DE68914058T2

DE68914058T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kristallisieren eines Minerals.

Info

Publication number: DE68914058T2
Application number: DE68914058T
Authority: DE
Inventors: Leopold Villa Les Dragon Detry; Leon Ninane
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: ESCO European Salt Co GmbH and Co KG
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2009-07-19
Also published as: US6478828B1; FI91937B; ZA895312B; AU3910189A; PT91265B; FR2634665A1; FR2634665B1; CA1332708C; JPH0283002A; EP0352847B1; DD283942A5; FI893601A0; CN1021635C; IE892457L; AU616034B2; DK373089A; BR8903683A; ES2051349T3; NO173637B; DK373089D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kristallisation einer mineralischen Substanz, bei dem man ein Kristallbett einsetzt, das von einer mit der zu kristallisierenden Substanz übersättigten Lösung durchquert wird.
Es ist allgemein bekannt, Kristalle von mineralischen Substanzen aus einer mit der zu kristallisierenden Substanz übersättigten Lösung herzustellen.
In dem Patent FR-B-648701 (AKTIESELSKAPET KRYSTAL) wird eine Vorrichtung beschrieben, die sich für die Kristallisation einer mineralischen Substanz eignet, worin man eine mit dem zu kristallisierenden Material übersättigte Lösung (z. B. eine Natriumchlorid-Salzlösung) von unten nach oben durch eine Kristallsuspension, die über einer perforierten Trennwand angeordnet ist, zirkulieren läßt.
Ein anderes Beispiel für eine wohlbekannte Vorrichtung für die Kristallisation von mineralischen Substanzen ist der Kristallisator "OSLO" (British Chemical Engineering, August 1971, Band 15, Nr. 8, Seiten 681 bis 685; The Chemical Engineer, Juli/August 1974, Seiten 443 bis 445; GB-Patent GB-A-418349). Diese bekannte Vorrichtung umfaßt einen vertikalen zylindrischen Tank und ein vertikales Rohr, das axial in dem Tank angeordnet ist und sich direkt in der Nähe des Bodens öffnet; eine vertikale ringförmige Kammer wird somit begrenzt zwischen dem axialen Rohr und der zylindrischen Wand des Tanks. Beim Betrieb dieser bekannten Vorrichtung setzt man in der ringförmigen Kammer ein Kristallbett ein, das von einer Lösung, die mit der Substanz, die man kristallisieren möchte, übersättigt ist (z. B. einer übersättigten wäßrigen Lösung von Natriumchlorid) durchquert wird. Diese Lösung wird in die Vorrichtung über das axiale Rohr in solcher Weise eingeleitet, daß sie radial in die ringförmige Kammer eintritt, nahe am Boden von dieser und die Kristalle des Bettes einer Gesamtdrehung unterzieht, die eine aufsteigende Verschiebung entlang der Tankwand und eine absteigende Verschiebung entlang des axialen Rohrs umfaßt.
In dieser bekannten Vorrichtung versucht man, gleichmäßige Kristallkörner in Kugelform herzustellen, deren mittlerer Durchmesser durch eine geeignete Auswahl der Dimensionen der Vorrichtung und der Betriebsbedingungen gesteuert werden kann. In der Praxis jedoch ist diese bekannte Vorrichtung schlecht daran angepaßt, große kugelförmige Körner zu erhalten, insbesondere aufgrund der im Inneren des Kristallbettes erzeugten Reibung und der Gesamtrotation, der sie unterzogen werden. Insbesondere ist es im Fall von Natriumchlorid nicht möglich, kugelförmige Körner mit einem Durchmesser von mehr als 2 oder 3 mm herzustellen. Außerdem bewirkt das Phänomen der Reibung die Bildung von Feinanteilen, die außerhalb des Betts von der Mutterlauge der Kristallisation eingeschlossen werden und die demzufolge von der Mutterlauge abgetrennt werden sollten, bevor diese in die Vorrichtung zurückgeführt wird.
Die Erfindung soll diesen Nachteil beseitigen, indem ein neues Verfahren zur Verfügung gestellt wird, das es einerseits zuläßt, kugelförmige Körner zu kristallisieren mit viel größerem Durchmesser und andererseits die Bildung von Feinanteilen zu vermindern.
Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kristallisation einer mineralischen Substanz, bei dem man ein Kristallbett einsetzt, das von einem Strom einer mit der zu kristallisierenden Substanz übersättigten Lösung durchguert wird, wobei das Kristallbett fluidisiert wird, indem man eine übersättigte Lösung einen Verteiler durchqueren läßt, der unterhalb des Kristallbettes angeordnet ist und auf einer Temperatur gehalten wird, für die die Konzentration der übersättigten Lösung maximal gleich der der Sättigung entsprechenden Konzentration ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liefern die Kristalle des Bettes die Keime für die Kristallisation des mineralischen Materials durch Herabsättigung der übersättigten Lösung. Es sind im allgemeinen kleine regelmäßigen Kristalle der mineralischen Substanz, die man kristallisieren möchte.
Der Übersättigungsgrad der übersättigten Lösung hängt von verschiedenen Parametern ab, insbesondere von der Art des mineralischen Materials, seiner Temperatur und der möglichen Gegenwart von festen oder gelösten Verunreinigungen. In der Praxis ist es erwünscht, einen maximalen Übersättigungsgrad zu erreichen, bei sonst gleichen Parametern, der jedoch begrenzt sein muß, um zufällige Kristallisationen an den Wänden der Kristallisations-Vorrichtung stromaufwärts des Kristallbetts, ebenso wie primäre und sekundäre Keimbildungen im Innern der Lösung zu vermeiden.
Das eingesetzte Mittel, um eine übersättigte Lösung zu erhalten, ist nicht kritisch. Diese kann z.B. erhalten werden, indem man die Temperatur verändert oder eine vorhermit dem zu kristallisierenden Material gesättigte Lösung teilweise eindampft.
Das Lösungsmittel der Lösung ist nicht kritisch, Wasser ist im allgemeinen bevorzugt.
Die Temperatur der übersättigten Lösung ist nicht kritisch. Man hat jedoch beobachtet in der Praxis, daß die Geschwindigkeit des Kristallwachstums im Kristallbett umso größer ist, je höher die Temperatur der Lösung ist. Es empfiehtlt sich jedoch, daß die Temperatur der Lösung unterhalb des Siedepunktes bei dem in der Kristallisationskammer herrschenden Druck bleibt. Zum Beispiel kann man in dem Fall, in dem das Verfahren für die Kristallisation von Natriumchlorid angewendet wird, vorteilhafterweise wäßrige Lösungen von Natriumchlorid einsetzen, die einen Übersättigungsgrad zwischen 0,3 und 0,5 g/kg bei einer Temperatur zwischen 50 und 110ºC aufweisen. Der Übersättigungsgrad drückt die Masse an mineralischem Material aus, die im Überschuß ist bezogen auf die Masse, die der Sättigung der Lösung entspricht.
Erfindungsgemäß ist das Kristallbett ein Wirbelbett, gemäß der allgemein zugelassenen Definition (Givaudon, Massot und Bensimon - "Précis de genie chimique" - Tome 1 - Berger- Levrault, Nancy 1960, Seiten 353 bis 370). Um das Bett zu fluidisieren, läßt man den Strom der übersättigten Lösung einen Verteiler durchqueren, der unter dem Kristallbett angeordnet ist, gemäß der üblichen Technik für Reaktoren mit Wirbelbett. Der Verteiler ist ein wesentlicher Bestandteil der Reaktoren mit Wirbelbetten. Er soll den Flüssigkeitsstrom in dünne Strahlen aufteilen, vorzugsweise parallele und vertikale, und ihm außerdem einen definierten Druckverlust vermitteln, der geregelt wird als Funktion der Dimension des Bettes, der Art der das Bett bildenden Teilchen und der Lösung (Ind. Eng. Chem. Fundam. - 1980 - 19 - G.P. Agarwal und andere - "Fluid mechanical description of fluidized beds. Experimental investigation of convective instabilities in bounded beds" - Seiten 59 bis 66; John H. Perry - Chemical Engineers' Handbook - 4. Ausgabe, 1963, McGraw-Hill book company, Seiten 20.43 bis 20.46). Es kann z.B. eine horizontale Platte mit gleichmäßig verteilten Öffnungen, ein Gitter oder ein horizontales Geflecht oder eine Anordnung von vertikalen Düsen sein.
Erfindungsgemäß hält man den Verteiler auf einer gleichmäßigen Temperatur, für die die Konzentration der übersättigten Lösung unterhalb oder gleich ist der Konzentration, die der Sättigung entspricht. In anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur des Verteilers verschieden von der Temperatur der übersättigten Lösung stromaufwärts des Verteilers und wird so ausgewählt, daß die Konzentration dieser übersättigten Lösung geringer oder maximal gleich ist der Konzentration der gesättigten Lösung, die stabil ist bei der Temperatur des Verteilers (für eine bestimmte mineralische Substanz und ein bestimmtes Lösungsmittel, für die die Lösung übersättigt ist). Man vermeidet auf diese Weise eine Kristallisation der mineralischen Substanz am Verteiler. Die Auswahl der Temperatur des Verteilers ist kritisch und hängt ab von der mineralischen Substanz, die man kristallisieren möchte, dem Lösungsmittel der Lösung und dem Übersättigungsgrad. So muß im Fall einer Substanz, deren Löslichkeit im Lösungsmittel mit der Temperatur ansteigt (z.B. eine wäßrige Lösung von Natriumchlorid oder Kaliumchlorid) die Temperatur höher sein als die der übersättigten Lösung. Im Fall einer Substanz, deren Löslichkeit in einem Lösungsmittel sich im umgekehrten Sinn mit der Temperatur verändert (z.B. eine wäßrige Lösung von Natriumcarbonatmonohydrat) muß die Temperatur geringer sein als die der übersättigten Lösung. Die Auswahl der Temperatur des Verteilers wird außerdem bestimmt von der Notwendigkeit zu vermeiden, daß in Kontakt mit ihm die übersättigte Lösung eine übermäßige Veränderung der Temperatur erfährt, was dazu führen würde, daß der Übersättigungsgrad übermäßig abfallen würde. Die Temperatur des Verteilers sollte daher geregelt werden, damit der Lösungsstrom in dem Verteiler eine Temperaturänderung erfährt, die nicht ausreichen darf, um eine vollständige Entsättigung herbeizuführen. In der Praxis sollte die Temperatur des Verteilers in jedem speziellen Fall abhängig vom Übersättigungsgrad der Lösung und der erwünschten Produktivität bestimmt werden. Die Auswahl hängt andererseits von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. dem Wärmeübertragungs-Koeffizienten des Verteilers, der Menge und Temperatur der Lösung ebenso wie der spezifischen Wärme. Die Bestimmung der optimalen Temperatur des Verteilers kann ohne Schwierigkeit in jedem speziellen Fall durch Berechnung und Erfahrung erfolgen.
Stromabwärts vom Kristallbett gewinnt man eine merklich gesättigte Mutterlauge. Diese kann in das Verfahren zurückgeführt werden, nachdem sie behandelt worden ist, um sie in einem Zustand der Übersättigung zu bringen. Hierzu wird in einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die stromabwärts des Kristallbettes gewonnene Mutterlauge erwärmt und eine ergänzende Menge der mineralischen Substanz zugegeben, die gleich ist der, die in dem Bett kristallisiert wurde, dann wird die entstehende Mischung abgekühlt, um wieder eine übersättigte Lösung herzustellen. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist besonders geeignet für mineralische Substanzen, deren Löslichkeit in dem Lösungsmittel sich mit der Temperatur in der gleichen Richtung verändert. Das Erwärmen der Mutterlauge muß ausreichend sein, um die Gesamtheit der ergänzenden Menge der mineralischen Substanz darin zu lösen. Das Abkühlen der Mischung kann erhalten werden, indem sie in einem Wärmeaus- tauscher zirkulieren gelassen wird oder indem sie einer Entspannung für ein teilweises Verdampfen unterzogen wird. Wenn das Abkühlen durch Entspannung bewirkt wird, empfiehlt es sich, der Mutterlauge einen Anteil des Lösungsmittels zuzufügen, um die durch die Entspannung verdampfte Menge auszugleichen.
In einer zweiten speziellen Ausführungsform des Verfahrens, die spezifisch für mineralische Substanzen angewendet wird, deren Löslichkeit in dem Lösungsmittel sich im umgekehrten Sinn mit der Temperatur ändert, kühlt man die stromabwärts des Bettes gewonnene Mutterlauge, fügt ihr eine ergänzende Menge der mineralischen Substanz zu, die gleich ist der, die kristallisiert wurde, und erwärmt dann, um diese übersättigte Lösung wiederherzustellen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Kristallisation einer mineralischen Substanz mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, die eine vertikale röhrenförmige Umhüllung bzw.ein vertikales röhrenförmiges Gehäuse, ein vertikales Rohr, das axial in dem Gehäuse angeordnet ist und in der Nähe des Bodens davon austritt bzw. sich öffnet, so daß in dem Gehäuse eine ringförmige Kammer begrenzt wird, wobei das Rohr am oberen Ende mit einer Vorrichtung zur Speisung einer mit der zu kristallisierenden Substanz übersättigten Lösung verbunden ist, umfaßt; ein Verteiler teilt die ringförmige Kammer in eine untere Kammer, die den Zutritt der übersättigten Lösung erlaubt, und eine obere Kristallisationskammer, die einen Wirbelbettreaktor bildet, wobei der Verteiler mit einem Thermostat versehen ist.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat der Thermostat die Funktion, den Verteiler auf einer gleichmäßigen Temperatur zu halten, die in Funktion der eingesetzten übersättigten Lösung gesteuert wird, um eine spontane Kristallisation der mineralischen Substanz in Kontakt mit dem Verteiler zu verhindern. Der Thermostat kann somit ein Heizmittel oder ein Kühlmittel des Verteilers umfassen, je nachdem, ob die Vorrichtung zur Behandlung von übersättigten Lösungen von mineralischen Substanzen bestimmt ist, deren Löslichkeit eine mit der Temperatur wachsende oder abnehmende Funktion hat.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Verteiler von vertikalen oder schrägen Düsen, die zwei quer verlaufende Platten verbinden, die sie durchqueren, gebildet, wobei die Platten das vertikale Rohr und die Wand des röhrenförmigen Gehäuses verbinden, um eine Kammer abzugrenzen, die mit einer Quelle für Wärmeübertragungs-Flüssigkeit verbunden ist (z.B. Wasser oder Dampf), die den Thermostat bildet.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat das Wirbelbett eine doppelte Funktion. Einerseits bildet es ein Kristallisationsmedium; andererseits wird eine granulometrische Klassifikation der Kristalle durchgeführt, die sich in dem Bett lagenweise oder schichtenweise in gleicher Granulometrie verteilen.
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung lassen es zu, eine mineralische Substanz im Zustand regelmäßiger Körner in annähernder Kugelform zu kristallisieren. Dies sind im allgemeinen monolithische Kugeln, was bedeutet, daß sie einheitliche Brocken aus mineralischem Material sind, die nicht agglomeriert sind. Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung finden eine besonders vorteilhafte Anwendung für die Herstellung von Natriumchlorid-Kristallen in Form von monolithischen Kugeln, deren Durchmesser größer als 3 mm ist, z.B. zwischen 3 und 30 mm liegt. Natriumchlorid-Kristalle mit einem Durchmesser zwischen 5 und 10 mm finden eine interessante Anwendung zur Herstellung eines Salzes im Zustand unregelmäßiger Körner und mit einem durchscheinenden und glasartigen Aussehen mit der in dem Dokument EP-A-162490 (SOLVAY & Cie) beschriebenen Technik.
Die Einzelheiten und Details der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Figur 1 zeigt im vertikalen Querschnitt eine spezielle Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2 zeigt in viel größerem Maßstab ein Detail der Vorrichtung der Figur 1;
Figuren 3 und 4sind Aufnahmen im Maßstab 1:1 von Natriumchloridkörnern, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurden.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung ist ein Kristallisator der Art "OSLO", der erfindungsgemäß modifiziert wurde. Er umfaßt ein vertikales röhrenförmiges Gehäuse 1, in dem ein vertikales Rohr 4, dessen unteres Ende konisch erweitert ist, axial angeordnet ist. Das Rohr 4 begrenzt somit in dem Gehäuse 1 eine ringförmige Kammer, die einen oberen zylindrischen Bereich 2 und einen unteren kegelstumpfartigen Bereich 3 umf aßt, dessen Boden 16 das Profil einer wulstförmigen Oberfläche rund um einen axialen zentralen Kern hat. Das Gehäuse 1 ist verschlossen mit einem Deckel 6, durch den das Rohr 4 läuft, das in eine Entspannungskammer 7 mündet. Ein Wiedererhitzer 8 ist zwischen den oberen Teil des oberen Bereichs 2 und die Entspannungskammer 7 geschaltet über Leitungen 9 und 10 und eine Förderpumpe 11.
Erfindungsgemäß ist der obere Bereich 2 dazu bestimmt, ein Kristallbett 14 aufzunehmen und als Wirbelbettreaktor benutzt zu werden. Zu diesem Zweck ist er von dem unteren Bereich 3 durch einen Verteiler 12 des Wirbelbettreaktors abgetrennt. Bei der Vorrichtung von Figur 1 bildet der obere ringförmige Bereich 2 eine Kristallisationskammer und der untere ringförmige Bereich 3 umfaßt die Zutrittskammer für eine mit einer mineralischen Substanz, die man kristallisieren möchte, übersättigte Lösung.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Kristallisation von Natriumchlorid in Form von Kugeln. Hierzu wird die Vorrichtung mit einer wäßrigen Lösung von Natriumchlorid angefüllt bis zu dem Pegel 13 in der Entspannungskammer 7 in solcher Weise, daß die Kristallisationskamiier 2 eingetaucht ist. Diese enthält außerdem ein Bett aus Natriumchlorid-Kristallen 14 über dem Verteiler 12.
Während des Betriebs der Vorrichtung wird die wäßrige Lösung des Natriumchlorids in Richtung der Pfeile X durch die Pumpe 11 zirkulieren gelassen. Am Ausgang der Kammer 2 durchläuft über die Leitung 9 die mit Natriumchlorid gesättigte Lösung den Wiedererhitzer 8, was ihre Temperatur erhöht, tritt dann in die Entspannungskammer 7 ein, wo sie teilweise durch Entspannung verdampft wird, was ihre Abkühlung und Übersättigung hervorruft. Der freigesetzte Wasserdampf wird über eine obere Öffnung 15 der Entspannungskammer 7 evakuiert. Die übersättigte wäßrige Lösung läuft vertikal durch das Rohr 4, tritt radial in die Kammer 3 entlang des wulstförmigen Bodens 16 ein, durchläuft dann den Verteiler 12 und tritt in das Kristallbett 14 ein, das sie erfindungsgemäß fluidisiert. Die Lösung wird nach und nach entsättigt, während sie durch das Wirbelbett 14 fließt, wodurch die Kristalle wachsen und sich in Schichten und horizontalen Bahnen verteilen als Funktion ihrer granulometrischen Dimensionen. Die großen granulometrischen Fraktionen wandern zum Boden des Bettes und werden periodisch über eine Entnahmeleitung 5 entnommen. Die Mutterlauge der Kristallisation, die in den oberen Teil der Kammer 2 gelangt, ist eine wäßrige, mit Natriumchlorid gesättigte (oder leicht übersättigte) Lösung. Sie wird in den Wiedererhitzer 8 über die Leitung 9 zurückgeführt, wo ihr ein ergänzender Anteil der gesättigten wäßrigen Natriumchloridlösung zugegeben wird über ein Rohr 18. Der ergänzende Anteil der wäßrigen Natriumchloridlösung wird gesteuert, um die Menge an Natriumchlorid, die in dem Bett 14 kristallisiert ist und die Menge an Wasser, die durch Verdampfen in der Entspannungskammer 7 evakuiert wurde, zu ergänzen.
Während des Betriebs der Vorrichtung in der oben beschriebenen Weise wird der Verteiler 12 so geheizt, daß seine Wand, die mit der Lösung in Kontakt ist, eine Temperatur hat, die höher ist als die Temperatur der übersättigten Lösung in dem Bereich 3 stromaufwärts des Verteilers 12.
Der Verteiler 12 kann mit jedem geeigneten Mittel geheizt werden.
Die Figur 2 zeigt eine besonders geeignete Ausführungsform des Verteilers 12. Dieser wird aus mehreren vertikalen kurzen Düsen 17 gebildet, die zwei horizontale Platten 22 verbinden, die sie durchqueren. Die Platten 22 sind zwischen dem axialen Rohr 4 und der zylindrischen Umfangswand der oberen Kammer 2 so angeordnet, daß sie eine ringförmige Kammer 19 mit geringer Höhe begrenzen, die von den Düsen 17 durchquert wird. Zwei Rohre 20 lassen es zu, eine Wärmeübertragungs-Flüssigkeit in der Kammer 19 zu zirkulieren, z.B. Wasserdampf.
In der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung wird der Boden l6 unter den gleichen Bedingungen erhitzt, die weiter oben angewendet werden zur Heizung des Verteilers 12. Hierzu kann ein Doppelmantel von einer warmen Flüssigkeit, im allgemeinen Wasserdampf, durchflossen werden.
In der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung ist die Umfangswand der Kristallisationskammer 2 zylindrisch, so daß sie über ihre gesamte Höhe einen konstanten Querschnitt aufweist.
In einer speziellen nicht dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Kristallisationskammer 2 in solcher Weise profiliert, daß ihr Querschnitt sich von unten nach oben vergrößert oberhalb der freien Oberfläche 21 des Wirbelbetts 14. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung hat die Vergrößerung des oberen Bereichs der Kristallisationskammer die Funktion, über dem Wirbelbett 14 eine Geschwindigkeit der Lösung zu erreichen, die geringer ist als die Geschwindigkeiten in der Kammer 3. Man verhindert auf diese Weise die Bildung eines schädlichen Wirbelbetts in der Kammer 3 unter dem Verteiler 12. In der zwischen dem Verteiler 12 und der freien Oberfläche 21 des Bettes begrenzten Bereich des Wirbelbettes 14 kann der Querschnitt der Kristallisationskammer 2 konstant bleiben oder stufenweise von unten nach oben abnehmen.
In einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Leitung 9 eine Vorrichtung zwischengeschaltet, die dazu vorgesehen ist, feine Kristalle, die in der Lösung, die das Gehäuse 1 verläßt, eingeschlossen sind, zurückzühalten. Diese Anordnung kann z.B. aus einer Dekantationskammer oder einem Zyklon bestehen.
Das folgende Beispiel soll die Erfindung erläutern.
In die Kristallisationskammer 2 einer Vorrichtung der unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Art führte man ein Bett von ungefähr 3000 kg Natriumchlorid-Kristalle mit einem mittleren Durchmesser zwischen 0,5 und 2 mm ein. Man erwärmte den Verteiler (12) mit einem Dampfstrom von 120ºC und führte in die Zutrittskammer (3) eine mit Natriumchlorid übersättigte wäßrige Lösung von ungefähr 110ºC ein, die auf eine steigende Geschwindigkeit beschleunigt wurde, die ausreicht, um das Kristallbett (14) zu fluidisieren. Der Übersättigungsgrad der wäßrigen Lösung, im unteren Bereich des Bettes, war ungefähr 0,4 g/kg. Die am Ausgang des Bettes gewonnene Mutterlauge wurde in dem Wiedererhitzer (8) behandelt, wo ihre Temperatur sich um ungefähr 1ºC erhöhte; man leitete diese in die Entspannungskammer (7), wo sie einer gesteuerten Entspannung unterworfen wurde, um die Temperatur auf ungefähr 110ºC zu bringen und den Anfangs-Übersättigungsgrad (0,4 g/kg) herzustellen. Die übersättigte Lösung wurde dann in die Zutrittskarniter (3) über das axiale Rohr (4) zurückgeführt, wie oben ausgeführt.
Es wurden Kristalle kontinuierlich am unteren Ende des Bettes entnommen in einer Menge, die proportional war einer vorgegebenen Produktivität. Gleichzeitig wurde ergänzend eine gesättigte wäßrige Natriumchloridlösung in den Wiedererhitzer (8) in einer gesteuerten Menge eingeleitet, um das aus dem Bett abgezogene Natriumchlorid zu ergänzen und den durch die Entspannung entfernten Wasserdampf.
Die Fotografien der Figuren 3 und 4 zeigen Kristalle, die in den zwei aufeinanderfolgenden Phasen des Tests erhalten wurden. Diese Kristalle sind monolithische Körner aus Natriumchlorid, die annähernd kugelförmig sind, deren Durchmesser ungefähr zwischen 10 und 15 mm (Figur 3) und zwischen 18 und 23 mm (Figur 4) liegt.

Claims

1. Verfahren zum Kristallisieren einer mineralischen Substanz, bei dem man ein Kristallbett einsetzt, das von einem Strom einer Lösung, die an der zu kristallisierenden Substanz in einem flüssigen Lösungsmittel übersättigt ist, durchquert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Wirbelbett von Kristallen einsetzt, indem man den Strom der übersättigten Lösung einen Verteiler durchqueren läßt, der unterhalb des Kristallbettes angebracht ist, und daß man ihn auf einer Temperatur hält, für die die Konzentration der übersättigten Lösung maximal gleich der der Sättigung entsprechenden Konzentration ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, in dem die Löslichkeit der mineralischen Substanz in dem Lösungsmittel der übersättigten Lösung mit der Temperatur wächst, man den Verteiler auf einer Temperatur hält, die größer ist als die der übersättigten Lösung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mutterlauge der Kristallisation am Ausgang des Bettes sammelt, sie erhitzt, ihr eine ergänzende Menge der mineralischen Substanz zufügt, die gleich derjenigen ist, die in dem Bett kristallisiert ist, und man dann die resultierende Mischung abkühlt, um die übersättigte Lösung wiederherzustellen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abkühlen der Mischung man sie einer Entspannung unterzieht, um sie teilweise zu verdampfen und man der Mutterlauge eine Menge an Lösungsmittel zufügt, die gleich der verdampften Menge ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Bett von Natriumchloridkristallen und eine gesättigte, wässrige Natriumchloridlösung einsetzt.

6. Vorrichtung zum Kristallisieren einer mineralischen Substanz gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine rohrförmige, vertikale Umhüllung (1), ein vertikales Rohr (4), das axial in der Umhüllung angebracht ist und nahe des Bodens (16) aus dieser austritt, so daß in der Umhüllung eine ringförmige Kammer (2, 3) begrenzt wird, wobei das Rohr an seinem oberen Ende mit einer Vorrichtung (7) zum Speisen einer an der zu kristallisierenden Substanz übersättigten Lösung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteiler (12) des Wirbelbettreaktors die ringförmige Kammer (2, 3) in eine untere Kammer (3), die den Zutritt der übersättigten Lösung erlaubt, und eine obere Kristallisationskammer (2), die einen Wirbelbettreaktor bildet, teilt, wobei der Verteiler (12) mit einem Thermostat versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kristallisationskammer (2) sich von unten nach oben, oberhalb der freien Fläche (21) des Wirbelbetts, vergrößert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kristallisationskammer (2) eine Leitung (9) zum Ablassen einer Mutterlauge der Kristallisation zum Wiedererhitzer (8) umfaßt, der in Verbindung mit einer Entspannungskammer ist, die die Vorrichtung (7) zum Speisen der übersättigten Lösung bildet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (12) aus vertikalen Düsen gebildet ist, die zwei horizontale Platten verbinden, die sie durchqueren, wobei die Platten zwischen dem vertikalen Rohr (4) und der Seitenwand der rohrförmigen Umhüllung (1) angebracht sind, um eine Kammer, die den Thermostat darstellt, zu bilden, die mit einer Quelle einer Wärmeübertragungsflüssigkeit verbunden ist.