DE2614230A1

DE2614230A1 - Aq. solutions cooled esp. in crystallisation process - by vacuum direct cooling combined with indirect cooling

Info

Publication number: DE2614230A1
Application number: DE19762614230
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Dittmar; Wolfgang Krieger; Dieter Dipl Ing Ueberle
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1977-10-20

Abstract

Vacuum-cooling soln. which contain inorganic salts and possibly also acids is as follows. The soln. is cooled under vacuum and the resultant vapour is condensed by direct contact with a continuously recycled cooling liquid; the heat absorbed by this cooling liq. is removed by thermal exchange. The cooling liq. pref. has a b.pt. below that of water and comprises inorganic acids or salts. More specifically, a 30% soln. of H2SO4 is used. Used partic. for cooling solns. in crystallisation processes. Method combines the advantages of direct cooling (vacuum cooling) with those of indirect cooling, minimising their disadvantages.

Description

Verfahren zur Kehlung von Procedure for grooving

wäßrigen Lösungen Die erfindung betritt ein Verfahren zur Kühlung von wäßrigen, anorganische salze und gegebenenfalls Säuren enthaltende Lösungen im Vakuum. aqueous solutions The invention enters into a process for cooling of aqueous, inorganic salts and optionally acids containing solutions in a vacuum.

Die Abkühlung von Lösungen auf dem Gebiete der Kristallisationstechniz erfolgt bisher entweder auf indirektem Wege oder auf direktem Wege. Beispiele für direkte Kühlverfahren sind in: Ullmanns En~yklopädie der technischen Chemie, (1951), 3. Auflage, Band 1, Seite 549 -551, und in J.H. Perry: Chemical 3ngineer's Handbook, (1963), 4. Ausgabe, Abschnitt 17 - 15 bis 17 - 17 aufgeführt.The cooling of solutions in the field of crystallization technology has so far taken place either indirectly or directly. examples for direct cooling processes are in: Ullmanns En ~ yklopadie der technischen Chemie, (1951), 3rd edition, Volume 1, pages 549-551, and in J.H. Perry: Chemical 3ngineer's Handbook, (1963), 4th Edition, Sections 17-15 to 17-17.

Beispiele für indirekte Kühlverfahren sind in: Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, (1951), 3. Auflage, Seite 552 - 554, und in J. H. Perry: Chemical Engineer's Handbook, (1963), 4. ausgabe, Abschnitt 17 - 18 bis 17 -21 angegeben.Examples of indirect cooling processes are in: Ullmanns Encyklopadie der technical chemistry, (1951), 3rd edition, pages 552 - 554, and in J. H. Perry: Chemical Engineer's Handbook, (1963) 4th Edition, Sections 17-18 to 17-21.

Die indirekte Kühlung verwendet als Kühlmittel Kühlwasser oder Kühlsole aus einer Kätltemsschine, das zu einem Wärmoaustauscher geleitet wird, der mit der abzukühlenden Lösung in direktem Kontakt steht. Das Kühlmittel erwärmt sich dabei und wird abgeleitet bzw. zur Rückkühlung der Kältemaschine zugeleitet. Die indirekte Kühlung der Lösung in dem Wärmeaustauscher bewirkt an der wärmeaustauschenden Fläche eine lokal starke Abkühlung, die bei Unterschreiten der Löslichkeitsgrenze gelöster Salze zu einem Ausscheiden derselben an der Oberfläche führen kann und dann störende Verkrustungen ergibt. Durch geeignete Führung der Lösung im Bereich der wärmeaustauschenden Flächen kann in Verbindung mit geringen Temperaturdifferenzen oft eine Krustenbildung verzögert, doch selten vollständig vermieden werden. Periodische Spülungen mit entsprechenden Bstriebsunterbrechungen sind erforderlich, wobei durch sich ablösende Krustenpartien die Kristallisiergefäße oder Wärmeaustauscher blockiert werden können. Ein kontinuierlicher Betrieb über längere Zeit ist infolge der periodisch sich wiederholenden Spülungen nur dann möglich, wenn mit mehreren parallelgeschalteten Einrichtungen oder Reserveaggregaten gearbeitet wird.Indirect cooling uses cooling water or brine as the coolant from a Kätltemsschine, which is led to a heat exchanger, which with the to be cooled Solution is in direct contact. The coolant heats up and is diverted or fed to the refrigeration machine for recooling. The indirect cooling of the solution in the heat exchanger is effected on the heat exchanger Area a strong local cooling that occurs when the solubility limit is undershot dissolved salts can lead to their excretion on the surface and then annoying incrustations results. By properly guiding the solution in the area of the heat-exchanging surfaces can be combined with small temperature differences often delays crust formation, but seldom can be completely avoided. Periodic Flushing with appropriate operational interruptions is required, whereby through peeling off crust blocks the crystallization vessels or heat exchangers can be. Continuous operation over a long period of time is due to the periodic Repetitive flushing is only possible if several are connected in parallel Facilities or reserve units are being worked.

Der Vorteil der indirekten Kühlung besteht darin, daß kein Dampf benötigt wird und Kühlwasser nur in einer derartigen Menge erforderlich ist, wie dem Kühlungs-und Kristallisier-Vorgang entspricht, bei Einsatz einer Kältemaschine noch entsprechend um deren Wirkungsgrad vermehrt.The advantage of indirect cooling is that no steam is required and cooling water is only required in such an amount as the cooling and Crystallization process corresponds, when using a refrigeration machine still accordingly increased by their efficiency.

Die direkte Kühlung verwendet das Vakuum-Verfahren.The direct cooling uses the vacuum method.

Durch Absenkung des Druckes oberhalb der Lösung unter die zugehörige Temperatur wird der Lösung durch Wasserverdampfung Verdampfungswärme entzogen und dadurch die Lösung gekühlt. Bei kristallisierbaren Lösungen setzt der Kristallisiervorgang bei Erreichen der zu einer Temperatur gehörenden Löslichkeitsgrenze ein. Bei vielen Lösungen kann diese Temperaturso niedrig liegen, daß die bei der Vakuumkühlung frei gewordenen Brüden durch das besonders im Sommer recht are Kühlwasser jliht kondensiert werden. Durch Verdichtung der Brüden mittels Dampfstrahlapparaten oder mechenisch engetriebenen Kompressoren kann der Druck der Brüden auf einen ert oberhalb des Dampfdruckes des Kühlwassers erhöht werden, so daß dann eine Kondensation der Brüden mittels Kühlwasser möglich ist.By lowering the pressure above the solution below the associated one Temperature is removed from the solution by evaporation of water and heat of evaporation thereby cooling the solution. In the case of crystallizable solutions, the crystallization process begins when the solubility limit associated with a temperature is reached. With many Solutions, this temperature can be so low that they are exposed during vacuum cooling vapors that have become special Cooling water is quite good in summer jliht be condensed. By compressing the vapors using steam jet devices or mechanically driven compressors, the pressure of the vapors can be reduced to a certain level be increased above the vapor pressure of the cooling water, so that then a condensation the vapors by means of cooling water is possible.

Der Vorteil der Vakuum-Kühlung beruht darauf, daß sie ohne wärmeaus-tauschende Flächen auskommt, die bei Einsetzen eines Kristallisationsvorganges verkrusten können.The advantage of vacuum cooling is based on the fact that it does not require any heat-exchanging Areas that can become encrusted when a crystallization process begins.

Es ist bekannt, daß Vakuum-Kristallisationsanlagen über lange Zeiträume kontinuierlich ohne Betriebsunterbrechung infolge Inkrustation betrieben werden können. Ein weiterer Vorteil ist, daß infolge von Verdampfung von Lösung mittel bei der Vakuum-Kristallisation eine Konzentrationserhöhung eintritt, die verglichen mit der indirekten Kühlung höhere Kristallisationsationsausbeute bezogen auf das abgekühlte Flüssigkeitsvolumen erbringt.It is known that vacuum crystallization systems over long periods of time operated continuously without interruption of operation due to incrustation can. Another advantage is that medium as a result of evaporation of the solution a concentration increase occurs during vacuum crystallization, which compared with indirect cooling, higher crystallization yield based on the provides cooled liquid volume.

Unter Berücksicktigung von Energiekosten und Abwasserfragen, denen heute eine erhöhte Bedeutung zukommt, haben die Vakuum-Verfahren auch ETachteile.Taking into account energy costs and wastewater issues, those Today, vacuum processes also have disadvantages.

Zur Verdichtung der bei der Vakuum-Kühlung entstehenden Brüden werden in bestimmten Druckbereichen Dampfstrahlapparate eingesetzt, so daß im Kondensator nicht nur der bei der Vakuum-Kühlung gebildete Wasserdampf, sondern auch der Treibdampf der Dampfstrahlapparate durch Kühlwasser niedergeschlagen werden muß. infolge des relativ hohen Ireibdampfanteiles ist der allein hierfür erforderliche Kühlwasserbedarf ziemlich hoch.To compress the vapors produced during vacuum cooling Steam jet devices used in certain pressure ranges, so that in the condenser not only the water vapor formed during vacuum cooling, but also the motive steam the steam jet apparatus must be knocked down by cooling water. as a result of The cooling water requirement required for this alone is a relatively high proportion of steam quite high.

Fener werden die den Kristallisator verlassenden Brüden zwar durch zweckmäßig eingebaute Abscheider weitgehend von mitgerissenen Flüssigkeitstropfen aus der abgekühlten Lösung befreit. Dennoch mllß. insbesondere bei Störungen innerhalb einer derartigen Anlage, immer mit einem bestimmten Anteil an noch mitgerissenen Flüssigkeitstropfen in den Brüden gerechnet werden. Werden bei der Kondensation Mischkondensatoren verwendet, gelangen die mitgerissenen Flüssigkeitspartikel in das Kühlwasser und führen zu einer unerwünschten Verschmutzung des Wassers. Zu dessen Reinigung sind entsprechende Maßnahmen erforderlich. Erfolgt die Kondensation in Oberflächenkondensatoren, fällt nur eine geringe Kondensations-Flüssigkeitsmenge mit den darin enthaltenen Verunreinigungen an, deren Aufbereitung meist keinen großen Aufwand erfordert. Bei Einsatz von Oberflächenkondensatoren erhöht sich aber der Verbrauch an Treibdampf für die Dampfstrahlapparate wesentlich infolge des jetzt höher erforderlichen Temperaturgefälles in den Oberflächenkondensatoren.The vapors leaving the crystallizer are indeed through Expediently built-in separators largely from entrained drops of liquid from the cooled Solution freed. Still must. especially at Faults within such a system, always with a certain proportion droplets of liquid still entrained in the vapors are to be expected. Become at If mixing condensers are used for condensation, the entrained liquid particles get there into the cooling water and lead to undesired pollution of the water. to appropriate measures are required to clean it. The condensation takes place in surface condensers, only a small amount of condensation liquid falls with the impurities it contains, the processing of which is usually not a major one Requires effort. When using surface capacitors, however, the increases Consumption of motive steam for the steam jet apparatus essentially as a result of the now higher required temperature gradient in the surface capacitors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile zu vermeiden. Insbesondere sollen durch die Erfindung die Vorzüge beider Verfahren, nämlich der störungsfreie Betrieb der nach dem Vakuum-Verfahren betriebenen Anlagen und die bei Einsatz von Kühlwasser oder einer Kältemaschine geringeren Kosten für Energie und Kühlwasser bei indirekter Kühlung miteinander verbunden werden. Dabei sollen gleichzeitig die Nachteile beider Verfahren, nämlich bei dem Vakuum-Verfahren die Gefahr der KUhlwasser-Verschmutzung und der hohe Bedarf an Frisch dampf und Kühlwasser bzw. beim indirekten Kühiverfahren Inkrustationen an wärmeaustauschenden Flächen und damit Betriebsunterbrechungen, vermieden werden.The invention is based on these and other disadvantages to avoid. In particular, the invention is intended to provide the advantages of both methods, namely the trouble-free operation of the systems operated according to the vacuum process and the lower costs for using cooling water or a refrigeration machine Energy and cooling water are connected to one another with indirect cooling. Included should at the same time the disadvantages of both processes, namely the vacuum process the risk of cooling water pollution and the high demand for fresh steam and Cooling water or, in the case of the indirect cooling process, incrustations on heat-exchanging Areas and thus business interruptions can be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die zu kühlende Lösung unter Vakuum abkühlt, die beim Abkühlen entstehenden Brüden durch eine im Kreislauf geführte Kühlflüssigkeit kondensiert und die von der Kühlflüssigkeit aufgenommene Wärme durch Wärmetausch entzieht.This object is achieved by the fact that the to The cooling solution is cooled under vacuum, the vapors produced during cooling through a circulating cooling liquid condenses and that of the cooling liquid removes absorbed heat through heat exchange.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung setzt man als Kühlflüssigkeit eine Flüssigkeit ein, deren Gefrierpunkt niedriger als Wasser liegt.According to a further development of the invention, the cooling liquid is used a liquid with a freezing point lower than water.

Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung der Kühlflüssigkeit eine anorganische Säure und/oder anorganische Salze zugesetzt, wobei vorteilhaft ist, daß man der Kühlflüssigkeit eine solche Säure oder solche- Salzezusetzt, welche in der zu kühlenden Lösung enthalten sind.In the context of the invention, the cooling liquid is preferably an inorganic one Acid and / or inorganic salts added, it being advantageous that the Cooling liquid such an acid or salts added, which in the to be cooled Solution are included.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin.This is an advantageous embodiment of the invention.

daß man die Menge der Kühlflüssigkeit so bemißt, daß die nach Vermischung mit dem kondensierten Brüden resultierende Konzentration der in der Kühlflüssigkeit gelösten Säure un/oder Salze konstant bleibt oder nur gering niedriger wird.that one measures the amount of the cooling liquid so that after mixing with the condensed vapors resulting concentration in the cooling liquid dissolved acid and / or salts remains constant or is only slightly lower.

Im Rahmen der Erfindung können die Brüden durch direkten Kontakt mit der Kühlflüssigkeit gekühlt werden.In the context of the invention, the vapors can by direct contact with the coolant can be cooled.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß man die geringere Konzentration der Kühlflüssigkeit durch Zugabe einer stärker konzentrierten KühiflüssiEkeit und/oder frischer Säure und/oder in der Kühlflüssigkeit zu verlösenderSalzeausgleicht.A further embodiment of the invention consists in that the lower concentration of the cooling liquid by adding a more concentrated one Cooling liquid and / or fresh acid and / or salts to be dissolved in the cooling liquid.

Von Vorteil ist, daß man einen Teil der im Kreislauf geführten Kühlflüssigkeit kontinuierlich abzieht und durch eine stärker konzentrierte Kühlflüssigkeit ersetzt und/oder durch Zugabe frischer Säure und/oder anorganischer Salze aufkonzentriert.It is advantageous that part of the circulating cooling liquid continuously withdraws and replaced by a more concentrated coolant and / or concentrated by adding fresh acid and / or inorganic salts.

Mit besonderem Vorteil wird dabei so verfahren. daß man den Abzug von Kühlflüssigkeit und die Zugabe einer stärker konzentrierten Kühlflüssigkeit und/oder frischer Säure und/oder anorganischer Salze so bemißt, daß das Volumen und die mittlere Konzentration der Säure und/oder Salze der im Kreislauf geführten Kühlflüssigkeit im wesentlichen konstant bleiben.This is done with particular advantage. that you can pull the trigger of coolant and the addition of a more concentrated coolant and / or fresh acid and / or inorganic salts so dimensioned that the volume and the mean concentration of the acids and / or salts of those circulated Coolant remain essentially constant.

Wird beim Abkühlen der Brüden der Gefrierpunkt nicht unterschritten, 30 kann im Rahmen der Erfindung auch Wasser als Kühlflüssigkeit eingesetzt werden.The freezing point does not become when the vapors cool down fallen below, 30 can also be used as a cooling liquid within the scope of the invention.

Verwendet man Wasser und oder Kühlsole als Kühlflüssigkeit, so können die Brüden nach der Erfindung auch durch indirekte Kühlung kondensiert werden.If you use water and / or cooling brine as the cooling liquid, you can the vapors according to the invention can also be condensed by indirect cooling.

Im Rahmen der Erfindung wird mit Vorteil die Kühlflüssig keit zwischen dem Kondensationsteil und dem Kälteaggregat im Kreislauf geführt.In the context of the invention, the cooling liquid is advantageously between speed the condensation section and the refrigeration unit in the circuit.

Die erfinderische Maßnahme, als Kühlflüssigkait eine Flüssigkeit einzusetzen, deren Gefrierpunkt unter d em Gefrierpunkt von Wasser liegt, hat den Vorteil, daß die Brüden oder Dämpfe, die beim Abkühlen der zu kühlenden Lösung entstehen, ohne Eisbildung kondensiert werden können. Auch im Kälteaggregat karll dann keine Eisbildung auftreten.The inventive measure of using a liquid as a cooling liquid, whose freezing point is below the freezing point of water has the advantage that the vapors or vapors that arise when the solution to be cooled is cooled, without Ice formation can be condensed. Then there is no ice formation in the refrigeration unit either appear.

leiter Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß ein störungsfreier antrieb gewährleistet ist und keine Verkrustungen durch Salzablagerungen wie z.3. bei dem indirekten Kühlverfahren auftreten. Die Gefahr der Kühlwasserverschmutzung wie sie z.B. bei den Vakuumverfahren gegeben ist, besteht ebenfalls nicht.head advantages of the invention are that a trouble-free drive is guaranteed and no incrustations due to salt deposits such as 3. occur in the indirect cooling process. The risk of cooling water contamination as is the case with vacuum processes, for example, does not exist either.

Das Verfahren ist sehr energiesparend und verbindet die Vorteile der indirekten Kühlung, nämlich daß kein Dampf und nur wenig Kühlwasser benötigt wird mit dem Vorteil der Vakuum -Verfahren, nämlich, daß keine Verkrustungen, z.B. an wärmeaustauschenden Apparateteilen auftreten.The process is very energy-saving and combines the advantages of indirect cooling, namely that no steam and only a little cooling water is required with the advantage of the vacuum process, namely that no incrustations, e.g. on heat-exchanging apparatus parts occur.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen schematisch und beispielsweise dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.The invention is based on the drawings schematically and by way of example and is described in more detail below.

Es zeigen: Figur 1: das erfindungsgemäße Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9 Figur 2: eine Ausbildung der n'rfindung gemäß Anspruch 1 und 10 Figur 3: eine Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 1 und 11 In den Figuren bedeuten: 1 Wärmedauscher für Lösung, 2 Kristallisator, 3 Pumpe für Salzbrei, 4 Eindicksystem, 5 Zentrifuge oder Filter, 6 Pumpe für Mutterlösung, 7 Zwischengefäß, 8 Mischkondensator, 9 Sammelgefäß, 10 Pumpe für Kühlmittel, 11 Wärmetauscher für Kühlmittel, 12 Kältemaschine, 13 Ablaufleitung für Kühlmittel, 14 Leitung für Zusatzmittel, 15 Entlüftungsaggregat, 16 Oberflächenkondensator, 17 Pumpe für Kältemittel, 18 Leitung für zugeführte Lösung, 19 Leitung für Kühlmittel, 20 Leitung für Kühlsole.They show: FIG. 1: the method according to the invention according to the claims 1 to 9 Figure 2: an embodiment of the invention according to claims 1 and 10 Figure 3: an embodiment of the invention according to claims 1 and 11 in the figures: 1 heat exchanger for solution, 2 crystallizer, 3 pump for salt paste, 4 thickening system, 5 centrifuge or filter, 6 pump for mother liquor, 7 intermediate vessel, 8 mixing condenser, 9 collecting vessel, 10 pump for coolant, 11 heat exchanger for coolant, 12 refrigeration machine, 13 drain line for coolant, 14 line for additives, 15 ventilation unit, 16 surface condenser, 17 pump for refrigerant, 18 line for supplied solution, 19 line for coolant, 20 line for cooling brine.

Das Verfahren nach der Erfindung arbeitet wie folgt: In der in Figur 1 dargestellten Anlage soll die durch Leitung 18 zugeführte Lösung bestehend aus einem Spinnbad von 50 oC auf 2 0C gekühlt werden, wobei in dem Bereich von 12 ° bis 2 °*5 Natriumsulfat (Glaubersalz) auskristallt0 i ert. Zwecks Wärmerückgewinn wird die schwefelsaure Lösung zunächst in einem Wärmetauscher 1 mit der gekühlten Mutterlösung vorgekühlt. Dieser Wärmeaustauscher 1 kann ein an sich bekannter Plattenapparat oder Rohrbünd el-Wärmetauscher sein; der Wärmeaustausch kann auch unter Vakuum erfolgen. Die vorgekühlte Lösung tritt in einen mehrstufigen Kristallisator 2 ein und kühlt hier stufenweise unter Vakuum auf die vorgesehene Endtemperatur von 2 0a ab. Der die letzte Stufe des Kristallisators verlassende Salzbrei wird mit einer Pumpe 3 über ein Eindicksystem 4 einer Zentrifuge 5 oder einem Filter 5 zugeführt, wo das auskristallisierte Salz von der lvkitterlösung getrennt wird.The method according to the invention works as follows: In the in Figure 1, the system shown is to consist of the solution supplied through line 18 in a spinning bath from 50 oC to 2 oC, in which area From 12 ° to 2 ° * 5 sodium sulfate (Glauber's salt) crystallizes out. For heat recovery the sulfuric acid solution is first cooled in a heat exchanger 1 with the Mother solution pre-cooled. This heat exchanger 1 can be a plate apparatus known per se or shell-and-tube heat exchangers; the heat exchange can also take place under vacuum. The pre-cooled solution enters a multi-stage crystallizer 2 and cools here gradually under vacuum to the intended final temperature of 2 0a. Of the The salt paste leaving the last stage of the crystallizer is pumped 3 fed via a thickening system 4 to a centrifuge 5 or a filter 5, where the Crystallized salt is separated from the putty solution.

Die kalte lvttitterlösung wird über das Zwischengefäß 7 mit Pumpe 6 durch den Wärmetauscher 1 gefördert, wobei sich die kalte liutterlösung im i7ärmeaustausch mit der zugeführten Lösung aufwärmt. Die bei der Vakuumkühlung im Kristallisator 2 frei gewordenen Brüden werden einem Mischkondensator 8, bevorzugt in mehrstufiger Ausführung, zugeleitet, in dem sie durch ein durcn Leitung 19 fließendes Kühlmittel stufenweise kondensiert werden. Beim Durchlauf durch den Mischkondensator 8 wärmt sich das Kühlmittel durch Aufnahme der Kondensationswärme auf. Das erwärmte Kühlmittel fließt aus der letzten Kondensatorstufe in ein Sammelgefäß 9 ab, das bevorzugt als Fallgefäß mit barometrischem Zulauf ausgeführt ist. Vom Sammelgefäß 9 fördert eine Pumpe 10 das Kühlmittel durch den Wärme tauscher 11, in welchem es durch :Jiilsole abgekühlt wird, die durch Leitung 20 im Kreislauf Woer eine Kältemaschine 12 geführt wird0 Im Wärmetauscher 11 wird das Kühlmittel soweit gekühlt, daß die in seinem gesamten Kreislauf aufgenommene Wärme abgeleitet und es auf eine derart niedrige Temperatur gekühlt wird, wie es für den Kondensationsvorgang in dem aischkondensator 8 erforderlich ist. Nach Durchtritt durch den Wärmetauscher 11 wird das abgekühlte Kühlmittel dem Mischkondensator 8 zur erneuten Verwendung zugeführt und zirkuliert zwischen Mischkondensator 8, Sammelgefäß 9, Pumpe 10 und Wärmetauscher 11. Die nicht kondensierbaren Gase werden durch ein Entlüftungsaggregat 15 abgesaugt und auf Atmosphärendruck verdichtet. Das Entlüftungsaggregat kann aus einem mehrstufigen Dampfstrahlaggregat mit zwischengeschalteten Rilfskondensatoren bestehen oder aus einer Vorverdichtungsstufe der vorgenannten Art in Verbindung mit einer Vakuum-Pumpe oder nur aus einer geeigneten Vakuum-Pumpe.The cold solvent solution is pumped into the intermediate vessel 7 6 conveyed through the heat exchanger 1, with the cold liquid solution exchanging heat warms up with the supplied solution. The one in the case of vacuum cooling in the crystallizer 2 released vapors are a mixing condenser 8, preferably in multi-stage Execution, in which it flows through a coolant flowing through line 19 be gradually condensed. When passing through the mixing condenser 8 warms the coolant is absorbed by absorbing the heat of condensation. The heated coolant flows from the last capacitor stage into a collecting vessel 9, which is preferably as Falling vessel is designed with a barometric inlet. From the collecting vessel 9 promotes a Pump 10 the coolant through the heat exchanger 11, in which it by: Jiilsole is cooled, which is passed through line 20 in the circuit where a refrigerating machine 12 wird0 In the heat exchanger 11, the coolant is cooled to such an extent that the in its entire circuit dissipated heat absorbed and keep it at such a low level Temperature is cooled, as it is for the condensation process in the ash condenser 8 is required. To Passage through the heat exchanger 11 the cooled coolant is fed to the mixing condenser 8 for reuse and circulates between the mixing condenser 8, collecting vessel 9, pump 10 and heat exchanger 11. The non-condensable gases are sucked off through a ventilation unit 15 and compressed to atmospheric pressure. The ventilation unit can consist of a multi-stage Steam jet unit with intermediate condensers consist or consist of a pre-compression stage of the aforementioned type in connection with a vacuum pump or only from a suitable vacuum pump.

Das im Kondensationskreislauf verwendete Kühlmittel ist erfindungsgemäß so beschaffen, daß zwei Forderungen erfüllt werden, nämlich daß beim Durchlauf weder durch den Mischkondensator 8 noch durch den Wärmeaustauscher 11, in dem bedingt durch die Kühlsole relativ niedrige Temperaturen bestehen, eine eisbildung auf der Kühlmittelseite auftritt und daß das Kühlmittel hinsichtlich Siedepunktserhöhung ähnliche Eigenschaften aufweist wie die im Kristallisator abgekühlte Lösung, so daß die iedepunkterhöhung beider Medien möglichst gleich hoch ist und sich deren Einwirkung aufeinander mehr oder weniger aufhebt. Beim Beispiel hat sich als Kühlmittel wäßrige Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 30 Gew.-% H2SO4 als geeignet eriesen. Der Erstarrungspunkt der Lösung liegt so niedrig, daß eine Eisbildung im Wärmeaustauscher 11 nicht eintreten kanne Andererseits liegt die Siedepunkterhöhung der etwa 30 zeigen S chivef els aurelösuag bei dem vorliegenden Vakuum etwa in der gleichen Größenordnung wie die Siedepunkterhöhung der im Kristallisator durchgesetzten Lösung.The coolant used in the condensation cycle is according to the invention designed in such a way that two requirements are met, namely that neither through the mixing condenser 8 still through the heat exchanger 11, in which conditionally relatively low temperatures exist due to the cooling brine, an ice formation on the Coolant side occurs and that the coolant in terms of boiling point increase has similar properties as the solution cooled in the crystallizer, see above that the boiling point increase of both media is as high as possible and their Action on each other more or less cancels. The example has been used as a coolant aqueous sulfuric acid with a concentration of about 30% by weight H2SO4 is suitable eriesen. The freezing point of the solution is so low that ice formation in the Heat exchanger 11 cannot enter On the other hand, there is an increase in the boiling point of the 30 or so show S chivef els aurelösuag in the present vacuum approximately in the same order of magnitude as the increase in boiling point that prevailed in the crystallizer Solution.

Der Kühlmittel-Kreislauf reichert sich durch Aufnahme des kondensierten Yaen ständig an. Das Volumen des umgewälzten Kühlmittele wird dadurch konstant gehalten, daß eine entsprechende Menge des Kühlmittels dem Kreislauf ständig oder diskontinuierlich über Leitung 13 entzbgen wird. Die in dem bei 13 abfließenden Kühlmittel enthaltene Säuremenge wird durch Zugabe von konzentrierter H2S04 mit ca. 95 % Konzentration ausgeglichen, so daß der mittlere Säuregehalt im Kühlmittelkraislauf konstant bei etwa gleicher Höhe gehalten werden kann. Die Zugabe der konzentrierten H2S04 erfolgt zweckmäßig übsr Leitung 14 vor dem Wärmetauscher 11. Die über Leitung 13 abgeschiedene Menge Kühlmittel entspricht volumenmäßig der im Mischkondensator 6 kondensierten -BrUdenmenge zuzüglich der über Leitung 14 zugeflhrten Menge konzentrierter K2S04.The coolant circuit is enriched by absorbing the condensed Yaen on all the time. The volume of the circulated coolant is kept constant, that a corresponding amount of the coolant the circuit constant or is withdrawn discontinuously via line 13. The in the at 13 outflowing The amount of acid contained in the coolant is reduced by adding concentrated H2S04 approx. 95% concentration balanced, so that the average acid content in the coolant flow can be kept constant at approximately the same height. The addition of the concentrated H2S04 is expediently carried out via line 14 upstream of the heat exchanger 11. The via line 13 The amount of coolant separated corresponds in terms of volume to that in the mixing condenser 6 condensed amount of vapor plus the amount of concentrated oil fed in via line 14 K2S04.

Die durch Leitung 13 abfließende Kühlmittslmenge mit ca.The amount of coolant flowing off through line 13 is approx.

30 % H2S04 wird innerhalb des Produktionsbetriebes weiterverwendet Das in Figur 1 gezeigte Kühlverfahren wird vorteilhaft auch für die Kristallisation von Lösungen verwendet, die mit anorganischen Salzen angereichert sind. In diesem Fall enthält das Kühlmittel einige der in der Lösung enthaltenen Salze in einer derart hohen Konzentration, daß eine Eisbildung im KUhlmittel-Krilauf nicht eintreten kann, z. B. Natriumchlorid und Kaliumchlorid (NaCl, KCl).30% H2S04 is reused within the production facility The cooling process shown in FIG. 1 is also advantageous for the crystallization used by solutions enriched with inorganic salts. In this The coolant contains some of the salts contained in the solution in one case such a high concentration that ice does not form in the coolant tank can e.g. B. Sodium chloride and potassium chloride (NaCl, KCl).

Die Zugabe der Salze zum Kühimìttel-Kreislåuf erfolgt durch Leitung 14. Die überschüssige Kuhlmittelmenge fließt uber Leitung 13 ab und wird in den Produktionsprozeß zurückgeführt, z. B. zum Lasern von Rohsalz.The salts are added to the cooling circuit by means of a pipe 14. The excess amount of coolant flows off via line 13 and is in the Production process returned, z. B. for lasering raw salt.

Bei dem aufgeführten Beispiel lagen die Kühlungs-Endtempsraturen im Kristallisator mit 20 C und die tiefste Temperatur der Kühlsole in der Kältemaschine 12 mit etwa minus 100C so nahe am Eispunkt von Wasserdampf, daß die Zwischenschaltung eines geeigneten Kühlmittels, in diesem Fall 30 lige H2S04, erforderlich war.In the example given, the final cooling temperatures were in Crystallizer with 20 C and the lowest temperature of the cooling brine in the refrigeration machine 12 with about minus 100C so close to the ice point of water vapor that the interconnection a suitable coolant, in this case 30 liter H2S04, was required.

In llen, in denen eine geringere Abkühlung als zuvor, z.B. nur auf 10 bis 15 °a in der letzten Kristallisatorstufe, erforderlich ist, kann eine Varfahrensvariante nach Figur 2 eingesetzt werden.In cases where there is less cooling than before, e.g. only on 10 to 15 ° a is required in the last crystallizer stage, a variant of the process can be used can be used according to Figure 2.

Gemäß figur 2 wird die abzukühlende Lösung, wie zuvor beschrieben, über Leitung 18 zugefthrt und im 7ärmetauscher 1 vorgekühlt, bevor sie im Kristallisator 2 bis auf die vorgesehene Endtemperatur abgekühlt wird Über eine Pumpe 3 wird der Salzbrei aus der letzten Kristallisatorstufe abgezogen und über ein Eindicker-System 4 der Zentrifuge 5 oder dem Filter 5 zur Abtrennung des Sahen von der Mutterlösung zugeführt. Die vom Eindickersystem 4 kommende Mutterlösung fließt über Zwisohengefäß 7 und Pu>-pe 6 durch den Wärmetauscher 1, wo sie sich unter Abkühlung der zugeführten warmen Lösung aufwärmt. Die Kondensation der bei der Vakuum-Xühlung entstehenden Brüden erfolgt in einem mehrstufigen Mischkondensator 8, @ durcX8%in im Kreislauf über Leitung 19 geführtes Kühlmittel fließt.According to FIG. 2, the solution to be cooled is, as previously described, fed in via line 18 and precooled in the heat exchanger 1 before being in the crystallizer 2 is cooled down to the intended final temperature. A pump 3 is used for the Salt slurry withdrawn from the last crystallizer stage and passed through a thickener system 4 of the centrifuge 5 or the filter 5 for separating the saw from the mother liquor fed. The mother liquor coming from the thickener system 4 flows over the intermediate vessel 7 and Pu> -pe 6 through the heat exchanger 1, where they are cooled while the supplied warm solution warms up. The condensation that occurs during vacuum cooling Vapors take place in a multi-stage mixing condenser 8, @ durcX8% in the circuit coolant conducted via line 19 flows.

Die Rückkühlung dieses über Sammelgefäß 9 und Pumpe 10 geführten Kühlmittels erfolgt in einem Wärmeaustauscher 11, der mit Kühlsole über Leitung 20 aus einer Kältemaschine 12 beschickt wird. Da die Temperatur der letzten Kristallisatorstufe höher als bei Figur 1 liegt, kann der Wärmeaustauscher 11 derart betrieben werden, daß Temperaturen unter dem Gefrierpunkt des Wassers vermieden werden. In diesem Fall kann als Kühlmittel Wasser ohne Beimischung von Zusatzmitteln zwecks Absenkung des Gefrierpunktes und/oder Erhöhung des Siedepunktes verwendet werden. Aus dem Kühlmittel-Kreislauf wird eine der kondensierten Brüdenmenge entsprechende Flüssigkeitsmenge abgeführt, um das Volumen des Kühlmittel-Kreislaufes konstant zu halten. Das durch Leitung 13 abgeführte Kühlmittel enthält geringe Mengen von in den Brüden zum Mischkondensator 8 mitgerissenen Flüssigkeitspartikeln aus der Lösung im Kristallisator. Es kann mit diesen Bestandteilen entweder in den Produktionsprozeß zuruckgeführt werden oder muß anderweitig aufbereitet werden.The recooling of this coolant passed through the collecting vessel 9 and pump 10 takes place in a heat exchanger 11, which with cooling brine via line 20 from a Refrigerator 12 is charged. Because the temperature of the last crystallizer stage higher than in Figure 1, the heat exchanger 11 can be operated in such a way that temperatures below the freezing point of the water are avoided. In this Case can be used as coolant water without admixture of additives for the purpose of lowering the freezing point and / or raising the boiling point can be used. From the The coolant circuit becomes an amount of liquid corresponding to the amount of condensed vapor discharged in order to keep the volume of the coolant circuit constant. That through Line 13 discharged coolant contains small amounts of in the vapors to the co-condenser 8 entrained liquid particles from the solution in the crystallizer. It can with these Components either fed back into the production process or must be processed in some other way.

Eine zusätzliche Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 3 dargestellt.An additional embodiment of the method according to the invention is shown in Figure 3 shown.

DEr Prozeß-Ablauf im Wärmeaustauscher 1, Kristallisator 2, Pumpe 3, Eindicker 4, Zentrifuge 5, Zwischengefäß 7 und Pumpe 6 verläuft wie beschrieben. Für die Kondensation der vom Kristallisator kommenden Brüden wird aber gemäß Figur 3 kein mehrstufiger Miechkondensator verwendet, sondern mehrere hintereinandergeschaltete Oberflächen-Kondensatoren 16, bevorzugt je 1 Stück pro Kristallisatorstufe. Durch die Oberflächen-Kondensatoren 16 fließt nun gekühltes wasser oder direkt die von der Kältemaschine 12 kommende Kühlsole über Leitung 20 unter Zwischenschaltung der Pumpe 17. Die niedrigste Temperatur der Kühlsole beim Eintritt in einen Oberflächen-Kondensator wird so hoch gehalten, daß eine Eisbildung des im Oberflächen-Kondensator kondensierenden Brüden nicht eintreten kann.The process sequence in heat exchanger 1, crystallizer 2, pump 3, Thickener 4, centrifuge 5, intermediate vessel 7 and pump 6 proceed as described. For the condensation of the vapors coming from the crystallizer, however, according to FIG 3 no multi-stage Miechkondensator used, but several series-connected Surface capacitors 16, preferably 1 piece per crystallizer stage. By the surface capacitors 16 now flows cooled water or directly from the the cooling machine 12 coming cooling brine via line 20 with the interposition of the Pump 17. The lowest temperature of the cooling brine when entering a surface condenser is kept so high that ice formation of the condensing in the surface condenser Vapors cannot enter.

Bei den Schaltungen gemäß Figur 2 und Figur 5 erfolgt die Entlüftung der Kondensatoren durch das Entlüftungs-Aggregat t5.In the circuits according to FIG. 2 and FIG. 5, the ventilation takes place the condensers through the ventilation unit t5.

Claims

Claims Process for cooling aqueous, inorganic salts and optionally solutions containing acids in vacuo, characterized in that that one cools the solution to be cooled under vacuum, the resulting on cooling Vapors condensed by a circulating cooling liquid and that of removes heat absorbed from the coolant through heat exchange.

2. The method according to claim 1, characterized in that as Cooling liquid uses a liquid whose freezing point is lower than water lies.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one adding an inorganic acid and / or inorganic salts to the cooling liquid.

4. The method according to one or more of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the cooling liquid is such an acid or those salts are added which are contained in the solution to be cooled.

5. The method according to one or more of the preceding claims 1 to 4j characterized by measuring the amount of coolant in such a way that that the concentration resulting after mixing with the condensed vapors the acid and / or salts dissolved in the cooling liquid remains constant or only becomes slightly lower.

6. The method according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the vapors by direct contact with the Cooling liquid cools.

7. The method according to one or more of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the lower concentration the cooling liquid by adding a more concentrated cooling liquid and / or fresh acid and / or salts to be dissolved in the cooling liquid.

8. The method according to one or more of the preceding claims 1 to 7, characterized in that part of the circulating cooling liquid continuously withdraws and replaced by a more concentrated coolant and / or concentrated by adding fresh acid and / or inorganic salts.

9. The method according to one or more of the preceding claims 1 to B, characterized in that the withdrawal of cooling liquid and the addition a more concentrated cooling liquid and / or fresh acid and / or inorganic Salts so dimensioned that the volume and the mean concentration of the acid and / or Salts of the circulating cooling liquid remain essentially constant.

10. The method according to any one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the cooling liquid used is water.

11. The method according to one or more of the preceding claims 1 to 10, characterized in that the vapors are condensed by indirect cooling and uses water and / or cooling brine as the cooling liquid.

12. The method according to one or more of the preceding claims 1 to 11, characterized in that the cooling liquid between the condensation part and the cooling unit in the circuit.