PL171239B1

PL171239B1 - Sposób krystalizacji monohydratu weglanu sodowego i urzadzenie do krystalizacji monohydratu weglanu sodowego PL

Info

Publication number: PL171239B1
Application number: PL93298262A
Authority: PL
Inventors: Leon Ninane; Claude Breton
Original assignee: Solvay
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1997-03-28
Also published as: DE69314207T2; JPH067604A; PL298262A1; CA2092380A1; PL173004B1; FR2689029A1; US5396863A; EP0562665A3; RU2120819C1; JP3392453B2; ATE158782T1; FR2689029B1; DE69314207D1; EP0562665A2; CA2092380C; EP0562665B1

Abstract

1 . Sposób krysta liza cji m onohydratu weglanu sodowe- go wedlug którego do kom ory krysta liza cji wprowadza sie breje krysztalów m onohydratu w eglanu sodowego w wodnym n a sy- conym roztworze m onohydratu w eglanu sodowego, poddaje sie breje cy rk u la cji w komorze krysta liza cji i wprowadza sie bezwo- dny weglan sodowy do brei w komorze krystalizacji za posred- n ic tw e m r u r y p rz e c h o d z a c e j p rz e z p o k ryw e k o m o ry krystalizacyjnej znam ienny tym , ze n a zewnetrzna powierzch- nie scia n ki przedluzenia ru ry doprowadzajacej bezwodny we- glan sodowy wprowadza sie warstewke wody 6. Urzadzenie do k ry sta liz a cji m onohydratu weglanu- sodowego, zawierajacego komore k rysta liza cji ograniczona bo- czna scian ka, dnem i pokrywa, przez która przechodzi ru ra do doprowadzania bezwodnego w eglanu sodowego i urzadzenie do cyrkulo w ania brei krysztalów m onohydratu weglanu sodowego w komorze k rysta liza cji, znam ienny tym, ze ru ra (31) do doprowadzania bezwodnego weglanu sodowego posiada pr ze- dluzenie siegajace do wnetrza kom ory krystalizacji i posiada w wydrazonej sciance (31, 32) wspomnianego wyzej przedluzen ia pierscieniow a komore (33), któ ra je s t polaczona z doprowadza- jacym przewodem (34) i upustow ym przewodem (35) czynnika chlodzacego. FIG. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób krystalizacji monohydratu węglanu sodowego i urządzenie do krystalizacji monohydratu węglanu sodowego.

Znane urządzenia krystalizacyjne zawierają komorę krystalizacji i urządzenie przeznaczone do wytwarzania cyrkulacji brei utworzonej przez dyspersję kryształów w roztworze nasyconym substancją, która ma być poddana krystalizacji. Podczas użytkowania tych znanych instalacji, breja jest miejscem krystalizacji na zasadzie przesycenia - obniżenia przesycenia roztworu, przy czym przez cały czas breja krąży w komorze krystalizacji.

Znane są z opisu patentowego nrBE-A-661 071 oraz europejskiego opisu patentowego nr EP-B-073 085 urządzenia do krystalizacji monohydratu węglanu sodowego z bezwodnego węglanu sodowego.

Problem napotykany w eksploatacji tych znanych instalacji krystalizacyjnych jest związany z trudnością jaką sprawia kontrolowanie granulometrii wytwarzanych kryształów.

Celem wynalazku jest sposób krystalizacji monohydratu węglanu sodowego.

Celem wynalazku jest również urządzenie do krystalizacji monohydratu węglanu sodowego.

171 239

Sposób krystalizacji monohydratu węglanu sodowego według którego do komory krystalizacji wprowadza się breję kryształów monohydratu'węglanu sodowego w wodnym nasyconym roztworze monohydratu węglanu sodowego, poddaje się breję cyrkulacji w komorze krystalizacji i wprowadza się bezwodny węglan sodowy do brei w komorze krystalizacji za pośrednictwem rury przechodzącej przez pokrywę komory krystalizacyjnej, według wynalazku polega na tym, że na zewnętrzną powierzchnię ścianki przedłużenia rury doprowadzającej bezwodny węglan sodowy wprowadza się warstewkę wody.

Korzystnie wprowadza się warstewkę wody w ilości dla rozpuszczenia cząsteczek proszku węglanu sodowego stykającego się ze wspomnianą powyżej powierzchnią.

Korzystnie wprowadza się warstewkę wody na zewnętrzną powierzchnię ścianki przedłużenia rury doprowadzającej bezwodny węglan sodowy przez kondensację pary wodnej zawartej w komorze krystalizacji.

Korzystnie przez pierścieniową komorę wewnątrz ścianki rury przepuszcza się czynnik chłodzący i kondensuje się parę wodną na zewnętrznej powierzchni ścianki.

Korzystnie jako czynnik chłodzący stosuje się wodę.

Urządzenie do krystalizacji monohydratu węglanu sodowego, zawierającego komorę krystalizacji ograniczoną boczną ścianką, dnem i pokrywą, przez którą przechodzi rura do doprowadzania bezwodnego węglanu sodowego i urządzenie do cyrkulowania brei kryształów monohydratu węglanu sodowego w komorze krystalizacji według wynalazku charakteryzuje się tym, że rura do doprowadzania bezwodnego węglanu sodowego posiada przedłużenie sięgające do wnętrza komory krystalizacji i posiada w wydrążonej ściance wspomnianego wyżej przedłużenia pierścieniową komorę, która jest połączona z doprowadzającym przewodem i upustowym przewodem czynnika chłodzącego.

Korzystnie rura przechodzi pionowo przez pokrywę.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku uzyskano dowolne i precyzyjne ustalenie charakterystyk granulometrycznych wytwarzanych kryształów.

Przez określenie breja kryształów należy rozumieć zawiesinę kryształów substancji mineralnej w roztworze wodnym lub organicznym przesyconym substancją, która ma być poddana krystalizacji. Substancja mineralna tworząca kryształy brei może być taka sama jak substancja mineralna przeznaczona do krystalizacji lub inna. Wspomniana substancjajest na ogół taka sama jak substancja mineralna, która ma być poddana krystalizacji.

W przykładzie wykonania tego zastosowania wynalazku sporządza się breję utworzoną z kryształów monohydratu węglanu sodowego w wodnym roztworze nasyconym monohydratu węglanu sodowego i wytwarza się roztwór przesycony monohydratu węglanu sodowego poprzez wprowadzenie bezwodnego węglanu sodowego.

W tym przykładzie realizacji sposobu według wynalazku źródło pochodzenia bezwodnego węglanu sodowego nie jest istotne. Korzystnie stosuje się kryształy zwykłego bezwodnego węglanu sodowego powstającego podczas kalcynacji dwuwęglanu sodowego uzyskanego metodą amoniakalną.

Breję kryształów monohydratu węglanu sodowego można otrzymywać różnymi sposobami. Może ona pochodzić ze źródła zewnętrznego, nie związanego ze sposobem, albo też można ją otrzymywać poprzez częściowe odparowanie wodnego roztworu węglanu sodowego. Stężenie brei monohydratu węglanu sodowego jest na ogół korzystnie regulowane tak, aby zawierała ona od 20 do 60%, a najlepiej od 30 do 55% wagowo kryształów monohydratu węglanu sodowego.

Podczas realizacji sposobu temperatura brei powinna być utrzymywana powyżej temperatury przejścia monohydratu węglanu sodowego w bezwodny węglan sodowy. Temperatura optymalna zależy od rozmaitych czynników, zwłaszcza od stężenia brei i uziarnienia zawartych w niej kryształów monohydratu węglanu sodowego oraz od uziarnienia i morfologii użytego bezwodnego węglanu sodowego. Można ją określić dla każdego przypadku oddzielnie przeprowadzając rutynowe testy laboratoryjne. Generalnie dobiera się taką temperaturę, aby jej odchyłka względem temperatury przejścia lawinowego była zawarta w granicach od około 2 do około 25°, najlepiej poniżej 15°C, przy czym najlepsze efekty uzyskiwane są przy odchyłce w granicach od 3 do 10°C.

171 239

Bezwodny węglan sodowy może mieć temperaturę otoczenia. Według korzystnego przykładu realizacji sposobu według wynalazku preferowane jest jednak zastosowanie ogrzanego bezwodnego węglanu sodowego, który miałby korzystnie temperaturę co najmniej taką samą, jak temperatura brei kryształów.

Breja kryształów jest wewnętrznie cyrkulowana w komorze krystalizacji tak, aby wchłanianie bezwodnika węglanu sodowego wprowadzonego do wspomnianej komory było łatwiejsze i szybsze.

W opisanym powyżej przykładzie realizacji sposobu według wynalazku bezwodny węglan sodowy rozpuszcza się w wodnym roztworze brei, który w ten sposób zostaje przesycony monohydratem węglanu sodowego, a monohydrat węglanu sodowego krystalizuje na skutek obniżania przesycenia roztworu.

Ten przykład realizacji sposobu według wynalazku może być korzystnie wykonany w urządzeniu typu opisanego w patencie BE-A-661 071. W tym celu stosuje się komorę krystalizacji która składa się z bocznej ścianki, dna i pokrywy, w której to komorze krystalizacji breja monohydratu węglanu sodowego poddawana jest cyrkulacji i do której to komory krystalizacji doprowadzany jest bezwodny węglan sodowy w stanie sproszkowanym za pośrednictwem rury przechodzącej przez pokrywę komory krystalizacji. Przy takim rodzaju realizacji sposobu według wynalazku komora krystalizacji może mieć dowolny stosowny kształt. Korzystnie stosuje się komorę w kształcie bryły obrotowej o pionowej osi. W danym przypadku boczna ścianka może mieć na przykład zarys cylindryczny lub stożka ściętego, dno może mieć kształt stożkowy, stożka ściętego lub półkulisty, a pokrywa może być płaska, stożkowa lub w kształcie półkuli. Rura doprowadzająca bezwodnika węglanu sodowego przechodzi, najlepiej osiowo, przez pokrywę.

Przy realizacji sposobu według wynalazku rura przeznaczona dla doprowadzania bezwodnego węglanu sodowego posiada przedłużenie sięgające do wewnątrz komory krystalizacji, przy czym na zewnętrznej ściance wspomnianego przedłużenia rury wytworzony jest przepływ warstewki wody (zewnętrzna powierzchnia ścianki rury jest z definicji powierzchnią ścianki skierowaną na zewnątrz rury, przeciwnie do powierzchni znajdującej wewnątrz rury). Warstewkę wody można korzystnie otrzymać poprzez kondensację pary wodnej, znajdującej się w komorze krystalizacji, na wspomnianej powierzchni przedłużenia rury. W tym celu ścianka wspomnianego wyżej przedłużenia rury może być wydrążona i zawierać pierścieniową komorę, przez którą przepływa czynnik chłodzący, na przykład zimna woda.

W tym sposobie według wynalazku zadaniem przedłużenia rury sięgającego do wnętrza komory krystalizacji jest optymalizacja dopływu bezwodnego węglanu sodowego do brei w celu uzyskania jednorodnego rozproszenia bezwodnego węglanu sodowego w brei. Optymalną długość przedłużonej części rury zależy od geometrycznego kształtu komory krystalizacji (zwłaszcza jej profilu i wymiarów) i warunków pracy (zwłaszcza poziomu, który osiąga zazwyczaj breja w normalnych warunkach pracy komory krystalizacji). W praktyce rura wchodzi do komory krystalizacji powyżej poziomu brei, przy czym stosunek długości wspomnianego przedłużenia do wysokości komory krystalizacji powyżej poziomu brei mieści się na przykład w granicach od 0,1 do 0,9, przy czym szczególnie zalecanymi wielkościami stosunku są wartości większe od 0,2, najkorzystniej 0,3 oraz mniejsze od 0,8, najkorzystniej 0,7. Zadaniem warstewki wody, która spływa po zewnętrznej powierzchni przedłużenia rury jest rozpuszczanie cząsteczek węglanu sodowego, które upadły na wspomnianą zewnętrzną powierzchnię rury. W ten sposób unika się powstawania skupisk ziaren przywierających do wspomnianej ścianki. Warstewka wody powinna być w związku z tym stosowana w ilości co najmniej dostatecznej dla natychmiastowego rozpuszczenia cząsteczek węglanu sodowego, które są rzucane na wspomnianą powierzchnię ścianki rury.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia dowolne sterowanie parametrami granulometrycznymi kryształów uzyskanych w wyniku krystalizacji.

Urządzenie do krystalizacji monohydratu węglanu sodowego pokazane jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do krystalizacji monohydratu węglanu sodowego, według wynalazku, w przekroju pionowym, fig. 2 przedstawia przewód z fig. 1 w większej skali, doprowadzający bezwodny węglan sodowy do komory krystalizacji.

171 239

Urządzenie przedstawione na fig. 1 i 2 jest specjalnie przystosowane do krystalizacji monohydratu węglanu sodowego z bezwodnego węglanu sodowego. Składa się ono z komory l/ryst λ1« n «c ji i granic zo r gj g» Cgnr-pi -no gcco nvrycnn^' gr-nfn pąior»V d 1 m 2 O »1’ ie rstoVk«g nł-/-.Afrn

M_y aiailz^acji <?£,i alilvz,vnivj c/wZii4 ρινηυ w 4 ^vj liliUI j CZ114 oviuilrv4 ^A? duuuui W KoZtaiułc οιΟζ,Κα ściętego i pokrywą 30, przy czym w komorze krystalizacji usytuowany jest osiowo umieszczony pionowy cylindryczny szyb 3, który dzieli komorę na środkową strefę 1, i pierścieniową strefę 5.

Urządzenie przedstawione na fig. 1 posiada zespół do doprowadzania bezwodnego węglanu sodowego w stanie sproszkowanym do komory krystalizacji. Zespół ten stanowi przewód 6, który przechodzi przez pokrywę 30 wzdłuż osi komory krystalizacji.

Zgodnie z wynalazkiem przewód 6, lepiej widoczny na fig. 1, zawiera rurę 31, która wchodzi pod pokrywę 301 jest przedłużona do wnętrza komory krystalizacji. Rura 31 przebiega na długości w przybliżeniu jednej trzeciej wysokości między wierzchołkiem pokrywy 30 i poziomem 21, do którego zazwyczaj sięga breja kryształów podczas normalnej pracy urządzenia. W komorze krystalizacji przedłużenie rury 31 jest otoczone osłoną 32, która tworzy wokół rury 31 pierścieniową komorę 33. Komora 33 jest połączona ze źródłem zimnej wody za pośrednictwem rurowych króćców 34 i 35.

W skład urządzenia przedstawionego na fig. 1 wchodzi ponadto urządzenie upustowe brei kryształów z komory krystalizacji. W skład urządzenia przedstawionego na fig. 1 może również wchodzić alternatywnie element do cięcia mechanicznego brei.

Podczas pracy urządzenia z fig. 1 i fig. 2 komora krystalizacji jest napełniana w przybliżeniu do poziomu 21 rozwodnioną breją monohydratu węglanu sodowego, której temperatura jest utrzymywana w sposób ciągły na poziomie kilku stopni powyżej przejścia monohydratu węglanu sodowego w bezwodny węglan sodowy, przy czym pod sklepieniem komory krystalizacji znajduje się znaczna ilość pary wodnej. Sposób postępowania jest taki jak opisano powyżej w nawiązaniu do fig. 1 do 2, i polega na doprowadzeniu bezwodnego węglanu sodowego do komory krystalizacji przewodem 6. Przemieszczanie brei w komorze krystalizacji wywołuje turbulencję w atmosferze komory powyżej poziomu 21 pociągając za sobą wyrzucanie cząsteczek bezwodnego węglanu sodowego, których część dociera do osłony 32.

Zgodnie z wynalazkiem woda przepuszczana jest przez pierścieniową komorę 33 za pośrednictwem przewodów 34 i 35. Temperatura i natężenie przepływu wody są dobierane w zależności od warunków ciśnienia i temperatury w komorze krystalizacji tak, aby doprowadzić do kondensacji wystarczającą ilość pary wodnej na zewnętrznej powierzchni 36 osłony 32, w celu utworzenia na niej warstewki wody, po dotarciu do której cząsteczki bezwodnego węglanu sodowego mogą ulec natychmiastowemu rozpuszczeniu. Powstający, w ten sposób na powierzchni 36 wodny roztwór węglanu sodowego spływa z niej grawitacyjnie do brei.

Opisany powyżej przykład zastosowania wynalazku nadaje się do produkcji bezwodnego ciężkiego węglanu sodowego (zwanego popularnie ciężką sodą) ze zwykłego bezwodnego węglanu sodowego (zwanego popularnie sodą zwykłą). Mając to na uwadze zastosowany bezwodny węglan sodowy jest zwykłym węglanem sodowym, a kryształy monohydratu węglanu sodowego oddzielone od brei są poddawane suszeniu, a następnie kalcynacji w temperaturze wyższej od temperatury przejścia monohydratu węglanu sodowego w bezwodny węglan sodowy.

171 239

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób krystalizacji monohydratu węglanu sodowego według którego do komory krystalizacji wprowadza się breję kryształów monohydratu węglanu sodowego w wodnym nasyconym roztworze monohydratu węglanu sodowego, poddaje się breję cyrkulacji w komorze krystalizacji i wprowadza się bezwodny węglan sodowy do brei w komorze krystalizacji za pośrednictwem rury przechodzącej przez pokrywę komory krystalizacyjnej, znamienny tym, że na zewnętrzną powierzchnię ścianki przedłużenia rury doprowadzającej bezwodny węglan sodowy wprowadza się warstewkę wody.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wprowadza się warstewkę wody w ilości dla rozpuszczenia cząsteczek proszku węglanu sodowego stykającego się ze wspomnianą powyżej powierzchnią.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wprowadza się warstewkę wody na zewnętrzną powierzchnię ścianki przedłużenia rury doprowadzającej bezwodny węglan sodowy przez kondensację pary wodnej zawartej w komorze krystalizacji.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przez pierścieniową komorę wewnątrz ścianki rury przepuszcza się czynnik chłodzący i kondensuje się parę wodną na zewnętrznej powierzchni ścianki.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako czynnik chłodzący stosuje się wodę.
6. Urządzenie do krystalizacji monohydratu węglanu sodowego, zawierającego komorę krystalizacji ograniczoną boczną ścianką, dnem i pokrywą, przez którą przechodzi rura do doprowadzania bezwodnego węglanu sodowego i urządzenie do cyrkulowania brei kryształów monohydratu węglanu sodowego w komorze krystalizacji, znamienny tym, że rura (31) do doprowadzania bezwodnego węglanu sodowego posiada przedłużenie sięgające do wnętrza komory krystalizacji i posiada w wydrążonej ściance (31,32) wspomnianego wyżej przedłużenia pierścieniową komorę (33), która jest połączona z doprowadzającym przewodem (34) i upustowym przewodem (35) czynnika chłodzącego.
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że rura (31) przechodzi pionowo przez pokrywę (30).