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Verfahren zur Darstellung von Chlorkalk.
Es ist bekannt, dass bei der Chlorierung von Chlorkalk durch Einwirkung von Chlor auf Kalkhydrat der entstehende Chlorkalk bei einem gewissen Chlorierungsgrad die Neigung besitzt, sich zu benetzen und durch das Wasser feucht zu werden, das sich während der Reaktion nach der Gleichung
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bildet. Dieser Umstand hat, besonders wenn in mechanischen Apparaten gearbeitet wird, zur Folge, dass der Chlorkalk seine staubige pulverige Beschaffenheit verliert und sich Klumpen bilden, die sich agglomerieren und zementieren. Das Nasswerden des Chlorkalkes hat ferner zur Folge, dass allenfalls verwendete eiserne Apparaturen stark korrodiert werden.
Man hat schon wiederholt versucht, durch verschiedene Mittel diese Schwierigkeiten zu überwinden, sei es durch sehr langsame Chlorierung, sei es durch Hinzufügen eines grossen Luftvolumens, sei es durch Chlorierung bei tiefer Temperatur, sei es durch Verkleinern der Schichthöhe usw. Aber alle diese Mittel, die nur teilweise zum Ziele führen, haben verschiedene Nachteile, sei es in der geringen Leistung im Verhältnis zur Grösse der Apparatur, sei es in der langen Chlorierungszeit, die eine unvermeidliche Zersetzung verursacht, und vor allem in dem niedrigen aktiven Chlorgehalt des so erhaltenen Chlorkalkes.
Man hat schon vorgeschlagen, die Chlorierung in Gegenwart von flüchtigen organischen, indifferenten Lösungsmitteln, wie z. B. Tetrachlorkohlenstoff, vorzunehmen, aber dieses Verfahren leidet unter dem unvermeidlichen Verluste an kostspieligen Lösungsmitteln, die das Produkt wesentlich verteuern.
Es ist bekannt, dass der feuchte und mit Klumpen durchsetzte Chlorkalk sich nur ausserordentlich schwer entwässern lässt, so dass Zersetzungen bei dieser Operation unvermeidlich sind. Deshalb war bis heute wasserfreier Chlorkalk nur sehr schwer zugänglich.
Die vorliegende Erfindung gibt Mittel an, den Punkt, an welchem der Chlorkalk während der Chlorierung feucht wird und zur Klumpenbildung neigt, zu überwinden. Es ist ferner auch gelungen, durch verschiedene Chlorierungs-und Entwässerungsphasen wassertreien Chlorkalk zu erhalten. Wenn man nämlich Kalkhydrat in einem diskontinuierlichen Apparat mit Rührwerk der Chlorierung unterwirft, so geht die Reaktion in der ersten Zeit ohne Bildung von Klumpen vor sich.
Beispielsweise ist der Chlorkalk bei einem Gehalt von 10% aktivem Chlor noch staubig und trocken ; bei einem Gehalt von 20% aktivem Chlor beginnt er, obwohl noch pulverig, etwas feucht zu werden ; bei 25% wird er noch feuchter, nun beginnen die ersten kleinen Klümpchen zu erscheinen ; über einem Gehalt von 30% aktivem Chlor dauert die Klümpchenbildung fort und erreicht das Maximum bei dem maximalen Titel (37 bis 39%), wo dann das Produkt nass und teilweise agglomeriert erscheint.
Es wurde nun gefunden, dass das gebildete Reaktionswasser leicht, rasch und überraschenderweise bei tieferer Temperatur als das in dem vollständig chlorierten Produkte enthaltene abgetrieben werden kann, wenn man die Chlorierung abstellt, sobald der Chlorkalk zwar etwas feucht, aber noch pulverig ist (vorzugsweise bei einem Gehalt von 25 bis 28% aktivem Chlor) und hernach sofort Hochvakuum anwendet. Es ist dabei nicht vorteilhaft, das ganze Reaktionswasser wegzunehmen, weil dann das Produkt nicht mehr weiter mit Chlor reagieren würde ; vielmehr werden vorzugsweise etwa vier Fünftel des gebildeten Wassers entfernt.
Man lässt nun auf diesen teilweise entwässerten niedrigprozentigen Chlorkalk neuerlich Chlor reagieren, wobei das Chlor überraschenderweise tatsächlich weiterreagiert, bis das Produkt den gewünschten maximalen Gehalt von 37 bis 39% Chlor erreicht hat. Besonders wichtig ist dabei, dass der Chlorkalk bei dieser Reaktion seine pulverige Beschaffenheit bewahrt. Dies ist dadurch bedingt, dass der grösste Teil des Wassers, welches, wenn es sich noch vermehrt hätte, die Agglomerierung des Chlorkalkes verursacht hätte, rechtzeitig entfernt wurde.
Das Produkt, welches man gemäss dem beschriebenen Verfahren erhält, ist pulverig, trocken und schon teilweise entwässert. Es kann schon als solches unmittelbar praktische Anwendung finden, weil es stabiler und homogener als der gewöhnliche Chlorkalk ist. Behandelt man dieses Produkt sofort nach seiner Herstellung im gleichen Apparat nochmals unter Hochvakuum, so lässt sich der Chlorkalk zufolge seiner besonderen chemischen und physikalischen Beschaffenheit vollständig entwässern, ohne dass eine merkliche Zersetzung eintritt. Man erhält einen wasserfreien Chlorkalk, der hochprozentig, stabil und pulverig ist.
Die kombinierten, aber alternativen Chlorierungs-und Entwässerungsphasen bringen somit grosse Vorteile für die Herstellung von Chlorkalk. Die Unterteilung der Hochvakuumentwässerung in zwei Phasen, d, h, die Entwässerung bei Ablauf der Chlorierung etwa zu zwei Dritteln'und nach Beendigung
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derselben, bietet auch gegenüber der bekannten einmaligen Hochvakuumentwässerung des fertigehlorierten Chlorkalkes den überraschenden Vorteil, dass das Wasser des zu zwei Dritteln chlorierten Chlorkalkes sich sehr leicht, sehr rasch und bei verhältnismässig niedriger Temperatur entfernen lässt.
Dies ist durch die Beobachtung der Erfinder zu erklären, dass die Wasserdampfspannung des zu zwei Dritteln chlorierten Chlorkalkes bedeutend grösser ist als die Dampfspannung des fertigchlorierten Chlorkalkes.
Es wurde ferner festgestellt, dass die verschiedenen Phasen der Chlorierung und der Hochvakuumentwässerung vorteilhaft alternativ in einem einzigen mechanischen diskontinuierlichen Apparat ausgeführt werden können, welcher einen Doppelmantel und ein Rührwerk mit Rohrwelle besitzt, beide mit Umlauf von kaltem bzw. warmem Wasser zur Regelung der Reaktionstemperatur und für die Durchführung der Hochvakuumtrocknung.
Der Chlorkalk, den man mit diesem Apparat erhält, ist überraschend schwer. Das Gewicht pro Volumeneinheit ist grösser als 1, während alle andern Chlorkalksorten eine scheinbare Dichte von etwa 0'6 aufweisen.
Ausführungsbeispiel :
63 Teile Kalkhydrat werden in einem Rührwerkapparat bei einer Temperatur von etwa 40 C chloriert. Die Temperatur wird durch Wasserzirkulation geregelt. Nachdem 25 Teile Chlor absorbiert sind, d. h. also, wenn das Produkt 28'4% aktives Chlor aufweist, stellt man die Chlorierung ab. Man erzeugt sofort ein Hochvakuum (15-20 mm Hg.). Bei der Temperatur von 38 bis 40 C verdampfen rasch 5 Teile Wasser aus dem Chlorkalk. Man stellt nun das Hochvakuum ab und nimmt bei der Temperatur von 40 C die unterbrochene Chlorierung wieder auf, bis noch etwa 12 Teile Chlor absorbiert sind. Der so erhaltene
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(15-20 mm Hg. ) ein und entwässert bei 46-48 C das Produkt vollständig durch Entfernung von 4 Teilen Wasser.
Man erhält hiedurch 91 Teile wasserfreien pulverförmigen Chlorkalk mit etwa 40% aktivem Chlor und mit einem Gewicht pro Volumeneinheit von etwa 1'15.
Die wesentlichen praktischen Vorteile dieses neuen Verfahrens gegenüber der Arbeitsweise mit Bleikammern oder gegenüber den verschiedenen mechanischen kontinuierlichen Systemen von Hasenclever, Baekmann, Rudge usw. sind die folgenden :
Das neue Verfahren, welches gestattet, diskontinuierlich zu arbeiten, ermöglicht somit die Chlorierung in einem einfachen eisernen Rührapparat, wo man die Reaktion in jedem Augenblick beherrscht, weil man die Temperatur beliebig regeln kann, weil die Chlorierung gleichzeitig und im selben Grade in der ganzen Kalkhydratmasse stattfindet und weil die rechtzeitige Entfernung des Reaktionswassers bei Ablauf von etwa zwei Dritteln der Reaktion eine Korrosion des Apparates unmöglich macht.
Mit Hilfe des neuen Verfahrens, das mit jeder beliebigen Chlorkonzentration durchgeführt werden kann, erhält man unmittelbar wasserfreien Chlorkalk in Pulverform, der ausserordentlich stabil ist, selbst bei den hohen Temperaturen der Tropen.
Ein solches Produkt ist mit Hilfe der bekannten Verfahren nur ausserordentlich schwer zugänglich.
Das hohe spezifische Gewicht des erhaltenen Chlorkalkes ergibt eine grosse Ersparnis an Verpackungspesen, was insbesondere bei der Verladung zu Schiff von grosser Bedeutung ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Darstellung von wasserfreiem, hochprozentigem, stabilem und pulverförmigem Chlorkalk durch Einwirkung von Chlor auf Kalkhydrat, dadurch gekennzeichnet, dass die Chlorierung vor ihrer Beendigung, vorteilhaft bei Ablauf von zwei Dritteln derselben, unterbrochen, dem gebildeten Produkt durch Hochvakuumentwässerung ein Teil des Wassers, vorzugsweise etwa vier Fünftel des gebildeten Reaktionswassers, entzogen, die Chlorierung hierauf wieder aufgenommen und bis zur Vervollständigung durchgeführt wird, worauf der in dieser Weise erhaltene Chlorkalk allenfalls durch erneute Anwendung eines Hochvakuum vollständig entwässert werden kann.