DE564879C

DE564879C - Process for separating solid substances from liquids by means of gradual vacuum cooling

Info

Publication number: DE564879C
Application number: DEM116186D
Authority: DE
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1931-07-16
Filing date: 1931-07-16
Publication date: 1932-11-24

Description

Verfahren zum Ausscheiden von festen Stoffen aus Flüssigkeiten durch stufenweise Vakuumkühlung Aus Flüssigkeiten, die feste Stoffe gelöst enthalten, z. B. Salzlösungen, hat man die festen Stoffe schon durch stufenweise Vakuumkühlung ausgeschieden. Das geschah in der Weise, daß die heiße Flüssigkeit nacheinander durch mehrere Verdampfer geleitet wurde, die unter immer höherem Vakuum standen. Die Kühlung erfolgte dabei in der Weise, daß die für die teilweise Verdampfung der Flüssigkeit erforderliche Wärme der Flüssigkeit selbst entzogen wurde. Außer der Abkühlung begünstigte hierbei natürlich auch die Verdampfung die Ausscheidung der festen Stoffe aus der Flüssigkeit. Die in den einzelnen Verdampfern erzeugten Brüden wurden in Kondensatoren niedergeschlagen, die mit der von den ausgeschiedenen festen Stoffen befreiten, gekühlten Flüssigkeit gekühlt wurden. Diese gekühlte Flüssigkeit durchfloß also die Kondensatoren in umgekehrter Reihenfolge wie die zu kühlende Flüssigkeit die Verdampfer. Wollte man tiefere Kühltemperaturen erreichen, so wurde derartigen Anlagen noch eine oder mehrere weitere Kühlstufen nachgeschaltet, deren Kondensator nicht mit der gekühlten, von festen Stoffen befreiten Flüssigkeit, sondern mit einem anderen Kühlmittel, z. B. Kühlwasser, betrieben wurde. Um von den Temperaturen des zur Verfügung stehenden Kühlwassers unabhängig zu werden, hat man die Brüden aus dem Verdampfer dieser nachgeschalteten Stufen auch schon komprimiert, bevor sie in den dazugehörigen Kondensator gelangten. Gegenstand der Erfindung ist nun, eine derartige, mit einer besonders nachgeschalteten Kühlstufe arbeitende Kristallisieranlage noch weiter auszugestalten. Erfindungsgemäß wird mindestens ein Teil der von den ausgeschiedenen festen Stoffen befreiten Flüssigkeit, nachdem sie als Kühlmittel verwendet worden ist, zusammen mit der zu behandelnden Flüssigkeit wieder durch die Verdampfer der Anlage geführt. Trotzdem die zurückgeführte Flüssigkeit eine andere Zusammensetzung hat als die frisch eingeführte, aus der die festen Stoffe erst ausgeschieden werden sollen, hat es sich doch gezeigt, daß sich durch das Verfahren gemäß der Erfindung sehr bemerkenswerte Vorteile erzielen lassen.Process for separating solids from liquids step-by-step vacuum cooling from liquids that contain solids in solution, z. B. salt solutions, one has the solid substances already by stepwise vacuum cooling eliminated. This was done in such a way that the hot liquid successively was passed through several evaporators, which were under increasing vacuum. The cooling took place in such a way that the for the partial evaporation of the Liquid required heat was withdrawn from the liquid itself. Except the Cooling down naturally also favored evaporation and excretion of the solids from the liquid. The vapors generated in the individual evaporators were deposited in capacitors that were fixed with that of the excreted Substances freed, chilled liquid were cooled. This chilled liquid So it flowed through the capacitors in reverse order to that to be cooled Liquid the evaporator. If you wanted to achieve lower cooling temperatures, then such systems are followed by one or more additional cooling stages, their Condenser not with the cooled, solid-free liquid, but with another coolant, e.g. B. cooling water was operated. To get from the temperatures To become independent of the available cooling water, one has the vapors from the evaporator of these downstream stages already compressed before they ended up in the associated condenser. The subject of the invention is now, such a crystallization system working with a special downstream cooling stage to be further developed. According to the invention, at least part of the Excreted solids freed liquid after being used as a coolant has been used, together with the liquid to be treated the system's evaporator. Even so, the returned liquid one has a different composition than the freshly imported one from which the solids are made should first be eliminated, it has been shown that the procedure can achieve very remarkable advantages according to the invention.

Abgesehen von einer höheren Verdampfungsleistung werden die Schwierigkeiten, die durch die Ausscheidung von festen Stoffen aus der Flüssigkeit entstehen (Ansätze an den Wänden der Verdampfer, Verstopfung der Leitungen u. dgl.), durch die größere Flüssigkeitsmenge, die durch die Verdampfer geschickt wird, beseitigt.Apart from a higher evaporation capacity, the difficulties caused by the excretion of solid substances from the liquid (approaches on the walls of the evaporator, clogging of the lines, etc.), due to the larger one Eliminates the amount of liquid sent through the evaporator.

Besondere Vorteile entstehen noch, wenn die zu behandelnde Flüssigkeit Gase enthält oder bei der Kühlung Gase entbindet. Sollen z. B. aus Alkalibicarbonatlösung, die auch noch andere Stoffe, z. B. Salze, enthalten kann, diese Salze durch Vakuumkühlung und Konzentration der Lösung ausgeschieden werden, so werden in den Verdampfern der Vakuumkühlanlage Kohlensäure u. dgl. Gase frei. Diese Gase beeinträchtigen einerseits das Kondensatorvakuum, so daß die Entlüftungsanlagen der Kondensatoren stark vergrößert werden müssen, andererseits greifen sie die Baustoffe der Kondensatoren an. Wird nun erfindungsgemäß die zu behandelnde Bicarbonatlösung vor ihrer Einführung in die Verdampfer der Vakuumkühlanlage mit einem Teil der Endlösung, nachdem diese als Kühlmittel in den Kondensatoren der Anlage verwendet und auf die Eintrittstemperatur in die Verdampfer gebracht wurde, gemischt, so findet die Ausscheidung der Kohlensäure u. dgl. bereits bei der Mischung statt. Kohlensäure u. dgl. Gase können aus dem Mischgefäß viel leichter abgeführt und wiedergewonnen werden als aus den Kondensatoren der Kühlanlage. Außerdem bleiben die Brüden, die von dem Verdampfer der Kühlanlage nach den Kondensatoren strömen, im wesentlichen frei von Kohlensäure u. dgl. Gasen, wodurch der Betrieb der Anlage wesentlich einfacher, sicherer und wirtschaftlicher sich gestaltet. Der gleiche Erfolg wird auch erreicht, wenn die einzudampfende Bicarbonatlösung schon der kalten zurückzuführenden konzentrierten Lösung zugemischt wird oder wenn Bicarbonatlösungen behandelt werden sollen, aus denen sich Salze bei der Konzentration und Kühlung nicht oder nicht in nennenswertem Maße ausscheiden.Special advantages still arise when the liquid to be treated Contains gases or releases gases during cooling. Should z. B. from alkali bicarbonate solution, which also contain other substances, e.g. B. salts, these salts by vacuum cooling and concentration of the solution are excreted, so will be in the evaporators the vacuum cooling system releases carbonic acid and similar gases. These gases affect on the one hand the condenser vacuum, so that the venting systems of the condensers is greatly enlarged on the other hand, they attack the building materials of the capacitors. Will now according to the invention the bicarbonate solution to be treated before its introduction into the evaporator of the vacuum cooling system with part of the final solution after this used as a coolant in the condensers of the system and to the inlet temperature If the mixture is brought into the evaporator, the carbonic acid is excreted and the like already take place during the mixing. Carbonic acid and similar gases can be released from the Mixing vessel can be removed and recovered much more easily than from the condensers the cooling system. In addition, the vapors from the evaporator of the cooling system remain after the condensers flow, essentially free of carbonic acid and similar gases, making the operation of the system much easier, safer and more economical designed itself. The same success is also achieved when the bicarbonate solution to be evaporated is already mixed with the cold concentrated solution to be returned or if Bicarbonate solutions should be treated, which make up salts when concentrating and cooling are not eliminated or not eliminated to a significant extent.

Bei der Auskristallisation von Karnallit aus Laugen, z. B. aus Salzlösungen der Kaliindustrie, die außerdem noch Kochsalz enthalten, werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung diese Lösungen mit der Endlauge gemischt, bevor diese in die Kondensatoren der Vakuumkühlanlage eingeführt wird. Hat beispielsweise die zu behandelnde Lösung einen Gehalt von 35 g Natriumchlorid und 28o g Magnesiumchlorid, die Endlauge 2o g Natriumchlorid und 350 g Magnesiumchlorid im Liter, so ergibt sich bei der Mischung, wenn diese z. B. in einem Verhältnis von i : 3 erfolgt, einmittlerer Magnesiumchloridgehalt von 333 g im Liter. Da die Mischung hierbei bei niedriger Temperatur vor sich geht, so scheidet sich das Kochsalz aus dem Lösungsgemisch bis auf ungefähr 21 g im Liter aus. Wird nun nach Abtrennung des ausgeschiedenen Salzes das Gemisch der beiden Lösungen durch die Kondensatoren und eine Aufheizvorrichtung geleitet, so erhält man bei der nachfolgenden Verdampfung und Abkühlung in den Verdampfern der Vakuumkühlanlage ein ziemlich kochsalzarmes Karnallitsalz, das sich besonders vorteilhaft nach bekannten Verfahren aufarbeiten läßt.In the crystallization of carnallite from alkalis, z. B. from salt solutions of the potash industry, which also contain common salt, these solutions are mixed with the final liquor in the method according to the invention before it is introduced into the condensers of the vacuum cooling system. For example, if the solution to be treated has a content of 35 g of sodium chloride and 28o g of magnesium chloride, the final liquor 2o g of sodium chloride and 350 g of magnesium chloride per liter, the result of the mixture is if this z. B. in a ratio of i: 3, an average magnesium chloride content of 333 g per liter. Since the mixture takes place at a low temperature, the common salt separates out of the mixed solution up to about 21 g per liter. If, after separating the precipitated salt, the mixture of the two solutions is passed through the condensers and a heating device, then during the subsequent evaporation and cooling in the evaporators of the vacuum cooling system, a carnallite salt with a fairly low salt content is obtained, which can be processed particularly advantageously by known methods.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung.The drawing serves to further explain the invention.

In der Abbildung sind i, 2, 3 und q. die Verdampfer der Vakuumkühlanlage. Aus dem Verdampfer 4 gelangt die gekühlte Lösung zwecks Abtrennung des ausgeschiedenen Salzes in einen Behälter 5. Die vom Salz befreite, auf die gewünschte Endkonzentration gebrachte Lösung wird mittels der Pumpe 6 entweder unmittelbar in die Kondensatoren io, 1i, 12, in denen sie als Kühlmittel dient, oder z. B. bei der Karnallitlaugeverdampfung vorher noch in einen Zwischenbehälter 7 gefördert. Die aus dem Kondensator 12 abfließende warme Lösung wird in einem Heizsystem 13 auf die Temperatur gebracht, mit der das Gemisch von rückgeführter Lösung und frisch eingeführter Lösung in den Verdampfer i eintreten soll. Die in den Verdampfern i, 2, 3 entstehenden Brüden strömen durch die Verbindungen 15, 16, 17 in die Kondensatoren 12, i1, io ab. Der Kondensator i4., der als Oberflächen- oder Einspritzkondensator ausgebildet sein kann und dem die Brüden aus dem Verdampfer q. durch die Verbindung 18 zugeführt werden, wird mit einem besonderen Kühlmittel, z. B. Kühlwasser, betrieben. In die Verbindung 18 kann auch in an sich bekannter Weise ein Dampfstrahlapparat eingeschaltet werden, der das Vakuum im Verdampfer q. gegenüber dem im Kondensator 1q herrschenden entsprechend erhöht. Ein Teil der Brüden, die im Verdampfer q. entstehen, kann natürlich auch nutzbringend verwertet werden, z. B. zum Vorwärmen von Salzlösungen.In the figure are i, 2, 3 and q. the evaporators of the vacuum cooling system. The cooled solution passes from the evaporator 4 for the purpose of separating off the precipitated Salt in a container 5. The freed from the salt, to the desired final concentration solution brought is either directly into the condensers by means of the pump 6 io, 1i, 12, in which it serves as a coolant, or z. B. in carnallite liquor evaporation previously conveyed into an intermediate container 7. The flowing out of the condenser 12 warm solution is brought in a heating system 13 to the temperature with which the Mixture of recycled solution and freshly introduced solution into the evaporator i should enter. The vapors produced in the evaporators 1, 2, 3 flow through the connections 15, 16, 17 into the capacitors 12, i1, io. The condenser i4., which can be designed as a surface or injection capacitor and the the vapors from the evaporator q. are fed through the connection 18, is with a special coolant, e.g. B. cooling water operated. In the connection 18 a steam jet apparatus can also be switched on in a manner known per se, which the vacuum in the evaporator q. corresponding to that prevailing in the capacitor 1q elevated. Some of the vapors in the evaporator q. can arise, of course be used profitably, e.g. B. for preheating saline solutions.

Die frische Lösung, aus der z. B. Salze abgeschieden werden sollen, kann z. B. durch die Leitung ig in den Heizkörper 13 oder ein besonderes Mischgefäß geschickt werden. Hier mischt sie sich dann mit der auf die.Endkonzentration gebrachten und von den ausgeschiedenen Stoffen befreiten Lösung, die zuvor als Kühlmittel in den Kondensatoren io, ii und 12 diente und in dem Heizkörper weiter erwärmt wurde. Die Mischung durchfließt darauf nacheinander die Verdampfer i, 2, 3 und q., um in dem Gefäß 5 von den ausgeschiedenen Salzen befreit zu werden. Von der Pumpe 6 wird die gekühlte Lösung oder ein Teil derselben wieder den Kondensatoren zugeführt, um den Kreislauf aufs neue zu beginnen.The fresh solution from which z. B. Salts are to be deposited, can e.g. B. through the line ig in the radiator 13 or a special mixing vessel sent. Here it then mixes with the one brought to the final concentration and solution freed from the excreted substances, which was previously used as a coolant in the capacitors io, ii and 12 served and was further heated in the radiator. The mixture then flows through vaporizers i, 2, 3 and q one after the other in order to get in the vessel 5 to be freed from the precipitated salts. From the pump 6 is the cooled solution or part of it is fed back to the condensers, to start the cycle all over again.

Die Menge der im Umlauf gehaltenen Flüssigkeit ist durch die Stufenzahl der Vakuumkühlanlage sowie durch die Wasserverdampfung pro Liter zugeführter Lösung bestimmt. Ist die Wasserverdampfung prozentual hoch, so muß man eine relativ große Laugenmenge im Kreislauf halten. In den meisten Fällen kann die Kreislaufflüssigkeit die drei- bis sechsfache Menge der zu behandelnden frischen Flüssigkeit betragen. Der Betrag der in den Körper 13 der Anlage von außen zuzuführenden Wärme hängt von der Zahl der Abkühlungsstufen und der Menge der rückgeführten Lösung ab.The amount of liquid kept in circulation is determined by the number of stages the vacuum cooling system as well as the water evaporation per liter of added solution certainly. If the percentage of water evaporation is high, it must be relatively large Keep the amount of lye in the circuit. In most cases, the circulatory fluid can be three to six times the amount of fresh liquid to be treated. The amount of heat to be supplied from the outside into the body 13 of the system depends on the number of cooling stages and the amount of the recycled solution.

Soll die frische Lösung bereits mit der kalten Umlauflösung gemischt werden, so fördert die Pumpe 6 durch die Leitung 2o in den Behälter 7, in den durch die Leitung 8 gleichzeitig die frische Lösung eintritt. Aus dem Behälter 7 können durch die Ableitung 2i bei der Mischung der beiden Lösungen sich ausscheidende Stoffe abgeführt werden. Das Gemisch beider Lösungen gelangt dann durch die Leitung g in die Kondensatoren der Vakuumkühlanlage. Es wird in dem Heizsystem 13 auf die erforderliche Temperatur erwärmt und in die Verdampfer der Kristallisationsanlage geführt, in denen die weitere Salzausscheidung bzw. Konzentration durch Abkühlung und Verdampfung erfolgt.Should the fresh solution already be mixed with the cold circulating solution the pump 6 delivers through the line 2o into the container 7, in the fresh solution enters through line 8 at the same time. From the container 7 can be precipitated by the derivation 2i when the two solutions are mixed Substances are discharged. The mixture of the two solutions then passes through the line g into the condensers of the vacuum cooling system. It is in the heating system 13 on the required temperature and heated in the evaporator of the crystallization system led, in which the further salt excretion or concentration by cooling and evaporation occurs.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the extraction of salts in vacuum cooling systems, where in the condensers of the warmest stages the cooled liquid and in, the condenser of the last (coldest) stage or stages with or without vapor compression work, another liquid, e.g. B. Cooling water, is used as a coolant, characterized in that the solution cooled in the vacuum system or a part the same before or after their use as a coolant in the condensers fresh solution to be treated is mixed.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that the liquid from which the solids are excreted should, e.g. B. table salt and carnallite excreting magnesium chloride solution, initially mixed with freed of the precipitated salts, cooled solution and mixed with this together after separation of the substances which are precipitated during the mixture is passed through the condensers of the warmest stages and a heater.

3. The method of claim i when applied to liquids such as sodium bicarbonate solutions in the warmth release gases or vapors, characterized in that the fresh Liquid in or after the heater for the returned solution that is already is passed through the capacitors, mixed with this and after separation from the evolved gases the mixture is passed through the vacuum cooling system.