DE2939526A1 - Karbonisierungskolonne zur herstellung von suspendiertem natriumhydrogenkarbonat - Google Patents

Karbonisierungskolonne zur herstellung von suspendiertem natriumhydrogenkarbonat

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Description

  • BESCHREIBUNG
  • Die erfindung bezieht sich auf Anlagen zur Herstellung von Natriumhydrogenkarbonat und betrifft insbesondere Karbonisierungskolonnen zur Herstellung von suspendiertem Natriumhydrogenkarbonat.
  • Am erfolgreichsten kann die vorliegende Erfindung für die Herstellung von Natriumhydrogenkarbonat durch Absorbierung üon Kohlendioxid mit ammonisierten hatriumchlorid-bzw. Natriumhydroxidlösungen verwendet werden.
  • Es ist eine Karbonisierungskolonne (8. lXD-PS 1567966) bekannt, enthaltend ein gehäuse mit Stutzen zum Zuführen von Reagenzien und zum abführen der erhaltenen Suspension und des Gases, sowie in diesem übereinander angeordnete perforierte Platten, durch welche der Innenraum des gehäuses in eine Trennßammer und darunter befindliche, miteinander durch zugleich in die obere und die darunter anOeordnete Kammer vorragende Stutzen verbundene Reaktion kammern aufgeteilt wird. Die oberen Reaktionskammern stellen Absorptionskammernt und die unteren - Kühlkammern dar. Unterhalb der Kühlkammern befindet sich eine Bodenkammer. In den Sühlkanmern sind waagerecht angeordnete Bündel von Kühlrohren untergebracht, in welchen eine Kühlungßflüssigkeit (üblicherweise Wasser) umläuft.
  • Die ammonisierte Natriumchloridlösung wird in den oberen Teil der garbonisierungskolonne eingebracht und geht mit dem durch die Perforationslöcher der perforierten Platten emporsteigenden, Kohlendioxid enthaltenden Gas eine Reaktion ein. Nach der Reaktion erhält man die suspension vom kristallinen liatriumhydrogenkarbonat welche durch einen zugleich in die oberen und die nächstniedere Kammer vorrsdenden Stutzen von einer Kammer zur darunterliegenden überführt wird. Im Verlaufe der Reaktion kommt es zur Erwärmung der Suspension in den Reaktionskammern, daher sind in den darunter befindlichen Kühlkammern Bündel von Kühlrohren zur Abkühlu derselben vorgesehen.
  • Gesamte Reaktionskammern - sowohl die Bbsorptions-, als auch die Kttilkammern - sind mit gleichen perforierten Platten ausgestattet, welche Je einen zugleich in die obere und die darunter angeordnete Kammer vorragenden Stutzen zum Durchtritt der Suspension aufweisen. Wenn aber in den Absorptionskammern durch die Verwendung von derartigen Platten ein mehr oder weniger intensiver Stoffaustausch gewährleistet wird, so ist deren Einsatz in den Kühlkammern aus mehreren Gründen nur weniU wirksam. Erstens sind die zugleich in die obere und die darunter angeordnete Kammer vorragenden Stutzen von einem großen Querschnitt und weisen eine bedeutende Länge auf, so daß sie in Kammern, deren fast ganzer Innenraum mit Kühlrohren ausgefüllt ist, nur schwer unterzubringen sind. Ferner sind in den Kühlkammern Trexinände worgesehen, durch welche die Eühlrohrbündel in senkrechter Richtung getrennt werden. Durch diese Trennwände wird mehrfacher Umlauf der Suspension in einer Kühlkammer von einem vorstehend erwähnten Uberlaufstutzen zu einem anderen diametral versetzten derartigen Stutzen gesichert (diese Uberlaufstutzen sind auf dem cauerschnitt der Karbonisierungskolonne in waagerechter Ebene diametral versetzt angeordnet). Dabei kommt es aber zur Parallelströmung der sich im Aufstrom bewegenden Suspension bezüglich des von unten zugeführten Gases, was den Stoff- und iärmeaustausch in Kühlkammern beeinträchtizt und zur zusätzlichen Komplizierung der baulichen Gestaltung der Karbonisierung skolonne führt.
  • Was aber die Absorptionskammern der genannten Earbonisierungskolonne anbetrifft, so werden durch ihre Ausstattung mit perforierten Platten sowie durch zuGleich in die obere und die darunter befindliche Kammer vorragende Uberlaufstutzen für den Durchtritt der Suspension die Bedingen gen für die Bildung von nach ihrer Größe und Form homogenen Kristallen nicht gewahrleistet, so daß es zu ihrem erhöhten Feuchtigkeltssehalt sowie zur Beschleunigung des Zuwachsens der Plattenoberflächen durch abgesetzte Kristalle kommt.
  • Ferner ist eine SarbonisierungskPlonne bekannt (s. US-PS 4066416), enthaltend ein Gehäuse mit Stutzen zum Zuführen von Reagenzien und zum Abführen der erhaltenen suspension und des Gases, und in diesem übereinander angeordnete perforierte Platten, durch welche der Innenraum des Gehäuses in eine Trennkammer und darunter befindliche, miteinander durch Uberlaufrohre verbundene Reaktionskammern aufgeteilt wird, von welchen die oberen Absorptions- und die unteren, mit Bündeln der Kühlrohre ausgestatteten -Kühlkammern darstellen. Unterhalb der Kühlkammern befindet sich eine Bodenkammer. Jede Absorptionskammer weist in der Sähe der oberen Kante des Uberlaufrohres ein mit einem Abstand zu im und gleichachsig mit diesem angeordnetes ringförmiges Schutzbleoh auf, welches für die Bildung einer Zone zum Ansammeln der suspendierten festen Rristallphase im Berlauie des Karbonisierungsvorgangs dient. Die dem uberlaufrohr naheliegenden Zonen Jeder perforierten Platte enthalten keine Perforationslöcher und die Uberlaufrohre weisen in ihrer Wandung eine bzw. mehrere oeffnungen zum Durchtritt der Suspension mit der in dieser aufgespeicherten festen Phase auf.
  • Jede der Kühlkammern der erwähnten Karbonisierungs kolonne ist mit einem Bündel Kühlrohre und einem Uberlaufrohr zur Uberführung der Suspension zur nächstniederen Kühlkammer ausgestattet, Dadurch, daß die in Absorptionskammern der besagten Karbonisierunskolonne angeordneten Uberlaufrohre mit Schutzblechen versehen und die darunter befindlichen Zonen der perforierten Platten ohne Perforationslöcher ausgeführt sind, wird die Möglichkeit geschaffen, eine Zone zum Anw sammeln von suspendierter fester Kristallphase zu bilden, wobei die erwähnte Phase durch die in der landung des Uberlaufrohres vorhandene(n) öffnung (ffnungen) abgeführt wird. Dadurch werden die Bedingungen für Bildung von nach ihrer Größe und Form homogenen Kristallen gewährleistet sowie die Intensität des Zuwachsens der perforierten Platten durch die feste Phase herpbgesetzt.
  • Den Kühlkammern der vorstehend beschriebenen Karbonisierungskolonne haftet jedoch eine niedrige Intensität des Stoff- und Wärmeaustausches infolge ungeordneter Gas-und FlüssiOkeitsströne an, was zur UnterbelastunÖ des Reaktionsumfangs infolge der Senkung der Intensität des Wärmeaustausches ausgehend von den zentralen bis auf die Randpartien der Kammern führt. Dabei kommt es mitunter zum beschleunigten Zuwachsen der von den Randpartien entfernt angeordneten Kühlrohre durch abgesetzte Kristalle von Natriumhydrogenkarbonat, was die Senkung der Wärmedurchgan6szahl von Kühlrohren zur :lge hat.
  • Darüber hinaus erfolgt das Abfließen der Suspension durch das Überlaufrohr, dessen unsere Kante der Oberfläche der darunter befindlichen ptrforierten Platte naheliegt, mit deren nachfolgendei Aufwärts treiben durch den im Aufstrom emporSteigenden Gas zum oberen Teil der Kammer hin, woher die Suspension in die nächstniedere Kammer durch ein diametral versetztes Uberlaufrohr abfließt. Es kommt also zur Parallelströmung des Gases und der Suspension, wodurch der Wärmeaustausch zusätzlich beeinträchtiut wird.
  • Die vorstehend beschriebenen Nachteile kommen insbesondere dann zur Wirkung, wenn das Kühlwasser eine Temperatur von über 200C hat. In einem solchen Fall, wenn das Temperaturgefälle zwischen dem Eühlmittel; und dem abgekühlten Medium nicht genügend groß ist, kommt es außer der unehmenden Senkung der Wärmedurchgangszahl auch zur Steigerung der Lösbarkeit von in der Suspension enthaltenem Natriumhydrogenkarbonat, was den Gewinn von Natrium aus dem Ausgangsstoff senkt.
  • Daraus läßt es sich schlußfolgern, daß der vorstehend erwähnten Karbonisierungskolonne gemäß der US-PS 4066416 ein Xißverhältnis zwischen einer hohen Kristallisierungsintensität von Natriumbydrogenkarbonat in den Absorptionskammern und einer nicht hinreichenden abkühlungsintensität von suspendiertem Natriumhydrogenkarbonat in den Kühlkammern anhaften, wodurch die Leistung der Karbonisierungskolonne herabgesetzt wird.
  • Zweck der Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen sowie die Intensivierung des Wärme-und Stoffaustausches bei gleichzeitiger Steigerung des Gewinns von Natrium' aus dem Ausgangsstoff zu erzielen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Abänderung der hydrodynamischen Verhältnisse in der Karbonisierungskolonne den Wärmeaustausch zu verbessern und gleichzeitig den Gewinn ;von Natrium aus demX Ausgangsgangsstoff zu steigern.
  • Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der bekannten Karbonisierungskolonne zur Herstellung von suspen diertem liatriumhydrogenkarbonatX enthaltend ein Gehäuse mit Stutzen zum Zuführen von Reagenzien und zum Abführen der erhaltenen Suspension und des Gases sowie in diesem übereinander angeordnete perforierte Platten, durch vzelche der Innenraum des Gehäuses in eine Xrennkammer und darunter befindliche, miteinander durch Überlaufrohre verbundene Reaktionskammern aufgeteilt ist, wobei von diesen die unteren mit Kühlrohren ausgestattet sind, erfindungsgemäß die oberbalb der unteren EeEktionskammern befindlichen perforierten Platten mit Uberlaufstutzen ausgestattet sind, welche im wesentlichen gleichmaßig über die gesamte Fläche der perforierten Platte mit zum Durchtritt des Gases vordesehenen Perforationslöchern derart verteilt sind, daß die meisten Uberlaufstutzen mit einem Abstand über den betreffenden, den DurchXangRguerschnitt dieser Stutzen überdeckenden Kühlrohren angeordnet sind.
  • Infolge einer solchen baulichen Ausführung der Karbonisierungskolonne ist es möglich, eine gleichmäßige Verteilung von Gas und Suspension im wesentlichen auf dem gesamten Umfang der mit Kühlrohren ausgestatteten Reaktionskammern zu gewährleisten. Dadurch, daß die meisten Uberlauft stutzen mit einem Abstand unmittelbar über den betreffenden, den Durchgangsquerschnitt dieser Stutzen überdeckenden Kühlrohren angeordnet sind, wird der Durchbruch des im Aufstrom empbrsteigenden Gases in die in Uberlaufstutzen befindliche Suspension verhindert, währenddessen durch das Abfließen der Suspension durch Uberlaufstutzen der vorzugsweise Durchtritt des Gases durch die dafür bestimmten Performationslöcher gesichert wird. Dies alles gestattet es, den Wärmeaustauschvorgang durch Ordnen der uas- und Flüssigkeitsßtröme zu intensivieren, demzufolge es möglich wird, entweder die Gesamtleistung der Karbonisierungskolonne durchschnittlich um 20% zu erhöhen, oder bei deren gleichbleibender Leistung den Wasserverbrauch für die Abkühlung der Suspension herabzusetzen. Dabei kommt es auch zur Senkung der Geschwindigkeit des Zuwachsens von Oberflächen der Kammern und Kühlrohre durch abgesetztes atriumhydrogenkarbanat und, demzufolge, zur Aufrechterhaltung einer hohen Wärme durchgangszahl für eiB längere Zeit. Falls für die Abkühlung der Suspension das Wasser mit einer höheren Tempern tur verwendet wird, hat man die Erhöhung des Gewinnungsnutzeffektes von natrium aus dem Ausgangsstoff um 0,5 bis 1* 1%Folge.
  • Es ist zweckmäßig, daß die esamtfläche von Durchgangsquerschnitten der Uberlaufstutzen 1,5 bis 4% der Querschnittsflächen der Karbonisierungskolonne beträgt, wobei sich der Durchgangsquerschnitt des Überlaufstutzens und der Durchmesser des Kühlrohre wie 0,5 zu 3 verhalten.
  • Durch ein solches Verhältnis der Gesamtfläche von Durchgangsquerschnitten der Uberlaufstutzen zur querschnittsfläche der Karbonisierungskolonne sowie des Durchgangsquerschnittes des terlaufstutzens zum Durchmesser des Kühlrohres wird die maximale Leistungsfähigkeit der Karbonisierungskolonne gewährleistet. Falls die Gesamt fläche von Durchgangs querschnitten der Uberlaufstutzen weniger als 1,5% der Querschnittsfläche der Karbonisierungskolonne beträgt, wird der Flüssigkeitsdurchtritt aus einer mit Kühlrohren ausgestatteten Reaktionskammer in eine nächstniedere solche Kammer' erschwert,insbesondere nach dem Ablauf einer bestimmten Betriebsdauer der Karbonisierungskolonne, wenn sich auf den Uberlau£stutzen-Wandungen Natriumhydrogenkarbonat abgesetzt hat. Falls aber die Gesamtfläche von Durchgang querschnitten der Überlaufstutzen größer als 4% der Querschnittsfläche der Karbonisierungskolonne ist, so kann sich der Widerstand der perforierten Platte als unzureichend erweisen, sO daß es mitunter zum Durchbruch des Gases in die mit Suspension gefüllten Überlaufstutzen und somit zur Störung der geordneten Gas- und Flüssigkeitsströmungen sowie zur Senkung der Intensität des Wärieaustauschprozesses führen kann.
  • Der Durchgangsquerschnitt der Uberlaufstutzen soll den Durchmesser der Kühlrohre nicht mehr als ums 3-fache übertreffen, weil bei einem größeren Durchgangsquerschnitt der Uberlaufstutzen das Durchdringen von Gas in diese Stutzen durch Ktihlrohre - nicht verhindert werden kann, Währenddessen ist der Durch0angsquerschnitt der Uberlaufstutzen nicht kleiner als 0,5 des Durchmessers der Kühlrohre zu wählen, da es sonst zum intensiven Zuwachsen der Stutzen durch abgesetztes Natriumhydrogenkarbonat und somit zur Rerabsetsung der Betriebsdauer der Karbonisierungskolonne zwischen deren zwei aufeinanderfolgenden Reparaturen kommt.
  • Zweckmäßigerweise beträgt der Abstand zwischen der unteren Stirnseite des jeweiligen Uberlaufstutzens und dem betreffenden Kühlrohr von 1/10 bis 1/2 des Durchgangsquerschnittes des Stutzens.
  • Durch den erwähnten Abstand zwischen der unteren Stirnseite des Uberlaufstutzens und dem betreffenden Kühlrohr werden optixaxe Bedingungen für den Wärmeaustausch geschaffen, wobei der Überlaufstutzen nicht ohne Abstand an der Oberfläche des Kühlrohres anliegen darf, weil es in einem solchen Fall das Abfließen der Suspension gestört wird und zum Auswurf der Suspension aus der, Ksrbonisierungskolonne durch den Stutzen zum Austritt des Gases kommt. Wenn dieser Abstand kleiner als 1/10 des Durchgangsquerschnittes des Uberlaufstutzens ist, so wird er durch abgesetztes Natriumhydrogenkarbonat schnell zuwachsen was wiederum einen auswurf der Suspension aus der Karbonisierundskolonne zur Folge hat. Andererseits, wenn der Abstand zwischen der unteren Stirnseite des Uberlaufstutzens und dem betreffenden Kühlrohr größer als 1/2 des Durchgangsquerschnittes des Stutzens ist, kann es zum Durchbruch des Gases in den Überlaufstutzen und somit zur Verschlechterung der Bedingungen für den Wärmeaustausch kommen.
  • Des weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Eig. 1: eine schematische Darstellung einer erfindunbZsgemäßen Karbonisierungskolonne im vertikalschnitt; Fig. 2s einen leil der unteren Reaktionskammern mit in diesen untergebrachten Kühlrohren (im Schnitt); Fig. 3: eine erfindungsgemäße Modifikation eimer perforierten Platte mit in dieser eingepreßten Uberlaufßtutzen (im Vertikalschnitt); Fig. 4: eine Modifikation einer perforierten Platte, Ansicht nach dem Pfeil IV in Fig. 3; Fig. 5t eine Modifikation einer erfindungsgemäßen, mit Uberlaufstutzen in einem StUck gegossenen perforierten Platte (im Vertikalschnitt): Fig. 6t eine Modifikation einer perforierten Platte, Ansicht nach dem Pfeil VI in Fig. 5.
  • Die Karbonisierungskolonne enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit in diesem übereinander angeordneten, nach einem beliebigen an sich bekannten Verfahren befestigten perforierten Platten 2. Durch die erwähnten perforierten Platten 2 wird der Innenraum des Gehäuses 1 in eine Trennkammer 3 und in darunter befindliche Jtaktionskammern 4 und 5 aufgeteilt, von welchen die oberen 4 Absorptions-, und die unteren 5 - Kühlkammern darstellen, Jede der Kühlkammern 5 weist eine größere Höhe auf im Vergleich zur Höhe jeder der Absorptionskammern. In dem unteren Teil des gehäuses 1 unterhalb der Kühlkammern 5 befindet sich eine Bodenkammer 6.
  • Das Gehäuse 1 ist mit Stutzen (entsprechend 7, 8 und 9) zum Zuführen von Reagenzien und (10 und 1i) zum Abffihren der erhaltenen Suspension und des Gases versehen. Dabei weist die obere Reaktionskammer 4a einen Stutzen 7, die obere Reaktionskammer 4b einen Stutzen 8, die Bodenkammer 6 Stutzen 9 und 10, und die Trennkammer 5 einen Stutzen 11 auf.
  • Jede der Reaktionskammern 4 ist mit der nächstniederen Kammer durch ein Überlaufrohr verbunden, welches in der je weiligen perforierten Platte in der Zähne der Wand des wehäuses 1 angeordnet ist.
  • Die Uberlaufrohre 32 sind so angeordnet, daß ihre Längsaqhse.im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der perforierte ten Platte 2 steht. Dabei wird zwischen der untere.n, St;irnseite des Uberlaufrohres 12 und der Oberfläche der darunter befindlichen perforierten Platte 2 ein Abstand von ca.
  • 100 mm eingehalten.
  • Darüber hinaus sind die benachbarten Uberlaufrohre in bezug aufeinander in waagerechter Ebene diametral versetzt angeordnet, wie es ia Fig. 1 dargestellt ist.
  • In der Sähe der oberen Kante des UberlaufrQ»»es 23 gleichachsig mit diesem ist ein ringförmiges Schutzblech 13 von zylindrischer bzw. konischer gestalt angeordnet. Das Schutzblech 13 wird an dem Uberlaufrohr 12 mit einem radialen Abstand mittels Rippen befestigt, wobei sich der Außendurchmesser des ochutzbleches 13 und der des Uberlaufrohres 12 vorzugsweise wie 1,25 zu 2 verhalten. Die obere Kante des Schutzbleches 13 ist oberhalb der oberen Kante des Uberlaufrohres 12 oder auf gleicher Höhe mit dieser angeordnet. Der Abstand zwischen der unteren Kante des Schutzbleches 13 und der diesem zugekehrten Oberfläche der perforierten Platte beträgt 1/5 bis 1/3 der Höhe des Überlaufrohres 12. Dabei enthalten die dem Überlaufrohr naheliegenden, durch die vertikale Projektion der Schutzbleche 13 begrenzten Zonen jeder perforierten Platte 2 keine Perforationslöcher.
  • Das Abführen der Suspension mit der in dieser aufgespeicherten festen kristallinen Phase erfolgt durch eine bzw. mehrere, in der Wandung des Uberlaufrohres 12 in der Nähe der perforierten Platte 2 ausgeführten Öffnungen 14.
  • In den unteren Reaktionskammern 5 sind waagerecht angeordnete Bündel von Kühlrohren 15 mit einem Abstand zu den perforierten Platten 16 untergebracht.
  • Die perforierten Platten 16 (Fig. 2) weisen Oeffnungen 17 zum vorzugsweisen Durchtritt des Gases sowie Uberlaufstutzen 18 zum vorzugsweisen Durchtritt der Suspension auf. Die Uberlaufstutzen 18 sind bezüglich der Kühlrohre 15 derart angeordnet, daß sich die meisten Stutzen 18 mit einem Abstand unmittelbar über den betreffenden Kühlrohren befinden, wobei der Durchgangsquerschnitt der oberlaufstutzen 18 durch Kühlrohre 15 überdeckt wird. Gemäß kleiner Ausführungsvariante der erfindung (5. Fig. 2) sind gesamte oberlaufstutzen 18 unmittelbar über den betreffenden Kühlrohren 15 angeordnet.
  • Die Verteilungsdichte der Vberlaufstutzen 18 auf dem Querschnitt der perforierten Platte 16 kann verschieden gewählt werden. Diese können auf dem Qperschnitt der Platte 16 entweder gleichmäßig (Fig. 4 und 6), oder solcherart verteilt werden, daß die Verteilungsdichte in den Rand partien der Platte höher als diese in der Zentralzone ist.
  • Als unzwecimäßig hat sich erwiesen, die Uberlaufstutzen 18 vorzugsweise in der Zentralzone der perforierten Platte 16 anzuordnen, weil dadurch ein intensives Zuwachsen der Kühlrohre 15 durch abgesetztes Natriumhydrogenkarbonat und somit die Verschlechterung ihrer Wärmeaustausch-Eigenschaften verursacht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante können die Uberlaufstutzen 18 in den in der perforierten Platte 16 ausgeführten Bohrungen eingepreßt und mit dieser mit Hilfe von Schrauben 19 befestigt sein (Fig. 3).
  • Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann die perfotierte Platte 16 beispielsweise in einem Stück mit den Uberl'ufstutzen 18 gegossen sein (Fig. 5), Die Gesamtfläche ton Durchgangsquerscbnitten der Uberlaufstutzen 18 beträgt 1,5 bis 4* der gesamten 4perschnittsfläche der Karbonisierungskolonne. Falls die Gesamtfläche von Durchgangsquerschnitten dieser Stutzen kleiner als vorstehend angegeben ist, kommt es zur Erschwerung des Flüssigkeitsdurchtritts aus einer unteren Reaktionskammer in eine darunter angeordnete Reaktionskammer, insbesondere nach dem Ablauf einer bestimmten Betriebsdauer der Karbonisierungskolonne, wenn sich auf den Wandungen der Uberlaufstutzen 18 Natriumhydrogenkarbonat abgesetzt hat.
  • Falls die GeSamtfläche von Durchgangsquerschnitten der Überlaufstutzen 18 größer als 4% der erschnittsfläche der Karbonisierungskolonne ist, kann sich der Widerstand der perforierten Platte als unzureichend erweisen, so daß es mitunter zum Durchbruch des Gases in die Uberlaufstutzen 18 kommen kann.
  • Der Durchgangsquerschnitt der Uberlaufstutzen 18 soll in einem Verhältnis von 0,5:1 bis 3:1 zum Durchmesser der Kühlrohre 15 stehen. Falls der Durchgangsquerschnitt der Überlaufstutzen 18 den Durchmesser der Kühlrohre 15 mehr als ums 3-fache übertrifft, kommt es zu keiner wirksamen Verhinderung des Durchdringens von emporsteigendem Gas in die in den Überlaufstutzen befindliche Suspension.
  • Palls aber der Durchangsquerschnitt der Überlaufstutzen 18 mehr als ums 2-fache kleiner als der Durchmesser der Kühlrohre ist, so wird dies ein schnelles Zuwachsen des Durchgangsquerschnittes der Uberlaufstutzen durch abgesetzte Natriumhydrogenkarbonat zur Folge haben. Darüber hinaus kann der Durchgangsquerschnitt der Uberlaufstutzen 18 nicht kleiner, als der vorzugsweise Durchmesser von Perforationelöchern zum Durchtritt des Gases gewählt werden, um eine gleichmäßige Berteilu»g der Suspension über den querschnitt der perforierten Platte und somit die Senkung der Intensität des Zuwachsens von Wandüngen der Uberlaufstutzen 18 zu gewährleisten. In dem vorstehend angegebenen Bereich können die Überlaufstutzen 18 von gleichem bzw. von unterschiedlichem Durchgangsquerschnitt sein.
  • Der Abstand zwischen der unteren Stirnfläche jedes der Uberlaufstutzen 18 und dem betreffenden Kühlrohr 15 beträgt 1/10 bis 1/2 des Durchmessers des Uberlaufstutzens 18.
  • Falls dieser Abstand kleiner als 1/10 des Durchgangs querschnitts des Uberlaufstutzens 18 gewählt wird, so hat es dessen schnelles Zuwachsen durch abgesetztes Natriumhydrogenkarbonat zur Folge. Andererseits, wenn dieser Abstand größer als 1/2 des Durchangsquerschnittes des Überlaufstutzens 18 gewählt wird, so kann es bei bestimmten Strömungsgeschwindigkeiten des Gases zum Durchbruch des letzteren in den Uberlaufstutzen 18 führen.
  • auf die Praxis bezogen wird die Größe des abstands zwischen dem Uberlaufstutzen 18 und dem Kühlrohr 15 im vorstehend sngegebenen Bereich durch den Widerstand einer trockenen perforierten Platte 16 bei einer vorgegebenen Leistung der Karbonisierungskolonne ermitt,elt. In dem angegebenen Bereich können die Uberlaufstutzen 18 von gleicher bzw.
  • von unterschiedlicher Länge sein.
  • Die Uberlaufstutzen 18 können auf der perforierten Platte 16 nach einem beliebigen Muster, beispielsweise schachbrettartig (wie in Fig. 4 und 6 dargestellt), konzentrisch u w. a. m. angeordnet sein.
  • Anstatt der zwischen der unteren Kühlkammer 5 und der Bodenkammer 6 befindlichen perforierten Platte 16 kann eine perforierte Platte 2 ohne Vberlauf rohr angeordnet werden, weil in der Bodenkammer 6 keine Kühlrohre 15 enthalten sind.
  • In der Bodenkammer 6 ist ein in Form einer Kappe bzw, eints Kegels ausgeführtes Gasverteilungsgerät 20 untergebracht.
  • Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Karbonisierungskolonne besteht im folgenden.
  • imine ammonisierte Natriumchloridlösung wird in die obere Reaktionskammer 4a durch den Stutzen 7 eingebracht. Ein Gasgemisch mit einem hohen Gehalt an Kohlendioxid (von 70 bis 80%) wird in die Bodenkammer 6 durch den Stutzen 9 eingegeben. Bin Gasgemisch mit einem niedrigen Gehalt an Kohlendioxid (von 30 bis 409) wird in die obere Reaktion kammer 4b durch den Stutzen 8 ein4egeben. In den Reaktionskammern 4 geht die ammonisierte Natriumchloridlösung eine Reaktion mit dem Kohlendioxid ein, deren Ergebnis die Ausfällung von kristallinem Natriumhydrogenkarbonat und die Bildung der Suspension ist. Das suspendierte Natriumhydrogenkarbonat wird durch Uberlaufrohre 12 aus einer Absorptionskammer zu einer anderen überführt. In der Reaktionskammer 4 bewegt sich die Suspension in horizontalem Strom in Richtung des Uberlaufrohres 12, welches bezüglich des ersten oberlaufrohres 12 diametral versetzt ist und die genannte Reaktionßksmmer mit der nächstniederen verbindet.
  • In den Reaktionakammern 4 kommt die Wechselwirkung zwischen dem im Aufstrom emporsteigenden Gas und der sich in horizontalem Strom bewegenden Suspension zustande.
  • Günstige Ebdingunden für das Wachsen der nach ihrer Größe und Form homogenen Kristalle von Natriumbydrogen karbonat werden bei einem verhältnismäßig ruhigen Verlauf des Kristallisationsvorganges geschaffen. Dies wird durch ringförmige Schutzbleche 13 gewährleistet, indem diese die horizontal gerichteten Suspensionsströme aufhalten und zurückwerfen und somit verhindern, daß sie in die zwischen dem Schutzblech 13 und der perforierten Platte 2 befindliche Zone gelangen.
  • Die im Bereich dieser Zone keine Perforationslöcher enthaltenden perforierten Platten verhindern das Gelangen des emporsteigenden Gases in die erwähnte Zone. kuf diese Weise kommt es zur Bildung eines Bereiches, in welchem sich die Suspension in einem ruhigen Zustand befindet, der für das Wachsen von nach ihrer Größe und Form homogenen Kristallen von Natriumhydrogenkarbonat bei geringer Menge der neuentstehenden Kristallisat ionskeime günstig ist. Grobkristalle werden an der Oberfläche der perforierten Platte 2 aufgespeichert, wahrend die Suspension mit einer niedrigen Konzentration der festen kristallinen Phase durch nachfolgende Ströme der suspension verdrängt wird. Ferner steigt die Suspension zu der oberen Kante des oberlaufrohres 12 empor und fließt durch dieses in die darunter befindliche Kammer 4 ab. Die Suspension mit der in dieser aufgespeicherten festen kristallinen Phase wird im wesentlichen durch die in der Uberlaufrohr-'ndung enthaltene Öffnung abgeführt. Daraus folgt, daß aus 3eder der Reaktionskammern 4 in die nächstniedero Reaktionskammer vorzugsweise Grobkristalle überführt werden, während diese von kleinerer und mittlerer größe in der Zone der Aufspeicherung der festen kristallinen Phase bleiben, in welcher ihr wachstum unter verhältnismäßig ruhigen Bedingungen stattfindet. Das orhandensein der Suspension mit der in dieser aufgespeicherten festen kristallinen Phase in den oberen Reaktionskammern 4 führt zur Herabsetzung der Übersättigung der Lösung, was zum Wachstum der Kristallen von Natriumhydrogenkarbonat bei einem minimalen Gehalt an neugebildete Kleinkristalle beiträgt. Bei d¢ Ausfällung von 25 bis 354g der Gesamtmenge von Kristallen von liatriumhydrogenkarbonat in den oberen Reaktionskammern hat die Bildung einer zusätzlichen Zone zur Kristallaufspeicherung an den perforierten Platten 16 der unteren Reaktionskammern 5 keine weitere Verbesserung der gristallgüte, d.h. deren Größe und Homogener tät, zur Folge.
  • Die oben angegebene Menge von Natriumhydrogenkarbonat fällt in sorm eines Niederschlags bei dem Durchlaufen der Suspension bis zuroberen Reaktionskammer 4b aus. Durch die Uberlaufstutz'ea,IS der perforierten Platte 16 gelangt die Suspension aus der oberen Reaktionskammer 9b in die unteren Reaktionskammern 5, wo sie im wesentlichen gleichmäßig über den Reaktionsumfang der unteren Reaktionskammer verteilt wird. In den unteren Reaktionakammern 5 erfolgt weitere Sattigung der ammonisierten Natriumchloridlösung mit einem das Kohlendioxid enthaltenden Gas, sowie die gristallisation von Natriumhydrogenkarbonat und die Abkühlung der Suspension mit in Kühlrohren 15 umlaufendem Wasser. Durch Überlaufstutzen 18 kommt es zur Umströmung von Kühlrohren 15 mit der Suspension, wobei die Kühlrohre mit einem im Aufstrom emporsteigenden, Kohlendioxid enthaltenden Gas umströmt werden. Somit wird eine zusätzliche Berührungßzone gebildet, was zur Intensivierung des Wärmeaustauschprozesses beiträgt. Der Durchtritt des das Kohlendioxid entbaltenden Gases aus einer unteren Reaktionskammer 5 in eine nächsthöhere erfolgt durch Perforationslöcher 17 der perforierten Platte 16. An der Oberfläche der Platte 16 entsteht somit die Hauptberührungszone zwischen dem Gas und der Suspension, Durch eine Anordnung der perforierten.
  • Platten, bei der die meisten Uberlaufstutzen mit einem abstand unmittelbar über den Kühlrohren angeordnet sind, wird der vorzugsweise Durchtritt des Gases durch die Perforationslöcher 17 gewährleistet sowie verhindert, daß es in den Uberlaufstutzen 18 gelangt. Wegen der erwähnten Anordnung von Uberlaufstutzen 18 und Kühlrohren 15 werden die Bedindurgen für die Intensivierung der Wärme- und Stoffaustauschvorgänge in den unteren Reaktionskammern 5 geschaffen. Die Intensivierung der Wärme- und Stoffaustauschvorgänge wird durch höhere Strömungsgeschwindigkeiten des Gases und der Suspension in der Nähe der Kuhlrohre 15 sowie durch eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Suspension auf dem Reaktionsumfang der unteren Reaktionskammer 5 erreicht.
  • Unter bestimmten Betriebsbedingungen der Karbonisierungskolonne, wenn die Geschwindigkeit des gases in den Perforationslöchern 17 genügend hoch ist, beispielsweise in einem speziellen Fall 15 vJß betrags, wird der Durchtritt der Suspension durch die Perforationslöcher vollständig verhindert und kommt durch Uberlaufstutzen 18 zustande. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten des Gases kommt es zum Durchsickern der Suspension durch die Perforationslöcher 17. Eine solche Betriebsart ist für die Leistung der Karbonisierungskolonne weniger günstig. Um die Bestleistung der Karbonisierungskolonne zu erreichen; isteserwünscht, die Geschwindigkeit sowohl des Gases als auch der suspension in den unteren Reaktionskammern möglichst hoch zu wählen. Indem die Suspension von den perforierten Platten 16 durch Überlaufstutzen 18 abfließt, gelangt sie auf die Kühlrohre 15. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung der Uberlaufstutzen 18 ist es im wesentlichen unumdänglich daß die Suspension auf die Oberfläche der mit bas umströmten Kühlrohre 15 gelangt. Demzufolge kommt es zur Bildung einer vorstehend erwähnten zusätzlichen Berührungszone in welcher der Wärme- und Stoffaustauschvorgang genauso intensiv, wie an der Oberfläche der perforierten Platte 16 vor sich geht. Dies führt Seinerseits zur Senkung der Intensität des Zuwachsens der Kühlrohre 15 durch abgesetztes Natriumbydrogenkarbonat. Die gleichmäßige Verteilung der Suspension auf dem Umfang der Kühlkammer und eine zubätzlichE BerUhrungszone bewirkt eine höhere Wärmedurchgangszahl im Laufe einer längeren Betriebsdauer, als es in bisher bekannten Karbonisierungskelonnen der Fall ist.
  • Es versteht sich von selbst, daß vorstehend nur einige konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert sind.
  • Dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik dürfte jedoch offenkundig sein, daß auch andere Modifikationen der Karbonisierungskolonne möglich sind, wobei der Erfindungssatbestand und -inhalt im Rahmen der beigelegten Patentansprüche erhaltenbleiben.

Claims (3)

  1. Viktor MichaJlovitsch Tomenko Erik Konstantinovitsch Beltaev JuvenaliJ VasilJevitsch MilinskiJ Pavel MichaJlovitsch Avtin Karbonisierungskolonne zur Herstellung von susendiertetn Natriumhydrogenkarbonat PATENTANSPRUCHE 1. Karbonisierungskolonne zur Herstellung von suspendiertem Natriumhydrogenkarbonat, enthaltend ein Gehäuse mit Stutzen zum Zuführen von Reagenzien und zum Abführen der erhaltenen Suspension und des Gases, sowie in diesem übereinander angeordnete perforierte Platten, durch welche der Innenraum des Gehäuses in eine Trennkammer und darunter befindliche, miteinander durch Uberlaufrohre verbundene Reaktionskammern aufgeteilt ist, wobei von diesen die unteren mit Kühlrohren ausgestattet sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die über den unteren Reaktionskammern (5) befindlichen perforierten Platten (16) mit Uberlaufstutzen (18) ausgestattet sind, welche im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Fläche der perforierten Platten (16) mit Perforationslöchern (17) zum Durchtritt des.Gases solcherart verteilt sind, daß die meisten Uberlaufstutzen (18) mit einem Abstand unmittelbar über den betreffenden, die Durchgangsquerschnitte dieser Stutzen überdeckenden Kühlrohren (15) angeordnet sind.
  2. 2. Karbonisierungskolonne nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Gesamtfläche von Durchgangsquerschnitten der Uberlaufstutzen (18) 1,5 bis 4 , des Durchmessers der Karbonisierungskolonne beträgt und daß sich der Durchgangsquerschnitt des Uberlaufstutzens (18) und der Durchmesser des Kühlrohres (15) wie 0,5 zu 3 verhalten.
  3. 3. Karbonisierungskolonne nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Abstand zwischen der unteren Stirnseite des Jeweiligen Uberlaufstutzens (18) und dem Kühlrohr (15) 1/10 bis 1/2 des Durchgangsquerschnittes des Uberlaufstutzens beträgt.
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