DE2112367C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung praktisch gesättigter Natriumchlorid-Losungen - Google Patents

Description

In bergmännisch gewonnenem Steinsalz sind Calcium-Sulfat und Magnesium-Sulfat häufige und unerwünschte Nebenbestandteile.

Für zahlreiche technische Verfahren, insbesondere iür die Elektrolyse, muß die aus Steinsalz und Wasser bereitete, praktisch gesättigte Natriumchlorid-Lösung von diesen Verunreinigungen durch eine zusätzliche Ver'ahrensstufe befreit werden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, dem Lösewasser Natrium-Phosphate zuzusetzen, um das Auflösen dieser Nebenbestandteile des Steinsalzes herabzusetzen. Bei dem sogenannten Schneilverlösen wird die Sättigung der entstehenden Lösung an Natriumchlorid erreicht, bevor die dem Gleichgewicht entsprechende Calciumsulfat-Menge in Lösung gegangen ist Das in diesen Lösungen suspendierte Calciumsulfat wird daraus durch Klärung entfernt

Nach dem Stand der Technik ist auch das Lösen von mineralischem Steinsalz in Bottichen bekannt Nach diesem Verfahren wird das Steinsalz in Bottiche eingefüllt und von oben nach unten von Wasser bei Raumtemperatur durchflossen. Es tritt dabei langsam die Aufsättigung ein, so daß die praktisch gesättigte Natriumchlorid-Lösung am unteren Ende des Bottichs einen Filterbelag passiert und dadurch, von Feststoffen befreit abgezogen wird.

Der Nachteil dieser Löseverfahren besteht darin, daß sich die praktisch unlöslichen Rückstände des mineralischen Steinsalzes auf dem Filterbeleg anreichern, dadurch Verstopfungen und Verringerung der Lösegeschwindigkeit eintreten können. Es ist dann notwendig, den Lösevorgang zu unterbrechen und den Filterbelag zur erneuten Verwendung zu reinigen.

In der US-PS 3t 23 445 wird eine Vorrichtung zur Erzeupng von Ldsungen, insbesondere Natriumchlorid-Lösungen, beschrieben, die mit einem Rückspülfilter ausgerüstet ist In dieser Vorrichtung wird bei der Herstellung einer Magnesiumchlorid-Lösung aus Steinsalz bevorzugt das Magnesiumchlorid aufgelöst, während die in dem Steinsalz enthaltene Sulfate sich außerhalb des Lösekreislaufs am Filter absetzen. Der Möglichkeit einer leichten Reinigung des Filters dieser vorbekannten Vorrichtung steht ein erheblicher technischer Aufwand gegenüber.

Aus der US-PS 26 99 379 ist eine Extraktionsvorrichtung bekannt, die mit einem Ejektor versehen ist, durch den ein sich in wachsender Menge ansammelnder Rückstand aus der Vorrichtung herausgespült werden kann. Diese Einrichtung ist notwendig, da die bekannte Vorrichtung zur Trennung von Materialien unterschiedlicher Löslichkeit bestimmt ist Wenn diese Vorrichtung selbst auch ohne Filter arbeitet, so ist ihr konstruktiver Aufbau aufwendig, und der aus dieser Vorrichtung ausgespülte Rückstand kann nur mittels eines Filters von der Spülflüssigkeit getrennt werden.

Die US-PS 33 63 995 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Natriumchlorid-Lösungen aus Steinsalz mit dem Ziel, daß bei diesem Lösevorgang das Calciumsulfat ungelöst zurückbleibt, das als Feststoff im konischen Bodenteil der Lösevorrichtung gesammelt und von dort abgezogen wird. Auch hier muß das Calciumsulfat anschließend von der mitauslaufenden Lösung durch Filtration getrennt werden.

Die gleichen Nachteile ergeben sich für die aus der US-PS 33 85 674 bekannte Vorrichtung zur Herstellung von Natriumchlorid-Lösungen aus Steinsalz.

Für die Verwendung praktisch gesättigter Natriumchlorid-Lösungen für gewerbliche Zwecke, insbesondere in der Nahrungsmittel-Industrie sowie bei der Regeneration von Kationen-Austauschern bei der Wasserenthärtung und in der Zucker-Industrie ist die Entfernung der gelösten Megen an CaSo₄ und MgSO₄ aus der praktisch gesättigten NaCI-Lösung (Salzsole) nicht notwendig. Die praktisch gesättigten NaCl-Lösungen dürfen für diese Anwendungsgebiete z. B. je 03 Gew.-% CaSo₄ und MgSo₄ - je 6 g/l enthalten.

Daraus ergibt sich die Aufgabe, Steinsalz durch möglichst einfache Maßnahmen ohne Abtrennung des Calciumsulfate aufzulösen, so daß eine Filtration überflüssig wird.

Es wurde ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung praktisch gesättigter Natriumchlorid-Lösungen, die bis zu je 2—3 g/l CaSo₄ und MgSO₄ enthalten, in mit mineralischen oder kristallisierten NaCI gefüllten Behältern, in denen mittels Düsen in einer waagerechten, dicht über dem Boden des Behälters angeordneten Ringleitung die Löseflüssigkeit zugeführt wird, gefunden.

Danach wird die Löseflüssigkeit nach schräg unten, vorzugsweise abwechselnd von der Ringleitung nach innen und außen, ausgestrahlt wobei sie nach Umkehrung ihrer Richtung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1 bis 1000 l/h m² vorzugsweise von 0,03 bis 0,1 m^J/h m², Behälterquerschnitt aufsteigt und als praktisch gesättigte NaCI-Lösung oberhalb der

NaCl-Schicht abgezogen wird

Als Löseflüssigkeit kann für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft Wasser oder eine verdünnte NaCI-Lösung, gegebenenfalls mit gelösten Nebenbestandteilen, verwendet werden. Die Löseflüssigkeit kann dabei eine niedrigere oder höhere Temperatur als Raumtemperatur aufweisen. Besonders vorteilhaft wird das mineralische oder kristallisierte NaCI mit einer Körnung von etwa 0,05 bis 5 mm zu etwa 80 bis 90% und etwa 10 bis 20% Unter- und/oder

Oberkorn eingesetzt

Besonders geeignet ist zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung, bei der der Durchmesser des Rohrringes etwa den halben Durchmesser des

Behälterbodens aufweist und die mit Düsen von etwa 1 mm Durchmesser bei einem Abstand von etwa 5 bis 10 cm versehen ist, wobei die Düsen abwechselnd nach innen und außen mit einem Winkel von etwa 45 gegen die senkrechte Achse des Behälters gerichtet sind. Dieser Rohrring wird vorteilhaft in einer Höhe von etwa 2 bis 10 cm über dem Behälterboden angeordnet

Das Verfahren der Erfindung bietet den Vorteil, daß bei der Herstellung praktisch gesättigter NaCI-Lösungen aus mineralischem NaCl im Dauerbetrieb keine Verstopfungen durch praktisch unlösliche, sich beim Lösen anreichernde Rückstände eintreten. Für das Verfahren der Erfindung ist für das Lösen des mineralischen oder kristallisierten Natriumchlorids kein Filter notwendig, da die praktisch gesättigte Natrium- !5 chlorid-Lösung nicht am Boden des Lösegefäßes austritt, sondern nach Umkehrung der Richtung aufsteigt und oberhalb der NaCl-Schicht austritt

Das Verfahren der Erfindung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:

Ein oben offenes zylindrischer Behälter mit 44 cm Durchmesser und 7 ϊ cm Höhe ist 4 cm über dem Boden und 10 cm unterhalb des oberen Randes mit je 1 Anschlußstutzen versehen. Der untere Stutzen ist nach innen verlängert und weist einen Rohrring auf, dessen Kreisfläche 20 cm Durchmesser hat und der parallel zum Boden des Behälters angeordnet ist Dieser Rohrring mit 2 cm Durchmesser weist 7 Düsen auf mit 1 mm Durchmesser bei einem Abstand von 9 cm abwechselnd nach innen und außen im Winkel von 45° gegen die senkrechte Achse des Behälters gerichtet

Durch den Rohrrir.x tritt die Löseflüssigkeit mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 40 oder 80I/hm² Behälterquerschnitt ein. Es werden mi 16 l/h Wasser als Löseflüssigkeit etwa 2 kg/h mineralisches Steinsalz aufgelöst Es ist jedoch ebenso möglich, das Lösen mit einer größeren Durchlaufgeschwindigkeit bis zu etwa 12 l/h Wasser durchzuführen, wobei in diesem Fall etwa 100 kg mineralisches Steinsalz pro Tag zu einer praktisch gesättigten NaCl-Lösung aufgelöst werden.

Bei dieser Arbeitsweise entstehen 8 oder 16 kg/h praktisch gesättigter NaCI-Lösung mit etwa 25 Gew.-% NaCL

Bei Verwendung eines mineralischen Steinsalzes der Korngröße von 80% von 2 bis 3 mm mit 20% Unter- und Oberkorn, bestehend aus etwa 98% NaCl, 1% CaSo₄ und 1% MgSO₄, entsteht nach dem Verfahren der Erfindung eine praktisch gesättigte NaCI-Lösung die bis zu je 2—3 g/l CaSO₄ und MgSO₄ enthält

Die beispielsweise Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird bis zu einem Verbrauch von 3,4 t mineralisches Steinsalz durchgeführt, wobei außer dem Nachfüllen der Chargen keine Unterbrechung des Betriebs notwendig ist Für den Bedarfsfall ist es möfcüch, das Verlösen zur Herstellung weiterer praktisch gesättigter Natriumchlorid-Lösungen fortzusetzen.

Beim Auflösen von 3,41 Steinsalz entsteht am Boden des Behälters eine Schichthöhe von 15 cm eines nicht verhärtenden Rückstandes an unlöslichen Nebenbestandteilen, deren Ausräumen nicht erforderlich ist, da diese Menge nicht mehr ansteigt Es geht also praktisch nach Ausbildung dieser Rückstandsschicht die gleiche Menge CaSO₄ und MgSO₄ in Lösung wie bei der Nachfüllung weiterer Chargen mineralischen Steinsalzes zugeführt wird.

Für die Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird eine neue Charge von 50 kg mineralischem oder kristallisiertem Natriumchlorid zur Erreichung einer ausreichenden Schichthöhe beispielsweise dann nachgefüllt wenn die Schichthöhe bis auf etwa '/3 der ursprünglichen Schichthöhe abgesunken ist

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die praktische Sättigung der Natriumchlorid-Lösung durch Messung der Dichte der überlaufenden Lösung zu überprüfen. Zu diesem Zweck schwimmt auf der Salzsole ein Aerometer zur Dichtemessung. Dia Sättigungsdichte beträgt 1,2 kg/1 bei Raumtemperatur.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung praktisch gesättigter NaCI-Lösungen, die bis zu je 1—3 g/l CaSo₄ und MgSO₄ enthalten, in mit mineralischen oder kristallisierten NaCl gefällten Ilehältern, in denen mittels Düsen in einer waagerechten, dicht fiber dem Boden des Behälters angeordneten Ringleitung die Löseflüssigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Löseflüssigkeit schräg nach unten, vorzugsweise abwechselnd von der Ringleitung nach innen und außen, ausgestrahlt, wobei sie nach Umkehrung ihrer Richtung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1 bis 1000 l/h m², vorzugsweise von 0,03 bis 0,1 mVh m², Behälterquerschnitt aufsteigt und als praktisch gesättigte NaCI-Lösung oberhalb der NaCl-Schicht abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mineralische oder kristallisierte NaO eine Körnung von etwa 0,05 bis 5 mm zu etwa 80 bis 90% und etwa 10 bis 20% Unter- und/oder Überkorn aufweist