DE407772C - Verfahren zur Kristallisation von Salzloesungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 2. JANUAR 1925

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 121 GRUPPE 4

(D 37283 IVj 121)

Frangois Duvieusart in Santiago, Chile. Verfahren zur Kristallisation von Salzlösungen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. März 1920 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in Großbritannien vom 3. April 1919 beansprucht.

Die Erfindung betrifft eine Wärmeaus- Es ist bekannt, eine Flüssigkeit dadurch zu

tauschvorrichtung zur Behandlung von Salz- kühlen oder zu erhitzen, daß man sie in un-

lösungen, z. B. Lösungen von Staßfurter Salz, mittelbare Berührung mit einer anderen, nicht-

ohne jedoch auf dieses Salz beschränkt zu mischbaren Flüssigkeit bringt, die eine nied-

sein, und zum fortlaufenden Kristallisieren rigere oder höhere Temperatur als die zu be-

von Salzlösungen o. dgl. handelnde Flüssigkeit besitzt. Bei der Kri-

stallisierung oder Abscheidung von Margarine aus wäßriger Emulsion durch Abkühlung ι mittels Wassers z. B. ist es auch bekannt, die Emulsion und das kalte Wasser in solcher Weise gegeneinander zu bewegen, daß beide. Flüssigkeiten ihre Bewegungsrichtung im we- ■ seitlichen bewahren, dabei mit Hilfe mechanischer Vorrichtungen miteinander ge- j mischt werden.

ίο Die Erfindung besteht in einer Wärme- ι austauschvorrichtung zum Behandeln von ; Salzlösungen o. dgl., bei der gleichfalls eine ; nichtmischbare Flüssigkeit die Wärme einer ! Lösung auf eine andere Lösung überträgt. Die Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß die nichtmischbare Flüssigkeit, nachdem sie die Temperatur der kälteren Salzlösung erhöht hat und eine andere Flüssigkeit von niedrigerer Temperatur als die nichtmischbare Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung durch dasselbe Gefäß geleitet werden.

In den Zeichnungen bringen die Abb. 1 ' und 2 schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. . '<

Bei dem Kristallisationsapparat der Abb. 1 fällt die zu kristallisierende Lösung in Tropfen : durch den Verteiler P in das Rohr A, das mit , Petroleum oder einer anderen, nichtmisch- j baren Flüssigkeit gefüllt ist. Die Flüssigkeits-i tropfen fallen durch Petroleum, kühlen dabei i ab und scheiden Kristalle aus. Das Lösungs- j mittel und die Kristalle sammeln sich am ! unteren Ende des Rohres im Kegel Ιζ, und werden von hier durch eine Pumpe/⁵⁴ in den zur Abscheidung der Kristalle mit einer ! Schnecke versehenen Behälter D gedrückt. ; Dieser und das Rohr A sind zueinander so angeordnet, daß ihre Niveauhöhen der Dichte der Flüssigkeiten entsprechen und letztere · daher ausgeglichen sind. Die Scheidung des Petroleums und der auskristallisierten Flüssigkeit wird am untern Ende des Rohres A und in einer von dem Niveau in D abhängen- j den Höhenlage bewirkt. Je höher das Ni- | veau in D liegt, um so größer ist die Ent- ! fernung vom Boden des Rohres Ä, bei der die Scheidung erfolgt.

Ein Rücklauf rohr / für die Flüssigkeit geht vom Behälter D zum Boden des Kegels K, so i daß ein geschlossener Kreisweg für den Umlauf besteht, wenn die Pumpe/³* in Tätigkeit ist. Das Rohr A wird durch die Pumpe P¹ gespeist. Der Druck im Verteiler wird in i F bestimmt, wo ein Nebenrohr G die Menge der Spedseflüssigkeit regelt. !

Die Flüssigkeit wird aus D durch den Überlauf T zur Speisepumpe P'² des Rohres B geleitet.

Der Behälter D ist senkrecht zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch gelochte Wände E geteilt, die ein gleichmäßiges Strömen der Flüssigkeit in der ganzen Querschnittsweite gewährleisten. Das Rohr B ist ebenfalls mit Petroleum oder einer anderen, nichtmischbaren Flüssigkeit gefüllt. Die aus D kommende Flüssigkeit wird durch den Verteiler/³ verteilt und fällt in feinen Tropfen durch das Petroleum. Die erwärmte Flüssigkeit läuft durch das Rohr X ab, dessen Länge so bemessen, ist, daß sich die Niveauhöhen in den Rohren B und X entsprechend der Dichte der Flüssigkeiten und der Arbeitsleistung des Apparates halten. Die Scheidung des Petroleums von der Flüssigkeit erfolgt am unteren Ende des Rohres B.

Bei regelrechtem Betriebe wird das Petroleum im Rohr A durch das Zusammentreffen mit der auszukristallisierenden Flüssigkeit erwärmt. Das wärmere Petroleum steht oben im Rohr A₁ von wo es durch das Rohr ./V in das untere Ende des Rohres B übergeführt wird. Hier tritt dann eine gleichmäßige Verteilung über den ganzen Querschnitt des Rohres B durch den Verteiler P ein.

Die durch das RohriV fortgeschaffte Petroleummenge wird durch frisches, kaltes, aus dem Rohr M in den unteren. Teil des Rohres A eintretendes Petroleum ersetzt. go

Das Petroleum im Rohr B ist unten warm und am oberen Ende kalt. Die zu erwärmende Flüssigkeit kommt kalt am oberen Ende des Rohres B an und fällt tropfenweise in das Petroleum über den ganzen Rohrquerschnitt. Die feinen Tropfen erwärmen sich auf ihrem Wege durch das Petroleum, das aufwärts geht und gekühlt wird. Das heiß aus dem Rohr N in das untere Ende des Rohres B übertretende Petroleum kommt kalt oben im Rohr B an und wird durch die Leitung S in das untere Ende des Rohres C übergeführt. Dieses Rohr C ist ebenfalls mit Petroleum oder einer nichtmischbaren Flüssigkeit gefüllt und hat den Zweck, das Petroleum usw. auf eine niedrigere Temperatur abzukühlen, als die ist, welche es bei seinem Abfluß vom Rohr B besaß. Zu diesem Zweck führt ein Verteiler P im oberen Teile des Rohres C in dessen ganzer Querschnittsweite kaltes Wasser oder eine Salzlösung in feinen Tropfen ein, deren Temperatur in einer Eismaschine stark erniedrigt worden ist. Das Wasser oder die Salzlösung fließt durch das Rohr X¹ ab.

Das kalte Petroleum verläßt das Rohr C durch die Leitung V, sammelt sich in einem Behälter Y, von wo es eine Pumpe P³ durch das Rohr M in das Rohr A drückt, und der Kreislauf beginnt dann von neuem. Die Menge des in Umlauf gesetzten Petroleums wird durch den Hahn/? geregelt. Die Hähne

Z?¹, R-, /?³ sind Lufthähne, während die Hähne T?¹, R^:>, R^{S auf ihren Rohren zur Entleerung des Apparates vom Petroleum dienen.

Wenn die auszukristallisierende Lösung viel Wärme abgibt, so wird die: Wärme gegebenenfalls durch weiteres, dem Behälter D zugeführtes Wasser aufgenommen. Diese zusätzliche Wassermenge kann durch Verdampfung an der Luft oder im Vakuum ge-

kühlt werden. ;

In dem beschriebenen Apparat geht die auszukristallisierende Flüssigkeit durch die ■ nichtmischbare Flüssigkeit und umgekehrt, die nichtmischbare Flüssigkeit kann man durch die zu kühlende Lösung schicken.

Das Übertragen der Wärme vom heißen ; Petroleum auf die kalte Flüssigkeit kann auch nach erfolgter Kristallisation in irgendeinem j gewöhnlichen Wärmeübertrager stattfinden.

Weiter lassen sich auch die Kühlrohre in, dem Kristallisierraum selbst anordnen, wobei j die Übertragung der Wärme vom Petroleum während der Aufwärtsbewegung des Wassers vermittelt wird.

Es ist ersichtlich, daß die Kristallisationstemperatur geregelt werden kann und, wenn dieselben Lösungen mehrmals bei verschiedenen Temperaturen zur Kristallisation gebracht werden, wird eine fraktionierte Kristallisation bewirkt. Dieses Verfahren kann zur Scheidung von Natriumnitrat von Kaliumnitrat, Kaliumperchlorat von Natriumnitrat usw. Anwendung finden.

Bei der Auskristallisierung von Natriumnitrat oder Kaliumnitrat aus gesättigten Lösungen wird wie folgt verfahren:

Gesättigte Lösungen von Seesalz besitzen einen niedrigeren Gefrierpunkt als Lösungen der Alkalinitrate. Es ist daher möglich, die Temperatur einer mit Seesalz gesättigten Alkalinitratlösung auf einen Punkt herabzusetzen, wo die Nitrate fast quantitativ ausfallen. Die Kristallisierung wird hier in zwei Phasen durchgeführt. In der ersten Phase werden die Nitratlösungen auf etwa \ ι o° C abgekühlt und bei dieser Temperatur i mit Seesalz gesättigt. Danach werden die ; Lösungen bis nahe an den Gefrierpunkt weiter : abgekühlt. j

Abb. 2 zeigt in schematischer Darstellung \ die dazu verwendete Apparatur. Während der ersten Phase werden die Lösungen in A i bis auf io° C abgekühlt. Die Sättigung mit | Seesalz erfolgt in S und die weitere Kühlung in A¹. Das ausgeschiedene Salz wird in D i und D¹ gesammelt. Die kalten Flüssigkeiten werden zuerst in B¹ und danach in B erhitzt, wobei sie die Wärme aus der nichtmischbaren Flüssigkeit mit sich führen. Die letztere wird schließlich nach ihrer Entfernung aus B im Behälter C gekühlt, der seinerseits durch eine Eismaschine abgekühlt wird.

Der Kreislauf der nichtmischbaren Flüssigkeit wird durch die Pfeile h, der der Lösungen durch die Pfeile / angedeutet.

Bei der Verarbeitung von Sylvinit ergibt sich schließlich eine konzentrierte Lösung von Chlornatrium und Chlorkalium. Diese Lösung wird im ersten Rohr abgekühlt und gibt einen Teil des Chlorkaliums frei, während das Chlornatrium in Lösung bleibt. Man entfernt das kristallisierte Chlorkalium und läßt die abgekühlte Mutterlauge in das zweite Rohr übertreten, wo sie sich in Berührung mit dem Petroleum, das vom ersten Rohr zuströmt, wieder erwärmt. Die Kristallisationswärme wird in ein. drittes R^mr durch Wasser abgeleitet.

Arbeitet man mit einer viel niedrigeren Temperatur als der des Außenraumes, so kann man Seesalz in der kalten Mutterlauge nach dem Abschluß des beschriebenen Verfahrens auflösen, zum Zwecke, ihr Lösungsvermögen für das Chlorkalium zu vermindern, oder die Lauge noch einmal ebenso behandeln wie bei ihrem Austritt aus dem ersten Rohr nach der Abscheidung des kristallisierten Chlorkaliums. Die Kühlung in einem zweiten Kristallisationsgefäß ist die gleiche wie in dem ersten Kristallisationsgefäß, nur mit dem Unterschied, daß die Kristallisationswärme nicht durch kaltes Wasser abgeleitet wird, sondern durch eine Kältemaschine.

Claims (2)

1. P ATENT-AN SPRÜCHE:

   ι. Verfahren zur Kristallisation von Salzlösungen, bei dem eine mit diesen nichtmischbare Flüssigkeit die Wärme der zu 1.00 kristallisierenden Lösung unmittelbar aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte nichtmischbare Flüssigkeit im Gegenstrom, zur Vorwärmung von Mutterlauge benutzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der heißen Lösung in zwei Stufen bewirkt und nach der ersten Stufe die Lösung mit Salz gesättigt wird. hq

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.