DE271102C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 271102 KLASSE 12/. GRUPPE

Dr. HÄBERLEIN ,in BERLIN-GRUNEWALD.

arbeitenden Apparaten.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juni 1912 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kristallisation von heißen Salzlösungen mittels künstlicher Kühlung im Gegenstrom. Insbesondere handelt es sich um- die Kristallisation der in den Kaliwerken vorkommenden heißen Salzlösungen, für welche man früher allgemein das Verfahren der Kristallisation in Kühlkästen verwendete. In diesen Kühlkästen mußte die Lösung bis zur Abkühlung auf annähernd Lufttemperatur mehrere Tage stehen. Man bedurfte dabei einer sehr großen Zahl von Kühlkästen, welche einen beträchtlichen Raum einnehmen und ganz erhebliche /Kosten in der Anschaffung und Bedienung verursachen.

Aus diesem Grunde ist man zu den kontinuierlichen Kristallisationsapparaten übergegangen, in denen die Salzlösung mittels einer zu dieser im Gegenstrom fließenden, in Blechkästen eingeschlossenen Kühlflüssigkeit innerhalb weniger Stunden bis auf Lufttemperatur heruntergekühlt wird, und aus denen das Salz mittels Förderschnecke mechanisch herausgeholt und an den Ort der Weiterverarbeitung gebracht werden kann.

Es gelingt nun aber nicht ohne weiteres, in den kontinuierlich arbeitenden Kristallisationsapparaten ein grobkörniges Salz zu erzielen, und es tritt infolge der zu schnellen Abkühlung eine dem Verkauf sowohl wie auch der Weiterverarbeitung schädliche Schlammbildung auf.

Um diese namentlich bei Chlorkaliumlösungen leicht auftretende Schlammbildung zu vermeiden und grobkörniges Salz zu erzielen, müssen gewisse Betriebsbedingungen eingehalten werden, welche auch für die einzelnen Salzlösungen noch verschieden . sind. Diese Bedingungen bestehen im wesentlichen darin, daß man einerseits-das in den einzelnen Abteilungen des durch Scheidewände unterteilten Trogapparats entstehende Temperaturgefälle regelt und andererseits den Temperaturunterschied zwischen Kühlflüssigkeit und Lösung unterhalb einer gewissen Höchstgrenze hält.

Versuche haben ergeben, daß ζ. B. bei den Chlorkaliumlösungen ein den Bedürfnissen der Praxis genügendes Kristallkorn erzielt wird, wenn sowohl das Temperaturgefälle von Abteilung zu Abteilung wie auch der Temperaturunterschied zwischen Kühlflüssigkeit und Lösung etwa 10 ° nicht überschreiten. Dem Wesen der Gegenstromkühlung entsprechend hat man nun der in den Kristallisationsapparat eingeführten Lösung die Kühlflüssigkeit einfach entgegenströmen lassen, ohne zu berücksichtigen, daß in den verschiedenen Abteilungen des Trogapparats ganz verschiedene Verhältnisse herrschen. Infolgedessen können die richtigen Betriebsbedingungen nur in einigen wenigen Abteilungen vorhanden sein, wenn 60 ■ der den Apparat mit unveränderter Menge und Geschwindigkeit durchstömenden Lösung eine ebenfalls in Menge und Geschwindigkeit unveränderte Kühlflüssigkeit entgegenfließt.

Sorgt man z. B. dafür, daß der richtige Temperaturunterschied zwischen Kühlflüssigkeit und Lösung an demjenigen Ende des Apparats, wo die heiße Lösung einfließt, vor-

handen ist, was durch Zuführung von verhältnismäßig viel Lauge leicht zu erreichen ist, so ergibt sich der Mißstand, daß die Lauge naturgemäß nur wenig abgekühlt wird, so daß ein Apparat von unverhältnismäßig großer Länge erforderlich sein würde, wenn dabei die Lauge bis auf annähernd Lufttemperatur abgekühlt werden soll. Dabei ist dann im letzten Drittel des Apparats der Temperaturunterschied zwischen Kühlflüssigkeit und Lösung und in den beiden letzten Dritteln des Apparats das Temperaturgefälle ganz unnötigerweise gering, und das ist der Grund für die unnütz große Länge des Kristallisationsapparats.

Um diese übermäßige Länge zu vermeiden, hat man sogar schon vorgeschlagen, den letzten Teil der Abkühlung nicht im Kristallisationsapparat, sondern nach dem alten Verfahren in Kühlkästen zu bewirken. Dabei

, begibt man sich aber des großen Vorteils eines einheitlichen Verfahrens bei möglichst kurzer Dauer der Abkühlung, und auch noch des Vorteils eines mechanischen Herausholens des Salzes aus dem Apparat.
. . Vorliegende Erfindung geht nun gerade darauf aus, durch zweckentsprechende Bemessung und Regelung der Kühlflüssigkeit in den verschiedenen Unterabteilungen dafür zu sorgen, daß die für die Gewinnung wohlausgebildeter Kristalle erforderlichen Bedingungen an allen Stellen des Apparats vorhanden sind. Es könnte dies übrigens auch durch Regelung des Laugenstromes oder auch durch

.Änderung der wirksamen Kühlfläche oder auf sonst geeignete Weise erfolgen; jedoch bietet sich die Regelung des Kühlflüssigkeitsstromes bzw. der Kühlflüssigkeitsmenge als einfachstes und zugleich vorteilhaftestes Mittel dar, weshalb nach vorliegender Erfindung von dieser in erster Linie Gebrauch gemacht werden soll.

Diese Regelung der Kühlung durch Änderung der Kühlflüssigkeit kann in verschiedener Weise erfolgen.

Das einfachste ist, daß man z. B. bei zwölf Unterabteilungen des Troges nach der dritten, sechsten und neunten Abteilung je einen Teil der Kühlflüssigkeit ableitet. Auf diese Weise wird im ersten Viertel des Apparats (vom Eintritt der Kühlflüssigkeit ab gerechnet) mit verhältnismäßig sehr viel Kühlflüssigkeit gekühlt, also die Lösung möglichst stark und auch weit heruntergekühlt. Im zweiten und dritten Viertel, wo weniger Kühlflüssigkeit vorhanden ist, wird die Kühlung geringer, und im letzten Viertel, wo verhältnismäßig sehr wenig Kühlflüssigkeit wirksam ist, wird die Kühlung der Lösung entsprechend verlangsamt und zugleich der Temperaturunterschied zwischen Kühlflüssigkeit und Lösung verringert.

Das alles entspricht durchaus den für die Abkühlung bei Gewinnung wohlausgebildeter, grobkörniger Kristalle maßgebenden Verhältnissen. Schon die Abkühlung in den altbekannten Kühlkästen ergibt einen unregelmäßigen Verlauf. Zuerst ist die Abkühlung der heißen Lauge sehr stark. Bei einer Lufttemperatur von annäherd o° kühlt die Lösung während der ersten 4 Stunden schon bis auf 70 °, während weiterer 4 Stunden auf 56 ° und dann von 4 zu 4 Stunden auf 45, 40, 36, 32, 28, 25, 23, 2i° usw. bis auf 15 °.

Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der künstlichen Abkühlung im Kristallisationsapparat bei unveränderter Kühlflüssigkeit in den Kühlkasten der einzelnen Abteilungen. In den den Interwallen von 4 Stunden bei der Abkühlung in den alten Kühlkasten zur Winterzeit etwa entsprechenden zwölf Abteilungen eines etwa 25 m langen Kristallisationsapparates fällt die Temperatur der Lösung in den einzelnen Abteilungen von etwa 85° auf 67, 58, 51, 46, .42, 38, 34, 31, 28, 25, 23⁰, wobei zu berücksichtigen ist, daß bei der anfänglich zur Verringerung des Temperaturunterschiedes unbedingt erforderlichen starken Anwärmung des Kühlwassers verhältnismäßig viel Lauge zugeführt werden muß, die Lauge also in einem Apparat von 25 m Länge bei unveränderter Kühlfüssigkeit nicht sehr weit heruntergekühlt werden kann.

Aus dieser Betrachtung folgt ohne weiteres, daß man durch Regelung der Kühlflüssigkeit vollkommen in der Lage ist, in den einzelnen Abteilungen des Apparats bzw. in Gruppen von Abteilungen die für die Gewinnung grobkörniger Kristalle jeweils erforderlichen Bedingungen zu schaffen und daljei jede unnütze Verlängerung des Apparats wie der Betriebszeit zu vermeiden.

Die Regelung der Abkühlung könnte auch in der Weise erfolgen, daß man hinter einen Apparat mit drei Unterabteilungen zwei Apparate mit je drei Unterabteilungen parallel schaltet und so fort, oder daß man die Zahl bzw. auch die Größe der Kühlkästen in den einzelnen Gruppen von Unterabteilungen entsprechend ändert. Ebenso könnte man eine Regelung auch durch Änderung der Laugenmengen in den einzelnen Gruppen erreichen.

Ferner könnte man der durch die Lauge allmählich angewärmten Kühlflüssigkeit gruppenweise noch wärmere Kühlflüssigkeit zusetzen.

Auch könnte man verschiedene Regelungsve'rfahren miteinander kombinieren.

Alle diese Einrichtungen würden zwar denselben Zweck erreichen lassen, aber in der Praxis zu unnötigen Konstruktionsschwierigkeiten oder Verlusten führen, während man

die abgeführten Kühlflüssigkeitsmengen wieder sammeln und anderweitig verwenden oder nach erfolgter Abkühlung von neuem zur Kühlung benutzten kann.

Die oben angegebene Zerlegung des Kühlverfahrens in vier verschiedene Gruppen von je drei Unterabteilungen des Troges ist selbstverständlich nur als Beispiel gewählt. Es liegt- auf der Hand, daß man auf die angedeutete Art jede erforderliche Regelung des Kühlwassers erzielen kann, welche naturgemäß für die verschiedenen Salzlösungen eine verschiedene sein wird.

Neben den sofort in die Augen springenden Vorteilen des neuen Verfahrens erreicht man noch den äußerst schätzbaren Vorteil, daß sich der Kristallisationsprozeß dem Mengen- und Prozentverhältnis der während der verschiedenen Temperaturgrade auskristallisierten Salze genau anpassen läßt. Dabei ist man auch noch in der Lage, die Lösungen bis unter die Lufttemperatur herunterzukühlen, weil man ja den ersten Abteilungen verhältnismäßig große Mengen kalter Kühlflüssigkeit zuführen kann, ohne die für die Gewinnung grobkörniger Kristalle erforderlichen Betriebsbedingungen in den anderen Abteilungen zu stören.

Die weitaus größte Menge von Salz mit hochprozentigem Gehalt an Chlorkalium z. B. fällt bei der Abkühlung von 60 bis 20° aus, während bei der Abkühlung von 20 auf 10 ° ein immerhin noch beträchtlicher Teil Salz mit ebenfalls hohem Gehalt an Chlorkalium auskristallisiert werden kann.

Andererseits fällt bei der Abkühlung von Chlorkaliumlösungen von der Höchsttemperatur bis auf etwa 70 ° bekanntlich nur Salz mit ganz geringem Prozentsatz Chlorkalium aus, so daß es sich überhaupt empfiehlt, den kontinuerlich arbeitenden Kristallisationsapparat nur für die Abkühlung von 70 ° abwärts zu benutzen, wodurch der Apparat von nutzloser Arbeit entlastet und deshalb kürzer gehalten werden kann.

Zu diesem Zweck unterzieht man die heißen Salzlösungen zunächst einer Vorkühlung bis auf 70°, bei welcher im wesentlichen nur Steinsalz ausfällt. Es kann diese Vorkühlung z. B. dadurch geschehen, daß man zwischen Lösehaus und Kristallisationsapparat Rinnen mit Luftkühlung oder aber Gradierwerke o. dgl. anordnet, über welche die Lösung herabrieselt. Um den kontinuierlichen Betrieb des Kristallisationsapparats nicht zu stören, lassen sich zwei oder mehrere Rinnen, Kaskaden oder Sammelbehälter anordnen, um das sich absetzende Salz aus der einen Rinne oder Kaskade bzw. dem einen Vorratsbehälter von Zeit zu Zeit entfernen zu können.

Durch die Vorkühlung wird nicht nur der Kristallisationsapparat von unnützer Arbeit entlastet, sondern es kommt auch das dabei ausgeschiedene Steinsalz gar nicht erst in den Arbeitsgang, braucht also auch nicht erst im Deckprozeß wieder ausgeschieden zu werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Kristallisation von heißen Salzlösungen in kontinuierlich arbeitenden Apparaten, aus denen das kristallisierte Salz mechanisch herausbefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der den Abteilungen oder Gruppen von Unterabteilungen des Kristallisatortroges züge-. führten Kühlflüssigkeit stufenweise so verringert wird, daß die für die Gewinnung wohlausgebildeter, grobkörniger Kristalle jeweils erforderlichen Betriebsbedingungen in bezug auf das Temperaturgefälle und den Temperaturunterschied zwischen Kühlflüssigkeit und Lösung an den verschiedenen Stellen des Kristallisationsapparats gesichert werden.