DE2439992C3

DE2439992C3 - Verfahren zum Reinigen von salzverkrusteten Fällkolonnen des Ammoniaksoda-Verfahrens

Info

Publication number: DE2439992C3
Application number: DE19742439992
Authority: DE
Inventors: Albert 5000 Köln Meyer
Original assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Current assignee: Chemische Fabrik Kalk GmbH
Priority date: 1974-08-21
Filing date: 1974-08-21
Publication date: 1985-01-03
Also published as: FR2282405B1; CS225125B2; BE832578A; NL7509555A; DE2439992A1; DE2439992B2; FR2282405A1

Description

Im Verlauf des Ammoniaksoda-Verfahrens wird das Natriumhydrogencarbonat bekanntlich in Fällkoionnen gefällt, die mit einer ammonaikhaltigen Steinsalzsole gefüllt sind und von unten mit kohlendixoidhaltigem Gas beschickt werden. Die dabei stattfindende Umsetzung des Natriumchlorids zu Natriumhydrogencarbonat ist exotherm. Die frei werdenden Wärmemengen müssen durch Kühleinrichtungen, die sich im unteren Teil der Fällkolonne befinden, abgeführt werden, da andernfalls die Temperatur der Sole nicht hinreichend abgesenkt und dadurch eine unzureichende Ausbeute an ausgefälltem Natriumhydrogencarbonat erhalten würde.

Wie jedem Fachmann bekannt ht, setzen sich an diesen Kühl- und Leitflächen bereits nach kurzer Betriebszeit Krusten aus gefällten ^ atzen ab, die in zunehmendem Maß den Wäremeübergang und schließlich den Durchlauf der Sole durch die Fällkolonne behindern. Diese Ablagerungen müssen daher in bestimmten Zeitabständen beseitigt werden, um einen störungsfreien Ablauf des Fabrikationsverfahrens sicherzustellen.

Im allgemeinen ist nach einer Betriebsdauer von etwa drei bis vier Tagen ein Verkrustungsgrad erreicht, der ein weiteres Betreiben der Fällkolonne unmöglich macht. Nach älteren Beschreibungen der Sodabetriebstechnik sind diese verkrusteten Fällkolonnen nach Ablassen der Betriebssole mit heißem Wasser und Dampf gespült worden, worauf sie wieder mit ammoniakalischer Steinsalzsole gefüllt und in den kontinuierlichen Verfahrensablauf eingeschaltet worden sind.

Diese Waschunger, und die damit verbundenen großvolumigen Entleerungs- und Füllvorgänge wirken sich sehr störend auf den auf Kontinuität eingestellten Verfahrensablauf des Ammoniaksoda-Verfahrens aus. Auch die Aufarbeitung oder Wiederverwendung der anfallenden hydrogencarbonathaltigen Waschwässer ist technisch so aufwendig, daß diese Waschwässer normalerweise verworfen worden sind. Diese Arbeitsweise ist bald aufgegeben worden, wie beispielsweise aus Z. Rant: Die Erzeugung von Soda, Stuttgart 1968, Seite 178/79, zu entnehmen ist.

In neuerer Zeit werden die verkrusteten Kolonnen aussschließlich mittels frisch bereiteter ammoniakalischer Steinsalzsole gespült, die als Ausgangsmaterial für das Ammoniaksoda-Verfahren eingesetzt wird. Die Gesamtmenge dieser ammoniakalischen Steinsalzlösung wird durch die zu reinigende Fällkolonne, die dabei als Waschkolonne bezeichnet wird, geleitet und dabei von einem schwachen Kohlendioxidstrom durchmischt Dabei lösen sich die Verkrustungen langsam auf. Die bei dieser Spülung vorcarbonisierte Sole wird dann aus der Waschkolonne parallel in die Fällkolonnen eingespeist, die dabei als Arbeitskolonnen fungieren, und dort bis zur vollständigen Ausfällung des Natriumhydrogencarbonats carbonisiert Da der Ablauf des Ammoniaksoda-Verfahrens durch den Waschvorgang jedoch nicht unterbrochen werden darf, ist es erforderlich, ii«· der

ίο Anlage mehrere Fällkolonnen vorzusehen, von denen umschichtig jeweils eine als Spülkolonne und die übrigen als Arbeitskolonnen geschaltet werden.

Aber auch dann stellt die Durchführung des Spülens Uiid das damit verbundene Umschalten der Kclonnen einen einschneiden Eingriff in den kontinuierlichen Ablauf des Ammoniaksoda-Verfahrens dar, der nur durch entsprechenden apparativen Aufwand in erträglichen Grenzen gehalten werden kann. So beschreibt Z. Rant in seinem genannten Fachbuch auf Seite 182 ff.

die Anordnung von fünf Fällkolonnen, von denen jeweils eine als Spüikoionne, eine als Leerkolonr.e (zur Vereinfachung des »Umdrückens«) und die übrigen drei als Arbeitskolonnen laufen. Gleichzeitig sind entsprechend stark dimensionierte Leitungen und leistungsfähige Pumpen erforderlich, um den Zeitaufwand und damit die Rückwirkung auf den Betriebsablauf durch das Umdrucken möglichst gering zu halten.

Da die erwähnten technischen Schwierigkeiten hauptsächlich durch das relativ geringe Lösungsvermögen der als Spüllaugf verwendeten ammoniakalalischen Steinsalzsole bedingt ist, wurde nach einem anderen Verfahren gesucht, mit dessen Hilfe sich der Spülvorgang beschleunigen und der dazu erforderliche apparative Aufwand vereinfachen läßt.

Es wurde ein Verfahren zum Reinigen von salzverkrusteten Fällkolonnen des Ammoniaksoda-Verfahrens durch Spülen dieser Fällkolonnen mit wäßrigen, Ammoniak enthaltenden Lösungen gefunden. Danach wird in die zu spülende KoloF.ne sttrjralzarme, 50 bis

■to 150 g freies Ammoniak pro Liter enthaltende Absorberlauge eingeleitet:, die nach Durchlauf durch die zu spülende Kolonne in die Salzsättigungsvorrichtung eingespeist wird.
Dieses Verfahren bietet zusätzliche technische Vorteile, wenn in. der zu spülenden Kolonne bei Beginn der Spülung die Fällauge ohne Zwischenspülung direkt mit Absorberlauge verdrängt wird.

Eine schematische Darstellung der Verfahrensführung für das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Abbildung gegeben. In der Salzsättigungsvorrichtung des vorbekannten Ammoniaksoda-Verfahrens wird Steinsalz und Ammoniak in wäßrigem Meidum, vorzugsweise in Absorberlauge, gelöst und die erhaltene Lösung gereinigt. Nach Filtration wird diese ammoniakalischi; Steinsalzlösung als sogenannte Fallösung den Fällkolonnen zugeführt, in die gleichzeitig Kohlendioxid eingeleitet wird. Aus diesem Kohlendioxid und dem Natriumchlorid bildet sich das Natriumhydrogencarbonat, das als schwerlöslicher Niederschlag ausfällt, während das frei werdende Chloridion von dem in der Lösung enthaltenen Ammoniak unter Bildung von leichtlöslichem Ammoniumchlorid abgefangen wird. Das Natriumhydrogencarbonat wird abfiltriert und nach dem Witschen zu Soda calciniert. In dem verbleibenden Filtrat wird mit Calciumhydroxid das Ammoniak in Freiheit gesetzt und zusammen mit dem in der Lösung enthaltenen Kohlendioxid abdestilliert und in den Absorber eingeleitet, in dem diese Gase mit

Wasser niedergeschlagen werdea

Die nach Kondensation von Ammoniak und Kohlendioxid aus dem Absorber abgezogene steinsalzarme Lauge enthält etwa 50 bis 150 g freies Ammoniak pro Liter und hat ein erheblich höheres Lösevermögen für die carbonathaltigen Verkrustungen in den Fällkolonnen als eine ammoniakalische Steinsalzlösung, wie sie als Ausgangsmaterial für das Ammoniaksoda-Verfahren auch heute noch eingesetzt wird. Gegenüber dem Lösevermögen der ammoniakalischen Steinsalzlösungen für die carbonathaltigen Verkrustungen kann die Lösefähigkeit der Absorbfc'rlaugen bis zu neunmal größer sein. Um den gleichen Reinigungseffekt zu erreichen, der mit 3600 m³ ammcniakalischer Steinsazlzlösung pro Tag bewirkt wird, sind bei erfindungsgemäßer Verwendung von Absorberlauge nur noch 400 m³ pro Tag erforderlich. Da aber bei der erfindungsgemäß als Spülflüssigkeit zu verwendenden Absorberlauge nicht nur die gelöste Menge an carbonathaltigen Verkrustungen pro Volumer_anheit Spülflüssigkeit erhöht, sondern gleichzeitig auch die Lösungsgeschwindigkeit vergrößert ist, ergibt sich weiterhin auch eine Verminderung der Spüldauer. Für eine Fällkolonne, für die bei Verwendung von ammoniakalischer Steinsalzlösung als Spülflüssigkeit eine Spüldauer von etwa 24 Stunden erforderlich war, wobei 150 m³ Spülflüssigkeit stündlich über die Spülkolonne gepumpt werden mußten, reichen nach der erfindungsgemäßen Verwendung von Absorberlauge 8 Spülstunden aus, in denen nur 50 m^J Spülflüssigkeit pro Stunde umgepumpt werden müssen. Spülleitungen und Pumpen können für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend kleiner bemessen werden als bei der bekannten Verwendung von ammoniakalischer Steinsalzlösung als Spülflüssigkeit für die Fällkolonnen des Ammoniaksoda-Verfahrens.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch der Zuwachs an Nutzung der Fällkolonnen des Ammoniaksoda-Verfahrens. Bei einer aus vier Kolonnen bestehenden Kolonneirgruppe, von denen wechselweise jeweüs eine nach der bisherigen Arbeitsweise mit ammoniakalischer Steinsalzlösung gespült wird, stehen während eines Zyklus von vier Tagen 288 Stunden für die Produktion zur Verfügung, und 96 Stunden werden zum Spülen benötigt. Das entspricht einer Nutzung der Kolonnengruppe von 75%. Bei Einschaltung einer fünften Kolonne als Leerkolonne beträgt der Nutzungsgrad sogar nur 60%. Die gleiche Gruppe steht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Spüldauer von jeweils 8 Stunden 352 Stunden für die Produktion zur Verfügung, während nur 32 Stunden zum Spülen benötigt werden. Das entspricht einer Nutzung von 5)1,7%.

Ein weiterer entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gegeben, daß die Spülflüssigkeit nicht unmittelbar anschließend in die Fällkolonnen gelangt- Durch das Ablösen der Verkrustungen werden die Spülflüssigkeiten zwangsläufig auch mit gewissen Mengen an Verunreinigungen beladen, die entweder in den Krusten enthalten waren oder durch die Krusten von den eisernen Kühlflächen mit abgelöst werden. Während diese Verunreinigungen nach der bisherigen Arbeitsweise anschließend in den Fällvorgang des Natriumhydrogencarbonats gelangen und später im Endprodukt enthalten sind, passiert die Spülflüssigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nach der Sättigung mit Steinsalz die Solerf.'^r~j|;ung, wo die icsiichcn Verunreinigungen ausgefällt üt.ö zusammen mit den unlöslichen Verunreinigungen abgetrennt werden. So ergibt sich ohne zusätzlichen Verfahrensschritt ein reineres Endprodukt

Da im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren des »Auskochens« der verkrusteten Kolonnen mit heißem Wasser und Dampf nach der Erfindung die Spülflüssigkeit nicht verworfen wird, ist es bei Anwendung des Verfahrens der Erfindung nicht erforderlich, die Kolonnen vor dem Spülen zu entleeren. Vielmehr kann eine Verdrängung der Lösungen vorgenommen werden. Es wird eine Kolonne, die 3,5 Tage als Arbeitskolonne geschaltet war, auf Spülung geschaltet Dazu wird die Fällaugenspeisung geschlossen und dafür ein Teilstrom Absorberlauge 8 Stunden lang in die Kolonne eingespeist Die Absorberlauge verdrängt zunehmend die Produktionslauge. Es kann etwa 1,5 Stunden lang noch Bicarbonatsuspension aus der Fällkolonne ?um Filter abgegeben werden, dann sinkt der Umsetzungsgrad. Entsprechend wird auch das Einleiten von Kohlendioxid in die Kolonne reduziert auf eine Menge, die zum Durchmischen der Spülflüssigkeit ausreicht. Nunmehr wird der Kolonnenabkuf 8 Stunden lang zur Salzsättigungsvorrichtung hin geöl^:fnet, wo sich die Spüllauge mit der übrigen Absorberlauge vereinigt. Dann wird der Spüllaugenzufluß geschlossen und v/ieder Fällauge in die Fällkolonne eingeführt. Diese verdrängt die Spüllauge, und nach 1,5 Stunden ist die gereinigte Kolonne wieder mit Fällauge gefüllt, so daß die volle Begasung mit Kohlendioxid wieder einsetzen kann. Die Reinigung der Fällkolonne ist damit beendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von salzverkrusteten Fällkolonnen des Ammoniaksoda-Verfahrens durch Spülen dieser Fällkolonnen mit wäßrigen Ammoniak enthaltenden Lösungen, dadurchgekennzeichnet, daß in die zu spülende Kolonne steinsalzarme, 50 bis 150 g freies Ammoniak pro Liter enthaltende Absorberlauge eingeleitet wird, die nach Durchlauf durch die zu spülende Kolonne in die Salzsättigungsvorrichtung eingespeist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in der zu spülenden Kolonne die Fällauge ohne Zwischenspülung direkt mit Absorber !auge verdrängt wird.