DE674947C - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Gewinnung fester Stoffe gleichmaessiger Korngroesse aus ihren Loesungen durch Kristallisation - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Gewinnung fester Stoffe gleichmäßiger Korngröße aus ihren Lösungen durch Kristallisation Bei den bekannten Kristallisationsverfahren arbeitet man entweder so, daß man Lösungen so weit eindampft, daß die Sättigungsgrenze überschritten wird, oder so, daß man eine heiß gesättigte Lösung langsam abkühlen läßt, oder so, daß man eine an anderer Stelle der Vorrichtung übersättigte Lösung durch eine Kristallansammlung hindurchschickt und hier durch Bildung weiterer Kristalle oder Vergrößerung der vorhandenen Kristalle die Übersättigung aufhebt. Diese Verfahren leiden vor allem bei Stoffen mit kleiner Kristallisationsgeschwindigkeit und geringer Unterkühlbarkeit entweder unter dem Übelstand, daß bei Einhaltung einer befriedigenden Leistung der Apparatur das Salzkorn klein ist und viel staubförmige Anteile enthält, oder darunter, daß sich bei den meisten Salzen Unterkühlungen der Lösungen, die nötig sind, wenn man eine an anderer Stelle übersättigte Lösung durch eine Kristallansammlung schickt, schwierig einstellen lassen.
• Es wurde nun gefunden, daß man bei Vermeidung dieser Schwierigkeiten feste Stoffe von gleichmäßigem grobem Korn erhalten kann, wenn man der in einem Kristallisiergefäß in Kristallisation befindlichen Masse außer der zum Nachschub von Material dienenden gesättigten Frischlösung dieser entgegen derart ungesättigte Lösung zuführt, daß sie aus der kristallisierenden Masse unerwünschte kleine Kristalle mitnimmt und löst und dabei in den gesättigten Zustand übergeht, worauf die so gebildete gesättigte Lösung bzw. eine entsprechende Menge vorhandener gesättigter Lösung wieder abgeführt wird, während die größeren Kristalle zur Entnahmestelle absinken.
• Beispielsweise wird eine Kristallansammlung in ihrer gesättigten Lösung bei möglichst konstanter Temperatur gehalten, gleichzeitig läßt man eine wärmere, gesättigte Lösung oder auch eine solche, die bereits z. : B. im Verdampfer erzeugte feine oder ungleichmäßige Kristalle enthält, zulaufen. Ein Teil der Lösung wird aus dem Kristallisiergefäß in gesättigtem Zustand abgeführt und ganz oder teilweise nach Erwärmung oder Verdünnung dem Gefäß wieder zugeführt. Die nichtgesättigte Lösung übt dabei eine lösende Wirkung auf eben gebildete Kriställchen aus, so daß diese aufgelöst werden, während schon vorhandene gröbere Körner nur wenig verkleinert, »angelöst«, werden. Eine weitere Übersättigung der Kessellösung wirkt sich nun dahin aus, daß vorhandene Salzkörner durch die Übersättigung wachsen, unliebsame überschüssige Keime sich aber nicht ansammeln. können, da sie immer wieder im Entstel aufgelöst werden, Weiterhin ist es zweckmäßig, den Stç ungesättigter Lösung von unten in au gender Richtung in die die Kristallansammlung enthaltende Lösung einzuführen. Hierdurch werden die unerwünschten überschüssigen kleinen Kristalle mit Sicherheit so lange in der Schwebe gehalten, bis sie vollständig aufgelöst sind. Die größeren Kristalle vermögen entgegen dem Strom der ungesättigten Lösung herabzusinken; sie werden am unteren Ende der Apparatur ausgeschleust. Man kann den Strom der ungesättigten Lösung auch aufteilen und den einen Teil den Kristallen in aufsteigender Richtung entgegenführen, während der andere Teil an einer beliebigen anderen Stelle in das Kristallisationsgefäß eingeleitet wird.
• Das Verfahren ist auch sehr gut zum Umkristallisieren fester Stoffe geeignet. Zu diesem Zweck kann man in den Kristallisierkessel unmittelbar das umzukristallisierende, meist feinkörnige Salz eintragen, während aus dem Kessel dauernd gesättigte Lösung abgezogen wird. Das von der Strömung mitgeführte feine Salz wird durch Aufheizen oder Verdünnen der Lösung an einer Stelle außerhalb des Kessels in Lösung gebracht und die so entstandene nichtübersättigte Lösung dem Kessel, zweckmäßig von unten, wieder zugeführt. : Die gröberen im Kessel befindlichen Salzanteile wachsen zufolge der Übersättigung, die durch Einengung oder Kühlung der in den Kessel eingetretenen noch nicht übersättigten Lösung verursacht wird, zu noch gröberen Körnern an.
• An Stelle des umzukristallisierenden Salzes selbst kann man auch eine Anschlämmung des Salzes in einer geeigneten Mutterlauge in das Kristallisiergefäß einführen.
• Beim Umkristallisieren von Stoffen, die unlösliche Verunreinigungen enthalten, können diese im Kreislauf selbst, zweckmäßig vqr dem Eintritt der Lösung in die Kristallansammlung, durch Filter, Klärbehälter, Abscheider oder andere geeignete Mittel abgetrennt werden.
• Tritt eine Sättigung der Kreislauflösung an einem unerwünschten Salz ein, so kann dieses ohne besondere Schwierigkeiten aus der Lösung entfernt werden, z. B. bei der Umkristallisation von kochsalzhaltigem Natronsalpeter durch Abzweigen eines Teiles der an I Kochsalz gesättigten Lösung, Eindampfen und Abtrennen des Kochsalzes in der Hitze und Wiedereinführung der kochsalzarmen Lösung in den Kreislauf.
• Das neue Verfahren 1ä13t sich auch leicht in jeden Arbeitsgang einschalten, bei dem durch Laugung oder doppelte Umsetzung Salze , entstehen und diese in grobkörniger und gleich-'ymäßig, er Form gewonnen werden sollen.
• 5 Durch die Zeichnung, welche eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung schematisch darstellt, wird die neue Arbeitsweise weiter erläutert. Der Inhalt des Kessels A, der mit einer Rührvorrichtung versehen oder als Verdampfer ausgebildet sein kann, wird durch Kühlelemente, wie Rohrkühler oder Mantelkühlung, oder durch Anlegen eines Vakuums gekühlt. Durch das Rohr L läßt man heiße Lösung, die gegebenenfalls auch schon festes Salz enthalten kann, zulaufen, oder man trägt dort den umzukristallisierenden festen Stoff ein. Die Pumpe P hält die Lösung in der Richtung P, C, B im dauernden Kreislauf. In H wird die den KesselS in gesättigtem Zustand verlassende Lösung durch Verdünnen oder Erwärmen in den ungesättigten Zustand übergeführt. In der Erweiterung B (Beruhigungsgefäß), in der die Lösung langsamer strömt, haben etwa mitgerissene feine Kristalle Gelegenheit, sich in der ungesättigten Lösung zu lösen. Die klare, noch nicht übersättigte Lösung kann bei F durch einen Abscheider oder durch Filtriervorrichtungen von wasserunlöslichen oder schwerlöslichen Verunreinigungen befreit werden. Im Rohr C sinken diejenigen Kristalle, welche eine bestimmte Korngröße erreicht haben, in der entgegenströmenden Lösung herab; sie werden bei S abgezogen.
• Bewirkt man die Sättigung der Lösung in A durch Kühlung, so wird die Temperatur in A konstant gehalten, während in den übrigen Teilen der Vorrichtung (voll H über P bis C) eine um einige Grade höhere Temperatur herrscht.
• Es ist bereits bekannt, in durch Eindampfen kristallisierende Lösungen einen aufsteigenden Strom warmer Lösung einzuführen und dadurch eine aussiebende Wirkung auf das Kristallisationsgut auszuüben, so daß nur ausreichend große Kristalle entgegen der aufwärts gerichteten Flüssigkeitsströmung in ein Sammelgefäß abzusinken vermögen. Hierbei wird lediglich von der mechanischen Wirkung des aufsteigenden Flüssigkeitsstromes, d. h. von seiner Schlämmwirkung, Gebrauch gemacht, während die Anzahl der iiberhaupt vorhandenen Kristalle aller Größen nicht beeinflußt wird. Will man derartige Verfahren kontinuierlich durchführen, so ergeben sich große Schwierigkeiten, da infolge der Anhäufung von Kristallkeimen schließlich die ganze Masse zu einem ungleichmäßigen Kristallbrei erstarrt.
• Man hat auch schon die kristallisierende Flüssigkeit im Kreislauf geführt und dabei an einer geeigneten Stelle eines als geschlossener Ringkanal ausgebildeten Behälters den unerwünschten Überschuß an feinen Kriställchen wiederum auf rein mechanischem Wege, nämlich durch Absaugen, nach der Seite entfernt, in einem besonderen kleinen Nebenkreislauf mit Hilfe von ungesättigter Lösung aufgelöst und die Lösung dann in den Hauptkreislauf zurückgeführt. Derartige Verfahren, bei denen die Notwendigkeit besteht, die Kristallansammlungen in mehr oder minder verwickelten Rohrleitungen mit Hilfe einer Mehrzahl von Pumpen zu bewegen, leiden an dem Übelstand, daß die in der Flüssigkeit schwebenden Kriställchen sehr beträchtliche Schleifwirkungen ausüben. Einmal werden dadurch bereits gebildete größere Kristalle zum Teil wieder zertrümmert, und außerdem werden die Apparatteile sehr stark angegriffen, so daß sie häufiger Auswechselung bedürfen. Auch findet die Bereitstellung von Kristallkeimen im allgemeinen durch eine besondere Zufuhr an anderer Stelle hergestellten Keiminaterials statt, welche sorgfältiger Überwachung bedarf und solche Verfahren kompliziert macht. Bei keinem dieser Verfahren wird von der Auflösung kleiner Kriställchen in der kristallisierenden Flüssigkeit oder gar von Unterschieden ihrer Lösungsgeschwindigkeit gegenüber derjenigen großer Kristalle Gebrauch gemacht.
• Bei einem anderen, aus der Zuckerindustrie bekannten chargenweise arbeitenden Kristallisierverfahren wird ungesättigte Lösung lediglich zum Zwecke der Materialnachfuhr entsprechend dem For-tschreiten des Eindampfungsvorganges zugeleitet. Dabei lassen sich Unregelmäßigkeiten der Verdampfung bzw. der Kristallisation trotz sorgfältigster Überwachung nicht mit Sicherheit vermeiden, und es ist daher mitunter erforderlich, durch verstärkte Zufuhr von ungesättigter Lösung oder gar durch Zugabe von reinem Wasser die Beschaffenheit der kristallisierenden Masse zu korrigieren. Ein solches in keiner Weise kontinuierliches Kristallisierverfahren, bei welchem im übrigen stets nur die Zusammensetzung der Mutterlauge geregelt wird, gab keinen Fingerzeig für die Entwicklung des vorliegenden völlig kontinuierlichen Verfahrens.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Materialnachfuhr in Form gesättigter Lösung und/oder festen Salzes, und die ungesättigte Lösung wird nur zur Regelung der Zahl der wirksam werdenden Keime durch Auflösung unerwünschten Keimüberschusses innerhalb der kristallisierenden Flüssigkeitsmasse benutzt. Durch diese Maßnahmen, zusammen mit der ständigen Abfuhr eines Teiles gesättigter Lösung, wird eine große Sicherheit des Betriebs erreicht, so daß eine stãndige Aufsicht praktisch entbehrlich ist.
• Die erforderlichen Einstellungen der zum und abströmenden Mengen können ein für allemal vorgenommen werden, und selbst ziemlich beträchtliche Schwankungen, z. B. des Zulaufes gesättigter Lösung oder frischen Salzes, stören das regelmäßige Arbeiten der Einrichtung nicht. Abgesehen von der Vorsorge für Zu- und Ablauf, welche bei allen Kristallisierverfahren, ganz gleich welcher Art, erforderlich ist, benötigt das beanspruchte Verfahren lediglich eine kleine Umlaufpumpe. Da die kristallhaltige Flüssigkeit keine stärkere Bewegung in der Apparatur ausführt, insbesondere keine Umlenkungen erforderlich sind, hat sie bzw. die in ihr schwebenden Kriställchen keinerlei Gelegenheit, unerwünschte mechanische Schleifwirkungen auszuüben. In die Umlaufpumpe gelangt nur von Kriställchen freie Flüssigkeit.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE : t. Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung fester Stoffe gleichmäßiger Korngröße aus ihren Lösungen durch Kristallisation mittels Kühlung oder Verdampfung oder beider Maßnahmen, dadurch gekennzeichnet, daß man der in einem Kristallisiergefäß in Kristallisation befindlichen Masse außer der zum Nachschub von Material dienenden gesättigten Frischlösung dieser entgegen derart ungesättigte Lösung-zuführt, daß sie aus der kristallisierenden Masse unerwünschte kleine Kristalle mitnimmt und löst und dabei in den gesättigten Zustand übergeht, worauf die so gebildete gesättigte Lösung bzw. eine entsprechende Menge vorhandener gesättigter Lösung wieder abgeführt wird, während die größeren Kristalle zur Entnahmestelle absinken.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die in gesättigtem Zustand aus dem Kristallisationsgefäß abgeführte Lösung nach Erwärmung oder Verdünnung dem Gefäß in nichtgesättigtem Zustand wieder zugeführt wird.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt der gesättigten Lösung des Salzes eine schon festes Salz enthaltende gesättigte Lösung oder nur festes Salz in den Kristallisierbehälter eingetragen wird.
4. 4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch I bis 3, gekennzeichnet durch ein mit Kühl- oder Verdampfvorrichtungen versehenes Kristallisiergefäß (. 4), an dessen Boden ein gleichzeitig als Abführungsorgan für die zu gewinnenden großen Kristalle dienendes Rohr (C) angebracht ist, durch das die nichtgesättigte Lösung zugeführt wird, während am oberen Ende ein Zuführungsrohr (L) für gesättigte Frischlösung oderlund festes Salz und ein Abführungsrohr (D) für die gesättigte Lösung angeordnet ist, welches über Vorrichtungen. zur Klärung und Überführung der Lösung in den nichtgesättigten Zustand in das Rohr (C) mündet.