NO791762L - Fremgangsmaate for fremstilling av natriumbikarbonat med regulert krystallstoerrelse - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte til

fremstilling av natriumbikarbonat ved omsetning av karbondioksyd med en oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat eller en oppslemning av natriumbikarbonat i en mettet oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat; mer spesialt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat med regulert krystallstørrelse, habitus og romvekt, spesielt for fremstilling av natriumbikarbonat med store krystaller og høy romvekt.

Beskrivelse av teknikkens stand.

Natriumbikarbonat anvendes i bakepulvere, syrenøytrali-serende pulvere, vannbehandlingskjemikalier, brannslukningsmidler, vaskemidler og en rekke andre kjemikalier. Ved flere av disse anvendelser, eksempelvis syrenøytraliserende pulvere, er store krystaller (60-100 mesh) ønsket av fabrikantene. Videre er krystaller med høy romvekt (ca. 0,96 kg/dm 3) ønskelig for flere anvendelser.

I industrielle alkalifabrikker fremstilles raffinert natriumbikarbonat ved gjenoppløsning av det endelige natriumkarbonat eller ut fra en natriumkarbonatoppløsning fremstilt ved "våt kalsinering" av det rå bikarbonat. En natriumkarbonatopp-løsning føres inn på toppen av et raffineringstårn, mens renset ovnsgass med ca. 40% CC^ føres i motstrøm til oppløsningen opp-

over gjennom tårnet til dettes topp, hvor ureag(^rt C02slippes ut til atmosfæren sammen med luft. Karbondioksyd-absorpsjons-

effektiviteten i disse karboneringstårn er således relativt lav med 10-30% tap av CC^ til atmosfæren med avløpsgassene fra tårnet. Slike tårn bruker store mengder av energi til kjølerør anordnet i tårnet, hvilke er nødvendige for kjøling av karbonat-oppløsningen og fjerning av reaksjonsvarmen. En oppslemning av natriumbikarbonatkrystaller dannes i tårnet, fjernes fra bunnen, filtreres, fortørkes ved.sentrifugering og slutt-tørkes i oppvarmede, luftgjennomspylte tørkere. Filtratet fra filtrene anvendes for oppløsning av mer frisk soda eller for oppvarmning av oppslemningen av det rå natriumbikarbonat som tilføres til vanndamp-strippekolonnene.

Uheldigvis er kjølerørene i disse tårnene tilbøyelige til saltutskillelse, med hyppige driftsstanser til følge for utvasking og ...fjerning av belegg o.lign. Disse utvaskning.er gir opphav til et vannbalanseproblem i anlegget. Dessuten gir denne prosess overveiende agglomerater eller asirkulære (nålformede) krystaller eller krystallf ragmentersom ikke er egnet for mange industrielle formål.

Den foreliggende oppfinnelses hovedformål er å fremstille natriumbikarbonat med regulert krystallstørrelse, habitus og romvekt. Andre formål er (1) å tilveiebringe en karboneringspro-sess for fremstilling av natriumbikarbonat i hvilket krystall-størrelsen fra liten til den meget ønskelige store, kan reguleres, (2) å tilveiebringe en slik prosess som ikke har de ovenfor diskuterte vannbalanseproblemer fra nåværende kommersielle prosesser, (3) å tilveiebringe en slik prosess som sparer energi, da bare en minimumsmengde av oppvarmning er påkrevet, og (4)

å tilveiebringe en slik prosess som er mer økonomisk og effektiv enn de nåværende kommersielle prosessser, med lang sammenhen-gende driftstid eller mindre vedlikehold.

Nærmere angitt har fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen flere fordeler sammenlignet med de industrielle rosesser for fremstilling av natriumbikarbonat som for tiden^nvendes. En av disse fordeler er at fremgangsmåten ikke har noen vandig avfalls-strøm som kan forurense det omgivende miljø. Det vann som anvendes i fremgangsmåten, resirkuleres kontinuerlig, og det er ikke noe utslipp av forurenset vann. Vann som tilsettes, til erstatning av tap, kan hensiktsmessig tilsettes i forbindelse med

rutinemessige rensningsoperasjoner.

Den foreliggende oppfinnelse har også den økonomiske fordel at bare en minimumsmengde av karbondioksydgass går tapt til atmosfæren under driften.

Meget viktig er det at fremgangsmåten^-ifølge oppfinnelsen har den fordel at bare en minimumsmengde av energi er påkrevet for de oppvarmningstrinn og det ene kjtfletrinn som er beskrevet nedenfor.

Beskrivelse, av oppfinnelsen.

En utførelseform av den foreliggende oppfinnelse er rettet på en fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat ved karbonering av en mettet oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat eller en oppslemning av natriumbikarbonat i en mettet oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat. Karboneringen utføres under god omrøring i en reaktor i nærvær av tilstrekkelige mengder av Ca<++->ioner til at bestemte spesifiserte mengder av Ca++-ioner vil foreligge i det produserte natriumbika-bonat.

Karbondioksydgass dispergeres i oppslemningen eller opp-løsningen og natriumkarbonatet i denne omdannes til natriumbikarbonat ved den følgende reaksjon:

I alminnelighet vil den samlede prosess av en

utførelsesform av oppfinnelsen omfatte:

A. oppløsning av et utgangsmateriale i en umettet oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat.under dannelse av en mettet oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat i

spesifiserte vektforhold, eller tilsetning av et utgangsmateriale til en mettet oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat under dannelse av en oppslemning av natriumbikarbonat eller en oppslemning av natriumbikarbonat og natriumseskvikarbonat i en mettet oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat i visse spesifiserte vektforhold. Det nevnte utgangsmateriale er enten natriumkarbonat; natriumseskvikarbonat; de forskjellige hydrater av natriumkarbonat såsom natriumkarbonat-monohydrat, natriumkarbonat-hepta-hydrat og natriumkarbonat-dekahydrat; eller endog trona-malm fra hvilken uoppløselige forurensninger, såsom belegg, er blitt fjernet,

eller blandinger derav. Det foretrukne utgangsmateriale er natriumkarbonat.

B. Karbonering av nevnte oppløsning el-ler oppslemning innenfor et bestemt spesifisert temperaturområde i nærvær av tilstrekkelige mengder av Ca ++-ioner til at visse spesifiserte mengder av Ca++-ioner vil foreligge i det krystalliserte na^ riumbikarbonat. C. De krystalliserte natriumbikarbonarkrystaller skilles fra moderluten, som er en mettet oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat.. D. Moderluten resirkuleres, slik at den kan anvendes i

prosesstrinn A.-

Et ytterligere prosesstrinn, som ikke inngår i den foreliggende oppfinnelse, er tørking av de fraskilte natriumbikarbonatkrystaller v#d konvensjonell teknikk.

Ka,rjponeringen av oppløsningen eller oppslemningen inneholdende natriumkarbonat med karbondioksydgass og krystallisering av det ønskede natriumbikarbonat med den ønskede krystallstørrelse og

-form kan best forklares under henvisning til tegningene.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes i alminnelighet en apparatur omfattende: (1) en blandetank 20; (2) en varmeveksler 28; (3) en krystallisator 45; (4) en varmeveksler 79

og (5) et roterende vakuumfilter 92.

Det natriumkarbonat som anvendes ved utførelsen av oppfinnelsen, kan komme fra hvilken som helst av de syntetiske eller naturlige kilder.. Syntetiske prosesser innbefatter den velkjente Solvay-pro.sess.

En av de naturlige kilder for natriumkarbonat og/eller natriumbikarbonat som er blitt foreslått for fremstilling av natriumbikarbonat, er trona. Rå trona, eksempelvis fra staten Wyoming, består av ca.94%-96% natriumseskvikarbonat

(NaC03*.NaHC03"2H20);blandet med ca. 4%-6% uoppløselige forurensninger og inneholder små mengder av jern, sulfater, klorider etc. ;Trona er hovedsakelig blitt anvendt til fremstilling av natriumkarbonat ved en rekke forskjellige prosesser som i prin-sippet går ut på at man oppløser rå trona eller kalsinert rå trona i et vandig oppløsningsmiddel, fraskiller de uoppløselige forurensninger, utkrystalliserer natriumseskvikarbonat eller natriumkarbonat-monohydrat fra oppløsningen, skiller krystallene fra moderluten og kalsinerer eller tørker krystallene, hvorved natriumkarbonat erholdes. ;Karbondioksydgassen kan være i form av ren G02eller den kan være en blanding med hvilken som helst inert gass, såsom luft, eksempelvis en ovnsgass eller røkgass. ;Når ren CC^-gass tilføres krystallisatoren 45, er det et unikt trekk ved oppfinnelsen at reaksjonen mellom CO-j-gassen og oppslemningen eller oppløsningen inneholdende natriumkarbonat er meget effektiv. Med andre ord blir hovedsakelig all CC>2som tilføres krystallisatoren 45, omsatt med natriumkarbonatet, og intet behøver å bli fjernet ved avluftning fra krystallisatoren 45. Når en blanding av C02og inert gass tilføres kontinuerlig, vil den inerte gass ikke bli oppløst i oppslemningen eller oppløsningen:inneholdende natriumkarbonat, men sirkuleres i krystallisatoren. Når en blanding tilføres kontinuerlig, må den inerte gass avluftes fra krystallisatoren. 45 slik at en større trykkøkning unngåes; ;Ved kontinuerlig drift anvendes fortrinnsvis fra ca. 1 til ca. 5 gram molekyler C02pr. liter oppløsning eller oppslemning pr. timé, hvilket vil resultere i-"store krystaller av natriumbikarbonat. Mer foretrukket anvendes 1-2 gram molekyler. ;En tilstrekkelig mengde av Ca<++->ioner, fortrinnsvis et tørt kalsiumsalt eller oppløsning derav, tilsettes til den vandige oppløsning eiler oppslemning fra hvilken natriumbikarbonatet utfelles, slik at visse mengder av Ca -ioner vil foreligge i det utfelte natriumbikarbonat. Denne mengde er mellom ca. 30 og ca. 160 og fortrinnsvis mellom ca. 50 og ca. 100 ppm Ca<++->ioner (på natriumbikarbonat-basis) i det utfelte natriumbikarbonat. Det foretrukne område gir i alminnelighet natriumbikarbonatkrystaller av næringsmiddelkvalitet ("food grade"). ;Det antas at det Ca<++->ion som erholdes i det utfelte natriumbikarbonat først og fremst ea?det som ^Verstiger §p£l«$ée= lighetsgrensen for Ca ^-ien i det vandige medium fra hvilket natriumbikarbonatet utfeltes. Det kalsium som foreligger i det utfelte natriumbikarbonat, er i form av CaCO^. Det antas at dette CaCC^ inngår i krystallisasjonsmekanismen under dannelse av den ;ønskede krystalltype.;i ' ■ ;I ;I en kontinuerlig fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat, for eksempel som vist på fig.1, hvor moderluten resirkuleres kontinuerlig, kan en konstant mengde Ca<++->ion tilføres før krystallisasjonstrinnet, slik at den foreskrevne mengde Ca ++-ion kan.foreligge i det utfelte natriumbikarbonat. Med avvik 1 krystallisasjonstemperaturen eller forandring av forholdet mellom natriumkarbonat og natriumbikarbonat i oppløsning under krystallisasjonen må imidlertid mengden av tilsatt Ca<++->ion justeres i noen grad. ;Tilsetningen av Ca -ion kan skje til krystallisator-innmatningsmaterialet som definert i det foreliggende når som helst før eller under det egentlige krystallisasjonstrinn, men tilsettes fortrinnsvis til blandetanken 20 som beskrevet nedenfor. ;Ca<++->ionet kan tilveiebringes i form av hvilket som helst salt eller oppløsning derav. De foretrukne materialer er uorganiske kalsiumsalter, fortrinnsvis kalsiumkarbonat. ;Den kjemiske sammensetning av den mettede moderlut;som anvendes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er en vandig blanding av natriumkarbonat.og natriumbikarbonat. Mengden av disse to kjemiske forbindelser, regnet i vektdeler pr. 100 deler moderlut, kan variere innenfor de i det foreliggende angitte om-råder i avhengighet av moderlutens temperatur. ;Eksempelvis kan sammensetningen ved høye temperaturer på ca. 120°C variere fra ca. 16 deler Na2C03 og ca. 16 deler NaHCO^ned til ca. 1 del Na2C03 °^ ca* 22 (^e-1-er NaHCO^, fortrinnsvis ned til fra ca. 10 deler Na2CC>3 og ca. 18 deler NaHC03.

Ved lave temperaturer på ca. 50°C kan sammensetningen variere fra ca. 15 deler Na2C03og ca. 7 deler NaHCO^ned til ca. 1 del Na2C03og ca. 12 deler NaHC03.

Ved spesielt foretrukne temperaturer mellom ca. 60°C og ca. 80°C kan sammensetningen ved ca. 60°C variere mellom ca.

15 deler Na2C03og ca. 8 deler NaHC03og ned til ca. 2 deler Na2C03

og ca. 13 deler NaHC03, og ved ca. 80°C kan forholdet variere mellom ca. 15 deler Na2C03og ca. 10 deler NaHC03ned til ca.

2 deler Na2C03og ca. 16 deler NaHC03>

Det vil sees at når moderlutens temperatur nedsettes, vil den mengde NaHC03 som kan holdes i mettet oppløsning, avta tilsvarende.

I alminnelighet bør reaksjonen mellom karbondioksyd-gassen og oppslemningen eller oppløsningen inneholdende det oppløste natriumkarbonat foregå innen et temperaturområde på fra ca. 50°C til ca. 120°C, fortrinnsvis mellom 60°C og 80°C, ved atmosfærisk eller overatmosfærisk trykk. Trykket holdes fortrinnsvis mellom 0 og 3,40 ato. Temperaturer under 50°C fore-trekkes i alminnelighet ikke, da små krystaller dannes.

Fig. l.er et flytskjema som viser en utførelsesform

av oppfinnelsen.

Fig. 2 er et front-oppriss, delvis brukket bort, av den

på fig. 1 viste reaktor 45.

På fig. 1 blir et innmatningsmateriale 12, fortrinnsvis natriumkarbonat og fortrinnsvis i tørr form, tilført blandetanken 20, som er åpen og isolert, under god omrøring. Innmatningsmaterialet 12 tilføres fortrinnsvis kontinerlig ved hjelp av egnet utstyr, f.eks. en skrue-mater (ikke vist). Videre blir moderlut fra det.roterende vakuumfilter 92 tilsatt til blandetanken 20 via lecning 10. Ca<++->ion 14 tilsettes til blandetanken 20 i forhold til mengden av natriumkarbonat 12. Ca<++->ionets kjemiske natur er beskrevet i detalj i det foreliggende, og det tilsettes fortrinnsvis i tørr form sammen med natriumkarbonatet. Temperaturen av den fremstilte blanding av natriumkarbonat, Ca -ion og moderlut kan økes ved at blandingen sirkuleres gjennom varmeveksleren 28. Blandingen pumpes gjennom ledningene 22, 26, varmeveksleren 28 og ledning 30 ved hjelp av pumpen 24. Den således fremstilte blanding vil i det følgende bli. kalt "krystallisator-innmatningsmateriale".

Hovedsakelig kan krystallisator-innmatningsmaterialet enten være en vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat eksklusive Ca<++->ionet eller en oppslemning av natriumbikarbonat i en mettet vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat eksklusive Ca<++->ionet, eller en oppslemning av natriumbikarbonat og natriumseskvikarbonat i en mettet oppløsning av natriumkarbonat og natriusmbikarboft&t tkiKl<y>iivs Ca -i©net.

I det tilfelle hvor krystallisator-innmatningsmaterialet skal være en oppløsning, må først temperaturen av den resirkulerte mettede moderlut fra det roterende vakuumfilter 92 oppvar-

>

mes før tilsetningen av natriumkarbonatet 12 i blandetanken 20. Oppvarmningen kan utføres ved hjelp av varmeveksleren 28 som beskrevet ovenfor. Etter oppvarmningen er krygtallisator-innmatningsmaterialet ikke lenger mettet. Temperaturen kan økes til hy.ilkei\som helst temperatur under ca. 120°C, men man foretrekker å øke den bare ca. 5-20°C.

Med økningen i temperaturen av moderluten kan innmatningsmaterialet 12 tilsettes i hvilken som helst mengde opp til den som metter den umettede moderlut.

I det annet, foretrukne, tilfelle hvor det ønskes at krystallisator-innmatningsmaterialet er en oppslemning, tilsettes ytterligere innmatningsmaterialé utover den mengde som er nødvendig for påny å mette den umettede moderlut eller, i den foretrukne situasjon, oppretholdes temperaturen av den mettede moderlut og innmatningsmaterialé 12 tilsettes for dannelse a; j oppslemningen. Når et innmatningsmaterialé av natriumkarbonat eller dettes hydrater anvendes, oppløses det tilsatte materiale i den mettede moderlut med begynnende fortrengning av oppløst natriumbikarbonat. Denne fortrengte mengde av natriumbikarbonat blir oppslemmet.

Med ytterligere tilsetning av dette innmatningsmaterialé blir natriumbikarbonat og natriumseskvikarbonat oppslemmet. Når natriumseskvikarbonat eller trona anvendes som innmatningsmaterialé, vil først natriumbikarbonat bli oppslemmet, og med ytterligere tilsetning av innmatningsmaterialé vil en blanding av natriumbikarboij[.at og natriumseskvikarbonat bli. oppslemmet. Den mengde av innmatningsmaterialé som kan tilsettes til moderluten, kan være meget stor. Fortrinnsvis tilsettes tilstrekkelig natriumkarbonat til å darine. en oppslemning av opptil ca. 5% fast natriumbikarbonat.

Krystallisator-innmatningsmaterialet blir etter regu-lering til den ønskede temperatur pumpet ved hjelp av pumpen 24 gjennom ledningene 32 og 34 til tanken 36 for lagring, eller det pumpes direkte ved hjelp av pumper 24 og 43 til krystallisatoren 45 gjennom ledningene 32 og 44.

Tanken 36 er en lukket beholder som er forsynt med rø-reverk, og som anvendes som en holdetank for å sikre jevn til-førsel av krystallisator-innmatningsmateriale til krystallisatoren 45. Tanken 36 er fortrinnsvis forsynt med dampkappe, slik at krystallisator-innmatningsmaterialet kan oppvarmes og holdes ved en

konstant temperatur.

Når krystallisator-irinmatningsmatlfialet uttaes

im tåfifeiH §§; gttfftgil f Få NPtankjft §g pennen isd-ning 38 ved hjelp av pumpen 40 og deretter gjennom ledningene 41 og 4 4 ved hjelp av pumpen 40.

Krystallisator-innmatningsmaterialet tilføres krystallisatoren 45 gjennom en åpning 50, fortrinnsvis kontinuerlig.

Karbondioksyd-gass 52 tilføres krystallisatoren 45 gjennom en åpning 51.

Konstruksjonen og driften av krystallisatoren 45 skal nedenfor beskrives mer detaljert. For det foreliggende formål blir den innmatede karbondioksyd-gass blandet med det vandige materiale som inneholdes deri, for omsetning med det oppløste natriumkarbonat.^

Krystallisatoren 45 er ikke den eneste apparattype

som kan anvendes som beholder for reaksjonen mellom karbondioksyd-gassen og krystallisator-innmatningsmaterialet, skjønt det er det mest foretrukne apparat. Reaksjonsbeholdere som kan anvendes, er slike som man ville klassifisere som godt omrørte beholdere. Disse er velkjente for fagfolk på området og dispergerer karbondioksyd-gassen i meget små bobler for intim kontakt med krystallisator-innmatningsmaterialet.

Reaksjonen mellom karbondioksyd-gassen og krystallisator-innmatningsmaterialet er eksoterm, og reaksjonsvarmén fjernes ved hjelp av varmeveksleren 79. For denne kjøling blir-reaksjons— blandingen i krystallisatoren 45 pumpet gjennom åpningen 75, ledningen 76 ved hjelp av pumpen 77, gjennom ledningen 78, og til varmeveksleren 79. Den kjølte reaksjonsblanding returneres deretter gjennom ledning 80 til åpningen 81, hvor den føres tilbake til krystallisatoren 45-.

Etterhvert som krystallisator-innmatningsmaterialet til-føres krystallisatoren 45 utfelles natriumbikarbonat kontinuerlig og suspenderes i reaksjonsmediet. Når krystallene vokser til den ønskede størrelse, fjernes de fra krystallisatoren 45 gjennom åpningen 75, ledning 76, ledning 78 og ledning 82 ved hjelp av pumpen 77, og lagres i filtermatetanken 84. Tanken 84 er en lukket, godt omrørt beholder som anvendes til å sikre en konstant tilførsel av utfelt natriumbikarbonat til det roterende vakuum-filter 92. FiXfcermatetanken 84 ør forsynt med en varmeveksler &$ fea? varming eller kjøling av den utfelte nåtriumblkarbonatblanding. Materialet i filtermatetanken 84 pumpes gjennom ledning 86 ved hjelp av pumpen 86 og gjennom ledning 87, varmeveksleren 88 og ledning 89 og tilbake til filtermatetanken 84.

Filtermatetanken 84 er lukket mot atmosfæren for at karbondioksyd-tapet skal være minst mulig, men den behøver ikke være en trykkbeholder..Ved behov pumpes den utfelte. natriumbikar-bonatblanding gjennom ledningene 85 og 90 til det roterende vakuum-filter 92 ved hjelp av pumpen 86.

Det roterende vakuum-filter 92 er et konvensjonelt stykke apparatur. Et vakuum opprettholdes over filteret ved hjelp av en vakuumpumpe, som ikke er vist. Filteret skiller det utfelte natriumbikarbonat fra den mettede moderlut i form av en fuktig filterkake. Som angitt ovenfor returneres moderluten til blandetanken 20 via ledning 10.

Den våte natriumbikarbonat-filterkake 94 kan oppsamles, tørkes og sorteres på i og for seg kjent måte.

Det vises igjen til tegningen, særlig fig. 2, som viser en gass-dispergering^sinnretning 47 med en rotoranordning 49

og en statoranordning 48. En rotor 5 4 er festet til bunnen av et skaft'62 og er anordnet i moderat avstand over bunnen av krystallisatoren 45 for rotasjon omkring en opprettstående akse, fortrinnsvis en hovedsakelig vertikal akse; rotoren 54 roteres ved hjelp av en motor 68 via belter 65 og trinser 66 og 67. Anordningen for roterbar understøttelse av skaftet innbefatte} en bærekonstruk-sjon 61 festet til en brakett.69 som også bærer motoren 68. Bra-ketten 69 er festet til den øvre vegg 46.

Den nedre del av statoranordningen 4 8 består av en statorstruktur 55 som omgir rotoren 54 i passende avstand fra dennes periferi. Statorstrukturen 55 strekker seg minst til toppen av rotoren og fortrinnsvis som vist, litt over toppen av rotoren. Statorstrukturen har fortrinnsvis, som vist, sin bunn liggende be-tydelig over bunnen av rotoren. Statoranordningen 48 har videre en øvre del som har form av et åpenendet standrør-organ 58 som er forbundet med undersiden av toppveggen 46 og understøtter statorstrukturen 55 og også danner en ledning for den karbondioksydgass som tilføres gjénnom gassinnløpet 51 i nevnte toppvegg til åå§ im<g>§ §¥ §iål§f§effUMtUf§n §§ i nælrhétein åv rotoren 54, Statoranordningen innbefatter fortrinnsvis §§§| el nedad,

utad utvidet perforert hette 56. Standrør-anordivingen 58 er forsynt med minst én perforering 57 som tillater karbondioksyd-gass tilkommet gjennom åpningen 51 og ureagert karbondioksyd som kommer fra det vandige reaskjonsmedium, å passere fra det frie rom over dette inn i det indre av standrør-anordningen 58„

Rotoranordningen 49 og statoranordningen 48 er beskrevet i detalj i U.S. patent nr." 3 491 880, og det henvises til dette.

Under- driften av krystallisatoren 45 blir krystallisator-i.nnmatningsmaterialet pumpet fra ledning 44 gjennom åpningen 50, og væskeove^flaten i krystallisatoren 45 holdes på et nivå

over innløpet 5,0 og statorstrukturen 55 langs høyden av standrør-anordningen 58 men under undersiden av toppveggen 46. Dette væskenivå gir plass for et fribordsrom mellom undersiden av toppveggen 46 og væskens overflate. De midler som anvendes for å holde væskens overflate ved det ovenfor beskrevne nivå, er ikke vist»

Karbondioksyd-gass 52 innføres gjennom innløpet 51 til fribords-rommet i det indre av standrør-anordningen 58. Rotasjonen av rotoren 54 ved hjelp av motoren 68 med den riktige hastighet trekker gassen til det indre av statorstrukturen 55 i nærheten av rotoren 54. Videre blir det meste av krystallisator-innmatningsmaterialet og det meste av de utfelte natriumbikarbonatkrystaller som er dannet, trukket oppover fra den nedre del av krystallisatoren 45 ved rotasjonen av rotoren 54 og inn i det indre av statorstrukturen 55. Det indre av statorstrukturen 55 utgjør en væske-gass-blandesone.

Den mengde gass som trekkes fra fribords-rommet og dispergeres i væsken som trekkes opp og inn i rotoren 54,

avhenger direkte av rotorens hastighet. En mengde på eksempel-

vis ca. 0,936 dm 3 pr. liter væske blir normalt dispergert. Denne mengde representerer imidlertid ikke den som tilføres fra en yttre kilde, da en del av den dispergerte gass resirkuleres kontinuerlig. Den mengde erstatningsgass som tilsettes gjennom innløpet 51,

sammen med den resirkulerte gass, er tilstrekkelig til å opp-rettholde et gass=skikt éver væsken' ved ét på forhånd valgt trykk.

De sentrifugalkrefter som frembringes av den roterende rotor, driver væske-gass-blandingen stort sett radielt mot den indre overflate av statorstrukturen 55 og deretter gjennom åpningen 59 i statorstrukturen. Skjærkraftvirkningen av disse åpninger på væske-gass-blandingen bryter de store gassmasser i blan-dingén opp i meget små bobler.

Boblene strømmer fra den i omkretsretningen i avstand anordnede åpning 59. i statorstrukturen i stabile, adskilte, individuelle, generelt radielle baner som antydet ved pilene på fig. 2. Innenfor disse generelt radielle baner dannes individuelle hvirvler som beveger seg radielt utover,, I disse hvirvler beveger boblene seg i individuelle syklon- eller skruelinje- lignende baner omkring generelt oppoverrettede akser til overflaten av væsken. Dette bevirker en meget god agitering, dvs. ønskede reaktorbetin-gelser i krystallisatoren 45.-

Hetten 56 som også har åpninger, kan eventuelt anvendes som et hjelpemiddel når det gjelder å oppnå den ovenfor nevnte boblebevegelse og kan også bevirke en øket banelengde for boblenes bevegelse gjennom banen.

Når karbondioksydboblene i hvirvlene \ eveger seg gjennom sine forlengede baner, absorberes de inn materialet som inneholdes i krystallisatoren 45 for reaksjon med det oppløste natriumkarbonat.

Som nevnt ovenfor blir nesten alt det karbondioksyd som trekkes ned i krystallisatoren 45, omsatt med det oppløste natriumkarbonat som.inneholdes i denne. Ureagert CC^føres fra overflaten av den nevnte væske til fribords-rommet, og det resirkuleres gjennom perforeringen 57 i standrør-anordningen for blanding med karbondioksyd-gass i denne.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det i overveiende grad oppnås enkeltkrystaller av natriumbikarbonat med regulert størrelse, habitus og romvekt. Dette resulterer i et frittløpende materiale som har en romvekt på ca. 0,64-1,12 kg/dm 3.

Det følgende eksempel illustrerer oppfinnelsen.

EKSEMPEL.

Matetanken 36 inneholdt eh oppløsning av 12 deler Na2C03og 12 deler NaHCO^iVéihh véd 85°G» Øp$10§nihØJn ble kontinuerlig tilført krystallisatoren 45 ved eh håatighét på

22,68 1 pr. minutt, og CO ble tilført med en hastighet på 0,296 m 3(normal) pr. minutt. Reaktorens arbeidsvolum var 680 1, og temperaturen ble regulert til 75°C. Under forsøket inneholdt reaktoren 8 deler fast NaHCO^ i en mettet oppløsning av 8 deler Na2C03, 12 deler NaHC03og 80 deler vann. Reaktorens trykk ble målt til 0,544 ato.

Oppslemningen av utfelt natriumbikarbonat ble pumpet

til filtermatetanken 84, som ble holdt ved 75°C. Det rote-

rende vakuumfilter 92 leverte pr. time 92,16 kg filterkake, inneholdende 8 deler vann. Den mettede moderlut ble pumpet til blandetanken 20, hvor den ble oppvarmet til 85°C. Natriumkarbonat og.kalsiumkarbonat ble tilsatt til blandetanken 20 i mengder på henholdsvis 71,28 kg/time og 8 g/time. Det tilsatte Na„CO_ inneholder allerede 35 deler pr. milliom (ppm) Ca -ion (på natriumkarbonat-basis). Det resulterende tørre NaHCO^-produkt ble funnet å inneholde 50 ppm Ca -ion ... (på natriumbikarbonat-basis)o

Det samlede utbytte av natriumbikarbonat var 90%,

og den gjennomsnittlige sikteanalyse var: + 80 mesh - 16%,

+ 100 mesh - 11%, + 140 mesh - 24%, + 200 mesh - 22%, + 325 mesh - 16% og beholderen inneholdt 11% av produktet. Den gjennomsnittlige romvekt var 0, 9 78 kg/dm 3. Resultatene er oppsummert i tabell I

En rekke andre forsøk ble utført under anvendelse av ovennevnte fremgangsmåte som viser forholdet mellom mengden av kal-siumion i produktet, og produktets partikkelstørrelse og romvekt. Resultatene er oppsummert i tabell II.

Under anvendelse av ovenstående fremgangsmåte ble ytterligere forsøk utført for å vise virkningen av krystallisatortempe-raturen på produktets partikkelstørrelse og romvekt. Resultatene er oppsummert i tabell III.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat med regulert krystallstørrelse, habitus og romvekt, karakterisert ved at man utfeller natriumbikarbonat fra (1) en vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat eller (2) en oppslemning av natriumbikarbonat i en vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonaj;, idet temperaturen av den vandige oppløsning eller oppslemning er mellom ca, 50°C og ca. 120°C, og vektforholdet mellom natriumkarbonatet og natriumbikarbonatet i den vandige oppløsning ved ca. 50°C er mellom ca. 15 deler Na2C03 og 7 deler NaHCO^ ned til ca.

1 del Na2 C03 og ca. 12 deler NaHC03 til ved ca. 120°C mellom ca. 16 deler Na2 C03 og 16 deler NaHC03 ned til ca. 1 del Na2 C03 og ca. 22 deler NaHCO , hvor oppløsningen eller oppslemningen inneholder tilstrekkelig Ca ++-ion til at fra ca. 30 ppm til ca. 160 ppm Ca ++-ion (på natriumbikarbonatbasis) foreligger i det produserte natriumbikarbonat.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vektforholdet ved ca. 120°C er mellom ca. 16 deler Na2 C03 og 16 deler NaHC03 ned til ca. 10 deler Na2 C03 og ca.

18 deler NaHC03 .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturen av den vandige oppløsning eller oppslemning er mellom ca. 60 og 80°C, og vektfor| foldet mellom natriumkarbonat og natriumbikarbonat i den vandige oppløsning ved ca, 60°C er mellom ca. 15 deler Na2 C03 og ca, 8 deler NaHC03 ned til ca, 1 del Na2 C03 og ca. 13 deler NaHC03 til ved ca. 80°C mellom "ca. 15 deler Na2 C03 og ca. 10 deler NaHC03 ned til ca.

1 del Na2 C03 og ca. 16 deler NaHC03 .

4.F remgangsmåte ifølge kiraV 1, kafakte-risert ved at ca. 50 ppm til ca. loo ppm Ca ++-ion (på natriumbikarbonat-basis) foreligger i det produserte natriumbikarbonat.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at ca. 50 ppm. til ,.ca. 100 ppm. Ca++-ion (på natriumbikarbonat-basis) foreligger i det produserte natriumbikarbonat. 6o Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved - at ca„ 50 ppm» til ca, 100 ppm Ca <++-> ion (på natriumbikarbonat-basis) foreligger i det produserte natriumbikarbonat.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at utfellingen av natriumbikarbonat foretas fra.en vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at utfellingen av natriumbikarbonat foretas fra en opp-, slemning av natriumbikarbonat i en vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat. 9o Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at utfellingen av natriumbikarbonat foretas fra en vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at utfellingen av natriumbikarbonat foretas fra en oppslemning av natriumbikarbonat i en vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat.

11. Fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat med regulert krystallstørrelse, habitus og romvekt, karakterisert ved følgende trinn a) man .opprettholder i en lukket beholder (1) en vandig' Upp^ løsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat eller (2) en oppslemning av natriumbikarbonat i en vandig oppløsning av natriumkarbonat og natriumbikarbonat, idet denVc indige oppløs-ning eller oppslemning holdes ved en temperatur mellom ca. 50 og ca. 120°C, hver inneholdende tilstrekkelig Ca <++-> ion til at fra ca. 30 ppm til ca. 160 ppm Ca -ion (på natriumbikarbonat-basis) foreligger i de fremstilte krystaller av natriumbikarbonat, med et overliggende fribordsrom lukket mot atmosfæren, b) man opprettholder en C02~ gass i det nevnte fribords-rom ved et trykk på opptil ca. 3,40 ato, c) man uttar CC^ -gassen fra fribords-rommet ved hjelp av en gass-dispergeringsinnretning som er, anordnet i beholderen og rager nedover under overflaten av den vandige pppløsning eller oppslemning, d) man dispergerer gassen i den vandige opplø sning eller oppslemning som små bobler for reaksjon med natrium)-karbonatet i den vandige oppløsning eller oppslemning i den nevnte gass-disperge-ringsinnretning, e) man fjerner moderlut og krystaller av natriumbikarbonat fra beholderen og f) skiller krystallene fra moderluten.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at temperaturen av den vandige oppløsning eller oppslemning er mellom ca. 60 og ca. 80°C.