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Verfahren zum mehrstufi Verfahren zum mehrstufigen Eindampfen gipsabscheidender
Flüssigkeiten Die nachstehend beschriebene Arbeitsweise betrifft ein Verfahren zum
Eindampfen gipsabscheidender Flüssigkeiten unter gleichzeitiger Verhütung der Krustenbildung.
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Bei technischen Flüssigkeiten, die durch einen Eindampfprozeß konzentriert
werden, tritt sehr oft der unangenehme Umstand auf, daß es infolge von in der Lösung
vorhandenen Ca++- und S Zonen bei zunehmenderKonzentrierung zu Gipsabscheidungen
kommt, die sich als Krusten an den Heizflächen absetzen und den Wärmeübergang sehr
verschlechtern, so daß in vielen Fällen schon nach kurzer Zeit ein Betriebsunterbrechung
und mechanische oder chemische Reinigung der Heizflächen erforderlich wird.
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Besonders unangenehm sind derartige Verkrustungen bei mehrstufigen
Eindampfanlagen, bei denen bekanntlich die aus den einzelnen Verdampfern austretenden
Brüden zur Heizung der nächst höheren Vefdampferstufe dienen. Das gesamte zur Verfügung
stehende Temperaturintervall wird bei dieser Arbeitsweise in so viele Teile zerlegt,
wie die
Eindampfanlage Stufen aufweist, und die Temperatursprünge
zwischen den einzelnen Verdampfern werden verhältnismäßig klein gehalten. Unter
diesen Umständen wirkt sich auch schon eine ganz geringe Verschlechterung des Wärmeüberganges
sehr ungünstig aus, und bereits geringe Verkrustungen an den Heizflächen führen
zu einer tiefgreifenden Störung der gesamten Wärmewirtschaft einer derartigen mehrstufigen
Eindampfanlage.
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Die nachstehend näher beschriebene Erfindung nutzt den an sich bekannten
Umstand aus, daß noch nicht oder nur geringfügig voreingedickte Lauge als Lösemittel
für noch nicht allzu stark gewordene Krusten gipshaltiger Lösungen verwendet werden
kann, bei denen infolge des negativen Temperaturkoeffizienten für die Löslichkeit
in den aufeinander mit abfallender Temperatur folgenden Verdampfungsstufen die Löslichkeitsreserve
während der Spülperiode trotz der geringen Konzentrationszunahme nicht oder nur
unwesentlich abnimmt. Es wird also erfindungsgemäß die Tatsache ausgenutzt, daß
Gips eine negative Löslichkeitskurve aufweist, d. h. die Ausscheidungen an Gips,
die während der zweiten kürzeren Löseperiode infolge der ganz geringen Konzentrationszunahme
auftreten würden, sind ganz minimal bzw. es kommt bei dieser geringen Eindickung
überhaupt noch zu keiner Gipsausscheidung. Dagegen nimmt infolge der von der ersten
zur letzten Stufe abnehmenden Temperatur die Löslichkeit der Lauge für Gips so stark
zu, daß die in den letzten Stufen am stärksten auftretenden Gipsablagerungen relativ
leicht wieder aufgelöst werden.
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Im Patent 533 592 ist beispielsweise ein Eindampfverfahren beschrieben,
bei dem die Krustenausbildung dadurch verhindert werden soll, daß von Zeit zu Zeit
durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit unter Einschalten einer Umwälzpumpe
eine Spülwirkung ausgeübt werden soll. Um diese Spülwirkung zu erhöhen, kann die
Spülflüssigkeit durch Zugabe von Dünnlauge verdünnt werden, wodurch ihre Lösefähigkeit
wächst.
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Das primäre bei diesem Verfahren ist allerdings die durch die erhöhte
Geschwindigkeit hervorgerufene Spülwirkung. Beim vorliegenden Verfahren wird jedoch
weder die Geschwindigkeit erhöht, noch spielt die Spülwirkung eine Rolle, sondern
es handelt sich um einen reinen Lösevorgang. Bei den sehr unangenehmen Gipsverkrustungen
ist dieses technisch kaum durchführbare und wirtschaftlich sehr teure Verfahren
bisher niemals mit Erfolg angewendet worden. Ebenso wird im Patent 599 164 ein Eindampfverfahren
beschrieben, bei dem die Flüssigkeit führenden Körper zweigeteilt sind. Auch in
dieser Patentschrift, die sich ebenso wie das Patent 533 592 primär mit etwas ganz
anderem befaßt, ist die lösende und somit krustenhemmende Wirkung von möglichst
dünner Lauge beschrieben, und es wird eine gewisse Verbesserung der Krustenfrage
dadurch erreicht, daß die beiden Hälften des Flüssigkeitskörpers abwechselnd als
erste geschaltet werden. DieVerkrustung ist jeweils in derHälfte am stärksten, wo
sich die dickere Lauge befindet, und durchdenUmschaltprozeß wird erreicht, daß jetzt
die dünnere Lauge die stärker verkrusteten Rohre durchfließt, wobei infolge der
lösenden Wirkung dieser dünnen Lauge eine gewisse Verbesserung erzielt werden soll.
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Bei diesen beiden, die lösende Wirkung von Dünnlauge erwähnenden
Verfahren, die sich übrigens jeweils nur auf eine Verdampfungsstufe beschränken,
ist aber, wie schon erwähnt, der Erfolg sehr bescheiden bzw überhaupt ausgeblieben,
und zwar deshalb, weil die Lösekraft der in Anwendung kommenden Dünnlauge zu gering
ist.
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Anders wird die Sache jedoch, wenn man, was bei der mehrstufigen
Eindampfung gipshaltiger Flüssigkeiten möglich ist, folgenden maßen vorgeht: Man
arbeitet beispielsweise 20 Stunden lang in der mehrstufigen Eindampfapparatur auf
die verlangte Enddichte und läßt die Gipsschicht auf den dieser Eindampfzeit entsprechenden
Betrag anwachsen.
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Hierauf läßt man, ohne den normalen Betrieb in einschneidender Weise
verändern zu müssen, während der restlichen 4 Stunden die beispielsweise einer gesamten
Tagesproduktion entsprechende Menge Dünnlauge oder einen Teil davon rasch durch
die Apparatur hindurchfließen, so daß eine verhältnismäßig niedrige Zwischenkonzentration
erreicht wird.
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Während dieser kurzen zweiten Arbeitsperiode werden die in der ersten
Periode entstandenen Krusten infolge der der großen verwendeten Flüssigkeitsmenge
entsprechenden großen Lösemöglichkeit wieder aufgelöst, ohne daß sie die Gelegenheit
gehabt hätten, erst abzubinden und wesentlich zu erhärten. Hierdurch wird naturgemäß
eine wesentlich vollkommenereAuflösung möglich, als das bei den früher beschriebenen
Arbeitsweisen möglich ist, die lediglich den Zusatz geringer Niengen Dünnlauge vorsehen
und durch den tatsächlich vollständig unwirksamen Versuch des mechanischen Abspülens
der Kruste von den \\-andungen mittels Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit das
Ziel zu erreichen bestrebt sind. Die beispielsweise einer Tagesproduktion entsprechende
Menge der Lauge, die während der kurzen Arbeitsperiode auf eine verhältnismäßig
niedere Zwischenkonzentration gebracht worden war, wird in einem gesonderten Behälter
gestapelt und hierauf,
während der ersten Periode des folgenden
Arbeitsspieles, auf die verlangte Enddichte gebracht.
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Die Verhältnisse sollen an Hand eines Beispiels noch näher erläutert
werden: Bei einer vierstufigen Sulfitablaugeneindampfstation waren die Temperaturen
und Konzentrationen in den einzelnen Stufen bisher folgende: I. Körper 2. Körper
3. Körper 4. Körper Temperatur in C I30 III 89 70 Dichte in 0Be' 5 9 20 30 Da die
Anlage, namentlich in den letzten beiden Stufen, sehr rasch verkrustete, wurde eine
erfindungsgemäße Abwandlung des Verfahrens vorgenommen, und zwar durch Aufstellung
zweier großer Zwischenbehälter und der entsprechenden vergrößerten Entnahmepumpen.
Hierdurch wurde erreicht, daß in zwei Perioden gearbeitet werden konnte.
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Während der ersten 4 Stunden währenden Löseperiode wurde so viel Lauge
durch die gesamte Anlage durchgesaugt und zwischengestapelt, daß die Dichtezunahme
äußerst gering war. Während dieser Löseperiode herrschten folgendeTemperaturen und
Dichten I. Körper 2. Körper 3. Körper 4. Körper Temperatur in ° C 128 110 90 70
Dichte in O Be 5,0 bis 5,2 5,2 bis 5,4 5,4 bis 5,5 5,5 bis 6,0 Man ersieht hieraus,
daß die Dichte nur von 50 Be auf 60 Be zunahm, d. h. diese geringe Dichtezunahme
bewirkt überhaupt noch keine merkliche Löslichkeitsabnahme der Lauge für Gips. Dagegen
verursacht die Temperaturabnahme von 128 0 auf 70 0 eine ganz erhebliche Löslichkeitszunahme,
und erfindungsgemäß wird durch diese, gerade in den letzten Stufen hervorgerufene
Löslichkeitsreserve erreicht, daß die in der vorhergegangenen Arbeitsperiode von
20 Stunden Dauer entstandenen Gipsabscheidungen ohne weiteres wieder herausgelöst
werden können.
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Der Vollständigkeit halber soll jetzt noch die Temperatur- und Dichteverteilung
bei der jeweils auf eine Löseperiode folgenden und vorangehenden eigentlichen Arbeitsperiode
von 20 Stunden Dauer dargestellt werden: 1. Körper 2. Körper, 3. Körper 4. Körper
Temperatur in O C 13I 112 90 70 Dichte in OBe 6 10 2I 30 Durch Aufteilung eines
Arbeitsspiels von 24 24 Stunden in diese beiden Perioden von 4 bzw. 20 Stunden Dauer,
wobei die in 4 Stunden zwischengestapelte Lauge von 60Be in den hierauf folgenden
20 Stunden auf die Enddichte von 300Be gebracht wird, wird ein praktisch krustenfreier
Eindampfprozeß erzielt.