DE2643341B2 - Verfahren zur Herstellung von konzentrierten Natriumchloridlösungen - Google Patents

Description

gewährleistet ist. Außerdem enthält die aus der bekannten Vorrichtung abgezogene Salzlösung noch suspendierte Feststoffteilchen, da die Salzlösung aus einem Rührraum abgezogen wird, in dessen laufend durchgerührtem Inhalt noch erhebliche Mengen an Ungelöstem suspendiert sind.

Daraus ergibt sich die Aufgabe, Möglichkeiten zu suchen, die einen vollständig kontinuierlichen Betrieb der großtechnischen Bereitung von Natriumchloridiösungen aus diesen enthaltenden Ausgangsmaterialien, in insbesondere Steinsalz und aus Wasser bzw. verdünnteren Natriumchloridlösungen, gestattet, die von Feststoffen weitgehend frei sind.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von konzentrierten wäßrigen Natriumchloridlösungen bei Raumtemperatur durch kontinuierliches Eintragen von Steinsalz über Kopf in einen Löseturm mit mehreren zentrisch untereinander angeordneten Rührkammern, in dem von unten Wasser bzw. verdünntere Natriumchloridlösung eingeführt und dessen Überlauf die konzentriertem wäßrige Natriumchloridlösung entnommen wird, während der unlösliche Rückstand aus dem unteren Teil des Turms abgezogen wird, gefunden worden. Danach wird das gemahlene Steinsalz der obersten Rührkammer, die über zentrale öffnungen mit den anderen Rührkammern verbunden ist und das Wasser bzw. die verdünnte Natriumchloridlösung in die unterste Rührkammer in Mengen pro Zeiteinheit zugeführt, die ausreichen, um in den einzelnen Rührkammern bei vollständiger Füllung eine Trübedichte von 30 bis 50 Gew.-% ständig jo aufrechtzuerhalten, wobei die konzentrierte bzw. konzentriertere Natriumchloridlösung aus dem Überlauf der obersten Rührkammer über einen Dephlegmator entnommen und von Feststoffen befreit wird.

Für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung r> können außer Steinsalz auch andere Natriumchlorid enthaltende 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.

Als Lösungsmittel wird Wasser oder eine Natriumchloridlösung verwendet, deren Natriumchloridkonzentration unter der Sättigungskonzentration liegt. Auch wäßrige Lösungen, die bereits andere Salze gelöst enthalten und noch Lösevermögen für Natriumchlorid besitzen, sowie Ammoniaklösungen können als Lösungsmittel für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden. Das Lösungsmittel wird in die unterste der zentrisch untereinander angeordneten Rührkammern kontinuierlich eingespeist, wobei diese Einspeisezone über der Zone liegen muß, 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. Hierbei ist es günstig, die vertikale Strömungsgeschwindigkeit der flüssigen Phase in dem Rührkammersystem auf etwa 0,1 cm/sec, vorzugsweise von 0,08 bis 0,2 cm/sec, einzuregeln. Daraus ergibt sich eine vorteilhafte mittlere Verweilzeit für die Lösung in dem Reaktionskammersystem von 5 bis 9 Minuten.

Die aus der in Strömungsrichtung gesehen letzten bzw. obersten Kammer des Rührkammersystems abfließende konzentrierte Natriumchloridlösung wird in einen Dephlegmator eingeführt In diesem 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 Einrichtungen, wie beispielsweise Rührorgane, vorgesehen sein, die auf die Natriumchloridlösung mit Bewegungäimpulsen 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. 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 Dephlegmator können auch Vorrichtungen eingesetzt werden, mit denen zumindest die Hauptmenge des in der Trübe enthaltenen Feststoffanteils durch Absitzen entfernt wird und in das Rührkammersystem zurückkehrt, so daß eine von Feststoffen weitgehend befreite Natriumchloridlösung 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 dem Steinsalz in die oberste Rührkammer des Rührkammersystems wieder eingeführt.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine Vorrichtung mit einem Rührkammersystem aus vorzugsweise 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 und mit einer zur obersten Rührkammer führenden Dosiereinrichtung für festes Natriumchlorid sowie einer in die unterste Rührkammer führenden Flüssigkeitsdosierung und einer aus dem nach unten gewölbten Boden austretenden Austragsvorrichtung für breiige Substanzen versehen ist, bewährt. Danach sollen die in jeder Rührkammer vorgesehenen Rührflügelpaare mit je zwei symmetrisch angeordneten Rührflügeln ausgerüstet sein, die zwei im Winkel gegeneinander verdrehte Rührblätter aufweisen, wobei das Verhältnis der Längen des wellennahen Rührblattes zu der des wellenfernen Rührblattes 2 :1 beträgt.

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 hindurchgeführten Rührwelle. Vorzugsweise soll der Durchmesser der Mittelöffnung wenigstens dreimal so groß sein wie der Durchmesser der Rührwelle.

Auf der Rührwelle sind in jeder Rührkammer zwei Rührflügelpaare, vorzugsweise zueinander um 90° versetzt, untereinander angeordnet. 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.

Ein Beispiel eines solchen Rührkammersystems gemäß der Erfindung ist in der Figur schematisch dargestellt. Die Rührkammern 1 bis 4 und der Dephlegmator 5 sind übereinander angeordnet und werden durch die Böden 6 bis 9 voneinander getrennt, die die Mittelöffnungen 10 bis 13 aufweisen. Durch diese Mittelöffnungen 10 bis 13 verläuft die Rührwelle 14, die über einen nicht dargestellten 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. Am oberen Rand des Dephlegmator 5 ist außerdem ein Überlauf 16 vorgesehen. Der Boden 17 der im Volumen vorzugsweise etwas höheren untersten Rührkammer 1 ist vorteilhaft gewölbt oder 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 dargestellten Dosiereinrichtung kommend, dem Rührkammersystem kontinuierlich Wasser oder verdünnte Natriumchloridlösung zuführen.

In jeder der Rührkammern 1 bis 4 sind auf der Rührwelle 4 zwei Rührflügelpaare 21 vorgesehen, die um 90° versetzt zueinander auf der Rührwelle angeordnet sind. Jeder Rührflügel dieser Rührflügelpaare 21 besteht aus einem wellennahen und einem wellenfernen Rührblatt 22 bzw. 23, die ebenfalls so angeordnet sein können, daß ihre Rührflächen einen Winkel einschließen, durch dessen Scheitel die mittlere Längsachse des betreffenden Rührflügels verläuft.

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 eingespeist. 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 Umfangsgeschwindigkeit 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 I bis 4 eine gleichmäßige 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 Trübe durch die Mittelöffnungen 13 des Bodens 9 in den Dephlegmator 5, in dem die Trübe sich weitgehend klärt. Die Höhe und der Durchmesser des Dephlegmators 5 hängen dabei wesentlich von der gewünschten Klärwirkung ab. Vorteilhaft werden die Abmessungen des Dephlegmator 5 so gewählt, 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 Natriumchloridlösung abgezogen wird, die nur noch einen geringen Feststoffgehalt aufweisen kann. Wenn es sich für die nachfolgende Verwendung der Natriumchloridlösung als notwendig erweist, kann die Feststoffrestmenge daraus abfiltriert oder -zentrifugiert werden. Die hierbei anfallenden Feststoffe werden dem Rührkammersystem zusammen mit dem frischen Steinsalz wieder zugeführt.

Auf dem Boden 17 der untersten Rührkammer 1 sammelt sich der unlösliche Anteil des Steinsalzes und setzt sich in dem 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 rückstandsreichem Steinsalz kann es vorteilhaft sein, diesen Rückstand mit dem als

jo Lösungsmittel in die erfindungsgemäße Vorrichtung einzuspeisenden Wasser bzw. verdünnten Natriumchloridlösung zu waschen.

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 Rührkammersystems von nur 14,5 m³ können in 24 Stunder aus 1014 t Steinsalz mit 2661 m³ Wasser als Lösungsmittel 3012 m³ gesättigte Natriumchloridlösung bereite! werden. Die Durchsatzkapazität der nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren betriebenen Vorrichtung dei Erfindung beträgt somit etwa 70 t Steinsalz pro m³ unc Tag, während der entsprechende Wert für die gebräuchlichen Lösetürme bei etwa 1,5 t Steinsalz prc m³ und Tag liegt. Als weiterer Vorteil der erfindungsge mäßen Vorrichtung ist anzusehen, daß die unlöslicher Rückstände aus dem Rührkammersystem der Erfindung

so kontinuierlich abgezogen werden können, ohne dai Betreiben der Rührkammer einstellen und das Rühr kammersystem leerfahren zu müssen, wie es bei der heute noch im Einsatz befindlichen Lösetürmer notwendig ist.

Die nach erfindungsgemäßem Verfahren hergestellt! Natriumchloridlösung ist weitgehend frei von Frststof fen und kann der Sodaerzeugung oder der Chloralkali elektrolyse als Ausgangsmaterial zugeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von konzentrierten, wäßrigen Natriumchloridlösungen bei Raumtemperatur durch kontinuierliches Eintragen von Steinsalz über Kopf in einen Löseturm mit mehreren zentrisch untereinander angeordneten Rührkammern, in den von unten Wasser bzw. verdünnte Natriumchloridlösung eingeführt und aus dessen Oberlauf die konzentrierte, wäßrige Natriumchloridlösung entnommen wird, während der unlösliche Rückstand aus dem unteren Teil des Reaktionsgefäßes abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gemahlene Steinsalz der obersten Rührkammer, die über zentrale öffnungen mit den anderen Rührkamrnern verbunden ist, und das Wasser bzw. die verdünnte Natriumchloridlösung in die unterste Rührkamrner in Mengen pro Zeiteinheit kontinuierlich zugeführt werden, die ausreichen, um in den einzelnen Rührkammern bei vollständiger Füllung eine Trübedichte von 30 bis 50% ständig aufrechtzuerhalten, wobei die konzentrierte Natriumchloridlösung aus dem Überlauf der obersten Rührkammer über einen Dephlegmator entnommen und von Feststoffen befreit wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-2^r.eichnet, daß das Steinsalz mit einer durchschnittlichen Korngröße von 5 mm und weniger eingesetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der flüssigen Phase in dem Rührgefäßsystem auf etwa 0,1 cm/sec eingeregelt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Verweilzeit der Lösung in der Lösevorrichtung auf 5 bis 9 Minuten eingestellt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Natriumchloridlösung abgetrennten Feststoffe zusammen mit dem Steinsalz in die oberste Rührkammer wieder eingeführt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüche 1 bis 5, mit einem Rührkammersystem aus zentrisch untereinander 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 und die mit einer zur obersten Rührkammer führenden Dosiereinrichtung für festes Natriumchlorid sowie einer in die unterste Rührkammer führenden Flüssigkeitsdosierung und einer aus dem nach unten gewölbten Boden austretenden Austragseinrichtung für breiige Substanzen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in jeder Rührkammer (1—4) vorgesehenen Rührflügelpaare (21) mit je zwei symmetrisch angeordneten Rührflügeln ausgerüstet sind, die zwei im Winkel gegeneinander verdrehte Rührblätter (22, 23) aufweisen, wobei das Verhältnis der Längen des wellennahen Rührblattes (22) zu der des wellenfernen Rührblattes (23) 2 :1 beträgt

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der obersten Rührkammer (4) und damit verbunden ein Dephlegmator (5) mit einem Überlauf (16) und Ableitung (13) für den flüssigen Rührkammerinhalt angeordnet sind.

Konzentrierte wäßrige Lösungen von Natriumchlorid können durch Auflösen von Natriumchlorid bzw. Steinsalz in Wasser oder in verdünnten Natriumchloridlösungen gewonnen werden. Hierzu kann beispielsweise das Steinsalz in Stücke geformt als Füllung in eine Kammer eingebracht werden, die in ihrem unteren Teil einen als Filter ausgebildeten Siebboden aufweist. Dieser Siebboden trennt die ihm aufliegende Steinsalzschicht von einem darunterliegenden Sammelraum, in

ίο dem sich die aus der Steinsalzschicht abfließenden Lösung sammelt, um daraus entnommen zu werden. Es werden vorteilhaft mehrere solcher Kammern flüssigkeitsseitig hintereinandergsschaltet. Das Wasser bzw. die verdünnte Natriumchloridlösung wird über Kopf in

diese Kammern eingespeist, sinkt aufgrund seines Eigengewichts durch die Steinsalzschicht und wird im Sammelraum aufgefangen. 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 gelösten Natriumchlorids in der ablaufenden 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.

Diese Nachteile werden zum Teil durch eine zur Zeit noch gebräuchlichere Möglichkeit der großtechnischen Bereitung von Natriumchloridlösung aus Steinsalz vermieden. Danach wird das Steinsalz kontinuierlich in einen Löseturm über Kopf eingebracht, in dem über einen Siebboden eine Steinsalzschicht von nahezu konstanter Stärke aufrechterhalten wird.

Das Wasser bzw. die verdünnte Natriumchloridlösung wird in diesem Turm von unten eingeführt und steigt in dem Turm bis zu einem Überlauf am Turmkopf

empor. Aus diesem Überlauf wird kontinuierlich eine konzentrierte bzw. konzentriertere Natriumchloridlösung abgezogen. Auch bei dieser Verfahrensweise ist es notwendig, wenigstens zwei Türme flüssigkeitsseitig hintereinanderzuschalten. 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 Löseturms daraus zu entfernen. Wenn die aus dieser Notwendigkeit resultierenden Konzentrationsschwankungen in der herzustellenden Natriumchloridlösung vermieden werden sollen, müssen wenigstens drei solcher Lösetürme flüssigkeitsseitig so verbunden sein, daß jeweils zwei dieser Lösetürme in Betrieb sind, während der dritte gereinigt wird. Auf diese Weise können diese Lösetürme in einer Art quasi-kontinuierlichem Betrieb gefahren werden, der jedoch in jedem Turm von Zeit zu Zeit unterbrochen werden muß.

Aus der DE-PS 2 70 380 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Lösen von Salzen im Gegenstrom bekannt, die jedoch so ausgebildet ist, daß eine Vermischung der leichten und ungesättigten Löselauge

mit der gesättigten schweren Lösung verhindert wird. Zur Herstellung von konzentrierten Natriumchloridlösungen ist diese Vorrichtung jedoch nicht geeignet, da eine ausreichende Durchmischung der Trübe nicht