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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wasserfreiem Alkalisulfit
Die Herstellung von Alkalisulfit, insbesondere Natriumsulfit, durch Umsetzung technischer Alkali- hydroxydlösungen, vorzugsweise 50%iger Natronlauge mit einer technischen etwa 40%igen Lösung von Natriumhydrogensulfit (NaHSOg), ist bekannt. Man erhält auf diese Weise ein Sulfit, das infolge des Gehaltes an Eisen gelb gefärbt ist, und dessen Trennung von seiner Mutterlauge nur schwer möglich ist, da es in sehr feindisperser Form ausfällt. Insbesondere ist die Trennung solcher feindisperser Massen auf kontinuierlich arbeitenden Zentrifugen nicht durchführbar und auch bei der Verwendung von Drehfiltern oder Nutschen treten sehr bald Verstopfungen auf, die ein kontinuierliches Arbeiten unmöglich machen.
Die Gelbfärbung des Alkalisulfites kann man in bekannter Weise dadurch vermeiden, dass man die technischen Ausgangssubstanzen vor der Umsetzung von ihrem Eisengehalt befreit. Man benötigt hiezu ein besonderes Verfahren. Es ist ferner bekannt, dass man Alkalisulfit, das in sehr feindisperser Form vorliegt, dadurch filtrierbar machen kann, dass man es längere Zeit unter Rühren auf höherer Temperatur hält, wobei die Kristalle wachsen und eine gut filtrierbar Kristallmaische entsteht. Diese Massnahme erfordert jedoch viel Zeit.
Es wurde nun gefunden, dass man aus technischen Alkalihydroxydlösungen und technischen Alkalihydrogensulfitlösungen ein feindisperses, weisses Alkalisulfit in einem einzigen Arbeitsgang erhält, wenn man durch Verwendung einer über die stöchiometrische Menge hinausgehende Menge Alkalihydroxydlösung in der Mutterlauge der Alkalisulfitsuspension einen Alkalihydroxydüberschuss von 1 bis 12% aufrechterhält. Auf diese Weise bleibt das Eisen in Lösung und kann mit der Mutterlauge abgetrennt werden. Die vorteilhafte Wirkung des Alkalihydroxydüberschusses zeigt sich schon bei einem geringen Überschuss, beispielsweise bei etwa 1% Überschuss.
Unter Alkalisulfit verstehen wir Natrium- oder Kaliumsulfit, unter Alkalihydroxyd Natrium- oder Kaliumhydroxyd und unter Alkalihydrogensulfit Natrium- oder Kaliumhydrogensulfit. Unter der stöchiometrischen Menge Alkalihydroxyd verstehen wir beispielsweise die für die Umsetzung NaOH+NaHSOg--NaSOg+tLO notwendige Menge Natriumhydroxyd. Es ist bereits bekannt (DDR-Patentschrift Nr. 5677), ein weitgehend eisenfreies Natriumsulfit mit einem Überschuss an etwa 15-20% Natriumhydroxyd herzustellen. Die Verwendung von so viel Natriumhydroxyd ist jedoch unwirtschaftlich. Das Natriumsulfit wird ausserdem durch das Natriumhydroxyd stark verunreinigt.
Vorteilhaft wählt man bei der kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens das Reaktionsgefäss so gross, dass die durchschnittliche Verweilzeit des ausgefällten Alkalisulfits im Ausfällungsgefäss mindestens 15 min beträgt. Die Verweilzeit ist die Zeit zwischen Eintritt und Austritt eines Alkalisulfitteilchens im Reaktionsgefäss. Man vermeidet auf diese Weise die Entstehung eines feindispersen Kristallbreis und erhält das Alkalisulfit ohne nachträgliches Erhitzen in leicht filtrierbarer Form, da die ausfallenden Alkalisulfitteilchen im Ausfällungsgefäss auf vorhandene gröbere Teile aufwachsen können. Hiezu benötigt man eine Verweilzeit von mindestens 15 min.
Je nach der Länge der Verweilzeit wachsen die Teilchen zu gut filtrierbaren Kristalliten heran und insbesondere bei einer Verweilzeit von etwa 1 bis 2 h wird eine Sulfitsuspension erhalten, die sich auch auf einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge bequem von der Mutterlauge trennen lässt.
Verweilzeiten von mehr als 10 h bringen keine weitere Verbesserung der Grösse der Sulfitteilchen mehr und sind deshalb nicht zweckmässig. Da ein Alkalisulfit mit anhaftender Mutterlauge, die Alkalihydroxyd enthält, nur schwer zu trocknen ist und, selbst wenn es doch unter Schwierigkeit getrocknet würde, infolge seiner hygroskopischen Eigenschaften leicht wieder Feuchtigkeit anzieht, ist es vorteilhaft, den Alkalihydroxydgehalt des Alkalisulfits zu beseitigen. Wenn man jedoch auf ein trockenes Alkalisulfit keinen Wert legt, ist dies nicht erforderlich.
Die Neutralisation des überschüssigen Alkalihydroxyds geschieht zweckmässig mit schwach sauren Lösungen, vorzugsweise mit einer Lösung von Alkalihydrogensulfit, die vorteilhaft nach dem Abtrennen des Alkalisulfits, beispielsweise in einer kontiuierlichen Zentrifuge, mit dem am Alkalisulfit haftenden Alkalihydroxyd umgesetzt wird, beispielsweise indem man das in der Zentrifuge befindliche Alkalisulfit mit der Lösung behandelt. Man erhält auf diese Weise ein farbloses Alkalisulfit, das in üblicher Weise leicht von seinem restlichen Wassergehalt befreit werden kann.
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Beispiel :
In einem 3 m3 fassenden Rührgefäss werden durch zwei getrennte Leitungen kontinuierlich je Stunde 2 m3 technische Natriumhydrogensulfitlösung (NaHS03-Gehalt = 38, 7% ; Fe-Gehalt = 0, 0014%) und 0, 88 m3 50%ige technische Natronlauge bei dauerndem NaOH-Überschuss eingeführt (Temperatur im Gefäss etwa 80 C) und das ausgefallene Natriumsulfit auf einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge von seiner Mutterlauge getrennt. Auf den Salzkuchen in der Zentrifuge werden kontinuierlich je Stunde 801 NatriumhydrogensuIfitlösung (NaHS03-Gehalt = 38, 4%) aufgespritzt. Man erhält je Stunde 1, 01 t weisses schleuderfeuchtes Natriumsulfit mit einem Eisengehalt von 0, 00045% in der Trockensubstanz.
Eine 20%ige Lösung dieses Salzes zeigt einen pH-Wert von 9, 25, die Mutterlauge enthält 10, 5% NaOH, 9, 2% Na, SO3 und 0, 001l % Eisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wasserfreiem Alkalisulfit aus wässeriger Alkalihydroxydlösung und Alkalihydrogensulfitlösung durch Mischung beider Ausgangsstoffe und Ausfällung und Abtrennung des wasserfreien Alkalisulfits, dadurch gekennzeichnet, dass man durch Verwendung einer über die stöchiometrische Menge hinausgehenden Menge Alkalihydroxydlösung in der Mutterlauge der Alkalisulfitsuspension einen Alkalihydroxydüberschuss von 1 bis 12% aufrechterhält.
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