DE4314586C1

DE4314586C1 - Kristallisator

Info

Publication number: DE4314586C1
Application number: DE4314586A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Wamser
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1993-04-29
Filing date: 1993-04-29
Publication date: 1994-09-15
Anticipated expiration: 2013-04-30

Description

Die Erfindung betrifft einen Kristallisator mit einem Umwälzkreislauf für die Lösung (Mutterlauge) und einem in diesen Umlaufkreislauf eingeschalteten Klärbehälter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Anlagen, die auch als FC-Kristallisatoren bezeichnet werden, sind seit vielen Jahren bekannt, wie aus der Literaturstelle "Trends in the Design of Vacuum Salt Plants", Edward W. Kratz and Fred E. Hoyer, Seventh Symposium on Salt, Vol. II 101-115 (1993) hervorgeht. Die Literaturstelle ist zwar nachveröffentlicht, jedoch dokumentiert sie den vor dem Anmeldezeitpunkt bekannten Stand der Technik, denn es wird über Erfahrungen mit bereits realisierten Anlagen berichtet.

Ein Kristallisator bekannter Bauart ist in der anhängenden Fig. 1 schematisch dargestellt. Er weist einen im wesentlichen zylinderförmigen Kristallisationsbehälter 1 auf, dessen Volumen zum größeren Teil mit Mutterlauge gefüllt ist. Am Kopf des Kristallisationsbehälters 1 ist ein Brüdenabzug 7 angeordnet. Der Boden des Kristallisationsbehälters 1 ist konisch ausgebildet und weist an seiner tiefsten Stelle einen Leitungsanschluß für den Umwälzkreislauf der Lösung und seitlich eine Abzugsleitung 8 für Kristallisat auf. Das Kristallisat des Umwälzkreislaufs gelangt zunächst in das nach unten führende Zentralrohr 6. Dieses Zentralrohr 6 mündet in einen (ebenfalls im wesentlichen zylinderförmigen) Klärbehälter 5 und erstreckt sich beispielsweise über zwei Drittel der axialen Länge des Klärbehälters 5.

Letzterer ist mit einem konischen Boden ausgestattet, von dessen tiefster Stelle aus sich der Umwälzkreislauf mit der Leitung 2 fortsetzt. In die Leitung 2, in die eine Umwälzpumpe 4 eingeschaltet ist, mündet auch die Zuleitung 3 für frische Mutterlauge. Der Umwälzkreislauf endet mit einem nach oben führenden Rohrstück der Rohrleitung 2 dicht unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Kristallisator 6.

Der separate Klärbehälter 5 eines solchen FC-Kristallisators hat die Aufgabe, eine Trennung von Kristallisat und Mutterlauge zu ermöglichen, von der eine Teilmenge als klare Lösung im oberen Teil des Klärbehälters 5 durch eine Leitung 9 abfließen kann oder abgesaugt werden soll. Dadurch wird eine Erhöhung der Feststoffkonzentration (Kristallisat) im System ermöglicht zur Einstellung optimaler Kristallisationsbedingungen. Ein weiterer Grund für das Abstoßen einer geklärten Teilmenge der Mutterlauge ist darin zu sehen, daß die Konzentration gelöster Verunreinigungen auf günstigen Werten gehalten wird. Bei anderen Kristallisationsbehältern durch spezielle Einbauten strömungsberuhigte Zonen zur Erzielung einer entsprechenden Klärung zu schaffen.

Zum einschlägigen Stand der Technik gehört ferner die DE 34 09 216 C2, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fließbettkristallisators zum Gegenstand hat, wobei der Kristallisator der oben angegebenen Gattung entspricht.

Die bekannte Bauweise der FC-Kristallisatoren hat sich bei kleinen zu klärenden Mengen und entsprechend kleinen Klärbehälterdurchmessern gut bewährt. Übersteigt aber die zu klärende Menge ein gewisses Maß, dann wird der angestrebte Sedimentationsvorgang durch Verwirbelungen der im Kreislauf geführten Mutterlauge erheblich gestört, so daß sich eine unzureichende Klärfunktion ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Kristallisator mit möglichst geringem Aufwand dahingehend zu verbessern, daß auch bei relativ großen zu klärenden Mengen an Mutterlauge eine gute Sedimentation im Klärbehälter sichergestellt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen FC-Kristallisator in herkömmlicher Ausführung,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kristallisator.

Der in Fig. 2 teilweise dargestellte Kristallisator entspricht in seinem grundlegenden Gesamtaufbau demjenigen des bereits erläuterten Kristallisators der Fig. 1. Funktionsgleiche Teile sind daher auch mit gleichen Bezugszeichen versehen worden. Im Unterschied zu Fig. 1 ragt hierbei das Zentralrohr 6 aber wesentlich tiefer in den Klärbehälter 5 hinein und endet relativ dicht über dessen vorzugsweise konisch geformten Boden 13. Je nach Größe des Klärbehälters 5 ist ein Abstand zwischen der Mündung 12 des Zentralrohrs 6 und dem Boden 13 von 50-400 mm zweckmäßig. Angestrebt wird damit die Sicherstellung einer gerichteten Abströmung der aus dem Zentralrohr 6 austretenden feststofführenden Mutterlauge, um Verwirbelungen im Klärbehälter 5 möglichst zu vermeiden und die Sedementierung nicht zu stören. In der Nähe des Übergangs des Klärbehältermantels in den konischen Boden 13 weist das Zentralrohr 6 vorzugsweise mehrere Durchtrittsöffnungen 10 auf, durch die Mutterlauge seitlich aus dem Zentralrohr 6 austreten kann. Um diesen Effekt zu erzwingen, wird unterhalb der Durchtrittsöffnungen 10 eine den Strömungswiderstand erhöhende Einrichtung 11 beispielsweise in Form einer düsenartigen Einschnürstelle im Bereich der Mündung 12 des Zentralrohrs 6 angeordnet. Entsprechendes ließe sich auch mit andersartigen als Strömungswiderstand wirkenden Einbauten (z. B. Blende) bewirken. Der hierdurch hervorgerufene Druckverlust sollte nicht zu stark sein, sondern vorzugsweise etwa im Bereich 10-400 mm Wassersäule liegen. Damit die durch die Durchtrittsöffnungen 10 austretende Teilströmung nach unten gerichtet wird, ist eine Leiteinrichtung 14 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist sie als nach unten offener, im wesentlicher zylindermantelförmiger oder glockenförmiger Blechmantel ausgebildet, der sich oberhalb der Durchtrittsöffnungen 10 dicht an das Zentralrohr 6 anlegt. Der Blechmantel der Leiteinrichtung 14 erstreckt sich im Abstand vom Zentralrohr 6 von oben bis deutlich über die Durchtrittsöffnungen 10 hinaus nach unten. Dadurch ergibt sich eine Strömung, wie sie in Fig. 2 durch Pfeile näher angedeutet ist und die im oberen Teil des Klärbehälters 5 die Sedimentation ungestört ablaufen läßt so daß durch die Leitung 9 sehr gut geklärte Mutterlösung abgezogen werden kann, während die sedimentierten Feststoffe in den Hauptstrom des Umwälzkreislaufs gelangen. Der zusätzliche apparative Aufwand für diese wesentliche Funktionsverbesserung bei der Feststoffabtrennung ist äußerst gering.

Claims

1. Kristallisator mit einem Umwälzkreislauf für die Lösung (Mutterlauge) und einem in den Umwälzkreislauf eingeschalteten Klärbehälter (5), in dem sich Kristallisat absetzen und aus dessen oberen Teil klare Lösung abgezogen werden kann, wobei die aus dem Kristallisationsraum (1) des Kristallisators herausführende Rohrleitung (6) des Umwälzkreislaufs (Rohrleitungen 2 und 6, Umwälzpumpe 4) in den Klärbehälter mündet und die Mündung (12) des Zentralrohrs (6) in der Nähe des Bodens (13) des Klarbehälters (5) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) im unteren Teil des Klärbehälters (5) oberhalb der Mündung (12) Durchtrittsöffnungen (10) im Zentralrohr (6) angeordnet sind,
b) die Durchtrittsöffnungen (10) mit einer Leiteinrichtung (14) versehen sind, die die durch die Durchtrittsöffnungen (10) strömende Mutterlauge zwangsweise in Richtung des Bodens (13) des Klärbehälters (5) lenken und
c) unterhalb der Durchtrittsöffnungen (10) eine den Strömungswiderstand erhöhende Einrichtung (11) in dem Zentralrohr (6) angeordnet ist, welche so ausgelegt ist, daß der erzeugbare Druckverlust im Bereich von 10-400 mm Wassersäule liegt und
d) der Abstand zwischen dem Boden (13) und der Mündung (12) des Zentralrohrs (6) im Bereich von 50-400 mm liegt.

2. Kristallisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Strömungswiderstand erhöhende Einrichtung als düsenförmige Verengung (11) der Mündung (12) des Zentralrohrs (6) ausgebildet ist.

3. Kristallisator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung (14) als nach unten offener und nach oben dicht am Zentralrohr (6) anliegender zylinder- oder glockenförmiger Blechmantel ausgebildet ist, der die Durchtrittsöffnungen (10) mit Abstand überdeckt und nach unten hin deutlich überragt.

4. Kristallisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (13) des Klärbehälters (5) konusförmig ausgebildet ist und das Zentralrohr (6) im Bereich des Konus mündet.