WO2010063584A1 - Method for generating a coarse-grained ammonium sulfate product - Google Patents

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WO2010063584A1
WO2010063584A1 PCT/EP2009/065454 EP2009065454W WO2010063584A1 WO 2010063584 A1 WO2010063584 A1 WO 2010063584A1 EP 2009065454 W EP2009065454 W EP 2009065454W WO 2010063584 A1 WO2010063584 A1 WO 2010063584A1
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WO
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suspension
solution
crystallization stage
ammonium sulfate
crystallization
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PCT/EP2009/065454
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Reinhard Scholz
Günter Hofmann
Johannes Widua
Original Assignee
Gea Messo Gmbh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/24Sulfates of ammonium
    • C01C1/248Preventing coalescing or controlling form or size of the crystals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0018Evaporation of components of the mixture to be separated
    • B01D9/0031Evaporation of components of the mixture to be separated by heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/24Sulfates of ammonium
    • C01C1/242Preparation from ammonia and sulfuric acid or sulfur trioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05CNITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C3/00Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05CNITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C3/00Fertilisers containing other salts of ammonia or ammonia itself, e.g. gas liquor
    • C05C3/005Post-treatment

Definitions

  • the invention relates to a method for the continuous production of a coarse-grained crystalline ammonium sulfate product according to the preamble of patent claim 1.
  • Ammonium sulphate (NhU) 2 SO 4 ) is a large scale product used primarily as a fertilizer in agriculture for the supply of nitrogen and sulfur. In industrial terms, ammonium sulfate is by-produced in some chemical processes, particularly in the production of caprolactam. To meet the fertilizer requirements, the ammonium sulphate must be available as a coarse-grained product (RRSB) in the range of 1 to 4 mm). This is important in order to ensure a good throwing power and, in the case of mixing with other fertilizers, to suppress the tendency for segregation, which would be intensified by fines in a grain mixture.
  • RTSB coarse-grained product
  • coarse-grained crystallizates can be prepared from solutions in crystallizers of the type DTB (Draft Tube Baffled) or of the Oslo type.
  • DTB Double Tube Baffled
  • the problem arises that the average grain size of the product crystals produced in the crystallizer is subject to periodic fluctuations, i.
  • Phases with a high coarse grain fraction alternate with phases in which predominantly fine-grained crystals (for example, grain size less than 1 mm) are obtained. This is the result of a strong spontaneous primary nucleation with increased supersaturation in the crystallizer.
  • all nuclei formed are dissolved by the strong fine crystal dissolution due to the temperature increase in the heat exchanger of the external circuit of a DTB crystallizer or in the circulation of an Oslo crystallizer.
  • EP 0632738 B1 discloses a continuous crystallization process in which a coarse-grained ammonium sulfate crystallizate can be prepared from a supersaturated aqueous ammonium sulfate solution in a DTB crystallizer.
  • a suspension of supersaturated ammonium sulfate solution and already formed crystals within the DTB crystallizer in an internal Circulation constantly circulated.
  • Evaporation of the solvent (water) constantly creates new supersaturation, which is degraded again as a result of the crystallization taking place. The vapors produced during evaporation are removed at the head of the DTB crystal transistor.
  • the external circuit before the heat exchanger and the feed line opens can be fed by the new concentrated ammonium sulfate solution in the crystallizer. From the bottom area, a partial stream of suspension with the proportion of solid contained in the desired particle size of the product crystallizate is continuously withdrawn. The product crystals are separated from the mother liquor in a thickener and then centrifuged, and the mother liquor is returned to the DTB crystallizer.
  • the temperature of the fed suspension must not exceed the operating temperature in the crystallizer.
  • the suspension must contain 6 to 24% by volume of crystallizate, with at least 35% of the crystals being greater than 1.2 mm, and the feed of the suspension should be such that the weight of the crystals in the feed suspension is in the range of 4 - 25% of the weight of the crystals in the withdrawn from the bottom of the crystallizer suspension with the product crystals.
  • This targeted feeding of crystal suspension in a crystallizer to influence the grain size is also referred to as seeding.
  • WO 00/56416 a method for controlling the grain size in the continuous mass crystallization is known, which is also intended for the production of coarse ammonium sulfate crystals in an Oslo crystallizer or DTB crystallizer and in which similar to the method according to EP 0632738 B1 an inoculation is carried out with externally supplied crystal suspension.
  • the inoculum is a crystallizate, which is manufactured in its parameters independent of the current crystallization process and which has a mean grain diameter of 0.1 - 1, 0 mm.
  • the temperature of the seed product during the addition must not be in this process above the operating temperature in the crystallizer, but must be up to 40 0 C, preferably 10 - 30 0 C, lower.
  • a suspension with a solids content in the desired particle size is continuously withdrawn and separated by centrifugation in product and mother liquor, wherein the mother liquor is conveyed to an intermediate container and fed back from there into the circulation line of the external circuit of the crystallizer.
  • the seed product is preferably added in an amount whose solids content is 5 to 30% by weight of the solid discharged from the crystallizer in each case.
  • the solids content of the seed product can be generated, for example, by mechanically comminuting a portion of the product crystals and / or by a separate crystallization stage.
  • JP 2005-194153 A a designed as a DTB crystallizer plant for the production of ammonium sulfate crystallizate is known in which a to a Clarifying zone of the crystallizer connected external circuit is provided for clarified solution in which either a heat exchanger or a supply line for solvent (eg water or undersaturated ammonium sulfate solution) is optionally installed to dissolve the solid content contained.
  • the clarification zone is connected directly or indirectly via the external circuit to a further discharge line, with which a suspension containing as solid only fine crystals, can be completely discharged from the process, for example, to obtain fine-grained ammonium sulfate product.
  • a third discharge line is connected, can be deducted in the case of need, an excess of crystallization nuclei and ultrafine crystals and fed into a collection container.
  • Solvent is added to the receiver to dissolve the solids. From there, the resulting solution is passed into a neutralization tank in which it is treated with sulfuric acid and ammonia and heated by the associated neutralization reaction. The heated solution is then fed to the crystallizer.
  • Object of the present invention is to improve a generic method to the effect that the production of coarse-grained ammonium sulfate can be done with the least possible investment costs at the lowest possible periodic fluctuations in the mean grain size.
  • This object is achieved by a process for the continuous production of a coarse ammonium sulfate product (particle size d 'at least 2.4 mm) by crystallization of an ammonium sulfate solution in a operated according to the DTB principle crystallization stage in which a suspension of mother liquor and
  • Ammonium sulfate crystals is constantly circulated in an internal circuit upon evaporation of water and continuously withdrawn from the upper part of a clarified substream of solution in an external circuit, heated to dissolve the solids contained therein and returned as a clear solution back to the lower part of the crystallization stage is continuously withdrawn from the top of the crystallization stage, fresh solution is introduced from the outside into the crystallization stage and a partial stream of the suspension with the product crystal contained therein is withdrawn from the bottom of the crystallization stage and wherein according to the invention it is provided that the crystallization stage with a Suspensi - Onsêt in the soil area of over 40 M%, in particular over 42 M% is operated.
  • the suspension density is defined as the quotient of solid mass in the suspension and total mass of the suspension.
  • the suspension density in the bottom area which is equivalent to the density of the suspension withdrawn from the bottom area of the crystallization stage, is usually always in the range of, for example, about 25% by weight, depending on the crystallization stage, sometimes also in the range from 30 to at most 40 M%.
  • the mother liquor which is separated from the product crystallizate from the withdrawn suspension, recycled back into the crystallization stage.
  • undersize which is separated from the desired coarse grain by sieving after drying of the product crystal, should be redissolved in a portion of the condensed vapors of the crystallization stage and the resulting solution returned to the crystallization stage.
  • the suspension density in the crystallization stage can be determined by known measuring instruments; but it is also possible to monitor them via the current consumption of the drive motor of the circulating pump for the internal circuit.
  • Solution cycle can be advantageously provided to provide the heat for solids dissolution in the external circuit as heat of reaction by the fresh solution in the form of separately fed sulfuric acid and ammonia is supplied from the outside. As a result, can be completely dispensed with the separate supply of heat energy from the outside in the process.
  • the inventive method when the fresh solution, for. can be supplied from a caprolactam process, so is available as a waste product.
  • the method according to the invention makes it possible, with extremely simple means, to ensure safe process management with at least largely or even completely constant mean grain size of the product crystals in the coarse grain region. Inoculation of the internally circulated suspension with fine crystals and the required process and equipment costs can be completely dispensed with. However, the instead required higher use of drive energy for the internal suspension circuit is overcompensated by the advantage of a very uniform coarse grain production with high yield by far.
  • Core of the illustrated system is a DTB crystallizer 1, the head is denoted by 4 and the bottom portion with 2.
  • a flow guide tube 6 is arranged coaxially with the substantially cylindrical jacket of the crystallizer housing.
  • the liquid level not shown is enclosed in operation plant in the region of the upper end of the Strömungsleitrohrs 6, at the lower end of a circulating pump 5 is arranged for an internal suspension circuit.
  • the circulation pump 5, the drive of which is flanged on the outside of the bottom of the crystallizer 1, is designed so that it can promote a suspension with a density of eg 45 M%.
  • a flow guide wall ending below the liquid level and forming an annular, downwardly open chamber is provided, which is decoupled from the internal suspension cycle in the sense of a clarification area 3 as a flow-calmed space.
  • this annular clarification chamber can also be divided by radial dividing walls into a plurality of partial chambers.
  • a line 7 of an external solution circuit is provided, which is provided with a circulating pump 8 and returns to the bottom area 2 of the crystallizer 1 in the vicinity of the lower end of the flow conduit 6.
  • an indirect heat exchanger 9 for solid solution in the clear solution in the line 7 is turned on.
  • the external supply of ammonium sulfate solution to the crystallizer 1 is designated 10 and leads directly into the bottom region 2; However, the solution feed line could also lead, for example, to the line 7 of the external solution circuit.
  • a vapor discharge line 1 1 is connected, which leads to an indirectly cooled condenser 12.
  • the coolant for example water
  • the withdrawn from the crystallizer 1 vapors can be performed as condensate from the condenser 12 by a Kondensatabtechnisch in a condensate collection tank 15 and collected there for subsequent reuse within (condensate line 17) or outside (condensate drain 16) of the plant.
  • a suspension withdrawal line 18 with a suspension pump 30 is connected to the crystallizer 1 in the bottom region 2.
  • the suspension withdrawal line 18 leads to a solid / liquid separation device 19, which may for example consist of a designed as a hydrocyclone thickener with downstream centrifuge.
  • the separated in the solid / liquid separator 19 mother liquor contained therein finely divided crystals can by a mother liquor discharge 27 in a release apparatus 24 are introduced while the separated solid is fed to a dryer 20 for drying.
  • the dry crystallizate coming from the dryer 20 reaches a screening device 21, in which the fraction of fine crystals contained is separated off from an ammonium sulphate product 22 having the desired coarse grain size spectrum.
  • the separated fine fraction is also conveyed via an undersize exhaust 23 as well as the liquid phase from the solid / liquid separator 19 into the dissolving apparatus 24. Since condensate can also be introduced via the condensate line 17 into the release apparatus 24, which is suitably equipped with a stirring apparatus, complete dissolution of the supplied solid to a reusable solution can be achieved.
  • Solution can be achieved by a e.g. designed as an overflow line solution line 25 a solution tank 26, which is also suitably provided with a stirrer, fed and returned from this by means of a feed pump 28 through a dissolution line 29 into the crystallizer 1.
  • the feed of the recirculated solution for example, as shown, take place in the vicinity of the annular clarification area 3 of the crystallizer 1.
  • a feed can also be particularly expedient, for example. be at the beginning of the line 7 of the external Wegsniklaufs, in which case a heating in the heat exchanger 9 can then take place before the introduction into the crystallization space.
  • a full Feststoffauf solution in the external circuit can also be part of the
  • Condensate from the condensate tank 15 are fed into the line 7 (not shown).

Abstract

The invention relates to the continuous production of a coarse-grained ammonium sulfate product (22) by crystallizing an ammonium sulfate solution in a DTB crystallization stage (1) in which a suspension of mother liquor and ammonium sulfate crystals is continuously circulated in an internal circuit (flow conduit 6, circulation pump 5) during evaporation of water and from the top region (3) of which a clarified substream of solution is continuously taken off in an external circuit (7), heated (9) for dissolution of the solids contained therein and, as a clear solution, recirculated back to the bottom region (2) of the crystallization stage (1), wherein vapors (11) are regularly taken off from the top of the crystallization stage, fresh solution (10) is introduced from outside into the crystallization stage and a substream of the suspension together with the product crystals contained therein is taken off (18) from the bottom region (2) of the crystallization stage. For avoidance of cyclic variations of the grain size spectrum of the crystals contained in the suspension taken off it is proposed to operate the crystallization stage at a suspension density in the bottom region of greater than 40 M-%, in particular greater than 42 M-%.

Description

Verfahren zur Erzeugung eines grobkörnigen Ammoniumsulfat-Produkts Process for producing a coarse ammonium sulphate product
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung eines grobkörnigen kristallinen Ammoniumsulfat-Produkts gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for the continuous production of a coarse-grained crystalline ammonium sulfate product according to the preamble of patent claim 1.
Ammoniumsulfat ((NhU)2SO4) ist ein in großem Maßstab hergestelltes Produkt, das hauptsächlich als Düngemittel in der Landwirtschaft zur Lieferung von Stickstoff und Schwefel benutzt wird. In industrieller Hinsicht fällt Ammoniumsulfat als Nebenprodukt bei einigen chemischen Prozessen, insbesondere bei der Produktion von Caprolac- tam an. Um den Anforderungen als Düngemittel zu genügen, muss das Ammoniumsulfat als grobkörniges Produkt (Korngröße d' (RRSB) im Bereich von 1 bis 4 mm) zur Verfügung stehen. Dies ist wichtig, um eine gute Streufähigkeit zu gewährleisten und im Falle einer Vermischung mit anderen Düngestoffen die Neigung zur Entmischung, die durch Feinanteile in einem Korngemisch verstärkt würde, zu unterdrücken.Ammonium sulphate ((NhU) 2 SO 4 ) is a large scale product used primarily as a fertilizer in agriculture for the supply of nitrogen and sulfur. In industrial terms, ammonium sulfate is by-produced in some chemical processes, particularly in the production of caprolactam. To meet the fertilizer requirements, the ammonium sulphate must be available as a coarse-grained product (RRSB) in the range of 1 to 4 mm). This is important in order to ensure a good throwing power and, in the case of mixing with other fertilizers, to suppress the tendency for segregation, which would be intensified by fines in a grain mixture.
Grundsätzlich lassen sich grobkörnige Kristallisate aus Lösungen in Kristallisatoren der Bauart DTB (Draft Tube Baffled) oder des Oslo-Typs herstellen. In beiden Fällen tritt das Problem auf, dass die im Kristallisator erzeugte mittlere Korngröße des Produktkristallisats periodischen Schwankungen unterliegt, d.h. Phasen mit hohem Grobkornanteil wechseln ab mit Phasen, in denen vorwiegend feinkörniges Kristallisat (z.B. Korngröße unter 1 mm) anfällt. Dies ist die Folge einer starken spontanen primären Keimbildung bei erhöhter Übersättigung im Kristallisator. In Betriebsphasen mit ausgeprägter Grobkornbildung werden alle gebildeten Keime durch die starke Feinkristallauflösung infolge der Temperaturerhöhung im Wärmetauscher des externen Kreislaufs eines DTB-Kristallisators bzw. in der Umwälzung eines Oslo- Kristallisators aufgelöst.In principle, coarse-grained crystallizates can be prepared from solutions in crystallizers of the type DTB (Draft Tube Baffled) or of the Oslo type. In both cases, the problem arises that the average grain size of the product crystals produced in the crystallizer is subject to periodic fluctuations, i. Phases with a high coarse grain fraction alternate with phases in which predominantly fine-grained crystals (for example, grain size less than 1 mm) are obtained. This is the result of a strong spontaneous primary nucleation with increased supersaturation in the crystallizer. In operating phases with pronounced coarse grain formation, all nuclei formed are dissolved by the strong fine crystal dissolution due to the temperature increase in the heat exchanger of the external circuit of a DTB crystallizer or in the circulation of an Oslo crystallizer.
Aus der EP 0632738 B1 ist ein kontinuierliches Kristallisationsverfahren bekannt, bei dem ein grobkörniges Ammoniumsulfat-Kristallisat aus einer übersättigten wässrigen Ammoniumsulfat-Lösung in einem DTB-Kristallisator herstellbar ist. In diesem Verfahren wird eine Suspension aus übersättigter Ammoniumsulfat-Lösung und bereits gebildetem Kristallisat innerhalb des DTB-Kristallisators in einem internen Kreislauf ständig umgewälzt. Durch Verdampfung des Lösungsmittels (Wasser) wird ständig neue Übersättigung geschaffen, die infolge der stattfindenden Kristallisation wieder abgebaut wird. Der bei der Verdampfung entstehende Brüden wird am Kopf des DTB-Kristallistors abgezogen. Aus einem durch Strömungsleitwände im oberen Bereich des Kristallisationsraums des DTB-Kristallistors vom internen Kreislauf der Suspension abgetrennten Teil (Klärbereich), in dem im Unterschied zum Bodenbereich des Kristallisators eine geklärte Lösung mit einem im Wesentlichen aus Kristallisationskeimen und Feinkristallen bestehenden Feststoffanteil vorliegt, wird ein Teilstrom an geklärter Lösung abgezogen und nach Auflösung des darin enthaltenen Feststoffanteils wieder in den Bodenbereich des Kristallisationsraums zurückgeführt. Zur Auflösung des Feststoffanteils ist in den externen Kreislauf ein Wärmetauscher eingeschaltet, der die Temperatur der geklärten Lösung und damit das Lösungsvermögen des Lösungsmittels für Ammoniumsulfat erhöht. Außerdem mündet in den externen Kreislauf vor dem Wärmetauscher auch die Zuführleitung, durch die neue konzentrierte Ammoniumsulfat-Lösung in den Kristallisator eingespeist werden kann. Aus dem Bodenbereich wird kontinuierlich ein Teilstrom an Suspension mit dem darin enthaltenen Anteil an Feststoff in der gewünschten Korngröße des Produktkristallisats abgezogen. Das Produktkristallisat wird von der Mutterlösung in einem Eindicker und durch anschließendes Zentrifugieren abgetrennt und die Mutterlösung wieder in den DTB-Kristallisator zurückgeführt. Um die Erzeugung eines ausreichend grobkörnigen Kristallisats zu erhöhen und die Produktion hinsichtlich der zyklischen Schwankungen der Korngröße zu verbessern, wird zusätzlich zur Zuführung gesättigter Ammoniumsulfat-Lösung in diesem Verfahren eine Kristallisat-Suspension aus Ammoniumsulfat mit einer konstanten Zuflussrate aus einer externen Quelle in den Kristallisator eingespeist. Es finden sich in der EP 0632738 B1 keine Hinweise auf die Art der Herstellung der Suspension, also ob sie etwa durch Auflösung von zerkleinertem Produktkristallisat oder in einem separaten Kristallisator hergestellt wurde. Es wird lediglich vorgegeben, dass diese Suspension bestimmten Bedingungen genügen muss:EP 0632738 B1 discloses a continuous crystallization process in which a coarse-grained ammonium sulfate crystallizate can be prepared from a supersaturated aqueous ammonium sulfate solution in a DTB crystallizer. In this process, a suspension of supersaturated ammonium sulfate solution and already formed crystals within the DTB crystallizer in an internal Circulation constantly circulated. Evaporation of the solvent (water) constantly creates new supersaturation, which is degraded again as a result of the crystallization taking place. The vapors produced during evaporation are removed at the head of the DTB crystal transistor. From a separated by Strömungsleitwände in the upper region of the crystallization space of the DTB crystallizer from the internal circulation of the suspension part (clarification), in which there is a clarified solution with a substantially consisting of crystallization nuclei and fine crystals solid fraction, in contrast to the bottom portion of the crystallizer, a partial stream stripped of clarified solution and returned to the dissolution of the solid content contained therein back into the bottom region of the crystallization space. To dissolve the solids content, a heat exchanger is activated in the external circuit, which raises the temperature of the clarified solution and thus the dissolving power of the ammonium sulfate solvent. In addition, in the external circuit before the heat exchanger and the feed line opens, can be fed by the new concentrated ammonium sulfate solution in the crystallizer. From the bottom area, a partial stream of suspension with the proportion of solid contained in the desired particle size of the product crystallizate is continuously withdrawn. The product crystals are separated from the mother liquor in a thickener and then centrifuged, and the mother liquor is returned to the DTB crystallizer. In order to increase the production of a sufficiently coarse-grained crystal and to improve the production in terms of cyclic variations in grain size, in addition to the feeding of saturated ammonium sulfate solution in this process, a crystallizate suspension of ammonium sulfate is fed into the crystallizer at a constant flow rate from an external source , There are no indications in EP 0632738 B1 of the manner of preparation of the suspension, that is to say whether it was prepared, for example, by dissolution of comminuted product crystallizate or in a separate crystallizer. It is merely given that this suspension must satisfy certain conditions:
Die Temperatur der eingespeisten Suspension darf die Betriebstemperatur im Kristallisator nicht überschreiten. Außerdem muss die Suspension 6 - 24 Vol.-% Kristallisat enthalten, wobei mindestens 35 % der Kristalle größer als 1 ,2 mm sind, und die Einspeisung der Suspension ist so zu bemessen, dass das Gewicht der Kristalle in der eingespeisten Suspension im Bereich von 4 - 25 % des Gewichts der Kristalle in der aus dem Bodenbereich des Kristallisators abgezogenen Suspension mit dem Produktkristallisat liegt. Diese gezielte Einspeisung von Kristallsuspension in einen Kristallisator zur Beeinflussung der Korngröße wird auch als Impfen bezeichnet.The temperature of the fed suspension must not exceed the operating temperature in the crystallizer. In addition, the suspension must contain 6 to 24% by volume of crystallizate, with at least 35% of the crystals being greater than 1.2 mm, and the feed of the suspension should be such that the weight of the crystals in the feed suspension is in the range of 4 - 25% of the weight of the crystals in the withdrawn from the bottom of the crystallizer suspension with the product crystals. This targeted feeding of crystal suspension in a crystallizer to influence the grain size is also referred to as seeding.
Weiterhin ist aus der WO 00/56416 ein Verfahren zur Steuerung der Korngröße bei der kontinuierlichen Massenkristallisation bekannt, das auch für die Erzeugung von grobkörnigem Ammoniumsulfat-Kristallisat in einem Oslo-Kristallisator oder DTB- Kristallisator vorgesehen ist und bei dem ähnlich wie in dem Verfahren gemäß EP 0632738 B1 ein Impfen mit von außen zugeführter Kristallsuspension erfolgt. Bei dem Impfprodukt handelt es sich um ein Kristallisat, das in seinen Parametern unabhängig vom aktuellen Kristallisationsprozess hergestellt wird und das einen mittleren Korndurchmesser von 0,1 - 1 ,0 mm aufweist. Die Temperatur des Impfproduktes bei der Zugabe darf auch in diesem Verfahren nicht über der Betriebstemperatur im Kristallisator liegen, sondern muss bis zu 400C, vorzugsweise 10 - 300C, geringer sein. Alle anderen Einspeisungen und Rückführungen sind feststofffrei. Das bedeutet im Einzelnen, dass das Einsatzmaterial für die Erzeugung des Ammoniumsulfat- Produktkristallisats als vorgewärmte feststofffreie Ammoniumsulfat-Speiselösung zugeführt wird, und dass der externe Kreislauf aus abgezogener Lösung mit feinteiligem Feststoffanteil aus dem Kristallisator heraus zunächst zu einem Wärmetauscher führt, der durch Temperaturerhöhung der Lösung eine Wiederauflösung des Feststoffanteils bewirkt, bevor die feststofffreie Lösung dann in den Kristallisator zurückgeleitet wird. Die Wärmeenergie zur Beheizung des Wärmetauschers wird mittels des aus dem Kristallisator abgezogenen Dampfes, der zunächst noch durch eine Brüdenkompression auf ein höheres Temperaturniveau gebracht wird, bereitgestellt. Aus dem Bodenbereich des Kristallisators wird kontinuierlich eine Suspension mit einem Feststoffanteil in der gewünschten Korngröße abgezogen und durch Zentrifugieren in Produktkristallisat und Mutterlösung getrennt, wobei die Mutterlösung in einen Zwischenbehälter gefördert und von dort in die Umwälzleitung des externen Kreislaufs des Kristallisators zurückgespeist wird. Das Impfprodukt wird vorzugsweise in einer Menge zugegeben, deren Feststoffanteil 5 - 30 Gew.-% des aus dem Kristallisator jeweils ausgetragenen Feststoffs beträgt. Der Feststoffanteil des Impfprodukts kann beispielsweise durch mechanisches Zerkleinern eines Teils des Produktkristallisats und/oder durch eine separate Kristallisationsstufe erzeugt werden.Furthermore, WO 00/56416 a method for controlling the grain size in the continuous mass crystallization is known, which is also intended for the production of coarse ammonium sulfate crystals in an Oslo crystallizer or DTB crystallizer and in which similar to the method according to EP 0632738 B1 an inoculation is carried out with externally supplied crystal suspension. The inoculum is a crystallizate, which is manufactured in its parameters independent of the current crystallization process and which has a mean grain diameter of 0.1 - 1, 0 mm. The temperature of the seed product during the addition must not be in this process above the operating temperature in the crystallizer, but must be up to 40 0 C, preferably 10 - 30 0 C, lower. All other infeeds and returns are solids-free. This means in detail that the feed for the production of the ammonium sulfate product crystallizate is supplied as a preheated solids-free ammonium sulfate feed solution, and that the external circuit of solid solution withdrawn from the crystallizer out first leads to a heat exchanger by increasing the temperature of the solution causes a redissolution of the solids content, before the solids-free solution is then returned to the crystallizer. The heat energy for heating the heat exchanger is provided by means of the withdrawn from the crystallizer steam, which is first brought by a vapor compression to a higher temperature level provided. From the bottom of the crystallizer, a suspension with a solids content in the desired particle size is continuously withdrawn and separated by centrifugation in product and mother liquor, wherein the mother liquor is conveyed to an intermediate container and fed back from there into the circulation line of the external circuit of the crystallizer. The seed product is preferably added in an amount whose solids content is 5 to 30% by weight of the solid discharged from the crystallizer in each case. The solids content of the seed product can be generated, for example, by mechanically comminuting a portion of the product crystals and / or by a separate crystallization stage.
Schließlich ist aus der JP 2005-194153 A eine als DTB-Kristallisator ausgeführte Anlage zur Herstellung von Ammoniumsulfat-Kristallisat bekannt, bei der ein an eine Klärzone des Kristallisators angeschlossener externer Kreislauf für geklärte Lösung vorgesehen ist, in den wahlweise zur Auflösung des enthaltenen Feststoffanteils ein Wärmetauscher oder eine Zuleitung für Lösungsmittel (z.B. Wasser oder untersättigte Ammoniumsulfat-Lösung) eingebaut ist. Außerdem ist die Klärzone direkt oder indirekt über den externen Kreislauf an eine weitere Abzugsleitung angeschlossen, mit der eine Suspension, die als Feststoff nur Feinkristallisat enthält, ganz aus dem Prozess ausgeschleust werden kann, um z.B. feinkörniges Ammoniumsulfat-Produkt zu gewinnen. Darüber hinaus ist an den obersten Teil der Klärzone noch eine dritte Abzugsleitung angeschlossen, durch die im Bedarfsfall ein Überschuss an Kristallisationskeimen und feinstem Kristallisat abgezogen und in einen Auffangbehälter geführt werden kann. In den Auffangbehälter wird zur Auflösung der Feststoffe Lösungsmittel gegeben. Von dort wird die erhaltene Lösung in einen Neutralisationsbehälter geführt, in dem sie mit Schwefelsäure und Ammoniak versetzt und durch die damit verbundene Neutralisierungsreaktion erwärmt wird. Die erwärmte Lösung wird dann in den Kristallisator eingespeist.Finally, from JP 2005-194153 A a designed as a DTB crystallizer plant for the production of ammonium sulfate crystallizate is known in which a to a Clarifying zone of the crystallizer connected external circuit is provided for clarified solution in which either a heat exchanger or a supply line for solvent (eg water or undersaturated ammonium sulfate solution) is optionally installed to dissolve the solid content contained. In addition, the clarification zone is connected directly or indirectly via the external circuit to a further discharge line, with which a suspension containing as solid only fine crystals, can be completely discharged from the process, for example, to obtain fine-grained ammonium sulfate product. In addition, at the top of the clarification zone, a third discharge line is connected, can be deducted in the case of need, an excess of crystallization nuclei and ultrafine crystals and fed into a collection container. Solvent is added to the receiver to dissolve the solids. From there, the resulting solution is passed into a neutralization tank in which it is treated with sulfuric acid and ammonia and heated by the associated neutralization reaction. The heated solution is then fed to the crystallizer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, dass die Herstellung von grobkörnigem Ammoniumsulfat mit möglichst geringem Anlagenaufwand bei möglichst geringen periodischen Schwankungen der mittleren Korngröße erfolgen kann.Object of the present invention is to improve a generic method to the effect that the production of coarse-grained ammonium sulfate can be done with the least possible investment costs at the lowest possible periodic fluctuations in the mean grain size.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines grobkörnigen Ammoniumsulfat-Produkts (Korngröße d' mindestens 2,4 mm) durch Kristallisation einer Ammoniumsulfat-Lösung in einer nach dem DTB-Prinzip betriebenen Kristallisationsstufe, in der eine Suspension aus Mutterlösung undThis object is achieved by a process for the continuous production of a coarse ammonium sulfate product (particle size d 'at least 2.4 mm) by crystallization of an ammonium sulfate solution in a operated according to the DTB principle crystallization stage in which a suspension of mother liquor and
Ammoniumsulfat-Kristallen bei Verdampfung von Wasser ständig in einem internen Kreislauf umgewälzt wird und aus deren oberem Bereich ständig ein geklärter Teilstrom an Lösung in einem externen Kreislauf abgezogen, zur Auflösung der darin enthaltenen Feststoffe erwärmt und als klare Lösung wieder in den unteren Bereich der Kristallisationsstufe zurückgeführt wird, wobei fortlaufend Brüden vom Kopf der Kristallisationsstufe abgezogen, frische Lösung von außen in die Kristallisationsstufe eingeführt und ein Teilstrom der Suspension mit dem darin enthaltenen Produktkristal- lisat aus dem Bodenbereich der Kristallisationsstufe abgezogen wird und wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Kristallisationsstufe mit einer Suspensi- onsdichte im Bodenbereich von über 40 M-%, insbesondere über 42 M-% betrieben wird. Die Suspensionsdichte ist dabei definiert als Quotient aus Feststoffmasse in der Suspension und Gesamtmasse der Suspension. Üblicherweise liegt die Suspensionsdichte im Bodenbereich, die gleichbedeutend ist mit der Dichte der aus dem Bodenbereich der Kristallisationsstufe abgezogenen Suspension, bei einer Kristallisationsstufe für Ammoniumsulfat bisher stets im Bereich von z.B. etwa 25 M-%, je nach Ausführung der Kristallisationsstufe gelegentlich auch im Bereich 30 bis höchstens 40 M-%.Ammonium sulfate crystals is constantly circulated in an internal circuit upon evaporation of water and continuously withdrawn from the upper part of a clarified substream of solution in an external circuit, heated to dissolve the solids contained therein and returned as a clear solution back to the lower part of the crystallization stage is continuously withdrawn from the top of the crystallization stage, fresh solution is introduced from the outside into the crystallization stage and a partial stream of the suspension with the product crystal contained therein is withdrawn from the bottom of the crystallization stage and wherein according to the invention it is provided that the crystallization stage with a Suspensi - Onsdichte in the soil area of over 40 M%, in particular over 42 M% is operated. The suspension density is defined as the quotient of solid mass in the suspension and total mass of the suspension. The suspension density in the bottom area, which is equivalent to the density of the suspension withdrawn from the bottom area of the crystallization stage, is usually always in the range of, for example, about 25% by weight, depending on the crystallization stage, sometimes also in the range from 30 to at most 40 M%.
Völlig überraschend konnte nun gefunden werden, dass ein Kristallisationsbetrieb bei einer Suspensionsdichte über 40 M-%, die man bisher wegen der zunehmend höheren Viskosität der Suspension und des somit erforderlichen größeren Aufwands an Antriebsenergie für die interne Suspensionsumwälzung stets vermieden hat, das regelmäßig festzustellende Schwingen der produzierten mittleren Kristallkorngröße sehr stark gedämpft oder sogar völlig verschwindet, insbesondere wenn die Suspensionsdichte auf mindestens 42 M-% gehalten wird. Dies überrascht umso mehr, als bei zunehmendem Eintrag an mechanischer Energie in die Suspension durch die Umwälzpumpe auch die Zerkleinerung von größeren Kristallen zunimmt, was eigentlich kontraproduktiv für die Grobkornkristallisation wäre. Dennoch zeigt sich bei Überschreitung der bisher üblichen Grenzen der Suspensionsdichte ein gegenteiliger Effekt mit einer drastisch zunehmenden Verlängerung der Zyklendauer der Produktionsschwingungen, und das bei gleichzeitig erheblicher Reduktion der Schwankungsbreite der mittleren Korngröße. Offenbar werden durch die erhöhte Suspensionsdichte wesentlich mehr Feinkristalle und Kristallisationskeime in der Suspension zurückgehalten und vor einer Vernichtung im externen Kreislauf bewahrt, so dass stets genügend Kristallisationsfläche zur Verfügung steht, um trotz des ausgeprägten Grobkornwachstums eine unerwünschte Spontankeimbildung infolge zu starker Übersättigung zu vermeiden.Quite surprisingly, it has now been found that a crystallization operation at a suspension density above 40 M%, which has hitherto always been avoided because of the increasingly higher viscosity of the suspension and thus required greater expenditure of drive energy for the internal suspension circulation, the regularly observed oscillations produced mean crystal grain size very much attenuated or even completely disappears, especially when the suspension density is maintained at least 42 M%. This is all the more surprising as, with increasing input of mechanical energy into the suspension by the circulation pump, the comminution of larger crystals also increases, which would actually be counterproductive for the coarse grain crystallization. Nevertheless, when exceeding the usual limits of the suspension density an opposite effect with a dramatically increasing lengthening of the cycle time of the production vibrations, and at the same time considerable reduction of the fluctuation range of the average grain size. Apparently, the increased suspension density significantly more fine crystals and crystallization nuclei are retained in the suspension and preserved from destruction in the external circuit, so that there is always enough crystallization available to avoid unwanted Spontankeimbildung due to excessive supersaturation despite the pronounced coarse grain growth.
Besonders günstig erscheint eine Kristallisation mit einer Suspensionsdichte im Bereich von 44 - 48 M-%, insbesondere mit einem Wert von etwa 45 M-%, bei dem die mittlere Kristal I körn große des erzeugten Ammoniumsulfats praktisch konstant bleibt. Zweckmäßigerweise wird die Mutterlauge, die von dem Produktkristallisat aus der abgezogenen Suspension abgetrennt wird, wieder in die Kristallisationsstufe zurückgeführt. Ebenso sollte Unterkorn, das nach einer Trocknung des Produktkristal- lisats durch Siebung vom gewünschten Grobkorn abgetrennt wird, in einem Teil der kondensierten Brüden der Kristallisationsstufe wieder aufgelöst und die so gewonnene Lösung in die Kristallisationsstufe zurückgeführt werden. Die Suspensionsdichte in der Kristallisationsstufe kann durch bekannte Messgeräte ermittelt werden; es ist aber auch möglich, sie über die Stromaufnahme des Antriebsmotors der Umwälzpumpe für den internen Kreislauf zu überwachen.Crystallization with a suspension density in the range of 44-48 M%, in particular with a value of about 45 M%, at which the average crystal grain size of the ammonium sulfate produced remains practically constant, appears to be particularly favorable. Conveniently, the mother liquor, which is separated from the product crystallizate from the withdrawn suspension, recycled back into the crystallization stage. Likewise, undersize, which is separated from the desired coarse grain by sieving after drying of the product crystal, should be redissolved in a portion of the condensed vapors of the crystallization stage and the resulting solution returned to the crystallization stage. The suspension density in the crystallization stage can be determined by known measuring instruments; but it is also possible to monitor them via the current consumption of the drive motor of the circulating pump for the internal circuit.
Als Alternative zum Einsatz eines indirekten Wärmetauschers im externenAs an alternative to the use of an indirect heat exchanger in the external
Lösungskreislauf kann vorteilhaft vorgesehen sein, die Wärme zur Feststoffauflösung im externen Kreislauf als Reaktionswärme bereitzustellen, indem die frische Lösung in Form von separat voneinander eingespeister Schwefelsäure und Ammoniak von außen zugeführt wird. Dadurch kann auf die gesonderte Zufuhr von Wärmeenergie von außen in das Verfahren völlig verzichtet werden.Solution cycle can be advantageously provided to provide the heat for solids dissolution in the external circuit as heat of reaction by the fresh solution in the form of separately fed sulfuric acid and ammonia is supplied from the outside. As a result, can be completely dispensed with the separate supply of heat energy from the outside in the process.
Besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Herstellkosten erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die frische Lösung z.B. aus einem Caprolactam-Prozess zugeführt werden kann, also als Abfallprodukt zur Verfügung steht.Particularly advantageous in terms of manufacturing costs, the inventive method, when the fresh solution, for. can be supplied from a caprolactam process, so is available as a waste product.
In jedem Fall ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren mit äußerst einfachen Mitteln eine sichere Verfahrensführung mit zumindest weitgehend oder sogar völlig konstant bleibender mittlerer Korngröße des Produktkristallisats im Grobkornbereich. Auf ein Impfen der intern umgewälzten Suspension mit Feinkristallisat und den dafür erforderlichen Verfahrens- und Anlagenaufwand kann völlig verzichtet werden. Der stattdessen allerdings erforderliche höhere Einsatz an Antriebsenergie für den internen Suspensionskreislauf wird durch den Vorteil einer sehr gleichmäßigen Grobkornproduktion bei hoher Ausbeute bei weitem überkompensiert. Zu den Vorteilen der Erfindung gehört es auch, dass die der Kristallisationsstufe üblicherwei- se nachgeordneten Verfahrensstufen zur Aufbereitung des Produktkristallisats (fest/flüssig-T rennung, Trocknung, Siebung, Feinkornauflösung) sehr gleichmäßig ausgelastet und somit vergleichsweise klein dimensioniert werden können, da die anfallende Menge an Unterkorn nicht mehr den üblichen zyklischen Schwankungen unterliegt.In any case, the method according to the invention makes it possible, with extremely simple means, to ensure safe process management with at least largely or even completely constant mean grain size of the product crystals in the coarse grain region. Inoculation of the internally circulated suspension with fine crystals and the required process and equipment costs can be completely dispensed with. However, the instead required higher use of drive energy for the internal suspension circuit is overcompensated by the advantage of a very uniform coarse grain production with high yield by far. It is also one of the advantages of the invention that the process stages usually downstream of the crystallization stage for the preparation of the product crystallizate (solid / liquid separation, drying, sieving, fine grain dissolution) can be utilized very uniformly and thus dimensioned comparatively small, since the resulting Amount of undersize grain is no longer subject to the usual cyclical fluctuations.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der einzigen Figur schematisch in einer beispielhaften Ausführung dargestellten Anlageschemas näher beschrieben.The invention will be described in more detail below with reference to the plant diagram shown schematically in the single figure in an exemplary embodiment.
Kern der dargestellten Anlage ist ein DTB-Kristallisator 1 , dessen Kopf mit 4 und dessen Bodenbereich mit 2 bezeichnet ist. Im Inneren des Kristallisators 1 ist koaxial zu dem im Wesentlichen zylindrischen Mantel des Kristallisatorgehäuses ein Strömungsleitrohr 6 angeordnet. Der nicht eingezeichnete Flüssigkeitsspiegel liegt bei in Betrieb befindlicher Anlage im Bereich des oberen Endes des Strömungsleitrohrs 6, an dessen unterem Ende eine Umwälzpumpe 5 für einen internen Suspensionskreislauf angeordnet ist. Die Umwälzpumpe 5, deren Antrieb außen am Boden des Kristallisators 1 angeflanscht ist, ist so ausgelegt, dass sie eine Suspension mit einer Dichte von z.B. 45 M-% fördern kann. In einem oberen Bereich des Kristallisators 1 ist eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels endende, eine ringförmige, nach unten offene Kammer bildende Strömungsleitwand vorgesehen, die im Sinne eines Klärbereichs 3 als strömungsberuhigter Raum vom internen Suspensionskreislauf abgekoppelt ist. Selbstverständlich kann diese ringförmige Klärkammer auch durch radiale Trennwän- de in mehrere Teilkammern aufgeteilt sein. Aus dem Klärbereich 3 führt eine Leitung 7 eines externen Lösungskreislaufs heraus, die mit einer Umwälzpumpe 8 versehen ist und in der Nähe des unteren Endes des Strömungsleitrohrs 6 in den Bodenbereich 2 des Kristallisators 1 zurückführt. In Strömungsrichtung hinter der Umwälzpumpe 8 ist ein indirekter Wärmetauscher 9 zur Feststoffauf lösung in der klaren Lösung in die Leitung 7 eingeschaltet. Die externe Zufuhr von Ammoniumsulfat-Lösung zum Kristallisator 1 ist mit 10 bezeichnet und führt direkt in den Bodenbereich 2; die Lösungszuleitung könnte aber beispielsweise auch in die Leitung 7 des externen Lösungskreislaufs münden.Core of the illustrated system is a DTB crystallizer 1, the head is denoted by 4 and the bottom portion with 2. Inside the crystallizer 1, a flow guide tube 6 is arranged coaxially with the substantially cylindrical jacket of the crystallizer housing. The liquid level not shown is enclosed in operation plant in the region of the upper end of the Strömungsleitrohrs 6, at the lower end of a circulating pump 5 is arranged for an internal suspension circuit. The circulation pump 5, the drive of which is flanged on the outside of the bottom of the crystallizer 1, is designed so that it can promote a suspension with a density of eg 45 M%. In an upper region of the crystallizer 1, a flow guide wall ending below the liquid level and forming an annular, downwardly open chamber is provided, which is decoupled from the internal suspension cycle in the sense of a clarification area 3 as a flow-calmed space. Of course, this annular clarification chamber can also be divided by radial dividing walls into a plurality of partial chambers. From the clarification area 3, a line 7 of an external solution circuit is provided, which is provided with a circulating pump 8 and returns to the bottom area 2 of the crystallizer 1 in the vicinity of the lower end of the flow conduit 6. In the flow direction behind the circulation pump 8, an indirect heat exchanger 9 for solid solution in the clear solution in the line 7 is turned on. The external supply of ammonium sulfate solution to the crystallizer 1 is designated 10 and leads directly into the bottom region 2; However, the solution feed line could also lead, for example, to the line 7 of the external solution circuit.
Am Kopf 4 des Kristallisators 1 ist eine Brüdenableitung 1 1 angeschlossen, die zu einem indirekt gekühlten Kondensator 12 führt. Das zur Kühlung des Kondensators 12 eingesetzte Kühlmittel (z.B. Wasser) ist von einer Kühlmittelzuleitung 13 dem Kondensator 12 zuleitbar und kann erwärmt über eine Kühlmittelableitung 14 wieder abgegeben werden. Der aus dem Kristallisator 1 abgezogene Brüden kann als Kondensat aus dem Kondensator 12 durch eine Kondensatableitung in einen Kondensatsammelbehälter 15 geführt und dort gesammelt werden für eine anschließende Weiterverwendung innerhalb (Kondensatleitung 17) oder außerhalb (Kondensatableitung 16) der Anlage.At the head 4 of the crystallizer 1, a vapor discharge line 1 1 is connected, which leads to an indirectly cooled condenser 12. The coolant (for example water) used for cooling the condenser 12 can be supplied to the condenser 12 from a coolant feed line 13 and can be discharged again via a coolant discharge line 14. The withdrawn from the crystallizer 1 vapors can be performed as condensate from the condenser 12 by a Kondensatableitung in a condensate collection tank 15 and collected there for subsequent reuse within (condensate line 17) or outside (condensate drain 16) of the plant.
Weiterhin ist an den Kristallisator 1 im Bodenbereich 2 eine Suspensionsabzugsleitung 18 mit einer Suspensionspumpe 30 angeschlossen. Die Suspensionsabzugsleitung 18 führt zu einer fest/flüssig-Trenneinrichtung 19, die beispielsweise aus einem als Hydrozyklon ausgebildeten Eindicker mit nachgeschalteter Zentrifuge bestehen kann.Furthermore, a suspension withdrawal line 18 with a suspension pump 30 is connected to the crystallizer 1 in the bottom region 2. The suspension withdrawal line 18 leads to a solid / liquid separation device 19, which may for example consist of a designed as a hydrocyclone thickener with downstream centrifuge.
Die in der fest/flüssig-Trenneinrichtung 19 abgetrennte Mutterlauge mit darin enthaltenem feinteiligem Kristallisat kann durch eine Mutterlaugenableitung 27 in einen Löseapparat 24 eingeleitet werden, während der abgetrennte Feststoff zur Trocknung einem Trockner 20 zugeführt wird. Das aus dem Trockner 20 kommende trockene Kristallisat gelangt zu einer Siebeinrichtung 21 , in der der enthaltene Anteil an Feinkristallisat von einem Ammoniumsulfat-Produkt 22 mit dem gewünschten groben Korngrößenspektrum abgetrennt wird. Die abgetrennte Feinfraktion wird über einen Unterkornabzug 23 ebenfalls wie die flüssige Phase aus der fest/flüssig- Trenneinrichtung 19 in den Löseapparat 24 gefördert. Da über die Kondensatleitung 17 auch Kondensat in den zweckmäßig mit einem Rührapparat ausgestatteten Löseapparat 24 eingeleitet werden kann, ist eine vollständige Auflösung des zugeführten Feststoffs zu einer wiederverwendbaren Lösung erreichbar. DieseThe separated in the solid / liquid separator 19 mother liquor contained therein finely divided crystals can by a mother liquor discharge 27 in a release apparatus 24 are introduced while the separated solid is fed to a dryer 20 for drying. The dry crystallizate coming from the dryer 20 reaches a screening device 21, in which the fraction of fine crystals contained is separated off from an ammonium sulphate product 22 having the desired coarse grain size spectrum. The separated fine fraction is also conveyed via an undersize exhaust 23 as well as the liquid phase from the solid / liquid separator 19 into the dissolving apparatus 24. Since condensate can also be introduced via the condensate line 17 into the release apparatus 24, which is suitably equipped with a stirring apparatus, complete dissolution of the supplied solid to a reusable solution can be achieved. These
Lösung kann durch eine z.B. als Überlaufleitung gestaltete Lösungsleitung 25 einem Lösungssammelbehälter 26, der ebenfalls zweckmäßig mit einem Rührwerk versehen ist, zugeführt und von diesem aus mittels einer Förderpumpe 28 durch eine Lösungsleitung 29 in den Kristallisator 1 zurückgeführt werden. Die Einspeisung der zurückgeführten Lösung kann beispielsweise, wie dargestellt, in der Nähe des ringförmigen Klärbereichs 3 des Kristallisators 1 erfolgen. Besonders zweckmäßig kann aber auch eine Einspeisung z.B. am Beginn der Leitung 7 des externen Lösungskreislaufs sein, wobei dann vor der Einleitung in den Kristallisationsraum eine Erwärmung im Wärmetauscher 9 erfolgen kann. Zur Förderung einer vollständigen Feststoffauf lösung im externen Kreislauf kann bei Bedarf auch ein Teil desSolution can be achieved by a e.g. designed as an overflow line solution line 25 a solution tank 26, which is also suitably provided with a stirrer, fed and returned from this by means of a feed pump 28 through a dissolution line 29 into the crystallizer 1. The feed of the recirculated solution, for example, as shown, take place in the vicinity of the annular clarification area 3 of the crystallizer 1. However, a feed can also be particularly expedient, for example. be at the beginning of the line 7 of the external Lösungskreislaufs, in which case a heating in the heat exchanger 9 can then take place before the introduction into the crystallization space. To promote a full Feststoffauf solution in the external circuit can also be part of the
Kondensats aus dem Kondensatsammelbehälter 15 in die Leitung 7 eingespeist werden (nicht dargestellt).Condensate from the condensate tank 15 are fed into the line 7 (not shown).
Beispiel: Aus einer erfindungsgemäß mit einer Suspensionsdichte von 45 M-% betriebenen DTB-Kristallisationsstufe konnte praktisch ohne jegliche zyklische Veränderung des Kristallgrößenspektrums fortlaufend eine Ammoniumsulfat-Suspension abgezogen werden, deren Feststoffanteil nach der Abtrennung von Mutterlauge und nach Trocknung einen Feinanteil (Korngröße unter 1 ,8 mm) in einer Menge von etwa 20 M- % aufwies. Nach einer Abtrennung dieses Feinanteils repräsentierten die verbleibenden 80 % eine Grobkornfraktion, deren mittlere Korngröße D50 bei 2,4 mm lag. BezugszeichenlisteExample: From a DTB crystallization stage operated according to the invention with a suspension density of 45 M%, an ammonium sulfate suspension could be withdrawn virtually without any cyclic change in the crystal size spectrum whose solids content after the separation of mother liquor and after drying a fine fraction (particle size less than 1, 8 mm) in an amount of about 20 M%. After separation of this fine fraction, the remaining 80% represented a coarse grain fraction whose mean grain size D50 was 2.4 mm. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Kristallisator Bodenbereich Klärbereich Kopf des Kristallisators Interne Umwälzpumpe Strömungsleitrohr Leitung des externen Kreislaufs Externe Umwälzpumpe Indirekter Wärmetauscher Externe Zufuhr von Ammoniumsulfat-Lösung Brüdenableitung Kondensator Kühlmittelzuleitung Kühlmittelableitung Kondensatsammelbehälter Kondensatableitung Kondensatleitung Suspensionsabzug Fest/flüssig-Trenneinrichtung Trockeneinrichtung Siebeinrichtung Grobkörniges Ammoniumsulfat-Produkt Unterkornabzug Löseapparat Lösungsleitung Lösungssammelbehälter Mutterlaugenableitung Förderpumpe Lösungsleitung Suspensionspumpe Crystallizer Bottom area Clarification area Head of crystallizer Internal circulating pump Flow tube External circuit supply External circulating pump Indirect heat exchanger External supply of ammonium sulfate solution Brine drain Condenser Coolant inlet Coolant drain Condensate drain Condensate drain Condensate line Suspension vent Solid / liquid separator Drying device Screening device Coarse-grained ammonium sulphate product Subgrain separator Dissolving apparatus Solution line Solution tank Mother liquor discharge Conveyor pump Solution line Suspension pump

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines grobkörnigen Ammoniumsulfat- Produkts (Korngröße α" mindestens 2,4 mm) durch Kristallisation einer Ammoniumsulfat-Lösung in einer nach dem DTB-Prinzip betriebenen Produktkristallisationsstufe, in der eine Suspension aus Mutterlösung und Ammoniumsulfat-Kristallen bei Verdampfung von Wasser ständig in einem internen Kreislauf umgewälzt wird und aus deren oberem Bereich ständig ein geklärter Teilstrom an Lösung in einem externen Kreislauf abgezogen, zur Auflösung der darin enthaltenen Feststoffe erwärmt und als klare Lösung wieder in den unteren Bereich der Kristallisationsstufe zurückgeführt wird, wobei fortlaufend Brüden vom Kopf der Kristallisationsstufe abgezogen, frische Lösung von außen in die Kristallisationsstufe eingeführt und ein Teilstrom der Suspension mit dem darin enthaltenen Produktkristallisat aus dem Bodenbereich der Kristallisationsstufe abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisationsstufe mit einer Suspensionsdichte im Bodenbereich von über 40 M-%, insbesondere über 42 M-% betrieben wird.1. A process for the continuous production of a coarse ammonium sulfate product (particle size α "at least 2.4 mm) by crystallization of an ammonium sulfate solution in a operated according to the DTB principle Produktkristallisationsstufe in which a suspension of mother liquor and ammonium sulfate crystals in evaporation of Water is constantly circulated in an internal circuit and constantly withdrawn from the upper part of a clarified partial flow of solution in an external circuit, heated to dissolve the solids contained therein and returned as a clear solution back to the lower part of the crystallization stage, wherein continuously vapors from Withdrawn overhead of the crystallization stage, fresh solution introduced from the outside into the crystallization stage and a partial stream of the suspension with the product crystallizate contained therein is withdrawn from the bottom of the crystallization stage, characterized in that the crystallization nsstufe with a suspension density in the bottom region of over 40 M%, in particular over 42 M% is operated.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Suspensionsdichte unter 50 M-% gehalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the suspension density is kept below 50 M%.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Suspensionsdichte im Bereich von 44 - 48 M- %, insbesondere bei 45 M-% gehalten wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the suspension density in the range of 44 - 48 M%, in particular at 45 M% is maintained.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutterlauge aus der abgezogenen Suspension von dem Produktkristallisat abgetrennt, die Mutterlauge in die Kristallisationsstufe zurückgeführt und das Produktkristallisat getrocknet und zur Abtrennung von Unterkorn gesiebt wird, wobei das abgetrennte Unterkorn mittels eines Teils der kondensierten Brüden der Kristallisationsstufe wieder aufgelöst und die so gewonnene Lösung ebenfalls in die Kristallisationsstufe zurückgeführt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the mother liquor separated from the withdrawn suspension of the product crystals, the mother liquor is returned to the crystallization stage and the product crystals are dried and sieved to remove undersize, wherein the separated undersize by means of a Part of the condensed vapors of the crystallization stage dissolved again and the solution thus obtained is also recycled to the crystallization stage.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspensionsdichte anhand der Stromaufnahme des Antriebsmotors der Umwälzpumpe für den internen Kreislauf überwacht wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the suspension density is monitored based on the current consumption of the drive motor of the circulation pump for the internal circuit.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme zur Feststoffauflösung im externen Kreislauf als Reaktionswärme bereitgestellt wird, indem die frische Lösung in Form von separat voneinander eingespeister Schwefelsäure und Ammoniak von außen zugeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the heat for dissolution of solids in the external circuit is provided as heat of reaction by the fresh solution in the form of separately fed sulfuric acid and ammonia is supplied from the outside.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die frische Lösung aus einem Caprolactam- Prozess zugeführt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the fresh solution is fed from a caprolactam process.
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