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Verfahren zur Herstellung von kon-
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zentrierten Natriumchloridlösungen Konzentrierte wässrige Lösungen
von Natriumchlorid können durch Auflösen von Natriumchlorid bzw. Steinsalz in Wasser
oder in verdünnten Natriumchlorilözungen gewonnen werden. Hierzu kann beispielsweise
das Steinsalz in Stücke geformt als Füllung in eine Kammer eingebracht werden, die
in ihren unteren Teil einen als Filter ausgebildeten Siebboden aufweist.
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Dieser Siebboden trennt die ihm aufliegende Steinsalzschicht von einem
darunterliegenden Sammelraum, in dem sich die aus der Steinsalzschicht abfließende
Lösung sammelt, um. daraus entnommen zu werden. Es werden vorteilhaft mehrere solcher
Kammern flüssigkeitsseitig hintereinandergeschaltet. Das Wasser bzw. die verdünnte
Natriumchloridlö.sung wird über Kopf in diese Kammern eingespeist,sinkt aufgrund
seines Eigengewichts durch die Steinsalzschicht und wird im Sammelraum aufgefangen.
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Von hier aus wird die gesammelte Natriumchloridlösung entweder dem
nächsten Gefäß oder einer technischen Verwendung zugeführt. Da mit zunehmender Betriebsdauer
aus der Steinsalzschicht zunehmende Mengen an Natriumchlorid gelöst werden, reduziert
sich das Natriumchloridangebot in dieser Schicht entsprechend. Die Folge davon ist
ein Absinken der Konzentration des ge-lösten Natriumchlorids in der ablauf enden
Lösung, Außerdem können die einzelnen Gefäße nur periodisch betrieben werden, da
sie in zeitlichen Intervallen von
allen Rückständen gereinigt und
neu mit Steinsalz beschickt werden müssen.
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Diese Nachteile werden zum Teil durch eine zur Zeit noch gebräuchlichere
Möglichkeit der großtechnischen Bereitung von Natriumchloridlösungen aus Steinsalz
vermieden. Danach wird das Steinsalz kontinuierlicht in einen Löseturm über Kopf
eingebracht, in dem über einen Siebboden eine Steinsalz schicht von nahezu konstanter
Stärke aufrechterhalten wird. Das Wasser bzw.
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die verdünnte Natriumchloridlösung wird in diesem Turm von unten eingeführt
und steigt in dem Turm bis zu einem Uberlauf am Turmkopf empor. Aus diesem tRberlauf
wird kontinuierlich eine konzentrierte bzw. konzentriertere Natriumchloridlösung
abgezogen. Auch bei dieser Verfahrensweise ist es notwendig, wenigstens zwei Türme
flüssigkeitsseitlg hintereinander zu schalten. Jedoch reichern sich insbesondere
in dem Turm, der von dem Wasser bzw. der verdünnten Natriumchloridlösung zuerst
durchströmt wird, mit zunehmender Betriebsdauer die in dem Steinsalz enthaltenen
unlöslichen Rückstände an. Dadurch wird es notwendig, diese Rückstände von Zeit
zu Zeit unter Stillegung des betreffenden Löseturns daraus zu entfernen. Wenn die
aus dieser Notwendigkeit resultierenden Eonzentratn onssch*rankungen in der herzustellenden
Natriiimchloridlösung vermieden werden sollen, müssen wenigstens drei solcher Lösetürme
flüssigkeitsseitig so verbunden sein, daß jeweils zwei dieser Nösetürrae in Betrieb
sind, während der dritte gereinigt wird. Auf diese Weise können diese Lösetürme
in einer Art ouasi-kontinuierlichen Betrieb gefahren werden, der jedoch in jedem
Turm von Zeit zu Zeit unterbrochen werden muß.
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Daraus ergibt sich die Aufgabe, Möglichkeiten zu suchen, die einen
vollständig kontinuierlichen Betrieb der groß-
technischen Bereitung
von Natriumchloridlösungen aus diesen enthaltenden Ausgangsmaterialien, insbesondere
Steinsalz und aus Wasser bzw. verdünnteren Natriumchloridlösungen, gestattet.
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Es ist ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierten wässrigen
Natriumchloridlö sungen bei Raumtemperatur durch kontinuierliches Eintragen von
Steinsalz über Kopf in einen Lösetürme, in dem von unten Wasser bzw.
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verdünntere Natriumchloridlösung eingeführt und dessen tberlauf die
konzentriertere wässrige Natriunchlorid--lösung entnommen wird, während der unlösliche
Rückstand aus dem unteren Teil des Turms abgezogen wird, gefunden worden. Danach
wird das gemahlene Steinsalz der obersten von mehreren zentrisch untereinander angeordneten
und über zentrale Öffnungen miteinander verbundenen Rührkammern und das Wasser bzw.
die verdünnte Natriunchloridlösung in die unterste Rührkammer in riengen pro Zeiteinheit
eingeführt, die ausreichen, um in den einzelnen Rührkammern bei vollständiger Füllung
eine Trübedichte von 30 bis 50 Gewichtsprozent ständig aufrechtzuerhalten, wobei
die konzentrierte bzw. konzentriertere Natriumchloridlösung aus dem tberlauf der
obersten Riihrkanmer über einen Dephlegmator entnommen und von Feststoffen befreit
wird.
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Für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung können außer Steinsalz
auch andere Natriumchlorid enthaltene Substanzen, wie beispielsweise Eindampfrückstände
und dgl., eingesetzt werden. Dieses Ausgangsmaterial wird gemahlen eingesetzt und
kontinuierlich der obersten von mehreren zentrisch untereinander angeordneten und
über zentrale Öffnungen miteinander verbundenen Rührkammern zugeführt. Besonders
günstige Ergebnisse hinsichtlich
des Durchsatzes lassen sich erreichen,
wenn das Steinsalz in einer durchschnittlichen Korngröße von 5 mm und weniger eingesetzt
wird.
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Als Lösungsmittel wird Wasser oder eine Natriumchloridlösung verwendet
deren Natriumchloridkonzentration unter der Sättigungskonzentration liegt. Auch
wässrige Nösungen, die bereits andere Salze gelöst enthalten und noch Lösevermögen
für Natriumchlorid besitzen sowie Ammoniaklösungen können als Lösungsmittel für
das erfindungsgemaße Verfahren eingesetzt werden. Das Lösungsmittel wird in die
unterste der zentrisch untereinander angeordneten Rührkammern kontinuierlich eingespeist,
wobei diese Einspelszone über der Zone liegen nuß, in der sich der unlösliche Rückstand
des Steinsalzes sammelt. In den Rührkammern soll eine Trübe mit einem Feststoffgehalt
von etwa 50 % entstehen und aufrechterhalten werden.
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Hierbei ist es günstig, die vertikale Strönungsgeschsindigkeit der
flüssigen Phase in dem Rührkammernsystem auf etwa 0.1 cm/sec,vorzugsJeise von 0,08
bis 0,2 cm/sec, einzuregeln. Daraus ergibt sich eine vorteilhafte mittlere Verweilzeit
für die Lösung in den Reaktionskammersystem von 5 bis 9 Minuten, Die aus der, in
Strömungsrichtung gesehen, letzten bzw.
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obersten Kammer des Rührkammernsystems abfließende konzentrierte Natriumchloridlösung
wird in einen Dephlegmator eingeführt. In diesen Dephlegmator wird die Natriumchloridlösung
Bedingungen ausgesetzt, unter denen sich die darin suspendierten Feststoffteilchen
zumindest in der Hauptmenge absetzen. Um diese Wirkung zu erreichen, dürfen in dem
Dephlegmator keinerlei Eirrichtungen, wie beispielsweise Rührorgane, vorgesehen
sein, die auf die Natriumchloridlösung mit Bewegungs-
impulsen einwirken
könnten. Auf das Absitzen der Feststoffteilchen in der Natriumchloridlösung wirkt
es sich dagegen vorteilhaft aus, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Natriumchloridlösung
in dem Dephlegmator bzw.
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durch Vergrößerung des Strömungsquerschnitts verlangsamt wird. Auch
jede andere technische Maßnahme zur Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit kann
hier angewendet werden, sofern sie in der Natriumchloridlösung keine Turbulenzen
hervorruft. Anstelle des Dephlegnators können auch Vorrichtungen eingesetzt werden,
mit denen zumindest die IIauptmenge des in der Trübe enthaltenen Feststoffanteils
lurch Absitzen entfernt tnrd und in das Rührkammersysten zurückkehrt, so, daß eine
von Feststoffen weitgehend befreite Natriumchloridlösun; aus dem Überlauf der Beruhigungszone,
die beispielsweise als Dephlegmator ausgebildet sein kann, abgezogen wird. Wenn
diese Natriumchloridlösung anschließend noch Restmengen an Feststoffen enthält,
können diese in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Filtration, von der
Natriumchloridlösung abgetrennt werden. Die hierbei anfallenden Feststoffe werden
vorteilhaft zusammen mit den Steinsalz in die oberste Rührkammer des Rührkammersystens
wieder eingeführt.
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Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine
Vorrichtung besonders bewährt, bei der das Rührkammersystem aus drei bis fünf zentrisch
übereinander angeordneten Rührkammern, die durch Böden mit Mittelöffnungen voneinander
getrennt sind, durch die die Welle eines von außen angetriebenen Rührwerks geführt
ist, auf der in jeder Rührkammer Rührflügel symmetrisch angeordnet sind, besteht
und mit einer zur obersten Rührkammer führenden Dosiereinrichtung für festes Natriumchlorid
sowie einer in die unterste Rührkammer führenden Flüssigkeitsdosierung und einer
aus den nach
unten gewölbten Boden austretenden Austragsvorrichtung
für breiige Substanzen versehen ist.
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Die Rührkammern sind vorzugsweise zu einer runden turmartigen Säule
übereinander angeordnet. Das Verhältnis von Durchmesser zu Höhe in den einzelnen
Rührkammern soll zwischen 1 und 3 liegen. Die einzelnen Rührkammern sind durch Böden
voneinander getrennt, die eine Mittelöffnung aufweisen. Der Durchmesser dieser Mittelöffnung
soll in jedem Fall größer sein als der Durchmesser der durch diese Mittelöffnung
hindurchgefürten Rührwelle.
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Vorzugsweise soll der Durchmesser der Mittelöffnung wenigstens dreimal
so groß sein wie der Durchmesser der Rührwelle.
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Auf der Rührwelle sind in jeder Rührkammer zwei Riihrflügelpaare vorzugsweise
zueinander un 90° versetzt untereinander angeordnet. Jedes dieser Rührflügelpaare
weist vorteilhaft zwei Flügel auf, die aus zwei Blättern gebildet werden, welche
um die mittlere Längsachse des Rührflügels in einem Winkel zueinander gedreht sind.
Das Verhältnis der Länge des wellennahen Rührplatzes zu der Länge des wellenfernen
Rührplatzes soll dabei vorzugsweise 2 : 1 betragen. Unabhängig von deren konstruktiven
Ausbildung sollen die Rührblätter oder Rührorgane in der Lage sein, eine maximale
Durchwirbelung der zu behandelnden Trübe in den Rührkammern zu bewirken.
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Ein Beispiel eines solchen Rührkammersystems gemäß der Erfindung ist
in der Figur schematisch dargestellt. Die Rührkammern 1 bis 4 und der Dephelegmator
5 sind übereinander angeordnet und werden durch die Böden 6 bis 9 voneinander getrennt,
die die Mittelöffnungen 10 bis 13 aufweisen. Durch diese iLSttelöffnungen 10 bis
13 verläuft die Rührwelle 14, die über einen nicht dargestell-
ten
Antrieb in Rotation versetzt werden kann. Durch den Dephlegmator 5 führt die Zuführungseinrichtung
15, die von einer nicht dargestellten Dosiereinrichtung kommt, aus der das Steinsalz
mengenmäßig dosiert der obersten Rührkammer 4 kontinuierlich zugeführt wird. An
oberen Rand des Dephlegmators 5 ist außerdem ein Überlauf 16 vorgesehen. Der Boden
17 der in Volumen vorzugsweise etwas höheren untersten Rührkammer 1 ist vorteilhaft
gewölbt order konisch ausgebildet. An der tiefsten Stelle des so geformten Bodens
17 ist die Austrageeinrichtung 18 für breiige Substanzen, wie beispielsweise eine
Zellenschleuse oder ein Bodenventil, vorgesehen. Außerdem weist die untere Rührkammer
seitlich angeordnet Zuleitungen 19 und 20 auf, die von einer nicht dargestellen
Dosiercinrichtung kommend, dem Rührkammersystem kontinuierlich Wasser oder verdünnte
Natriumchloridlösung ziiiJiren.
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In jeder der Rührkammern 1 bis 4 sind auf der Püliielle 14 zwei Rührflügelpaare
21 vorgesehen, die um 900 versetzt zueinander auf der Rührwelle angeordnet sind.
Jeder Rührflügel dieser Rührflügelpaare 21 besteht aus einem wellennahen und einem
wellenfernen Rührblatt 22 bzw. 23, die eberfalls so angeordnet sein können, daß
ihre Rührflächen einen Winkel einschließen, durch dessen Scheitel die mittlere Längsachse
des betreffenden Rührflügels verläuft.
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Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Rührkammersystem
über die Zuführungsleitungen 19 und 20 pro Zeiteinheit eine vorbestimmte Menge an
Wasser oder verdünnter Natriumchloridlösung zugeführt und gleichzeitig durch die
Zuführungseinrichtung 15 pro Zeiteinheit eine vorbestimmte Menge an gemahlenem Steinsalz
ein gespeist. Diese kontinuierliche Zuführung beider Komponenten ist so aufeinander
abzustimmen, daß die
Rührkammern 1 bis 4 ständig mit einer Trübe
mit etwa 30 bis 50 % Feststoffgehalt gefüllt sind, die durch das Rührwerk in dauernder
Bewegung gehalten wird. Die U;nfangsgeschwindigkeit des Rührwerks soll dazu vorteilhaft
etwa 3 m/sec betragen. Durch entsprechende Auswahl der Durchmesser der Mittelöffnungen
10 bis 13 in den Böden 6 bis 9 ist es möglich, in den Rührkammern 1 bis 4 eine gleichmaßige
Trübedichte einzustellen. Die Durchmesser der Mittelöffnungen können dabei von der
Mittelöffnung 10 zur Mittelöffnung 13 hin größer werden. Da diese Durchmesser jedoch
auch von anderen verfahrens- und vorrichtungstechnischen Größen abhängig sind, kann
die richtige Größe dieser Durchmesser nur in einfachen Vorversuchen bestimmt werden.
Aus der Rührkammer 4 fließt die Trü durch die Mittelöffnungen 13 des Bodens 9 in
den Depçlegmator 5, in dem die Trübe sich weitgehend klärt. Die IIöhe und der Durchmesser
des Dephlegnators 5 hängen dabei wesentlich von der gewünschten Klärwirkung ab.
Vorteilhaft werden die Abmessungen des Dephlegmators 5 so gewillt, daß der weitaus
größte Teil des Feststoffgehalts der Trübe in dem Dephlegmator 5 verbleibt und in
die Rührkammer 4 zurückfließt, während am Auslauf 16 kontinuierlich in gewünschter
Konzentration vorzugsweise eine gesättigte ITatriumchloridlösung abgezogen wird,
die nur noch einen geringen Feststoffgehalt aufweisen kann. Jeun es sich für die
nachfolgende Verwend-ung der Natriumchloridlösung als notwendig erreist, kann die
Feststoffrestnenge daraus abfiltriert oder -zentrifugiert werden.
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Die hierbei anfallenden Feststoffe werden den Rührkammersysten zusammen
mit dem frischen Steinsalz wieder zugeführt.
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Auf dem Boden 17 der untersten Rührkammer 1 sammelt sich der unlösliche
Anteil des Steinsalz es und setzt sich in den gewölbten bzw. konischen Teil des
Bodens 17 ab. Von
hier kann dieser Rückstand durch die Austragevorrichtung
18 für breiige Substanzen in zeitlichen Abständen oder kontinuierlich entnommen
werden. Beim Einsatz von rücl.-standsreichem Steinsalz kann es vorteilhaft sein,
diesen Rückstand mit dem als Lösungsmittel in die erfndungsgemäße Vorrichtung einzuspeisenden
wasser bzw. verdünnten Natriumchloridlösung zu waschen.
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Ein wesentlicher Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
betriebenen Vorrichtung der Erfindung ist in der hohen Effektivität des Zusammenwirkens
von Verfahren und Vorrichtung sowie in der Verfahrensführung im Gegenstrom. zu sehen.
Bei einem Gesamtvolumen eines erfindungsgemäßen Rührkammersytems von nur 14,5 m3
können in 24 Stunden aus 1014 t Steinsalz mit 2661 m3 Wasser als Lösungsmittel 3012
m3 gesättigte Natriumchloridlösung bereitet werden. Die Durchsatzkapazität der nach
dem erfindungsgemäßon Verfahren betriebenen Vorrichtung der Erfindung beträgt somit
etwa 70 t Steinsalz pro m3 und Tag, während der entsprechende Wert für die gebräuchlichen
Lösetürme bei etwa 1,5 t Steinsalz pro m3 und Tag liegt.
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Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist anzusehen,
daß die unlöslichen Rückstände aus dem Rührkammersystem der Erfindung kontinuierlich
abgezogen werden können, ohne das Betreiben der Rührkammer einstellen und das Rührkammersystem
leerfahren zu müssen, wie es bei den heute noch im Einsatz befindlichen Lösetürmen
notarendig ist.
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Die nach erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Natriunchloridlösung
kann der Sodaerzeugung oder der Chloralkalielektrolyse als Ausgangsmaterial zugeführt
werden.
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L e e r s e i t e