DE974499C

DE974499C - Process for the production of concentrates from solutions

Info

Publication number: DE974499C
Application number: DEB3767A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl-Ing Schmidt
Original assignee: OBERRHEINISCHE VERMOEGENSVERWA
Current assignee: OBERRHEINISCHE VERMOEGENSVERWA
Priority date: 1950-05-20
Filing date: 1950-05-20
Publication date: 1961-01-19

Description

Verfahren zur Gewinnung von Konzentraten aus Lösungen Zusatz zum Patent 900209 Durch das Hauptpatent ist ein Verfahren zur Gewinnung von Konzentraten aus Lösungen geschützt, bei dem die zu konzentrierende Lösung durch einen Erstarrungsvorgang (Gefriervorgang) in ein Gemisch von festen, aus dem Lösungsmittel entstandenen Kristallen und flüssigem Konzentrat der gelösten Stoffe übergeführt wird und das Konzentrat durch Einführen einer geeigneten Verdrängungsflüssigkeit in das Gemisch aus den Zwischenräumen zwischen den Kristallen verdrängt wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zwecks kontinuierlicher Gewinnung des Konzentrats die Verdrängungsflüssigkeit im Gegenstrom durch den in fortschreitender Bewegung befindlichen Kristallbrei geführt wird und das Konzentrat an der Stelle, an der die Konzentratzone sich bildet, abgenommen wird. Bei der Durchführung dieses Verfahrens hat sich gezeigt, daß die Verteilung des Stromes der Verdrängungsflüssigkeit über den Querschnitt des mit dem Kristall-Konzentrat-Gemisch gefüllten Behälters, z. B. eines Rohres, unter bestimmten ungünstigen Umständen nicht so gleichmäßig ist, daß alles oder fast alles an dem Kristallkörper haftende Konzentrat von der Verdrängungsflüssigkeit ausgeschieden wird.Process for the production of concentrates from solutions. Patent addition 900209 The main patent is a process for extracting concentrates from Solutions protected, in which the solution to be concentrated through a solidification process (Freezing process) into a mixture of solid crystals formed from the solvent and liquid concentrate of the solutes is transferred and the concentrate by introducing a suitable displacement liquid into the mixture of the Gaps between the crystals is displaced. This procedure is thereby characterized in that the displacement liquid for the purpose of continuous recovery of the concentrate guided in countercurrent through the crystal slurry which is in progressive motion and the concentrate is removed from the point where the concentrate zone is formed will. In carrying out this process it has been shown that the distribution of the flow of the displacement liquid over the cross section of the with the crystal-concentrate mixture filled container, e.g. B. a pipe, under certain adverse circumstances is not so uniform that all or almost all of it adheres to the crystal body Concentrate is excreted by the displacement fluid.

Eine ungleichmäßige Verteilung des Stromes der Verdrängungsflüssigkeit hat sich vor allem dann ge- zeigt, wenn die NVandungstemperatur des das Kristall-Konzentrat-Gemisch (die Füllung) enthaltenden Behälters, insbesondere eines rohrförmigen Behälters, eine verhältnismäßig höhere Temperatur als die Füllung aufweist. Die Verdrängungsflüssigkeit zeigt in solchen Fällen das Bestreben, durch die Randzone zwischen der Füllung und der Behälterwand zu fließen. An uneven distribution of the flow of the displacing fluid especially then shows when the N sanding temperature of the container containing the crystal-concentrate mixture (the filling), in particular a tubular container, a relatively higher temperature than the filling having. In such cases, the displacement fluid tends to get through the edge zone between the filling and the container wall to flow.

Dieser Vorgang soll unter Hinweis auf die Fig. 1 a und 1 b der Zeichnung erläutert werden.This process should be carried out with reference to FIGS. 1 a and 1 b of the drawing explained.

Fig. 1 a zeigt schematisch den Verlauf eines Stromfadens der Verdrängungsflüssigkeit (durch den Pfeil angedeutet) durch den Kern der Füllung. Der Stromfaden sucht sich einen Weg durch die unregelmäßig gelagerten Kristalle des Lösungsmittels. Die Kanten der Kristalle bilden für den Stromfaden einen Kanal mit großer Reibung, so daß der Stromfaden einen verhältnismäßig hohen Strömungswiderstand überwinden muß. Zwischen der Füllung und der Wand (s. Fig. Ib) steht dem Stromfaden dagegen ein Kanal von verhältnismäßig geringem Strömungswiderstand zur Verfügung. Die gegenüber der Füllung höhere Wandtemperatur läßt die Kristalle in der Nähe der Wand schmelzen, so daß ein etwas breiterer Kanal zur Verfügung steht, der einerseits von der glatten, einen geringen Strömungswiderstand aufweisenden Behälterwand und andererseits von den unregelmäßig gelagerten Kristallen begrenzt wird. Fig. 1 a shows schematically the course of a flow filament of the displacement liquid (indicated by the arrow) through the core of the filling. The stream is looking for itself a path through the irregularly stored crystals of the solvent. The edges of the crystals form a channel with great friction for the stream filament, so that the Stream filament must overcome a relatively high flow resistance. Between the filling and the wall (see Fig. Ib), on the other hand, has a channel from the stream filament relatively low flow resistance available. The opposite of the filling higher wall temperature causes the crystals near the wall to melt, so that a slightly wider channel is available, the one on the one hand from the smooth, a low flow resistance having container wall and on the other hand of the irregularly stored crystals is limited.

Diese durch die erhöhte Wandtemperatur bedingte Randgängigkeit hat zur Folge, daß der Kern der Füllung nur teilweise von Verdrängungsflüssigkeit durchströmt wird und in diesem Bereich »Konzentratnester stehenbleiben. Es wurde deshalb in dem Hauptpatent 900 209 schon vorgeschlagen, die Behälterwand zu isolieren, damit die Wandtemperatur des Behälters sich allmählich der Temperatur der Füllung anpaßt. Jedoch muß dann bei Beginn des Konzentrationsverfahrens ein Verlust an zu konzentrierender Flüssigkeit in Kauf genommen werden, weil die im Kern verbliebenen »Konzentratnester« mit dem Kristallbrei abgeführt werden. This due to the increased wall temperature has marginal accessibility As a result, the displacement fluid only partially flows through the core of the filling will and remain in this area »concentrate nests. It was therefore in the main patent 900 209 already proposed to isolate the container wall so the wall temperature of the container gradually adapts to the temperature of the filling. However, there must then be a loss of what is to be concentrated at the start of the concentration process Liquid are accepted because the "concentrate nests" remaining in the core be carried away with the crystal pulp.

Es wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Kühlung für die Behälterwand vorzusehen. Bei systematischen Versuchen mit einer Apparatur, deren Behälterwand gekühlt wurde, wurde gefunden, daß optimale Verhältnisse, d. h. eine praktisch gleichmäßige Verteilung des Stromes der Verdrängungsflüssigkeit über dem ganzen Querschnitt der Füllung, bei einer Wandtemperatur erreicht werden, die einige Grade, vorzugsweise 2 bis 3"C, unter der Temperatur der Füllung liegt. It is therefore proposed according to the invention, a cooling for the Provide container wall. In systematic experiments with an apparatus whose Container wall was cooled, it was found that optimal proportions, i.e. H. one practically uniform distribution of the flow of the displacement liquid over the whole cross-section of the filling, can be achieved at a wall temperature which is some Degrees, preferably 2 to 3 "C, below the temperature of the filling.

Fig. 1 c veranschaulicht die Strömungsverhältnisse an einer unterkühlten Behältenvand. Die Kristalle sind dicht an der Behältenvand gelagert und bilden für den durch den Pfeil angedeuteten Stromfaden der Verdrängungsflüssigkeit einen Kanal von etwa gleichem Strömungswiderstand wie ein Strömungskanal im Kern der Füllung (s. Fig. 1 a). Fig. 1 c illustrates the flow conditions in a supercooled Container wall. The crystals are stored close to the container wall and form for the flow filament of the displacement fluid indicated by the arrow creates a channel of about the same flow resistance as a flow channel in the core of the filling (see Fig. 1 a).

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung als Ausschnitt einen Schnitt durch einen mit Kristall-Konzentrat-Gemisch gefüllten Behälter, dessen Wand von einem Kühlmantel umgeben ist und die durchlaufende Sole gegenüber der Füllung unterkühlt wird. Durch die strichpunktierte Linie A-B wird der Temperaturverlauf graphisch wiedergegeben. Bei dem in der Darstellung gewählten Beispiel beträgt die Temperatur des Kristall-Konzentrat-Gemisches -150C. Die zur Kühlung verwendete Sole hat eine Temperatur von -I8"C. Infolgedessen verläuft die Temperatur in der Randzone des Kristall-Konzentrat-Gemisches von -I5"C auf -I8"C abfallend, während sie in dem Kühlmantel und in der unmittelbaren Nähe desselben verhältnismäßig steil auf die Raumtemperatur von i20°C ansteigt. Fig. 2 shows a schematic representation as a detail of a section through a container filled with a crystal concentrate mixture, the wall of which is from is surrounded by a cooling jacket and the passing brine is subcooled compared to the filling will. The dash-dotted line A-B shows the temperature profile graphically reproduced. In the example chosen in the illustration, the temperature is of the crystal concentrate mixture -150C. The brine used for cooling has a Temperature of -I8 "C. As a result, the temperature runs in the edge zone of the Crystal concentrate mixture falling from -I5 "C to -I8" C while in the Cooling jacket and in the immediate vicinity of the same relatively steep on the Room temperature rises from i20 ° C.

Zur Kühlung der Behälterwand können bekannte Mittel dienen, z. B. kann die Behältenvand so ummantelt sein, daß ein Hohlraum (wie in Fig. 2 dargestellt) entsteht, der z. B. mittels eines Kühlmediums gekühlt wird. Es ist auch möglich, ein Kältemittel im Hohlraum des Mantels verdampfen zu lassen. Known means can be used to cool the container wall, e.g. B. the container wall can be encased in such a way that a cavity (as shown in Fig. 2) arises, the z. B. is cooled by means of a cooling medium. It is also possible, to let a refrigerant evaporate in the cavity of the jacket.

In der Literatur, so z. B. E. Perl: Chemie-Ingenieur-Technik, 1935, 5. I95; Perry, »Chemical Engineers Handbook«, I950, S. In64, und Bell, )>American Petroleum Refining«, 1945, 5. 329 und 33I, werden ebenfalls Einrichtungen beschrieben, die auf Temperaturen gebracht werden, die einige Grade tiefer als die ihres Inhaltes liegen. In diesen Fällen ist aber das Verfahrensziel ein grundsätzlich anderes, denn dort wird ein flüssig eingeführter Stoff kristallisiert. Demgegenüber wird beim vorliegenden Verfahren der Stoff bereits kristallisiert in die Apparatur eingeleitet. Die zusätzliche Kühlung dieses Stoffes erfolgt nur im Gebiet einer im Verhältnis zum Durchmesser der Einrichtung kleinen Randzone und bleibt ohne thermischen Einfluß auf die Hauptmenge des Inhaltes. Die vorliegende Erfindung bezweckt also keine Aggregatszustandsänderung des ganzen Behälterinhaltes, sondern allein die Vermeidung der vorstehend beschriebenen Randgängigkeit und erfüllt damit die wichtige Aufgabe, den Ablauf des im Hauptpatent goo 209 beschriebenen, nicht vorveröffentlichten Verfahrens sicherzustellen. In the literature, e.g. B. E. Perl: Chemical engineering technology, 1935, 5. I95; Perry, "Chemical Engineers Handbook," 1950, pp. In64, and Bell,)> American Petroleum Refining ", 1945, pp. 329 and 33I, facilities are also described which are brought to temperatures a few degrees lower than that of their contents lie. In these cases, however, the procedural goal is fundamentally different, because a substance introduced in liquid form is crystallized there. In contrast, will In the case of the present process, the substance already crystallized and introduced into the apparatus. The additional cooling of this substance takes place only in the area of a ratio to the diameter of the device small edge zone and remains without thermal influence on the bulk of the content. The present invention therefore does not aim to change the state of aggregation of the entire contents of the container, but only the avoidance of those described above Marginal accessibility and thus fulfills the important task, the expiry of the in the main patent goo 209 described, not previously published procedure.

Eine ungleichmäßige Verteilung des Stromes der Verdrängungsflüssigkeit tritt auch dann ein, wenn die Wandung des das Kristall-Konzentrat-Gemisch enthaltenden Behälters eine merklich niedrigere Temperatur aufweist als die Füllung. Dieser Fall liegt vor, wenn die Erstarrungstemperatur der Verdrängungsflüssigkeit bzw. des Lösungsmittels verhältnismäßig hoch liegt oder wenn die Temperatur des Raumes, in dem die Apparatur aufgestellt ist, außerordentlich niedrig liegt. Die Stromfäden der Verdrängungsflüssigkeit nehmen dann ihren Weg hauptsächlich durch den Kern der Füllung, während infolge der Wärmeabfuhr durch die Behälterwand an der Randzone eine sehr dichte Lagerung der Kristalle eintritt, so daß in der Randzone »Konzentratnester« bleiben. An uneven distribution of the flow of the displacing fluid also occurs when the wall of the containing the crystal-concentrate mixture Container has a noticeably lower temperature than the filling. This case occurs when the solidification temperature of the displacement liquid or the solvent is relatively high or if the temperature of the room in which the apparatus is set up, is extremely low. The flow filaments of the displacement fluid then take their way mainly through the core of the filling while as a result the heat dissipation through the container wall at the edge zone a very tight storage the crystals enter, so that »concentrate nests« remain in the edge zone.

Es kann dann von einer »Mittelgängigkeit+< gesprochen werden. Um diese Erscheinung zu unterbinden, muß an Stelle einer Kühlung der Behälterwand eine geringe Erhöhung ihrer Temperatur vorgenommen werden.One can then speak of a "mediocrity +". Around To prevent this phenomenon, instead of cooling the container wall, a slight increase in their temperature can be made.

Diese Erwärmung kann nach Beendigung des Konzeutrationsvorganges vorteilhaft auch dazu benutzt werden, die Entleerung des Behälters zu erleichtern. This warming can take place after the end of the concentration process can also be used advantageously to facilitate emptying of the container.

Zu diesem Zweck wird durch Einschaltung bzw.For this purpose, activation or

Steigerung der Erwärmung die Randzone der Füllung aufgeschmolzen, um diese nach Öffnen des Ver- schlusses des Apparates durch Herausfallenlassen bei senkrecht angeordnetem Behälter oder Ausschieben bei waagerecht angeordnetem Behälter zu entfernen.Increase in heating the edge zone of the filling melted, after opening the close the device by dropping it out when the container is arranged vertically or when it is pushed out when the container is arranged horizontally Remove container.

Die Kühlung bzw. Erwärmung der Behälterwand kann in gleicher Weise bei Apparaten, in denen Kristall-Konzentrat-Gemische bewegt werden, wie auch bei Apparaten, in denen das Kristall-Konzentrat-Gemisch relativ zum Behälter stillsteht, angewendet werden. The container wall can be cooled or heated in the same way with devices in which crystal-concentrate mixtures are moved, as well as with Apparatus in which the crystal-concentrate mixture stands still relative to the container, be applied.

PATENTANSPRSCHE I. Verfahren zur Gewinnung von Konzentraten aus Lösungen, bei dem die zu konzentrierende Lösung durch Erstarrungsvorgänge, z. B. Gefrieren, in ein Gemisch von festen, aus dem Lösungsmittel gebildeten Kristallen und flüssigem Konzentrat übergeführt wird und das Konzentrat durch Einpressen einer Verdrängungsflüssigkeit im Gegenstrom durch den in fortschreitender Bewegung befindlichen Kristallbrei von den Kristallen getrennt wird, nach Patent 900 209, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des vorzugsweise rohrförmigen Behälters, in dem der kontinuierliche Verdrängungsvorgang durchgeführt wird, auf einer Temperatur gehalten wird, die in der Nähe der Erstarrungstemperatur des Lösungsmittels bzw. der Verdrängungsflüssigkeit liegt, vorzugsweise etwa 2 bis 3"C unter der Erstarrungstemperatur des Lösungsmittels bzw. der Verdrängungsflüssigkeit. PATENT CLAIMS I. Process for the production of concentrates from solutions, in which the solution to be concentrated by solidification processes, e.g. B. Freezing, into a mixture of solid crystals formed from the solvent and liquid Concentrate is transferred and the concentrate by forcing in a displacement liquid in countercurrent through the continuously moving crystal slurry of the crystals is separated, according to patent 900 209, characterized in that the Wall of the preferably tubular container in which the continuous displacement process is carried out, is maintained at a temperature close to the solidification temperature of the solvent or the displacement liquid, preferably about 2 to 3 "C below the solidification temperature of the solvent or the displacement liquid.

Claims

2. The method according to claim I, characterized in that for the purpose Emptying the container after the end of the concentration process the container wall is brought to a temperature by which a melting of the edge zone of the Filling takes place.

Documents considered: Perry, Chem. Eng. Handb., 1950, S. IO6I to Io72; Bell, Am. Petroleum Refining, 1945, pp. 329 and 33I; Perl, chemical Engineering, I935, Vol. III, 5. 195.