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Ammoniaksättiger Die Erfindung bezieht sich auf Ammoniaksättiger mit
zentralem Tauchrohr für die Zuführung ammoniakhaltiger Gase oder Dämpfe und einer
Einrichtung zum Umwälzen der Badflüssigkeit: Bekanntlich hängt die Größe und Form
der anfallenden Ammonsulfatkristalle, die durch Reaktion der eingeführten Gase oder
Dämpfe mit verdünnter Schwefelsäure entstehen, wesentlich von den Arbeitsbedingungen
des Sättigers ab. Zur Gewinnung grober Salzkörner hat es sich als notwendig erwiesen,
die Badflüssigkeit umzuwälzen und dadurch die zunächst anfallenden feinen Salzkristalle
wiederholt aufzuwirbeln, wobei sich dann die frisch gebildeten Kristalle an den
bereits vorhandenen ansetzen und nach und nach grobe Salzkörper entstehen. Bei den
bekannten Sättigern erfolgt das Umwälzen der Badflüssigkeit in der Regel durch mechanische
Rühreinrichtungen wie Propeller u. dgl. und/oder durch Einblasen eines geeigneten
Druckgases, vorzugsweise eines Teiles der ammoniakhaltigen Gase oder Dämpfe. Dabei
wird das Druckgas entweder unmittelbar in den meist konisch ausgeführten Unterteil
des Sättigers oder auch von oben her mittels eines Injektors in ein im Unterteil
angeordnetes, im wesentlichen zylindrisches. Leitrohr eingeblasen, das unterhalb
des zentralen Tauchrohres und in gewissem Abstand von diesem liegt.
Mittels
derartiger Einrichtungen kann man, insbesondere bei Sättigern großer Abmessungen,
die Badflüssigkeit und damit die sich zunächst bildenden feinen Salzkristalle nicht
in genügendem Maße aufwirbeln. Nach gleichfalls bekannten Vorschlägen soll stetig
ein Teil der Badflüssigkeit durch einen CTberlauf abgezogen und durch eine Umwälzpumpe
in den konischen Unterteil des Sättigers zurückbefördert werden. Die Wiedereinführung
der umgewälzten Teilmenge erfolgt jedoch in der Weise und an einer solchen Stelle
des Sättigers, daß die in den Sättigersumpf abgesunkenen Salzkristalle nicht oder
nicht genügend wieder aufgewirbelt werden. Man kann dann aus dem Sättigersumpf nur
ein Gemisch grober und feiner Kristalle abziehen, das häufig den strengen Gütevorschriften
hinsichtlich der Kristallgröße nicht genügt; oder aber man muß die Badflüssigkeit
so lange umpumpen, bis sich genügend grobe Kristalle gebildet haben, worunter wiederum
die Durchsatzleistung des Sättigers leidet.
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Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten, mit Umwälzung
der Badflüssigkeit arbeitenden Ammoniaksättiger in einfacher und betriebssicherer
Weise zu beseitigen. Sie besteht im wesentlichen in einer neuartigen und vorteilhaften
Kombination an sich bekannter, zum Umwälzen der Badflüssigkeit dienender Einrichtungen
unter teilweiser baulicher Umgestaltung dieser Einrichtungen. Das Ziel der Erfindung
besteht darin, die Flüssigkeit, @ i.n der die Kristalle wachsen sollen, so umzuwälzen,
daß eine völlige Durcheinand-erwirbelung vermieden wird und daß zugleich der Weg
von Kristallen ungenügender Größe verlängert wird, so daß diese erst aus dem Sättigen
herausgenommen werden, wenn sie die gewünschte Größe erreicht haben. Die Erfindung
geht von den eingangs erwähnten Sättigern aus, deren Umwälzeinrichtung ein unterhalb
des zentralen Tauchrohres in gewissem Abstand von diesem liegendes Leitrohr für
die Badflüssigkeit und einen in dem Leitrohr angeordneten Injektor enthält. Erfindungsgemäß
soll der Injektor in an sich bekannter Weise mit der Druckleitung einer an einen
Überlauf der Badflüssigkeit angeschlossenen Umwälzpumpe in Verbindung stehen und
die ihm von der Pumpe unter Druck zugeführte Flüssigkeit nach oben durch das nach
Art einer Venturidüse ausgebildete Leitrohr drücken. Dadurch wird die im vorzugsweise
konischen Sättigerunterteil befindliche Badflüssigkeit in eine kreisende Bewegung
gebracht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Sättigen erhält man innerhalb des Leitrohres
einen kräftigen, nach oben gerichteten Flüssigkeitsstrom, der den im Sättigersumpf
befindlichen, stark mit Salzkristallen durchsetzten Flüssigkeitsbrei aufwirbelt
und wieder mit nach oben reißt. Die Kreisbewegung der Badflüssigkeit findet nur
im Sättigerunterteil, d. h. unterhalb der Reaktionszone des Sättigers statt. Die
Reaktion zwischen dem zugeführten gasförmigen Ammoniak und der im Sättigen befindlichen
bzw. diesem zulaufenden verdünnten Schwefelsäure erfolgt bekanntlich in Höhe des
Tauchrohres. Bei dem Sättigen nach der .Erfindung wird diese Reaktion durch die
im. Sättigerunterteil stattfindende Kreisbewegung der Badflüssigkeit nicht beeinträchtigt.
Auch dadurch unterscheidet sich der erfindungsgemäße Sättigen vorteilhaft von den
bekannten Ausführungen, bei denen sich die wirbelnde Badbewegung bis in die Reaktionszone
fortsetzt. Dabei kann es leicht vorkommen, daß sich die frisch zulaufende Schwefelsäure
ungleichmäßig verteilt und örtlich entweder zuviel oder zuwenig Säure zur Bindung
des aus dem Tauchrohr austretenden Ammoniaks zur Verfügung steht. Säureüberschuß
begünstigt bekanntlich das Entstehen feiner, nadelförmiger Salzkristalle, während
Säuremangel unmittelbar zu Ammoniakverlusten führt.
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Bei der beschriebenen Arbeitsweise hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
wie beim Betrieb von Ammoniaksättigern bereits bekannt, die -umzuwälzende Teilmenge
der Säure zur Unterstützung der Aufwärtsströmung im Sättigen vor dem Einführen in
den Injektor vorzuwärmen sowie das Leitrohr zwecks Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen
in der Höhe verstellbar anzuordnen. Auch der Injektor kann erfindungsgemäß höhenverstellbar
ausgeführt sein. Weitere Einzelheiten seien an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Abb. z den gesamten Sättigen und
Abb. 2 den oberen Teil des Leitrohres im vertikalen Schnitt.
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In einem mit i bezeichneten Sättigen mit konischem Unterteile mündet
von oben her ein zentrales Zuführungsrohr 3 für ammoniakhaltige Gase oder Dämpfe,
das einen unterhalb der Badoberfläche 5 liegenden Verteilkranz q. enthält. Zur Aufrechterhaltung
des Flüssigkeitsstandes im Sättigen i dient ein Überlauf 6 und zur Zuführung frischer,
verdünnter Schwefelsäure eine Säureleitung 7. Vom Überlauf 6 führt eine Falleitung
8 durch einen mittelbaren Vorwärmen 9 zu einer Umwälzpumpe io, an deren Druckleitung
i i ein Injektor 12 angeschlossen ist. Der Injektor mündet von unten her in ein
senkrechtes Leitrohr 13, dessen Querschnitt nach Art einer Venturidüse ausgebildet
und dessen Innenwand mit schraubenlinienförmig verlaufenden Leitrippen 18 versehen
ist. Der Injektor 12 und das Leitrohr 13 liegen im konischen Sättigerunterteil 2
zentral unterhalb des Tauchrohres 3, q., wobei zwischen dessen Verteilerkranz q.
und dem oberen Ende des Leitrohres 13 ein gewisser Abstand verbleibt, Um das Maß
dieses Abstandes den Erfordernissen des Einzelfalles bequem anpassen zu können,
ist das Leitrohr 13 und gegebenenfalls auch der Injektor 12 höhenverstellbar im
Sättigen i angeordnet.
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In dem unterhalb des Injektors 12.bzw. des Leitrohres 13 liegenden
Sättigersumpf 14 befindet sich eine Verteilbrause 15, die über eine Leitung 16 mit
der Druckleitung i i in absperrbarer Verbindung steht. Durch die Brause 15 kann
also eine regelbare Teilmenge der umgewälzten Badflüssigkeit in den
Sättigersumpf
14 eingeleitet werden. Die Einrichtung, die zum Abziehen der sich auf dem Sättigerboden
ansammelnden Salzkristalle dient, ist in an sich bekannter Weise als Bodenschleuse
17 ausgebildet.
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Nach Inbetriebnahme des Sättigers i drückt die Pumpe io die ihr über
den Überlauf 6 durch das Fallrohr 8 zuströmende Flüssigkeit durch die Leitung i
i in den Injektor 12, und gegebenenfalls auch durch die Zweigleitung 16 in die Verteilbrause
15. Die umgewälzte Flüssigkeit strömt in dem Leitrohr 13 nach oben und reißt durch
die Wirkung des Injektors sowohl die darunter befindliche als auch die außerhalb
des Leitrohres 13 vorhandene Badflüssigkeit durch das Leitrohr mit nach oben. Die
Leitrippen 18 lassen dabei die Flüssigkeit in tangentialer Richtung aus dem Leitrohr
13 austreten und geben damit der gesamten im Sättiger befindlichen Badflüssigkeit
eine kreisende Bewegung um die Längsachse des Leitrohres 13. Abgesehen von dem zwangläufigen,
stetigen Umlauf einer entsprechenden Teilmenge über die Pumpe i o, bewegt sich außerdem
die Badflüssigkeit im Sättigerunterteil 2 in Richtung der eingezeichneten Pfeile
in einem stetigen Kreislauf. Durch Erhitzung im Vorwärmer 9 erhält die umgewälzte
Teilmenge eine höhere Temperatur als die übrige Badflüssigkeit und damit einen entsprechenden
Auftrieb, der ihre Aufwärtsströmung im Leitrohr 13 fördert. Die Kreisbewegung der
Badflüssigkeit im Sättigerunterteil 2 ist infolge der Wirkung des Injektors 12,
die gegebenenfalls noch durch die Verteilbrause 15 erhöht wird, so kräftig, daß
sich nur grobe Salzkristalle wegen ihres höheren Eigengewichtes auf dem Boden des
Sättigersumpfes i4 ansammeln können. Die durch das zentrale Rohr 3 zuströmenden
ammoniakhaltigen Gase oder Dämpfe kommen nur in Höhe des Verteilerkranzes 4 mit
der oberen Schicht der Badflüssigkeit in innige Berührung, die durch entsprechende
Zufuhr frischer Säure aus Leitung 7 stets auf der günstigsten Säurekonzentration
gehalten werden kann. Es erfolgt eine schnelle und, vollständige Bindung des Ammoniaks,
so daß die durch eine Leitung i9 entweichenden Restgase bzw. Abschwaden praktisch
ammoniakfrei sind.