结晶的生产方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明的任务在于提出由含有NaCl杂质的CaCl2原溶液生产纯净CaCl2结晶的方法和设备，其中所述纯净CaCl2结晶中NaCl杂质的含量低于2％。这里可以看出，在预浓缩装置(1)和高度浓缩装置(2)中，各将NaCl结晶通过分离装置(3)从溶液中分离出来，在冷凝结晶装置(4)中优先形成四水氯化钙结晶水合物的结晶，然后进入溶化装置(5)熔化，该熔融氯化钙通过例如造粒装置(6)形成预期的CaCl2产品。
【专利说明】纯净CaCI2结晶的生产方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及由含有NaCl杂质的CaCl2原溶液生产纯净CaCl2结晶的方法，以及实施该方法的设备。
【背景技术】
[0002]废料溶液，特别是苏打产品产生过程中产生的，该溶液含有大量(例如约10% )的CaCl2和少量(例如5% )的NaCl (其余为H2O)。％含量在下面可以始终理解为质量百分比含量。该溶液中也可能含有其他杂质，如CaSO4或MgCl2，但在本发明的范围内没有考虑，因此也没有被提及。
[0003]令人感兴趣的是，对所述废料溶液进行处理，能够方便制造出可用于其他用途、能够销售的CaCl2结晶。最近出现了大量的通过将富含CaCl2的原溶液先进行预浓缩，再进行高度浓缩的方法，在此过程中同样也会形成NaCl结晶。有时在小型设备中该浓缩过程可以通过单独的浓缩步骤进行。在该浓缩过程中形成的NaCl结晶可以通过过滤或离心作用分离出来。这样产生的高浓度CaCl2溶液可以通过造粒机制造出CaCl2颗粒。此方式制造出的产品，由于NaCl和CaCl2在水中的溶解度，通常必然会产生含量高于2%的NaCl杂质。
[0004]然而，有时对于CaCl2颗粒中所允许的NaCl杂质会有更高的要求。因此在某些情况下，要求生产商的操作者保证设备制造的CaCl2结晶产品中，NaCl杂质的含量必须低于2% (CaCl2/NaCl之比至少为50)，甚至低于1.5% (CaCl2/NaCl之比至少为65.7)。目前所知的生产方法尚无法保证这一点。
【发明内容】
[0005]本发明的任务是提供以一种由含有NaCl杂质的CaCl2原溶液生产纯净CaCl2结晶的方法，该方法能够保证产品所含的NaCl杂质低于2% ;本发明还进一步地提供了实施该方法的设备。
[0006]该任务通过权利要求1所提到的方法特征来实现；优选地，该方法特征由权利要求2-11进一步提出；实施根据本发明的方法的设备具有权利要求12的特征，优选地，该特征通过权利要求13-18进一步提出。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为实施本发明方法的设备的示意性结构图。通过以下图1所示的示意性结构图，进一步说明本发明的设备。图1中，预浓缩装置1，高度浓缩装置2，分离装置3，冷凝结晶装置4，熔化装置5，造粒装置6。
【具体实施方式】
[0008]含有例如5% NaCl杂质和10% CaCl2的水溶液S，通过蒸发装置I将溶液预浓缩。为了达到节能的目的，水蒸气通过多级的，每一级具有不同工作温度的蒸发装置I获得，其中特别是第一级的蒸发，优选借助于减压实现。预浓缩过程的分级工作温度优选位于约135-55°C之间。优选地，所述预浓缩过程使溶液中的CaCl2质量含量达到约40-46%。通过去除水分使NaCl达到饱和极限，因此使相当部分的NaCl结晶在该过程中从溶液中分离(例如通过过滤，图中未示出)而提取出来。CaCl2溶液中NaCl的比例越来越少，优选地，再次通过类似蒸发装置I的多级构成的蒸发装置2将水蒸气进一步地高度浓缩。此外，从预浓缩的溶液中结晶出更多部分的NaCl，然后通过接下来的分离装置3，优选过滤装置分离，有目的地重新进入到蒸发装置I，不再被离析，因此能够提高NaCl的产量，进行商业上的利用。蒸发装置2的高度浓缩过程的分级工作温度，优选位于约145-60°C之间。
[0009]分离装置3的滤液通过冷凝结晶装置4，其中CaCl2溶液中NaCl的比例得到进一步地减少。为了降低水中CaCl2的高溶解度，降低温度并去除水分使之达到饱和，使CaCl2以结晶水合物的形式结晶出来。此外值得特别说明地是，在冷凝结晶过程中，CaCl2结晶水合物以二水、四水或六水等不同的形式形成，主要形成四水氯化钙结晶水合物(CaCl2.4H20)。冷凝结晶过程的温度需要特定于约30-45°C之间，优选30-35°C。冷凝结晶过程中较高的温度会同样形成纯净的二水结晶水合物，该结晶水合物相对很难从溶液中分离出来。较低的温度会形成六水结晶水合物，该结晶水合物虽然颗粒很大很好分离，但是因为高含水量需要对晶体进行进一步处理，在能量利用上具有缺点。最合适的是同样产生颗粒状的具有明显少的含水量的四水结晶水合物的晶体。冷凝结晶装置4母液中的CaCl2结晶水合物通过过滤器(图中未示出)分离出来，而母液的部分流量将含有的剩余NaCl排出，优选地回到蒸发装置2中，避免NaCl浓度的增加。
[0010]分离出来的CaCl2结晶水合物进入到熔化装置5中熔化。一旦溶化过程中出现值得注意的一定规模的二水结晶水合物，则建议加入H20(图中未示出)。溶化装置5中产生的热结晶溶液将被引入到固态生产装置，在该装置中随着水分的蒸发，形成所预期的以固态形式存在的CaCl2产品。固态生产装置优选由造粒装置(6)构成，例如流动床造粒机或皮带造粒机；其也可能是其他任意的与溶液相适应的固态生产装置(例如颗粒、粉状、块状)。
[0011]在本发明的范围内需再次指出的是，将NaCl分离出来的溶液的浓缩过程，完全可以通过单级浓缩过程将水蒸发出来。然而，对于大型设备，优选具有多级浓缩装置。
[0012]以下实施例示出了根据本发明的方法的作用效果，与【背景技术】不同的是，根据本发明的CaCl2结晶产品的生产，不是直接由CaCl2溶液造粒，而是将CaCl2结晶水合物溶化。
[0013]含有约10% CaCl2和5% NaCl的原溶液(CaCl2/NaCl之比为20)在根据本发明的预浓缩装置中，通过水分的蒸发和NaCl的分离，产生含有约41% CaCl2和2% NaCl的原溶液(CaCl2/NaCl之比为20.5)。预浓缩的溶液接下来在蒸发装置中被高度浓缩，产生含有约55% CaCl2 1.2% NaCl的溶液(CaCl2/NaCl之比为45.8)(过滤后)。高度浓缩的溶液接下来在冷凝结晶装置中受到的温度约33°C，其中在母液中形成四水氯化钙结晶水合物。相对较大颗粒的四水氯化钙结晶水合物能够无障碍地通过离心作用分离出来，然后进入到熔化装置，通过不断搅拌熔化。这样产生的熔融氯化钠加入到皮带造粒机中，生产CaCl2结晶产品，该产品含水率5%，含有约94% CaCl2和1% NaCl (CaCl2/NaCl之比为94)。因此能够明显低于所要求的结晶产品的最大杂质含量值，即NaCl含量少于2%。
[0014]根据本发明的方法的最明显的优点，特别是氯化钙结晶优选为四水氯化钙结晶水合物，可以显而易见的是，能够通过利用最少的附加能量，达到较高的产品纯度。
【权利要求】
1.一种由含有NaCl杂质的CaCl2原溶液生产纯净CaCl2结晶的方法，包含下列步骤: —原溶液通过水分的蒸发，浓缩形成NaCl晶体； ——形成的NaCl晶体从溶液中分离和提取出来； ——得到的CaCl2高浓度溶液通过冷凝结晶过程形成含水的CaCl2结晶； ——该含水的CaCl2结晶被分离和熔化； ——形成的热熔融氯化钙被引入到固态生产装置，特别是造粒装置，形成所预期的CaCl2结晶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浓缩过程是多级的，包括多级的预浓缩过程和随后的多级的高度浓缩过程，其中在多级的预浓缩过程中将NaCl晶体提取出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述的高度浓缩过程中通过水分的蒸发，进一步形成NaCl晶体，从高浓度溶液中分离并送到预浓缩装置。
4.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于，所述的NaCl从高浓度溶液的分离通过过滤器实现。
5.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述冷凝结晶过程中产生的部分含有NaCl的溶液送回到高浓度溶液中。
6.根据权利要求1-5所述的方法，其特征在于，所述冷凝结晶过程中CaCl2主要以四水氯化钙结晶水合物的形式结晶。
7.根据权利要求1-6所述的方法，其特征在于，所述冷凝结晶过程的温度需要位于约30-46 V 之间，优选 30-35 °C。
8.根据权利要求1-7所述的方法，其特征在于，所述预浓缩过程需要多级蒸发，其中单级工作温度与其他级不同，优选约135-65 °C之间。
9.根据权利要求1-8所述的方法，其特征在于，所述预浓缩过程得到的溶液中CaCl2质量含量约40-45%。
10.根据权利要求1-9所述的方法，其特征在于，所述高度浓缩过程需要多级蒸发，其中单级工作温度与其他级不同，优选约145-80°C之间。
11.根据权利要求8-10的方法，其特征在于，所述预浓缩过程和高度浓缩过程某一级蒸发的加热，借助于减压实现。
12.一种实施根据权利要求1所述方法的设备，包括以下部分: ——含有杂质的溶液，其通过水蒸气的蒸发将NaCl结晶排出， ——将NaCl结晶分离出来的分离装置(3)， ——与分离装置⑶的溶液出口相连接的冷凝结晶装置(4)， ——与冷凝结晶装置(4)的CaCl2结晶出口相连接的熔化装置(5)， ——与熔化装置(5)相连接的固态生产装置，特别是生产纯净CaCl2结晶的造粒装置(6)。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述水蒸气的蒸发通过预浓缩装置的第一蒸发装置(I)和与第一蒸发装置(I)相连接的高度浓缩装置的第二蒸发装置(2)实现。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第一蒸发装置(I)由多级构成。
15.根据权利要求13-14所述的设备，其特征在于，第二蒸发装置(2)由多级构成。
16.根据权利要求13-15所述的设备，其特征在于，所述蒸发装置(1，2)某一级蒸发的加热，借助于减压实现。
17.根据权利要求13-16所述的设备，其特征在于，所述分离装置(3)由过滤器构成。
18.根据权利要求13-17所述的设备，其特征在于，所述造粒装置(6)是流动床造粒机或皮带造粒机。
【文档编号】C01F11/32GK104445336SQ201410472771
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】赖因哈德·朔尔茨, 扬·A.M.V.·范埃施 申请人:Gea梅索有限责任公司