anderen Verfahren her bekannte Konzentrationsphase durchzumachen. Die konzentrierte Lauge wird über eine Leitung 8 aus dem Verdampferkopf Ib des Verdampfers 1 abgezogen.
Die sinngemässe ΑηΉβηαμ^ dieses Verfahrens ist ebenfalls bei Verwendung von FallrohrVerdampfern möglich, indem dabei die entsprechenden Brüden- respektive Laugenkreisläufe mit dem Vorverdampfer J verbunden werden.
Eine weitere beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Zu Fig. .1 analoge Teile sind mit den gleichen Ueberweisungszeichen versehen.
Wie aus dieser Figur ersichtlich, wird bei dieser Vorrichtung ein als ein- Fallrohrverdampfer konstruierter Verdampfer 1 verwendet, welcher im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen im Gegenstrom betrieben wird, indem entgegen dem von der oberen Rohreintrittsöffnung nach unten strömenden Laugenfallfilm die Verdampfungs-
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brüden nach oben abgezogen werden. Dabei ergibt sich zwangsläufig ein laufender Kontakt der ausgedampften überhitzten Brüden mit der von oben in das Heizrohrbündel la zufliessenden kühleren Lauge., wodurch die Innenfläche des Flüssigkeitsfilms gleichzeitig an der Wärmeübertragung teilnimmt.
Das Rohrbündel la des Fallrohrverdampfers 1 wird dabei mittels zweier voneinander distanzierter Rohrplatten 9 und 10, welche die axiale Begrenzung der Rohrbeheizungskammer 11 bilden., gehalten.
Zur Bildung einer Laugeneinlaufzone 14 erstreckt sich das · Rohrbündel la über die obere Rohrplatte 10 hinaus nach oben in einen im Verdampfer 1 geschlossenen Raum 12, welcher als Vorverdampfer dient. Zur Zufuhr der zu konzentrierenden Dünnlauge in den Ververdampferraum 12 ist eine Zuleitung 13 vorgesehen, deren Austrittsöffnung sich unmittelbar oberhalb der oberen Rohrplatte 10 befindet. Dadurch ergibt sich eine als Vorerwärmezone die'nende Laugeneintrittszone, in welcher die durch die Zuleitung zugeführte Dünnlauge,vorerwärmt wird, bevor sie am oberen Ende des Rohrbündels la' in den Vorverdampferraum und in die Rohre des Fallrohrverdampfbündeis la eintritt.
Indem das Rohrbündel la über die obere Rohrplatte 10 hinausreicht, ergibt sich auch eine verlängerte Kontaktstrecke zwischen der in die einzelnen Rohre eintretenden Dünnlauge und den nach oben abgehenden Verdampfungsbrüden und bewirkt eine Beschleunigung des nach unten strömenden Dünnlaugenfilms, bevor er mit der beheizten Rohrzone in Berührung kommt. ■
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Die konzentrierte Lauge wird über eine Leitung 8 aus dem Sumpf des Verdampfers 1 abgezogen.
Messungen an bereits bekannten Vorrichtungen zeigten beim Vakuumbetrieb eine Austrittstemperatur der Brüden aus dem Verdampfer von etwa 355 C,, was einem Wärme inhalt von etwa 760 Kc/kg entspricht. Können die Brüden jedoch wie bei den voranstehend beschriebenen Vorrichtungen nach direktem Kontakt mit der zugeführten Lauge, von beispielsweise 50$ Konzentration., abgelassen werden, dann weisen sie bei 120 C einen Wärmeinhalt von etwa 65Ο Kc/kg auf, führen also rund 15$ weniger an Wärme in den Kondensator 3 ab und ergeben folglich auch im gleichen Ausmass eine Einsparung an Wärmeaufwand für den gesamten Konzentriervorgang.
Infolge der direkten Wärmeabgabe zwis-chen den überhitzten Brüden und der'zu konzentrierenden Lauge wird die verbleibende noch notwendige Wärmeübertragungsmenge kleiner und damit ebenfalls die notwendige Wärmeübertragungsfläche aus Nickel.
Infolge der reduzierten Brüdentemperatur ergibt sich beiläufig noch der Vorteil, dass ein auf etwa 65$ verkleinertes Brüdenvolumen entsteht und demzufolge der Abscheideraum für die Brüden ebenfalls kleiner bemessen werden kann.
ORIGINAL INSPECTED
Pt. V 64 II.I2.I973 509828/0318

Claims (10)

P a t e η t a nsprüche
1. Verfahren zur Konzentrierung der Schmelze von Natron- oder Kalilauge mittels eines beheizten Verdampfers, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Vorverdampfung der zu konzentrierenden Dünnlauge diese zuerst durch einen direkten Kontakt .mit den aus dem Verdampfer austretenden überhitzten Verdampfungsbrüden beheizt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Verdampfer (1) zur Konzentrierung der Lauge und einen dem Verdampfer (1) vorgeschalteten, mittels eines direkten Kontaktes mit den aus dem Verdampfer (1) austretenden Verdampfungsbrüden beheizbaren Vorverdampfer (7) aufweist, .wobei Mittel (6, 1^) zur Zufuhr der zu konzentrierenden Dünnlauge in den Vorverdampfer (7) und Mittel zur Ueberführung der im Vorverdampfer (7) vorkonzentrierten Lauge in den Verdampfer (1) vorgesehen sind.
3>. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Dünnlauge vor der Vorverdampfung vorzugsweise mittels eines dem Vorverdampfer (7) vorgeschalteten Vorwärmers (6) vorwärmt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, d a d u r c h gekennzeichnet, dass man die Dünnlauge, nach der Vorverdampfung mi.ttels der aus dem Verdampfer (1)
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austretenden Verdampfungsbruden, einem als Steigrohrverdampfer ausgeführten Verdampfer (1 in Pig. I) zuführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e lehne t, dass man die. Dünnlauge, nach der Vorverdampfung mittels der aus dem Verdampfer (I) austretenden Verdampfungsbrüden, einem als Fallrohrverdampfer ausgeführten Verdampfer (1 in Fig. 2) zu führt. - .
6. Verfahren nach Anspruch 5.» dadurch gekennzeichnet, dass man die Verdampfungsbrüden im Gegenstrom zum fallenden Laugenfilm nach oben durch den Pallrohrverdampfer (1) leitet.
7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h η e t, dass man den Verdampfer (1) unter Vakuum, vorzugsweise mittels einer dem Vorverdampfer (7* 12) nachgeschalteten Vakuumpumpe (4) hält. ,
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (1) ein Fallrohrver'dampfbündel (la in Fig. 2) aufweist, an dessen oberer Laugeneintrittsseite der Vorverdampfer, vorzugsweise als ein im oberen Teil des Verdampfers (1) eingeschlossener Raum 12 unmittelbar ansehliesst.
9· Verdampfer nach Anspruch 8, d a d u r c h gekennzeichnet, dass das Rohrbündel des Fallrohrverdampfers (la in Fig. 2) mittels zweier voneinander
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distanzierter Rohrplatten (9, 10), welche die axiale Begrenzung einer Rohrbeheizungskammer (11) bilden, gehalten wird, dass das Rohrbündel sich über die obere Rohrplatte (10) hinaus nach oben in den als Vorverdampfer ausgeführten Raum (12) erstreckt, und dass mindestens eine Zuleitung (IJ) zur Zufuhr der zu konzentrierenden Dünnlauge in diesen Raum (12) vorgesehen ist, wobei die Austrittsöffnung der"Zuleitung (13) . sich vorzugsweise unmittelbar oberhalb der oberen Rohrplatte (10) befindet.
10. Verdampfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrbündel (la) sich um mindestens 10$ der beheizten Rohrlänge über die obere Rohrplatte (10) hinaus in den als Vorverdampfer dienenden Raum (12) erstreckt.
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509828/0318
M .
Leerseite
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