DE7343C - Verfahrungsweise zur Reinigung von Wasser, welches zur Speisung von Dampfkesseln etc. dienen soll - Google Patents

Description

1878.

Klasse 12/

Handelsgesellschaft K. und TH. MÖLLER in KUPFERHAMMER/

bei BRACKWEDE.

Verfahrungsweisen zur Reinigung von Wasser, welches zur Speisung von Dampfkesseln etc.

dienen soll.

i Patentirt im Deutschen Reiche vom 4. Januar 1878 ab.

Das Verfahren ist nach der Natur der in dem zu reinigenden Wasser aufgelösten Substanzen ein verschiedenes.

I. Das zu reinigende Wasser enthält doppeltkohlensauren Kalk und schwefelsauren Kalk.

Alle bewährten bekannten Reinigungsverfahren sind, sobald das Wasser gröfsere Mengen. Gyps enthält, sehr theuer; es stellen sich nämlich die Kosten, wenn der Gyps mit Chlorbarium oder Soda ausgefällt wird', meist auf 3 bis 5, nicht selten auf 10 Pf. pro Kubikmeter und höher.

Unser neues Verfahren beruht nun auf ider Entdeckung, dafs nach der Beseitigung des doppeltkohlensauren Kalks durch Aetzkalk der Kesselstein sich nicht eher bildet, bis der Sättigungspunkt der Gypslösung erreicht ist, während vor der Entfernung des Calciumbicarbonats der Gyps bereits früher mit dem kohlensauren Kalk ausscheidet, sowie auf der Wahrnehmung, dafs durch die Erwärmung und den Druck, welcher im Kessel herrscht, die Löslichkeit des Gypses keineswegs in der Weise ver-, mindert wird, wie das nach den in Lehrbüchern etc. aufgeführten Versuchen scheint. Es ist aus diesen Gründen bei vielen Wässern möglich, dieselben nach dem Ausscheiden des kohlensauren Kalks bis auf ¹Z₅₀ des Volurnens einzudampfen, ehe sich Kesselstein ausscheidet. Man kann dabei die Ausscheidung des Calciumsulfatkesselsteins durch Zusatz von Chlornatrium verzögern. Unser Verfahren besteht also darin, dafs man

1. genau so viel Aetzkalk, ungelöscht oder gelöscht, als Kalkbrei, Kalkmilch oder Kalkwasser zusetzt, wie zur Zersetzung des doppeltkohlensauren Kalks nöthig ist. Nachdem auf diese Weise der kohlensaure Kalk so weit entfernt ist, als dies bei der Löslichkeit des einfachkohlensauren Kalks möglich ist, d. h. bis auf etwa 2,5 Gewichtstheile auf loooöo Wasser, so wird

2. das Wasser, ohne den Gyps zu entfernen, eventuell unter Kochsalzzusatz zum Speisen benutzt, und dann wird durch wiederholte Proben bestimmt, wann die Kesselsteinausscheidung aus dem fraglichen Wasser beginnt. Sobald der Sättigungspunkt der Gypslösung im Kessel eingetreten ist, läfst man das Wasser ab und verhindert so jede Kesselsteinbildung. Die Neuheit der Erfindung liegt darin, dafs mit der Ausfällung des Calciumbicarbonats durch Kalkhydrat das rechtzeitige Abblasen der Dampfkessel in der oben vorher ausgeführten Weise verbunden wird, sowie event, in dem Zusatz von Kochsalz zum Speisewasser. Die Kosten dieses neuen Verfahrens stellen sich, namentlich wenn man den Kessel Sonntags abbläst, wenn das Wasser ohnehin abgekühlt ist, meistens auf 0,3 bis 0,5 Pf. pro Kubikmeter, also nicht auf '/, ₀ der Kosten der bisher angewendeten Methoden. Die Zeit, die ein Kessel gebraucht, ehe er abgeblasen wird, beträgt, da bei den gewöhnlichen Kesseln der Wassergehalt ein- bis zweimal täglich verdampft wird, etwa zwei bis drei Wochen, ist übrigens bei jeder Wasserbeschaffenheit durch Versuche besonders festzustellen.

II. Das Wasser enthält einfach- oder doppeltkohlensaure Magnesia.

Die Ausfällung dieses bisher meist viel zu wenig beachteten Kesselsteinbildners machte bisher Schwierigkeiten. Aetzkalk, wenn man denselben nur bis zum Beginn der alkalischen Reaction in dem zu reinigenden Wasser zusezt, fällt Magnesiumcarbonat kalt fast gar nicht aus, da die frisch gefällte einfachkohlensaure Magnesia in bedeutendem Mafse in kaltem Wasser löslich ist und selbst stark alkalisch reagirt. Alle nach den de H a en'sehen Vorschriften ihr Wasser reinigenden Werke lassen, da sie denselben gemäfs nur so viel Aetzkalk zusetzen, bis die alkalische Reaction sich zeigt, die kohlensaure Magnesia im Wasser. Die häufig so ungenügenden Erfolge des de Haen'sehen Verfahrens scheinen diesem Umstände oft zuzuschreiben zu sein.

Wir haben nun durch Versuche gefunden, dafs man die kohlensaure Magnesia mit Aetzkalk unter Bildung von Aetzmagnesia und kohlensaurem Kalk bei gewöhnlicher Temperatur zersetzen kann, wenn man etwas mehr als die

durch die stöchiometrische Berechnung sich ergebende Menge von Aetzkalk anwendet.*)

Um nun den Ueberschufs von Aetzkalk zu entfernen, setzt man Soda zu, wobei die bekannte Zersetzung in Aetznatron und kohlensauren Kalk erfolgt. Dieses Aetznatron fällt den Theil der Aetzmagnesia aus, der noch gelöst war. Es ist nämlich die Aetzmagnesia (namentlich bei Vorhandensein von Kochsalz und manchen organischen Substanzen) in reinem Wasser löslich, dagegen in Natron haltendem Wasser fast unlöslich.

Die Neuheit der Erfindung liegt in der oben beschriebenen Verbindung einer Anwendung eines Ueberschusses von Calciumoxyd unter Ausscheidung von Magnesiumoxyd und demnächstiger Beseitigung des Ueberschusses des Fällungsmittels durch Soda, nachdem vorher der Niederschlag von der Flüssigkeit möglichst getrennt worden ist.

III. Das Wasser enthält kohlensaure Magnesia mit doppeltkohlensaurem Kalk.

Verfahren wie voriges.

IV. Doppeltkohlensauren Kalk und schwefelsauren Kalk mit kohlensaurer Magnesia, sowie kohlensaure Magnesia und schwefelsauren Kalk.

Das Verfahren combinirt aus I und II.

V. Chlormagnesium.

Reines Chlormagnesium in wässerigen Lösungen zersetzt sich, auch wenn letztere verdünnt sind, beim Sieden in Salzsäure und unlösliche Magnesia, welche Schlamm und Kesselstein bildet. Die Salzsäure löst, wenn kohlensaurer Kalk vorhanden ist, diesen oder, wenn er fehlt oder vorher ausgefällt ist, das Eisen des Kessels und zerfrifst diesen. Kochsalz und manche organische Substanzen scheinen die Zersetzung des Chlormagnesiums zu verhindern; es empfiehlt sich aber jedenfalls, das Chlormagnesium zu zersetzen, da man bei dem Vorhandensein von Chlormagnesium, wenn geringe Aenderungen des Wassers eintreten, ein Anfressen befürchten mnfs. Es scheidet sich, wie wir durch Versuche ermittelt haben, beim Zusatz von Aetzkalk bis zur stark alkalischen Reaction zunächst in Form eines voluminösen Niederschlags eine Doppelverbindung von Kalk und Magnesia aus, während ein anderer Theil des Kalks Chlorcalcium bildet. Die erwähnte Doppelverbindung ist etwas löslich und reagirt stark alkalisch.

Will man die im Chlormagnesium enthaltene Magnesia vollständig abscheiden, so mufs man

*) In Band 228, Heft 5, Seite 450, von Dingler's Polytechnischem Journal ist ein Aufsatz von Günfsberg enthalten, der den unsrigen entgegenstehende Beobachtungen mittheilt. Derselbe geht von der irrigen Voraussetzung aus, dafs es sich um die Zersetzung des Magnesiumbicarbonats unter Ausscheidung von Magnesiumcarbonat handele, während es sich um eine Zersetzung unter Ausscheidung von Magnesiumoxyd und Bildung von Calciumcarbonat handelt. Wir halten unsere durch die sowohl im grofsen wie im Laboratorium angestellten Versuche begründete Entdeckung aufrecht.

einen Ueberschufs von Aetzkalk anwenden und diesen dann durch Soda demnächst wieder entfernen, wie unter II näher ausgeführt.

VI. Das Wasser enthält schwefelsaure Magnesia.

An der Zersetzung dieses Salzes hat man, sofern es sich um Beseitigung des Kesselsteins handelt, nur dann ein Interesse, wenn es gleichzeitig mit Gyps vorkommt, weil sich der letztere nicht beseitigen läfst, ohne gleichzeitig oder vorher die schwefelsaure Magnesia zu zersetzen. deHaen zersetzt dies Salz gleichzeitig mit dem Gyps durch Chlorbarium und erzeugt dadurch Chlormagnesium, was ein Fehler ist (s. No. V) und die Reinigung vertheuert. Stingl fällt das Magnesiumsulfat mit Aetznatron und den Gyps demnächst mit Soda. Beides vertheuert die Reinigung bedeutend.

Wir haben durch Versuche ermittelt, dafs sich die schwefelsaure Magnesia gleichfalls durch Aetzkalk im Ueberschufs unter Bildung von schwefelsaurem Kalk und Aetzmagnesia fast vollständig zersetzen läfst; der Gyps wird demnächst durch Soda aus der abgeklärten Flüssigkeit gefällt, gleichzeitig der Ueberschufs von Aetzkalk unter Bildung von Aetznatron und kohlensaurem Kalk beseitigt; das erstere wirkt alsdann auf die geringen Mengen des in Lösung gebliebenen basischen Doppelsalzes von schwefelsaurem Kalk und schwefelsaurer Magnesia in der Weise, dafs die Aetzmagnesia ausfallt. Dadurch wird es möglich, den übrig gebliebenen schwefelsauren Kalk mittelst Soda zu zersetzen. Der Niederschlag, welcher beim Fällen der schwefelsauren Magnesia mit Kalk entsteht, ist eine basische Verbindung, welche zum Theil aus schwefelsaurem Kalk besteht; dadurch bleibt weniger schwefelsaurer Kalk in Lösung und man braucht also eine geringere Menge von Soda oder Chlorbarium, als sich aus der Rechnung ergeben würde, wenn die schwefelsaure Magnesia ganz unter Bildung von schwefelsaurem Kalk zersetzt worden wäre, also auch weniger als die dem Aetznatron äquivalente Menge von Soda, wenn man beim Stingl'schen Verfahren die schwefelsaure Magnesia direct mit Aetznatron zersetzt. Aufserdem geniefst man noch den Vortheil, dafs man Soda statt Aetznatron anwenden kann; erstere ist letzterem wegen des billigeren Preises des Soda-Aequivalents im Vergleich zum Aetznatron-Aequivalent und der gröfseren Haltbarkeit der Soda vorzuziehen.

VII. Schwefelsäure Magnesia mit Chlormagnesium wird, wie schwefelsaure Magnesia allein, mit Aetzkalk gefällt, und zwar wird, wenn es nicht darauf ankommt, vollständig alle Magnesia zu entfernen, den beiden Verbindungen eine äquivalente Menge Aetzkalk, wenn es darauf ankommt, vollständig alle Magnesia auszuscheiden, Aetzkalk im Ueberschufs und nach erfolgter Klärung Soda zugesetzt. Die hierbei auftretenden chemischen Vorgänge bedürfen nach

dem unter V. und VI. Gesagten wohl keiner Erklärung.

VIII. Schwefelsaure Magnesia mit kohlensaurer Magnesia, schwefelsaurem und kohlensaurem Kalk und Chlormägnesium, sowie einzelne Combinationen dieser Stoffe lassen sich nach dem oben Gesagten ohne weiteres behandeln.

IX. Humussäure (sowie die verwandten Säuren) und deren Verbindungen mit Kalk und Magnesia.

Diese Verbindungen sind in vielen Wässern enthalten, namentlich in solchen, welche aus Torfmooren oder sauren Wiesen kommen. Diese Wasser haben die Eigenschaft, die Kessel bei Temperaturen unter 80 bis 90 ° C. stark anzugreifen. Es werden von diesen Wässern namentlich alle sogenannten Gegenstromkessel stark angefressen, bei denen der Bouilleur (Vorwärmer) von der abgehenden Feuerluft umspült wird und nur mit einer Rohrverbindung mit dem Hauptkessel zusammenhängt, bei denen also das Speisewasser allmälig erwärmt wird und nicht durch eine Circulationsbewegung sofort sich mit dem siedenden Wasser mischt.

Dieses Anfressen der Bouilleurs hat die sonst in mancher Beziehung so vortheilhaften Gegenstromkessel vielfach unbeliebt gemacht. Bei Kesseln ohne Bouilleur tritt das Anfressen an der Eintrittsstelle des Speisewassers auf. Das einfache Verfahren zur Beseitigung dieses Uebelstandes besteht darin, das Wasser durch einen Röhrenvorwärmer mit Kupfer- oder Messingröhren, bei dem das Wasser nicht mit dem fetthaltigen abgehenden Dampf der Maschine in Berührung kommt, bis auf 100⁰C. zu erhitzen. Alsdann geht anscheinend eine Aenderung oder Zersetzung vor sich, und das Eisen wird nicht mehr angegriffen. Eine directe Berührung des fetthaltigen Dampfes mit dem Wasser mufs vermieden werden, weil sonst das Fett mit dem humussauren Kalk eine Kalkseife bildet, die auf den Kesseln sich zunächst in glänzenden Schuppen ansetzt; letztere schmelzen alsdann und werden zu einem dunkelbraunen, porösen, bösartigen Kesselstein. Eiserne Röhren darf man im Vorwärmer nicht anwenden, weil diese gleichfalls schnell zerfressen werden.

In dem erhitzten Wasser läfst sich der humussaure Kalk und die humussaure Magnesia durch Zusatz von Natriumhydrat und Natriumcarbonat ausfällen.

Um den an Humussäure und verwandte Körper gebundenen Kalk ausfällen zu können, kann man auch die Säure durch Durchleiten von Luft oxydiren. Hat man dies lange genug fortgesetzt, so wird der früher humussaure Kalk mittelst Aetzkalk ausgefällt. Das Durchleiten der mittelst eines Gebläses durchgetriebenen Luft geschieht durch ein auf dem Boden des Wasserbehälters liegendes Rohr mit feinen Löchern; nach Beendigung dieser Operation erfolgt der Zusatz von Aetzkalk bis zum Beginn der alkalischen Reaction. Das Spreewasser bei Cöpenick zeigt beispielsweise die hier erwähnten Eigenschaften.

Zur Ausführung aller in dieser Beschreibung aufgeführten chemischen Processe genügen die bekannten Apparate und mechanischen Vorrichtungen.

Claims (3)

Patent-Ansprüche: Die Reinigung des zum Kesselspeisen benutzten Wassers nach folgenden Methoden:

1. Das Wasser enthält Calciumcarbonat und Calciumsulfat: durch Ausfällen des ersteren durch Calciumhydroxyd (wobei der gebildete Niederschlag durch Absetzen und Filtriren vor dem Eintritt des Wassers in den Kessel entfernt wird), verbunden mit einem Abblasen der Kessel, bevor der Sättigungspunkt der nach dem Ausfällen des Kalks zurückbleibenden reinen Gypslösung eintritt, wobei die Löslichkeit des Gypses eventuell durch Kochsalzzusatz erhöht werden kann.

2. Das Wasser enthält Magnesiumverbindungen: vollständige Fällung des Magnesium oxyds durch Calciumoxyd unter Anwendung eines Ueberschusses des letzteren und Entfernung des Ueberschusses durch Natriumcarbonat.

3. Das Wasser enthält freie Humussäure und humussaure Erdalkalien:

A) Erhitzung des Wassers auf 80 bis 90 ° C. vor dem Eintritt in den Kessel, um das Anfressen des letzteren zu verhindern ;

B) Zersetzung der humussauren Erdalkalien, wenn zum siedenden Wasser Natrium-Oxyd oder -Carbonat gesetzt wird;

C) Zersetzung der Humussäure durch Durchleiten von Luft und Zersetzung der gebildeten Carbonate etc. durch Calciumoxyd bei gewöhnlicher Temperatur.