Kristallisation von (NH₄)₂SO₄
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Kristallisation von KCl (MOP)
Bei Kristallisationsanlagen für KCl wird sich in beinahe allen Fällen der Kühlkristallisation bedient. Hierbei wird die stark sinkende Löslichkeit des Kaliumchlorids mit sinkender Temperatur genutzt, um die gesättigte Kaliumchloridlösung abzukühlen und KCl zu kristallisieren.
Im Gesamtverfahren wird in der Regel durch klassischen Bergbau oder auch Solungsverfahren eine KCl-gesättigte, heiße Lösung hergestellt. Übliche Temperaturen sind hier im Bereich von etwa 95°C.
Diese Lösung ist außer an KCl auch an Begleitsalzen wie Magnesium und Kalziumsalzen und vor allem auch an NaCl, welches bei der Auflösung des Rohsalzes im sogenannten Heißlöseverfahren oder eben durch Solung unter Tage angereichert wird gesättigt.
Die Lösung wird nach eventueller Vorbehandlung in eine Vakuum-Kühlkristallisationsanlage geführt. Hier wird durch Absenkung des Drucks Wasser verdampft, wodurch die Temperatur der Lösung absinkt.
Das verdampfte Wasser wird üblicherweise wieder dem Prozess zugeführt. Somit wird sichergestellt, dass das Kaliumchlorid auskristallisiert wird und die Kristallisation von Natriumchlorid weitgehend unterdrückt wird. Natriumchlorid darf nur zu geringen Mengen je nach zu erreichender Qualität des MOP-Düngers (Muriate of Potash) zwischen 2 und 5 % im Salz mit vorhanden sein.
Die Anlage wird in mehreren Stufen auf die Endtemperatur gebracht.
Üblicherweise wird die Endtemperatur durch die Kühlwassertemperatur, die im Werk vorhanden ist, bestimmt. In der Regel bewegt sich die Endtemperatur je nach Kühlwasser im Bereich von etwa 35°C.
Die entstehende Suspension wird aus der letzten Stufe in eine Salzabtrenneinheit gegeben. Hierin werden die kristallisierten Salze von der Lösung getrennt.
Nach der Salzabtrennung wird die Lösung wieder aufgewärmt, um in der Heißverlösung oder unter Tage zur Auflösung von frischem Salz genutzt zu werden und dann erneut dem Kreislauf der Vakuum-Kühlkristallisationsanlage zugeführt zu werden.
Um die Primärenergiekosten für die Aufheizung dieser Lösung zu minimieren, wird die Lösung zur Aufwärmung üblicherweise durch leicht zu reinigende Rohrbündel-Wärmetauscher gepumpt, welche an den einzelnen Stufen der Vakuum-Kühlkristallisationsanlage angeschlossen sind – somit wird die Wärme der einzelnen Stufen rückgewonnen und kann dem Gesamtkreislauf wieder zugeführt werden.
Die Endaufwärmung vor der entsprechenden Verlösung wird üblicherweise mit Frischdampf durchgeführt.
Vereinzelt werden Kristallisationsanlagen zur Kristallisation von KCl auch durch Direktkühlung ausgeführt. Diese Anlagen werden jedoch hauptsächlich dafür verwendet, kleine Mengen an Kaliumchlorid aus Prozesslösungen auszuführen oder bei Bedarf weiter als durch die Kühlwassertemperatur möglich durch z.B. Kältemittel abzukühlen.
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Häufig gestellte Fragen
Wie wird sichergestellt, dass bei dem erzeugten KCl die spezifischen Reinheiten für MOP-Dünger eingehalten werden?
Um die Qualität des entstehenden Kaliumchlorids im Rahmen der üblichen Marktwerte für MOP zu halten, werden verschiedene Maßnahmen durchgeführt. Um weitere Salze nur im Rahmen der marktüblichen Anteile auszukristallisieren, wird der Lösung beim Abkühlen Wasser zugefügt.
Wie wird die für MOP-Dünger notwendige Kristallgröße erreicht?
Um die Kristallgröße des Kaliumchlorids im üblichen Bereich zu halten, wird die Anlage konstruktiv so ausgelegt, dass ein schonender Umgang mit dem KCl möglich ist.
Um den Anteil von Feinkorn möglichst gering zu halten, kann bei stehenden Kristallisatoren die Kristallkonzentration in den einzelnen Stufen eingestellt werden.
Die Apparategrößen werden außerdem so gewählt das genügend Verweilzeit zum Kristallwachstum vorhanden ist.
Welche Bauart wird für die Kristallisatoren gewählt?
Die Kristallisatoren werden üblicherweise als DTB (Draft tube baffle)-Kristallisatoren ausgeführt.
Alternativ kann die Anlage auch mit liegenden Kristallisatoren ausgeführt werden.
Weitere Anwendungen
Kristallisation von FeSO₄ 7H₂O
Kristallisation von K₂SO₄ (SOP)
Kristallisation von LiCl
Kristallisation von Li₂CO₃
Kristallisation von Li₂SO₄ H₂O
Kristallisation von LiOH H₂O
Kristallisation von MgSO₄ 7H₂O
Kristallisation von Na₂CO₃ oder Soda
Kristallisation von Na₂SO₄ oder Glaubersalz
Kristallisation von NaCl (Vakuumsalz)
Verdampfung aus CaCl₂ Lösung
Verdampfung aus Aluminatlauge
Verdampfung aus MgCl₂ Lösung
Verdampfung aus Spinnbad und Kristallisation von Natriumsulfat