DD299050A5 - Verfahren zur kristallisation von natriumhydrogenkarbonat - Google Patents
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Abstract
Natriumbicarbonat in der Form von eifoermigen oder kugelfoermigen Teilchen, hergestellt durch Kristallisation von Natriumbicarbonat aus einer uebersaettigten waeszrigen Natriumbicarbonatloesung, die man durch ein Kristallwanderbett zirkulieren laeszt. Fig. 1{Natriumbicarbonat; Kristallisation; Verfahren; Kugelform; Eiform; Kristallwanderbett; Zirkulation; UEbersaettigung; Loesung; Teilchenform}
Description
bei dem ai und bi jeweils die kleinste und die größte axiale Abmessung eines Teilchens und η die Anzahl der Teilchen einerTeilchenprobe bezeichnet.
3. Natriumbicarbonat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eiförmigen Teilchen einen mittleren Durchmesser haben, der wenigstens gleich 0,25mm ist.
4. Natriumbicarbonat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eiförmigen Teilchen Kugeln mit einem mittleren Durchmesser zwischen 0,50 und 3 mm sind.
5. Natriumbicarbonat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eiförmigen oder kugelförmigen Teilchen monolithische, kristalline Blöcke sind.
6. Verfahren zur Kristallisation von Natriumbicarbonat aus einer wäßriyen Natriumbicarbonatlösung, dadurch gekennzeichnet, daß eine übersättigte Natriumbicarbonatlösung eingesetzt wird, die man durch ein Kristallwanderbett zirkulieren läßt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wanderbett ein Kristallwirbelbett ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristalle des Wanderbettes Natriumbicarbonatkristalle sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Wanderbett Natriumbicarbonatkristalle verwendet werden, die durch Zerkleinern einer Fraktion des aus der Kristallisation stammenden Natriumbicarbonats gewonnen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine übersättigte, wäßrige Natriumbicarbonatlösung verwendet wird, die durch Vermischen einer gesättigten, wäßrigen Natriumbicarbonatlösung mit einer besser als das Natriumbicarbonat löslichen wäßrigen Lösung eines Natriumsalzes und unter Umwandlung des genannten Natriumsalzes in Natriumbicarbonat in der sich ergebenden Lösung hergestellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gesättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung die Mutterlauge der Kristallisation des aufgefangenen Natriumcarbonats des Kristallbetts ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Natriumsalz Natriumcarbonat ist, das durch Behandlung der genannten Mischung mit einem , Kohlensäureanhydrid enthaltenden Gas umgewandelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesättigte, wäßrige Natriumbicarbonatlösung, eine wäßrige Natriumchloridlösung und eine in den wäßrigen Natriumbicarbonatlösungen unlösliche, stickstoffhaltige organische Base vermischt werden, die resultierende Mischung mit einem Kohlensäureanhydrid enthaltenden Gas behandelt wird und eine organische Phase, die Chlorhydrat der stickstoffhaltigen organischen Base enthält, und eine wäßrige Phase, die die übersättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung enthält, separiert werden.
Hierzu 5 Seiten Zeichnungen
Die Erfindung bezieht sich auf Natriumbicarbonat mit besonderer Morphologie sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Es sind viele Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarbonat bekannt.
Ein erstes Verfahren, das allgemein Ammoniakverfahren genannt wird und gewöhnlich in der Industrie genutzt wird, besteht in der Behandlung von Ammoniaksole mit einem Gas, das Kohlensäureanhydrid (TE-PANG HOU - „Manufacture of soda" - 2nd edition - American Chemical Society Monograph Series -1969 - Hafner Publishing Company - Seiten 132 bis 157) enthält.
Ein anderes Verfahren besteht im Mischen einer gesättigten wäßrigen Lösung von Natriumchlorid mit einer wasserunlöslichen stickstoffhaltigen organischen Base (im allgemeinen ein Amin) und im Behandeln der entstandenen Mischung mit einem Gas, das Kohlensäureanhydrid enthält (Patente FR-A-2545079 und FR-A-2551428 - SOLVAY & Cie).
In diesen bekannten Verfahren ergibt die Behandlung mit dem Gas, das Kohlensäureanhydrid enthält, eine wäßrige Suspension von Natriumbicarbonatkristallen. Diese Verfahren erfordern deshalb eine Filtrierung der Suspension, um die Natriumbicarbonatkristalle herauszulösen, und eine Trocknung dieser Kristalle. Diese beiden Arbeitsschritte sind lang und teuer und implizieren übrigens
kostspielige Investitionen. Das nach der Trocknung erhaltene Natriumbicarbonat hat im allgemeinen die Form eines feinen Pulvers, dessen Teilchen in Form und Abmessungen unregelmäßig sind und oft eine breite Streuung der Korngrößen aufweisen.
Die Erfindung bezieht sich auf Natriumbicarbonat mit neuer Morphologie, das sich vom bekannten Natriumbicarbonat dadurch unterscheidet, daß es aus regelmäßigen Teilchen mit größeren Abmessungen gebildet wird.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf Natriumbicarbonat, das aus eiförmigen oder kugelförmigen Teilchen besteht.
Im Rahmen der Erfindung sind die eiförmigen Teilchen solche, die eine im wesentlichen gekrümmte Oberfläche ohne scharfe Kanten aufweisen. Sie haben im allgemeinen ein Rotationsprofil, das zwischen der Linse und der idealen Kugel liegen kann.
Entsprechend einer besonderen Ausführungsform hat das erfindungsgemäße Natriumbicarbonat eiförmige Teilchen mit einem mittlere Achsenverhältnis zumindest gleich 0,5 und vorzugsweise größer als 0,7, wobei das mittlere Achsenverhältnis durch die Beziehung
i = η
i = 1 η
definiert wird, bei der ai und bi jeweils das kleinste und das größte Achsenmaß eines Teilchens, η die Anzahl der Teilchen einer repräsentativen Probe von Natriumbicarbonatteilchen bezeichnen.
Entsprechend einer anderen Ausführungsform, die besonders vorteilhaft ist, hat das erfindungsgemäße Natriumbicarbonat Teilchen, deren mittlerer Durchmesser wenigstens gleich 0,25 mm und vorzugsweise größer als 0,50 mm ist, wobei der mi'Mere Durchmesser durch die Beziehung
Summe nidi Summe ni
definiert wird, bei der ni die gewichtsmäßigu Häufigkeit einer Teilchenprobe ist, Joren mittlerer Durchmesser gleich di ist
(G. HERDAN - „Small particle statistics" - 2nd edition -1960 - Butterworth - Seiten 10 unc 11).
Der optimale mittlere Durchmesser der das erfindungsgemäße Natriumbicarbonat bildenden Teilchen hängt von dessen Verwendungszweck ab. Erfindungsgemäßes Natriumbicarbonat, das für die Mehrheit der Anwendungen geeignet ist, hat einen mittleran Teilchendurchmesser zwischen 0,50 und 3 mm und ein mittleres Achsonve, liältnis zwischen 0,75 und 0,95. Die dni.ähernd kugelförmigen Teilchen werden bevorzugt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Natriumbicarbonats sind die eiförmigen oder kugelförmigen Teilchen monolithisch.
Unter monolithischem Teilchen versteht man ein aus einem Block gebildetes, nicht zusammengeballtes Natriumbicarbonatteilchen. Erfindungsgemäß sind die monolithischen Teilchen vorteilhafterweise kristallin. Jedes Teilchen ist vornehmlich ein Polykristall.
Das erfindungsgemäßo Natriumbicarbonat hat allgemein eine große Härte und eine hohe Festigkeit gegenüber Stoß und Abrieb.
Seine Handhaoung und Lagerung sind leicht und die Risiken von Staubemanation sind vermindert, wenn nicht ausgeschlossen.
Es hat übrigens die Besonderheit, in Wasse; eine gemäßigte Auflösungsgeschwindigkeit zu haben.
Das erfindungsgemäße Natriumbicarbonat findet verschiedene Anwendungsbereiche, besonders in der Pharmazie, bei der menschlichen oder tierischen Ernährung, bei der Behandlung von Abwasser oder sauren Gewässern, sowie bei der Produktion von Natriumcarbonat.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarbonat, nach dem man eine übersättigte wäßrige Natriumbicarbor.atlösung durch ein Kristallwanderbett strömen läßt.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren dienen die Kristalle des Bettes als Keime für die Kristallisation von Natriumbicarbonat durch Entsättigen der übersättigten Lösung. Obwohl Kristalle aus einem anderen mineralischen Material als Natriumbicarbonat verwendet werden können, bevorzuit man erfindungsgemäß die Verwendung eines Bettes aus Natriumbicarbonatkristallen.
Diese können mit der entsprechenden, bekannten Technik hergestellt werden, beispielsweise nach einem der weiter oben beschriebenen Verfahren des alten Standes der Technik.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil des im Laufe des Verfahrens kristallisierten Natriumbicarbonats zerkleinert und das zerkleinerte Natriumbicarbonat in das Wanderbett zurückgeführt. So wurde Y obachtet, daß sich dJ9 Qualität des im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Natriumbicarbonats verbessert hat (besonders die Morphologie der Körner ist regelmäßiger), wenn die zur Kristallisationsbeimpfung des Natriumbicarbonats im Bett dienenden Keime Teilchen enthalten, die durch Zerkleinern von im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Natriumbicarbonatkörnern erhalten wurden.
Das Wanderbett ist nach der Definition ein Bett, in dem die Teilchen während des Durchlaufs der Natriumbicarbonatlusung zu unaufhörlicher Bewegung angeregt werden. Es kann in jedem geeigneten Kristallisaur eingesetzt werden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Wanderbett ein entsprechend der allgemein angenommenen Definition (GIVAUDON, MASSOT und BENSIMON - „Precis de genie chimiqub" (Leitfaden der chemischen Technologie) Band 1,1960, Bergsr-Levrault, Nancy, Seiten 353 bis 370) ein Wirbelbett. Zu diesem Zweck verwendet man vorteilhafterweise das in der französischen Patentanmeldung 88.10402 (SOLVAY & Cie) beschriebene und gedeckte Verfahren, das darin besteht, die übersättigte Lösung durch einen Verteiler laufen zu lassen, der unter dem Bett angeordnet und so gestaltet ist, daß die überrättigte Lösung in vertikale, feine, dünne Strahlen aufgeteilt wird, wobei der Verteiler auf einer Temperatur gehalten wird, die geeignet ist, das spontane Kristallisieren von Natriumbicarb- .at an seiner Oberfläche zu vermeiden. Ein für die Anwendung dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Apparat besteht
aus einem vertikalen, zylinderischen Behälter und einem vertikalen Rohr, das in diesem Behälter in der Mitte angeordnet ist und kurz über dem Roden desselben mündet. Die vertikale ringförmige Kammer, die somit von dem in der Mitte liegenden Rohr und der zylindrischen Wand des Behälters gebildet wird, wird durch den Verteiler des Wirbelbettes zweigeteilt. Bei Betrieb dieses Gerätes wird das Kristallbett in der Ringkammer über dem Verteiler angeordnet und die übersättigte Lösung in das in der Mitte liegende Rohr eingeführt, so daß sie radial in die Ringkammer nahe des Bodens derselben einströmt, den Verteiler durchströmt und dos Kristallbett zum Fließen bringt.
Die optimale Überr Jitigungsrate der übersättigten Lösung hängt von vielen Parametern, insbesondere von ihrer Temperatur und dem eventuellen Vorhandensein von festen oder gelösten Verunreinigungen ab. In der Praxis ist man boi sonst gleichen Bedingungen daran interessiert, oine maximale Übersättigungsrate zu erreichen, wobei diese jedoch begrenzt sein muß, um zufällige Kristallisationen an den Wänden der Kristallisationsanlage vor dem Kristallbett oder ein unkontrolliertes Wachstum der Kristalls des Bettes zu vermeiden, das für ihre Morphologie und ihre mechanische Festigkeit nachteilig ist. Die Temperatur der übersättigten Lösung ist nicht kritisch. Man hat jedoch in der Praxis beobachter., daß die Geschwindigkeit des Kristallwachstums des Bettos umso größer ist, je höher die Temperatur der Lösung ist. Es ist jedoch günstig, wenn die Temperatur der Lösung bei dem in der Kristallisationsanlage herrschenden Druck unter ihrer Siedetemperatur bleibt. Beispielsweise kann man vorteilhafterweise wäßrige Natriumbicarbonatlösungen einsetzen, die einen Übersättigungsgrad zwischen 0,5 und 15g/kg bei einer Temperatur zwischen 50 und 1150C haben, wenn in der Kristallisationsanlage Normaldruck herrscht. Der Übersättigungsgrad ist der Ausdruck für die Natriumbicarbonatmasse pro kg Lösung, die die der Sättigung der Lösung entsprechende Masse überschreitet.
Das zur Herstellung der übersättigten, wäßrigen Natriumbicarbonatlösung verwendete Mittel ist nicht kritisch. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vermischt man zum Herstellen der übersättigten Lösung zunächst eine wäßrige Natriumbicarbonatlösung (vornehmlich gesättigt) mit einer wäßrigen Lösung eines in Wasser besser als Natriumbicarbonat löslichen Natriumsalzes und wandelt das genannte Salz in der sich ergebenden Mischung in Natriumbicarbonat um. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die Verfahrensbedingungen geregelt werden, um das Ausfällen von Bicarbonat während der Umwandlung des genannten Natriumsalzes in Natriumbicarbonat zu vermeiden. Diese Bedingungen werden leicht durch eine geeignete Wahl des Natriumsalzes, der jeweiligen Gewichtsmengen der vermischten wäßrigen Lösungen oder ihrerjeweiligen Konzentration realisiert. Das Natriumsalz kann vorteilhafterweise Natriumchlorid oder Natriumcarbonat sein.
In einer ersten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung der übersättigten wäßrigen Natriumbicarbonatlösung vermischt man eine gesättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung mit einer Ammoniaksole und behandelt die resultierende Mischung mit einem Kohlensäureanhydrid enthaltenden Gas unter Regelung der jeweiligen Lösungs- und Gasmengen, um ein Ausfällen des Natriumbicarhonats zu vermeiden.
In einerzweiten Variante der genannten Ausführungsform vermischt man eine gesättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung mit einer wäßrigen Natriumcarbonatlösung und behandelt die resultierende Mischung mit einem Kohlensäureanhydrid enthaltenden Gas unter geregelten Bedingungen, um ein Ausfällen von Natriumbicarbonat zu vermeiden. In einer dritten Variante vermischt man eine gesättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung, eine wäßrige Natriumchloridlösung und eine wasserunlösliche organische Flüssigkeit, die eine stickstoffhaltige organische, wasserunlösliche Base enthält, behandelt die resultierende Mischung mit einem Kohlensäureanhydrid enthaltenden Gas unter Regelung der Konzentrationen oder der entsprechenden Mengen der wäßrigen Lösung, der organischen Flüssigkeit und des Gases, um in dem sich ergebenden Reaktionsmilieu eine übersättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung ohne Niederschlag zu erhalten, und läßt das genannte Reaktionsmilieu sich absetzen, um die übersättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung und eine organische, Chlorhydrat enthaltende Phase der stickstoffhaltigen organischen Base Phase separat aufzufangen.
In dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die stickstoffhaltige organische Base definitionsgemäß jedes organische stickstoffhaltige Reagens, das wasserunlöslich ist und einen ausreichend basischen Charakter aufweist, um mit dem Chlorwasserstoff unter Bildung des Chlorhydrats der Base zu reagieren. Beispiele für nach dieser Variante der Erfindung anwendbare stickstoffhaltige organische Basen sind wasserunlösliche Imine und ihre Derivate, die quartären wasserunlöslichen Ammoniumsalze und die wasserunlöslichen Amine und Aminoderivate. Man kann unterschiedslos primäre/sekundäre oder tertiäre Amine verwenden. Man verwendet in besonders vorteilhafter Weise primäre Amine und insbesondere primäre Alkylamine mit 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 12 bis 14 Kohlenstoffatomen im Molekül. Die organische Flüssigkeit kann aus der stickstoffhaltigen organischen Base als solche bestehen, wenn sie unter den Ausführung ^bedingungen des Verfahrens flüssig ist. Als Variante kann es eine Lösung der stickstoffhaltigen organischen Base in einem wasserunlöslichen, organischen Lösungsmittel sein. Beispiele für im Rahmen der Erfindung verwendbare organische Lösungsmittel sind das Xylol, die Butylbenzole, die Methyläthylbonzole und ganz besonders der White spirit un i die handelsüblichen, unter den Marken ISOFAR (Esso), da' eine Mischung von Isoparaffinen ist, SOLVESSO (Esso), eine Mischung aromatischer Verbindungen, SHELLSOL AB (Shell), eine Mischung alipathischer Verbindungen, bekannten Lösungsmittel. Unter dem Ausdruck „wasserunlöslich" ist zu verstehen, daß die Löslichkeit der stickstoffhaltigen, organischen Base und gegebenenfalls des Lösungsmittels in Wasser 2,5 Gewichtsprozent der Lösung, vorzugsweise 1 %, nicht überschreitet. Die organische Flüssigkeit kann eventuell Chlorhydrat der stickstoffhaltigen organischen Base enthalten. Ganz allgemein ist es indessen günstig, wenn das Verhältnis zwischen dem Gewicht des Chlorhydrats der stickstoffhaltigen organischen Base in der organischen Flüssigkeit und dem Gesamtgewicht der Mischung der stickstoffhaltigen organischen Base und des Chlorhydrats 0,25 nicht überschreitet, wobei die Verhältnisse unter 0,20 angeraten und die unter 0,15 vorzuziehen sind. In der Folge wird dieses Verhältnis als „Chlorhydratgehalt der organischen Flüssigkeit" bezeichnet
Besonderheiten und Detai's der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der angefügten Zeichnungen hervor.
Fig. 1: zeigt das allgemeine Schema einer Anlage, bei der eine erste besondere Ausführungsform des erfindungsgemäRen
Verfahrens angewendet wird, Fig. 2: zeigt das allgemeine Schema einer Anlage, bei der eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens angewendet wird,
Fig. 3: zeigt im Längsschnitt einen Kristallisationsapparat mit Wirbelbett, der !n den
Anlagen der Figuren 1 und 2 Verwendet werden kann; Fig. 4 u. 5: sind Fotografien von Körnern des mit dem eriindungsgemäßen Verfahren hergestellten Natriumbicarbonats in vierzigfacher Vergrößerung.
In diesen Figuren h iben identische Elemente gleiche Bezugsnummern.
Die in Figur 1 schematisierte Anlage umfaßt eine Reaktionskammer 1 und eine Kristallisationskammer 2.
Die Reaktionskammer 1 wird kontinuierlich und gleichzeitig mit einer gesättigten wäßrigen Natriumcarbonatlösung 3, einer gesättigten (oder leicht übersättigten) Natriumbicarbonatlösung 4 und einem Kohlensäureanhydrid enthaltenden Gas 5 beschickt. Das Gas 5 ist beispielsweise in einem Kalkofen unter Hitze aufgefangenes Gas, das wenigstens 60-Gew.% Kohlensäureanhydrid enthält.
Der Durchsatz des Gases δ wird auf einen Wert eingestellt, der ausreicht, die Gesamtheit des durch die Lösung 3 in die Kammer 1 eingeführten Natriumcirbonats in Natriumbicarbonat umzuwandeln. Die entsprechenden Durchsätze der Lösungen 3 und 4 und des Gases werden so eingeteilt, daß in der Kammer 1 eine übersättigte wäßrige Natriumcarbonatlösung entsteht, woboi ein Ausfällen des Natriumbicarbonats ausdrücklich vermieden wird.
Die aus der Reaktionskammer 1 abgezogene Reaktionsmischung 6 ist folglich eine an Natriumbicarbonat übersättigte, wäßrige Lösung. Sie wird so wie sie ist über eine Pumpe in die Kristallisationskammer befördert. Außerdem wird aus der Kammer 1 das überschüssige Gas 11, das nicht reagiert hat, abgezogen.
In der Kristallisationskammer 2 durchquert die übersättigte Lösung vertikal von unten nach oben ein Bett aus Natriumbicarbonatkristallen, deren mittlerer Teilchendurchmesser zwischen etwa 0,25 und 1 mm gustaffeit ist, Die Abmessungen des Kristallbettes und die Aufstiegsgeschwindigkeit der übersättigten Lösung 6 werden so eintaste!!'., daß das gesamte Bett fluidisiert wird, wobei vermieden wird, daß die feinsten Teilchen von der Lösung aus dem Bett gerissen werden.
Die Lösung 6 wird folglich beim Durchströmen des Bettes, dessen Kristalle folglich wachsen, zunehmend ungesättigter. Die groben Kornfraktionen, die den unteren Teil der Kristallisationskammer ausfüllen, werden periodisch oder kontinuierlich durch eine Abzugsleitung 8 abgezogen. Die Höhe des Kristallbettos wird so eingestellt, daß die Mutterlauge der Kristallisation, die im oberen Teil der Kammer 2 aufgefangen wird, eine an Natriumbicarbonat gesättigte oder leicht übersättigte wäßrige Lösung ist.
Sie wird in die Reaktionskammer 1 geleitet, wo sie die genannte Lösung 4 darstellt.
Bei der in Figur 2 dargestellten Anlage wird die Reaktionskammer 1 gleichzeitig mit einer an Natriumchlorid gesättigten wäßrigen Lösung 9, einer an Natriumbicarbonat gesättigten (oder leicht übersättigten) wäßrigen Lösung 4, einem Kohlensäureanhydrid enthaltenden Gas 5 und einer organischen Flüssigkeit 10 gespeist, die ein in wäßrigen Natriumbicarbonatlösungen unlösliches primäres Amin enthält. Die organische Flüssigkeit "0 kann beispielsweise eine Lösung mit 50-Gew.% von primärem Alkylamin, das unter der Marke PRIMENE JMT (Rohm & Haas) bekannt ist und das zwischen 18 und 24 Kohlenstoffatome in seinem Molekül hat, in Xylol sein. Als Variante kann die organische Flüssigkeit ein flüssiges, primäres Alkylamin sein, das weniger als 18 Kohlenstoffatome in seinem Molekül hat, das unverändert ungelöst in einem Lösungsmittel wie beispielsweise dem unter der Marke PRIMENE 81R (Rohm & Haas) bekannte Amin, dessen Molekül zwischen 12 und 14 Kohlenstoffatome hat, verwendet wird.
Die entsprechenden Durchsätze der wäßrigen Lösung 9, der organischen Flüssigkeit 10 und des Gases 5 werden so eingestellt, daß zumindest ein Teil des Natriumchlorids der Lösung 9 in Natriumbicarbonat umgev/andelt wird. Die entsprechenden Durchsätze der wäßrigen Lösungen 4 und 9, der organischen Flüssigkeit 10 und des Gases 5 werden im übrigen so eingestellt, daß in der Kammer 1 eine an Natriumbicarbonat übersättigte Lösung entsteht, wobei ein Ausfällen des Natriumbicarbonats ausdrücklich vermieden wird.
Die aus der Roaktionskammer 1 abgezogene Reaktionsmischung 12 besteht also aus einer übersättigten, wäßrigen Natriumbicarbonatlösung und einer Aminochlorhydrat enthaltenden organischen Phase. Die Reaktionsmischung 12 wird in eine Dekantierkammer 13 geleitet, in der die organische Phase des Aminochlorhydrats 14 und die an Natriumbicarbonat übersättigte wäßrige Lösung 6 voneinander durch natürliches Absetzen oder Schleudern getrennt werden.
Die organische Phase 14 wird in der an sich bekannten Weise in eine Vorrichtung 15 zur Regenerierung des Amins 10, das in die Reaktionskammer rückgefürm wird, behandelt.
Die übersättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung 6 wird über eine Pumpe 7 in die Kristallisationskammer 2 geschickt, in der sie in der weiter oben unter Bezugnahme auf Figur 1 baschriebenen Art behandelt wird.
In den in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Anlagen kann die Reaktionskammer 1 vorteilhafterweise eine in der Technik wohlbekannte Absorptionssäule von der Art der Stapelkolonnen sein (JOHN, H. PERRY-„Chemical Engineers Handbook" — 4th «dition—1963 -McGraw-Hill book company -Seiten 18.27 bis 18.53).
Die Kristallisationskammer 2 muß so gestaltet sein, daß sie den Einsatz eines stabilen Kristallwanderbetts gestattet. Zu diesem Zweck kann vorteilhafterweise der in Figur 3 dargestellte Kristallisationsapparat verwendet werden. Dieser entspricht dem in der französischen Patentanmeldung 88.10402 (SOLVAY & Cie) beschriebenen Apparat. Er besteht aus einem vertikalen, zylindrischen Behälter 16, indessen Mitte ein vertikales Rohr 17 angeordnet ist. Der Behälter 16 ist mit einem Deckel 19 verschlossen, durch den c'ns vertikale Rohr 17 hindurchgeht, das kurz über dem Boden des Behälters 16 mündet. Eine ringförmige, waagerechte, durchbrochene Trennwand 22 teilt den Behälter in eine obera ringförmige Kammer 24 und eine untere Kammer 25. Die obere Kammer 24 stellt dia Kristallisationskammer dar und enthält das Kristallbett 20. Das vertikale Rohr 17 dient der Einleitung der übersättigten Natriumbicarbonatlösung 6 in die Kammer 25; eine im oberen Teil der Kammer 24 mündende Leitung 21 dient der Ableitung dar Mutterlauge der Kristallisation 4, und eine Leitung 8 dient der Entnahme der Kristalle.
Beim Betrieb des Gerätes der Figur 3 läuft die übersättigte wäßrige Natriumbicarbonatlösung 6 vertikal im Rohr 17 hinab, dringt radial in die untere Kammer 2b des Behälters 16 ein und durchquert nacheinander die Trennwand 22 und das Kristallbett 20. Die Trennwand 22 hat die Funktion, die gesättigte Lösung 6 in feine senkrechte Strahlen 23 aufzuteilen, um das Kristallbett 20 zu fluidisieren. Die Kristalle des Bettes verteilen sich also in Abhängigkeit von ihrer Korngröße in Schichten oder Lagen. Die Fraktionen der groben Körner bewegen sich in den unteren Teil dos Bettes, von wo aus sie periodisch oder kontinuierlicn durch die Entnahmeleitung 8 abgeleitet werden. Die das Bett verlassende, nicht mehr übersättigte Lösung wird durch die Lei'ung 21 abgeleitet.
Die folgenden Beispiele dienen zur Illustrierung der Erfindung.
Diese Beispiele behandeln Laborversuche, die in einer Anlage durchgeführt wurden, die oi.ie Übersättigungskammer zur Hart, llung einer übersättigten Natriumbicarbcnatlösung und eine Kammer zur Kristallisation von Natriurr.bicarbonat nach dem Prinzip des Kristallwanderbettes vereint. Für din Übersättigungskammer wurde eine zylindrische Säule verwendet, die mit mahreren perforierten, horizontalen, voneinander gleichmäßig entfernten Böden ausgerüstet ist. Die Kristallisationskammer bestand aus einer am Boden um eine konische Zone für das Ableiten der Natriumbicarbonat verlängerten Säule.
In diesem Beispiel wurde die Übersättigungskammer beschickt mit:
- einer wäßrigen Natriumcarbonatlösung mit 250g Natriumcarbonat je kg und Kalzium in einer Menge gleich 180 mg pro kg kristallisiertes Natriumbicarbonat,
Durchsatz = 101/Stunde;
- einer wäßrigen Natriumbic&rbonatlösung aus Mutterlauge der Kristallisation des Natriumbicarbonats, Durchsalz = 450 l/Stunde;
- einem 40-Gew.% Kohlendioxid enthaltendem Gas Durchsatz = 2 Kubikmeter/Stunde.
Am Boden der Übersättigungskammer wurde eine an Natriumbicarbonat übersättigte wäßrige Lösung abgezogen, die auf den Boden der Kristallisationskammer geleitet wurde.
Gleichzeitig wurden dieser etwa 70g/h Natriumbicarbonatteilchen zugeführt, die als Keime für die Beimpfung der Kristallisation des Natriumbicarbonats dienen sollten.
Die Temperatur wurde in den Kammern für Übersättigung und Kristallisation bei 6O0C gehalten.
Die Figur 4 zeigt die Fotografie von am Boden der Kristallisationskammer abgenommenen Natriumbicarbonatkörnern. Diese Körner haben eine von kugelförmig bis ellipsoidisch variierende Form, ohne Unebenheiten und scharfe Kanten; sie haben einen mittleron Durchmesser von 920 Mikron.
Der Versuch von Beispiel 1 wurde unter den folgenden Bedingungen wiederholt:
- Zusammensetzung der wäßrigen Natriumcarbonatlösung:
• Na2CO3 = 250g/kg Lösung
• Ca = 55mg/kg hergestelltes Natriumbicarbonat;
- Durchsatz der Natriumcarbonatlösung: 8l/h;
- Durchsatzmenge der gesättigton Natriumbicarbonatlösung (Mutterlauge): 450l/h;
- Durchsatz des Gases: 2,6 Kubikmeter/Stunde;
- Beimpfen in der Kristallisationskammer: Natriumbicarbonatteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 520 Mikron, die durch Zerkleinern der am Boden der Kristallisationskammer abgenommenen Natriumbicarbonatkörner gewonnen wurden,
- Arbeitstemperatur: 700C.
Das am Boden der Kristallisationskammer abgezogene Natriumbicarbonat zeigte sich in einem Zustand regelmäßiger Körner, ohne Unebenheiten ind scharfe Kanten, mit einer von kugelförmig bis ellipsoidisch variierenden Form, einem mittleren Durchmesser von 900 Mikron. Figur 5 zeigt die Fotografie der im Vorlauf des Versuchs gewonnenen Körner.
Claims (2)
1. Natriumbicarbonat in Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß es eiförmige oder kugelförmige Teilchen enthält.
2. Natriumbicarbonat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eiförmigen Teilchen ein mittleres Achsenverhältnis haben, das mindestens gleich 0,5 ist, bestimmt durch das Verhältnis:
i = n
Σ as: bi
Σ as: bi
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