DE830543C

DE830543C - Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Natriumsulfat aus Viscosespinnbaedern

Info

Publication number: DE830543C
Application number: DEA623A
Authority: DE
Inventors: Auguste Lievin Joseph Lelen
Original assignee: Appareils et Evaporateurs Kestner SA
Current assignee: Appareils et Evaporateurs Kestner SA
Priority date: 1942-08-13
Filing date: 1950-01-13
Publication date: 1952-02-04
Also published as: FR888915A; GB614002A; BE461184A; US2512266A; BE448007A; FR54218E; CH232575A; NL58267C

Description

(MRGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 4. FEBRUAR 1952

A 623 VII/spa

Es ist bekannt, daß sich in den Fabriken zur Herstellung von Kunstseide oder Stapelfasern nach dem Viscoseverfahren die Schwefelsäurefällbäder mit Natriumsulfat anreichern, dessen Überschuß entfernt werden muß.

Dieses Entfernen wird durch Kristallisation des Natriumsulfats durch Kühlung eines Teiles des im Herstellungsverfahren kreisenden Bades bewirkt.

Entsprechend dem Gehalt an Natriumsulfat, den man im Bad belassen kann und der sich nach dem gewünschten Produkt richtet, muß man bei der Trennvorrichtung ein Bad behandeln, das mehr oder weniger reich an Natriumsulfat ist. Außer diesem Salz müssen aber auch die weiteren Bestandteile des Bades, nämlich H₂SO₄, ZnSO₄, MgSO₄, organische Stoffe usw., entfernt werden. Als Folge hiervon beginnt entsprechend der Zusammensetzung des zu kühlenden Bades die Kristallisation des Natriumsulfats bei einer mehr oder weniger hohen Temperatur und um eine ge- ao nügende Trennung zu erhalten, ist man gezwungen, das Bad mehr oder weniger stark zu kühlen. Im Betrieb wird immer auf eine Temperatur von mindestens ι o° C abgekühlt, oft sogar auf ungefähr o^O( C und manchmal auch unter o° C. Das Erreichen as von solchen Temperaturen erfordert eine Kältequelle von genügend niedriger Temperatur, denn im Falle wo es genügt eine Temperatur von iö°C zu erhalten, ist es selten, daß man dauernd über ein Wasser von ο bis 5⁰ C verfügt, das die Kühlung des Bades auf 10⁰C gestattet.

Außerdem muß man in gewissen Fällen im allgemeinen eine gewisse Menge Wasser verdampfen, wobei das Bad, das zur Entfernung des Natriumsulfats behandelt wird, schon vorkonzentriert sein kann.

Bisher arbeiteten dieKristallisationsvorrichtungen nach folgenden zwei Verfahren:

I.Verfahren: Kühlen des Bades mit Hilfe einer kälteerzeugenden Salzlösung. Die Fabrik verfügt demnach über eine Kältemaschine, die eine kälteerzeugende Salzlösung bis zur gewünschten Temperatur abkühlt, und die Lösung läuft in der Kristallisationsvorrichtung bekannter Bauart um. Um den Kälteverbrauch einzuschränken, kann

ίο man dem Kühler für die Salzlösungen einen anderen Kühler vorschalten, der durch Wasser oder das bereits abgekühlte Bad gekühlt wird.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine bedeutende Menge Kältekalorien benötigt werden, deren Kosten hoch sind. Außerdem ist die Temperaturdifferenz, die erreichbar ist, verhältnismäßig klein, die Wärmeaustauschflächen müssen groß sein und, da diese aus Metall bestehen müssen, das unangreifbar für Schwefelsäure ist, sind die Kosten der Anlage und der Instandhaltung hoch. 2. Verfahren: Kühlen des Bades durch Ausdehnung und sehr hohes Vakuum. Wenn man das abzukühlende Bad sehr hoch evakuiert, nämlich auf einen absoluten Druck von wenigen Millimetern Quecksilber, verdampft das Bad infolge der fühlbaren Wärme und der durch Kristallisation von Na₂SO₄ · 10H₂O entwickelten Wärme. Trotzdem muß der absolute Druck der Kühlapparatur, wenn z. B. das Bad bei io° C sieden soll, und z. B.

das Bad ungefähr um 5⁰ C höher siedet als Wasser.. ungefähr einer Siedetemperatur des Wassers von ungefähr 5⁰C entsprechen, d.h. einem Druck von 5 mm Hg.

Ein so hohes Vakuum kann man nur durch die bekannte Kombination einer Dampfstrahlpumpe mit einer Vakuumpumpe gemäß dem Schema der Fig. ι erreichen. Das zu kühlende Bad kommt durch ι in den Kristallisationsverdampfer 2, wo man durch 3 das gekühlte Bad und das Salz abzieht. Dieser Verdampfer ist durch 4 mit der Dampfstrahlpumpe 5 verbunden, der durch 6 Dampf erhält. Der Dampfstrahler selbst ist an eine Vakuumpumpe 7 angeschlossen, wobei ein Kondensator 8 zwischengeschaltet ist. Durch 9 wird kaltes Wasser zu- und durch 10 Wasser abgeführt.

Diese Vorrichtung hat den großen Nachteil, sehr große Mengen Dampf für den Dampfstrahler zu verbrauchen, da ein beträchtliches Volumen durch die Pumpe infolge der Verdampfung des Bades unter einem geringen Druck bewältigt werden muß. In dem Bestreben, diesen Dampfverbrauch einzuschränken, ohne das oben beschriebene Verfahren zu ändern, hat man die gesamte Ausdehnung der Badflüssigkeit in mehrere Stufen von steigendem Vakuum unterteilt, wobei man bei jeder Stufe einen hierfür geeigneten Dampfstrahler vorgesehen hat. Trotzdem bleibt der Dampfverbrauch im ganzen sehr hoch.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, in dem die Kühlung und die darauffolgende Kristallisation der Badflüssigkeit in bekannter Weise in einem Raum vor sich gehen, in welchem ein sehr hohes Vakuum herrscht. Das Evakuieren erfolgt jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf gänzlich verschiedene Weise.

Es sind bereits Schwefelsäurekältemaschinen bekannt, in denen die Kälte durch Verdampfen einer beliebigen Flüssigkeit unter sehr hohem Vakuum entsteht, wobei die entwickelten Dämpfe durch die Schwefelsäure absorbiert werden, die sich hierbei verdünnt und die hierauf konzentriert wird, um sie wieder in den Kreislauf zurückzuführen.

Dieses Verfahren wurde wegen der Kosten und der Schwierigkeiten der Regeneration der verdünnten Schwefelsäure nicht oft angewandt. Man hat sich nun die Aufgabe gestellt, dieses Verfahren auf die Behandlung der Spinnbadflüssigkeit mit Vorteil anzuwenden. Es wurde in der Tat festgestellt, daß bei der Herstellung von Fäden oder Fasern nach dem Viscoseverfahren große Mengen Schwefelsäure verwandt werden und daß diese Säure zur Absorption der Dämpfe dienen kann, die sich in dem Kristallisationsapparat der Badflüssigkeit entwickeln.

Fig. 2 zeigt ein Schema des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die zu kühlende Badflüssigkeit gelangt durch Leitung 11 in das unter hohem Vakuum stehende Kristallisiergefäß 12 bekannter Art, und bei 13 werden die Badflüssigkeit und das Salz abgezogen. Dieses Kristallisiergefäß 12 ist durch Leitung 14 mit einem Wäscher 15 für Schwefelsäure verbunden, in den die Schwefelsäure durch Leitung 16 zu- und durch Leitung 17 abgeführt wird. In diesem Wäscher wird der durch Verdampfung der Badflüssigkeit infolge Abgabe der Eigen- und Kristallisationswärme des Natriumsulfats entwickelte Dampf durch Schwefelsäure absorbiert. Dies hat zur Folge, daß der Dampfstrahler 18, der das Vakuum erzeugt, nur die nichtkondensierbaren Gase abzusaugen braucht und nicht mehr wie bei den früheren Verfahren den gesamten Dampf. Daher ist der Dampfverbrauch dieses Dampfstrahlers, der durch Leitung 19 Dampf erhält, gegenüber den älteren Verfahren sehr gering.

Aber dieses Verfahren hat noch einen anderen sehr großen Vorteil: Man sah im Beispiel, daß ein absoluter Druck von 5 bis 6 mm Hg genügt, um eine Temperatur der gekühlten Badflüssigkeit von 10⁰C zu erhalten. Die Dampfspannung der Schwefelsäure, die in 15 umläuft, muß laufend unter diesem no Wert liegen, z. B. muß sie 4 mm Hg betragen. Gemäß der Konzentration dieser Säure kann diese demnach eine Temperatur haben, die für eine Säure mit 70"/0H₂SO₄ 42⁰, 72"/0H₂SO₄ 47⁰, 74VoH₂SO₄ 51⁰, 76%H₂SO4 55°, 78"/0H₂SO₄ 65⁰, 8o°/o H₂SO₄ 70⁰, 82% H₂SO₄ 81 ° beträgt.

Die durch die Badflüssigkeit bei einer Temperatur von io° C abgegebenen Kalorien finden sich demnach in der im Absorber 15 umlaufenden Schwefelsäure bei einer viel höheren Temperatur, in dem diese z. B. 70 bis 8o° C bei einer Säure von 80 bis 82% Schwefelsäure sein kann.

Zugleich hat man die entwickelten, bisher ungenutzten Kalorien verwertet, da diese bei einer Temperatur von io° C verfügbar waren, aber die sehr leicht verwertbar werden bei 70 bis 8o° C.

Sie können auf beliebige Weise ausgenutzt werden, z. B. indem man sie durch einen Umlauf der Badflüssigkeit in einem Wärmeaustauscher 20, der durch die im Kreislauf absorbierende Säure durchströmt wird, absorbiert oder durch einen Wasserkreislauf, wobei man warmes Wasser erhält, das man in solchen Betrieben immer benötigt. In Fig. 2 stellen 21 eine Pumpe für den Kreislauf der Schwefelsäure, 22 eine Leitung zum Abzug der verdünnten Schwefelsäure, 23 eine Zuführleitung für frische Schwefelsäure und 24 einen Kreislauf für die Flüssigkeit dar, die in dem Wärmeaustauscher 20 erwärmt wird.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird auf diese Weise nicht nur der Dampfverbrauch beträchtlich herabgesetzt, sondern auch die bei niedriger Temperatur von der Badflüssigkeit abgegebenen Kalorien werden verwertet.

Obige Beschreibung wurde nur als Beispiel gewählt. Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auch bei einem anderen absoluten Druck, wie dem im Beispiel gewählten, durchgeführt werden kann. Die Vakuumapparatur kann ebenfalls in verschiedene Stufen aufgeteilt werden, die bei steigendem Vakuum arbeiten, ohne daß die Grundidee geändert wird. Die Badflüssigkeit kann ebenfalls teilweise vor ihrer endgültigen Kühlung in der oben beschriebenen Vorrichtung gekühlt werden.

Der Dampfstrahler, d. h. die Vorrichtung, die die nichtkondensierbaren Gase absaugt, kann durch eine für diese Arbeit geeignete Vorrichtung ersetzt werden, z. B. durch eine Vakuumpumpe beliebiger Bauart.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Entfernung von Natriumsulfat aus Viscosespinnbädern, wobei die Kühlung der Badflüssigkeit und die darauffolgende Kristallisation des Sulfats im 'hohen Vakuum erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das Vakuum entwickelten Dämpfe von einer im Kreislauf geführten Schwefelsäure geeigneter Konzentration absorbiert werden und sodann die in der Schwefelsäure verfügbaren Kalorien zur Erwärmung der Badflüssigkeit, Wasser, Luft usw. benutzt werden.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vakuumapparat, der in mehrere Stufen von steigendem Vakuum unterteilt ist.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vakuumapparat, dem ein Kühler für die zu kühlende Badflüssigkeit beliebiger Bauart vorgeschaltet ist.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Vakuumapparat zur Konzentrierung der Badflüssigkeit, dem ein Verdampfer beliebiger Bauart vorgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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