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Verfahren zur Gewinnung von Lösungen aus festen, in einem Gas enthaltenen
Schwebekörpern, insbesondere Salzen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
Gewinnung von Lösungen aus festen, in einem Gas enthaltenen Schwebekörpern, insbesondere
Salzen, durch mechanische oder elektrische Abschei.dung. Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine Lösung, möglichst eine konzentrierte Lösung, aus den im festen
Aggregatzustand befindlichen Schwebekörpern herzustellen bzw. die im Gas befindlichen
löslichen Schwebekörper als kompakte Flüssigkeit zur Abscheidung zu bringen. Zu
diesem Zweck werden die im festen Aggregatzustand befindlichen Schwebekörper durch
Kondensation der im Gas enthaltenen Feuchtigkeit oder durch besondere Zuführung
von Feuchtigkeit in Lösung gebracht und als nunmehr flüssige Suspensionen im Abscheider
niedergeschlagen. Wesentlich ist, daß jeder einzelne Schwebekörper vom festen Aggregatzustand
in den flüssigen Aggregatzustand übergeführt wird, ohne daß dabei seine Fähigkeit,
sich im Gas schwebend zu erhalten, verlorengeht.
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Der Vorgang ist physikalisch folgendermaßen zu erklären: Die festen,
im Gase enthaltenen Schwebestoffe sind bei hoher Temperatur, wie dies in der Gasreinigungstechnik
allgemein bekannt ist, schwer abscheidbar. Wenn man aber z. B. bei derselben Temperatur
einen Dampf zuleitet, so kann unter gewissen, vorher zu errechnenden Verhältnissen
auch bei Temperaturen, die über dem Taupunkt des betreffenden Dampfes liegen, eine
Solvathülle auf den feinen Suspensionskörpern von sehr geringem Krümmungsradius
entstehen. Ist der Schwebekörper in der Flüssigkeitshülle löslich, so hat man es
nicht mehr mit der Suspension gasförmig-fest, sondern mit einer Suspension gasförmig-flüssig
zu tun, d. h. mit einem Nebel. Die Abscheidung gelingt dann ohne weiteres. Man erhält
als Niederschlag eine Flüssigkeit, die den aus dem Gas zu gewinnenden Körper in
Form einer Lösung enthält. Bei der Abscheidung von festen Schwebekörpern aus Gasen
ist die Zuführung von Flüssigkeiten oder die Zuhilfenahme der bereits im Gas enthaltenen
Feuchtigkeit bekannt, dabei handelt es sich aber lediglich darum, die Schwebeteilchen
als Kondensationskerne für die Feuchtigkeit zu benutzen, ohne die Teilchen selbst
zu lösen, während es bei der Erfindung darauf ankommt, die festen Schwebekörper
vor ihrer Abscheidung in Lösung zu bringen, damit sie als flüssige Suspensionen
abgeschieden werden.
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Von den bekannten elektrischen Gasreinigungsverfahren, die durch Berieselung
der Niederschlagselektroden eine Lösung der festen Abscheidungsprodukte erst nach
ihrer Abscheidung anstreben, unterscheidet sich
das Verfahren nach
der Erfindung dadurch, daß die festen Bestandteile des Gases bereits vor der -Abscheidung
in flüssige verwandelt werden, die Lösung also im Gase und nicht erst an den Elektroden
erfolgt ist.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere für die Herstellung
von Lösungen aus Salzen, vorzugsweise bei der Sodafabrikation, von Bedeutung, kann
aber auch noch für andere Zwecke, z. B. bei der Verarbeitung von vergorener Zuckermelasse
oder bei der Ammoniakgewinnung, angewendet werden.
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Bei der Sodafabrikation ergibt sich auch der Vorteil, .daß Sodaverluste,
wie sie bisher auftraten, durch Rückgewinnung der löslichen Salze vermieden bzw.
ganz erheblich vermindert werden.
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Die Kühlung des Gases zur Kondensation der für die Lösung erforderlichen
Flüssigkeit kann indirekt oder direkt erfolgen. Im nachstehenden sind zwei Beispiele
angegeben, wie das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt werden kann.
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Indirekte Kühlung Die bei der Sodafabrikation vom Ofen kommenden Gase
von 2oo° C enthalten an festen Schwebestoffen, die vorwiegend aus NaS04 und Na,
CO, bestehen, 3 9[m3 und 130 glm3 Wasser in Dampfform. Durch indirekte Kühlung
werden die Gase auf eine Temperatur von etwa 55° C abgekühlt. 130 gfm3 Wasser
entsprechen einem Taupunkt von 6o° C, während einem Taupunkt von 55° C I049/m' Wasser
entsprechen. Dadurch also, daß das Gas 50 unter seinen Taupunkt abgekühlt wird,
entsteht 26 -W freies Wasser, das in nebelartig fein verteilter Form im Gas auftritt.
Mit Hilfe dieses Wassernebels werden die 3 g/m3 trockene Substanz gelöst und im
Abschei-der in flüssiger Form niedergeschlagen. Der Temperaturbereich muß deswegen
begrenzt werden, weil bei einer zu stark den Taupunkt unterschreitenden Kühlung
zu große Wassermengen anfallen und die entstehende Lauge unnötig verdünnen. Eine
kleine Temperaturerhöhung über den Taupunkt würde zu einem Niederschlag führen,
der sehr schlecht von den Platten des Niederschlagsapparates zu entfernen ist. Man
muß also dem Wassergehalt der Gase entsprechend eine Temperaturspanne nach den oben
beschriebenen Verhältnissen einhalten. Die indirekte Kühlung selbst kann auf beliebige
bekannte Weise erfolgen. Direkte Kühlung Bei der direkten Kühlung ist ähnlich, wie
oben beschrieben, zu verfahren. Sobald man bei 2oo° C abkühlt, wird von dem direkt
eingespritzten Kühlwasser Wasser verdampft, und der Wassergehalt wird über
130 g/m3 erhöht werden. Beispielsweise würde durch den. Kühler so viel Wasser
verdampft, daß nach der Kühlung anstatt 130 g[m3 161 glm3 Wasser im Gas enthalten
sind, was einem Taupunkt von 65' entsprechen würde. Im Verhältnis der bei
dem Kühlprozeß verdampften Wassermenge schraubt sich also der Taupunkt des zu reinigenden
Gasgemisches in die Höhe, und man müßte wieder nur einige Grade unter dem Taupunkt
bleiben, damit nicht zu große Wassermengen anfallen. Einem Taupunkt von beispielsweise
65° entsprechen 161 g[m3 Wasser. Würde man bei. 6o° reinigen, so würde dies ein
Ausfallen von 31 -,/in' Wasser bedeuten. Es verschiebt sich somit bei der direkten
Kühlung der kleine Temperaturbereich um so viel nach oben, als bei dem Kühlprozeß
das gekühlte Gas an Wassermengen mehr angereichert wird.
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Will man die in dem Abscheider anfallende Lauge noch mehr konzentrieren,
so kann man sie der direkten Kühlung zugeben und auf diese Weise zur Verflüssigung
der Schwebeteilchen benutzen.