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Verfahren zur Herstellung von Natriumkarbonat
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Natriumkarbonat durch Karbonatisierung von salzhaltigen Ätznatronlösungen im Erzeugungsvorgang einer Ammoniaksodafabrik.
Die beträchtlich zunehmende Anzahl von Anlagen zur Elektrolyse von Natriumchlorid und die Zunahme der Kapazität dieser Anlagen haben zur Suche nach neuen Anwendungsmöglichkeiten des so erzeugten Ätznatrons geführt.
Aus diesem Grunde hat die Karbonatisierung von Ätznatronlaugen zur Gewinnung von Natriumkarbonat besonderes Interesse gefunden.
Es sind schon verschiedene Verfahren für die Karbonatisierung von Ätznatronlaugen, wie sie bei der Elektrolyse von Kochsalz in Diaphragmenzellen bzw. in Zellen mit beweglicher Quecksilberkathode erhalten werden, vorgeschlagen worden. Alle diese Verfahren beruhen auf der Anwendung von gasförmigem Kohlensäureanhydrid als Karbonatisierungsmittel.
Bei allen bekannten Verfahren erfolgt die Karbonatisierung mittels Kohlensäure in Gegenwart grosser Wassermengen, die von den Ätzalkalilaugen herstammen. Dieses Wasser muss notwendigerweise von dem Natriumkarbonat nach dem Auskristallisieren desselben abgetrennt werden. Die Hydratisierung des Natriumkarbonates zum Monohydrat, die im allgemeinen im Verlaufe der Karbonatisierung erfolgt, reicht indessen nicht aus, um das gesamte aus den Laugen stammende Wasser zu binden. Man muss daher eine wässerige, an Natriumkarbonat gesättigte Phase abtrennen, was die Wiedergewinnung der Lösungen und einen entsprechenden Energieaufwand für deren Verdampfung erfordert.
Anderseits wird bei der Erzeugung von Ätznatron und Chlor durch Elektrolyse von Kochsalzlösungen in Diaphragmenzellen keine solche Umwandlung des Natriumchlorids in Natriumhydroxyd ermöglicht, die höher als 60% ist. Infolge dieser unvollständigen Umwandlung enthalten die Ätznatronlaugen ausser dem Natriumhydroxyd noch bedeutende Mengen an Natriumchlorid.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren zur Abtrennung des Natriumchlorids von den Ätznatronlaugen und zur Wiedereinführung des Kochsalzes in die Elektrolysenzelle vor dem Beginn der Karbonatisierung der Ätznatronlösung vorgeschlagen. Diese Methoden sind jedoch kostspielig.
Es wurde nun gefunden, dass Ätznatronlaugen, die von der Kochsalzelektrolyse in Diaphragmenzellen herstammen, leicht und wirtschaftlich im Erzeugungsvorgang des Ammoniaksodaprozesses karbonatisiert werden können, ohne dabei das Wasser entfernen und das Kochsalz von den Ätznatronlaugen abtrennen zu müssen.
Das verbesserte Verfahren, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, besteht daher darin, dass man zur Gewinnung von Natriumkarbonat mit erhöhter Gesamtausbeute aus salzhaltigen Ätznatronlösungen diese Lösungen gemeinsam mit ammoniakalischen Solen im Erzeugungsvorgang der Ammoniaksodafabrikation karbonatisiert, das dabei ausgefällte Natriumbikarbonat abtrennt und dieses Bikarbonat in der zur Gewinnung von Natriumkarbonat bekannten Weise behandelt.
Als Ätznatronlösungen, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren karbonatisiert werden können, dienen insbesondere die von der Kochsalzelektrolyse in Diaphragmenzellen herstammenden Lösungen.
Diese Laugen bestehen aus wässerigen Lösungen von Natriumhydroxyd, die noch bedeutende Mengen von nicht umgesetztem Natriumchlorid enthalten.
Einer der Vorteile der Erfindung liegt darin, dass es nicht notwendig ist, die Ätznatronlösungen vor der Karbonatisierung zu konzentrieren. Sie können in dem Zustand, wie sie anfallen, zur Beschickung eines Karbonatisierungsgefässes dienen, ohne dass man vorher besondere Operationen zur Verdampfung des Wassers und zur Reinigung von Natriumchlorid anwenden müsste.
Eine besonders wichtige Ausführungsform besteht darin, dass man die Ätznatronlaugen direkt in einer Karbonatisierungskolonne im Verlaufe des Ammoniaksodafabrikationsprozesses karbonatisiert. Tatsächlich wurde festgestellt, dass sich diese Karbonatisierung den einzelnen Stufen des Solvay-Soda-Prozesses besonders gut eingliedern lässt.
Gemäss dem Verfahren werden die Ätznatronlösungen in ein kontinuierlich arbeitendes Karbonatisiergefäss eingeführt, in welchem die Gesamtmenge des Natriumhydroxyds und ein wesentlicher Teil des begleitenden Natriumchlorids in Natriumbikarbonat umgewandelt werden. Bei Änderung der Arbeitsbedingungen in der Ammoniaksodafabrik durch Einsetzen entsprechender Mengen von Kohlensäuregas
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und Ammoniak und unter Beibehaltung der üblichen Temperaturbedingungen wurde beobachtet, dass man die Gesamtausbeute der Umwandlung des Natriumchlorids beträchtlich steigern kann.
Insbesondere wird bei Zuführung zusätzlicher Ammoniakmengen bei der Karbonatisierung erreicht, dass man den Umwandlungsgrad des Natriumchlorids stark erhöhen kann. Dieser kann von ungefähr 60% ohne zusätzliche Ammoniakzufuhr auf mehr als 80% gesteigert werden, indem man die vorhandene Ammoniakmenge ungefähr auf das Doppelte ihres Wertes bringt.
Das so erhaltene Natriumbikarbonat ist identisch mit jenem, welches unter normalen Arbeitsbedingungen einer herkömmlichen Ammoniaksodafabrik erhalten wird. Nach dem Abtrennen und Trocknen wird das Natriumbikarbonat zur Erzeugung von Natriumkarbonat durch Kalzinieren nach einem bekannten Verfahren verwendet.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es in sehr vorteilhafter Weise, den Grundaufwand je Tonne des erzeugten Endproduktes beträchtlich herabzusetzen. Wenn man die Ätznatronlauge in ein normalerweise mit ammoniakalischer Sole beschicktes Karbonatisiergefäss einführt und dabei die Mengen an Kohlensäureanhydrid und Ammoniak derart einstellt, dass eine höhere Gesamtumwandlung an Natriumchlorid bewirkt wird, so lässt sich eine klare Verminderung des Verbrauches an Wasserdampf und Kalk sowie eine deutliche Herabsetzung der Verluste an nicht umgewandeltem Natriumchlorid feststellen.
Weitere Ersparnisse können durch Vorkarbonatisierung der Ätznatronlauge in Diaphragmenzellen mit Hilfe von Restgasen aus der Ammoniaksodafabrik erzielt werden. Diese Gase, die normalerweise in die Atmosphäre abgelassen werden, enthalten 5 bis 10% Kohlendioxyd, das verlorengeht. Die Vorkarbonatisierung der Ätznatronlaugen mit Hilfe dieser Gase erlaubt eine vollständige Wiedergewinnung des darin enthaltenen Kohlendioxyds.
Während die bekannten Verfahren zur Wiedergewinnung der maximal möglichen Menge an Natriumhydroxyd aus Ätznatronlaugen bestimmt sind, insbesondere durch Abtrennung des begleitenden Natriumchlorids, besteht ein Hauptvorteil des erfindungsgemässen Verfahrens darin, dass nicht nur die Gesamtheit des vorhandenen Ätznatrons umgewandelt, sondern auch der Hauptteil des Natriumchlorids umgesetzt wird, u. zw. dadurch, dass man dieses Verfahren in den Prozess für die Ammoniaksodagewinnung einbaut.
Ausserdem ist festzustellen, dass, nach Durchführung der verschiedenen Vorgänge, die zur Gewinnung von Natriumkarbonat führen, die zurückbleibenden Flüssigkeiten verhältnismässig geringe Mengen an löslichen Salzen enthalten und dass sie infolgedessen die Wässer, in die sie abgeleitet werden, beträchtlich weniger verunreinigen.
Die Erfindung ist im einzelnen unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Beispiele weiter erläutert, die lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung dienen, deren Tragweite aber nicht begrenzen ; die Erfindung kann, ohne deren Rahmen zu verlassen, in zahlreichen Varianten verwirklicht werden.
Beispiel 1 : Die Karbonatisierung wird direkt in der Fällapparatur für Natriumbikarbonat ausgeführt, die gewöhnlich in den Ammoniaksodafabriken angewendet wird.
In den Oberteil eines Karbonatisierungsturmes von 2, 75 m Durchmesser werden folgende Lösungen eingeführt.
EMI2.1
jener Lösung ist, wie sie im üblichen Erzeugungsprozess von Ammoniaksodafabriken verwendet wird ; sie enthält 20 Gew.-% NaCl, 4, 5 Gew.-% CO2 und 7 Gew.-% NHg ; die Temperatur dieser Flüssigkeit liegt bei 40 C.
In den Mittelteil des Karbonatisierungsturmes werden 2950 Nm3/h eines Kalkofengases mit 40 Vol.-% CO2 eingeführt.
Am Bodenteil des Turmes werden 1110 Nm3fh an praktisch reinem CO, eingeführt, das von der Trocknung von Bikarbonat herstammt.
Am obersten Teil des Turmes entweicht ein nicht absorbiertes Gas, welches inerte Bestandteile (1770 m/h), CO2 (250 m/h) NHg (400 m3/h) und Wasserdampf (60 m3fh) enthält.
Bei Aufrechterhaltung einer ausreichenden Kühlung kann man am Boden des Turmes eine Mischung von der Art einer dicken Suppe abziehen, die vollkommen analog der in einer normalen Sodafabrik erhältlichen Masse ist, eine Temperatur von ungefähr 25 C aufweist sowie etwa folgende Zusammensetzung hat :
EMI2.2
<tb>
<tb> NaHC03, <SEP> gefällt <SEP> 7915 <SEP> kg/h
<tb> NH, <SEP> HCO" <SEP> gefällt <SEP> 320 <SEP> kg/h
<tb> klare <SEP> Flüssigkeit <SEP> 8135 <SEP> kg/h
<tb>
EMI2.3
Wenn man diese breiartige Masse filtriert und den erhaltenen Kuchen kalziniert, so erhält man 5000 kg/h Natriumkarbonat, das in jeder Hinsicht mit dem in den Ammoniaksodafabriken erhältlichen Produkt identisch ist.
Beispiel 2 : Dieses Beispiel zeigt, wie die Karbonatisierung der von den Diaphragmenzellen stammenden Ätzalkalilaugen im Rahmen einer Sodafabrik ausgeführt werden kann und welche Änderungen die einzelnen Stufen dieses Fabrikationsganges erfahren.
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In der angeschlossenen Zeichnung zeigt die Figur in vereinfachter schematischer Darstellung die Kombination einer Sodafabrik mit einer Diaphragmenelektrolysezelle und veranschaulicht, wo die Karbonatisierung stattfindet.
Die gereinigte Sole wird in zwei Teile geteilt, von welchen der eine in die Batterie 1 der Diaphragmenelektrolysenzelle und der andere Teil in die Sodafabrik geschickt wird. Der letztgenannte Teil strömt der Reihe nach durch einen Turm 2 zum Waschen der bei der Karbonatisierung verbliebenen Restgase und durch einen Scrubber 3 für die Ammoniakabsorption und gelangt dann in einen Karbonatisierungsturm 4, in welchem auch die aus den Diaphragmenelektrolysenzellen kommende Lauge eingeleitet wird. In diesem Turm wird die Karbonatisierung mit Hilfe von Kohlendioxyd ausgeführt, das von Kalköfen über Trockner 6 zugeleitet wird. Die Aufschlämmung von gefälltem Natriumbikarbonat wird am Fusse des Karbonatisierungsturmes 4 abgezogen und über ein Filter 5 geschickt, in welchem das Bikarbonat abgetrennt wird.
Die Kalzinierung dieses Bikarbonats im Trockner 6 liefert das Natriumkarbonat. Die vom Filter kommende klare Flüssigkeit wird zur Wiedergewinnung des Ammoniaks in das Destillationsgefäss 7 geleitet und dieser Ammoniak im Kreislauf wieder in das Absorptionsgefäss 3 zurückgeführt.
In das Karbonatisierungsgefäss 4 werden 2000 kg salzhaltige Ätznatronlauge und 6770 kg ammoniakalische Solelösung, die praktisch identisch mit der in den normalen Sodafabriken angewendeten Sole ist, eingeführt. Die von der Kochsalzelektrolyse in Diaphragmenzellen kommende Ätznatronlösung enthält 11 Gew.-% Natriumhydroxyd und 15 Gew.-% Natriumchlorid.
Die wesentlichen Angaben betreffend den Verbrauch und die Erzeugung der verschiedenen Verbindungen nach dem erfindungsgemässen Verfahren sind in der nachfolgenden Tabelle in den mit 1 bezeichneten Spalten angegeben ; die Tabelle stellt eine Gewichtsbilanz der Hauptstufen des Fabrikationsganges für Soda dar.
Zu Vergleichszwecken sind in den Spalten 2 Angaben aufgenommen worden, die sich auf eine unter denselben Bedingungen normal arbeitende Sodafabrik der üblichen Art beziehen.
Tabelle :
EMI3.1
<tb>
<tb> Verfahrensstufe <SEP> Ergebnis <SEP> der <SEP> Verfahrensstufe
<tb> 1. <SEP> Absorption <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> Sole <SEP> NaCl <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> Ammoniakalische
<tb> H20 <SEP> 4. <SEP> 341 <SEP> 4. <SEP> 341 <SEP> Sole <SEP> NaCl <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP>
<tb> Destillationsgas <SEP> CO2 <SEP> 297 <SEP> 264 <SEP> CO2 <SEP> 297 <SEP> 264
<tb> NH3 <SEP> 506 <SEP> 420 <SEP> NH3 <SEP> 506 <SEP> 420
<tb> H20 <SEP> 179 <SEP> 149 <SEP> H20 <SEP> 4. <SEP> 520 <SEP> 4. <SEP> 490 <SEP>
<tb> 6. <SEP> 770 <SEP> 6. <SEP> 621 <SEP> 6. <SEP> 770 <SEP> 6. <SEP> 621 <SEP>
<tb> 2. <SEP> Karbonatisierung <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP>
<tb> Ammoniakalische <SEP> Gefälltes <SEP> BikarboSole <SEP> NaCI <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> nat <SEP> NaHC03 <SEP> 2. <SEP> 300 <SEP> 1.
<SEP> 585 <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 297 <SEP> 264
<tb> NH3 <SEP> 506 <SEP> 420 <SEP> Klare <SEP> Flüssigkeit <SEP> NH4Cl <SEP> 1. <SEP> 171 <SEP> 1. <SEP> 010 <SEP>
<tb> H20 <SEP> 4. <SEP> 520 <SEP> 4. <SEP> 490 <SEP> NaCI <SEP> 465 <SEP> 342
<tb> CO2 <SEP> 297 <SEP> 222
<tb> Ätznatronlauge <SEP> NaCl <SEP> 300-NH3 <SEP> 134 <SEP> 100
<tb> NaOH <SEP> 220 <SEP> H20 <SEP> 5. <SEP> 611 <SEP> 4. <SEP> 150 <SEP>
<tb> H20 <SEP> 1. <SEP> 480 <SEP> - <SEP>
<tb> Karbonatisierungsgas <SEP> CO2 <SEP> 1.208 <SEP> 788
<tb> 9. <SEP> 978 <SEP> 7.409 <SEP> 9.978 <SEP> 7.409
<tb> 3. <SEP> Destillation <SEP> l <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> Klare <SEP> Flüssigkeit <SEP> Zur <SEP> Absorption <SEP> gevon <SEP> der <SEP> Karbo- <SEP> langendes <SEP> Gas <SEP> CO2 <SEP> 297 <SEP> 264
<tb> natisierung <SEP> NH4Cl <SEP> 1. <SEP> 171 <SEP> 1.
<SEP> 010 <SEP> NH3 <SEP> 506 <SEP> 420
<tb> NaCl <SEP> 465 <SEP> 342 <SEP> H20 <SEP> 179 <SEP> 149
<tb> CO2 <SEP> 297 <SEP> 222 <SEP> Verbleibende
<tb> NH3 <SEP> 134 <SEP> 100 <SEP> Flüssigkeit <SEP> NaCl <SEP> 465 <SEP> 342
<tb> H20 <SEP> 5. <SEP> 611 <SEP> 4. <SEP> 150 <SEP> CaC12 <SEP> 1. <SEP> 216 <SEP> 1. <SEP> 048 <SEP>
<tb> Waschwasser <SEP> von <SEP> H20 <SEP> 10. <SEP> 294 <SEP> 7. <SEP> 830 <SEP>
<tb> der <SEP> Filtration <SEP> H20 <SEP> 650 <SEP> 450
<tb> Kalkmilch <SEP> CaO <SEP> 614 <SEP> 529
<tb> H2O <SEP> 2. <SEP> 035 <SEP> 1.750
<tb> Wasserdampf <SEP> H2O <SEP> 1.980 <SEP> 1.500
<tb> 12. <SEP> 957 <SEP> 10.053 <SEP> 12.957 <SEP> 10.053
<tb>
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Aus der Tabelle ergibt sich, dass unter den Arbeitsbedingungen der beiden Versuche der Grundbedarf je Tonne des Endproduktes vorteilhaft vermindert ist.
Tatsächlich nimmt der Dampfverbrauch bei der Destillation von 1500 kg/t Na2C03 in der normalen Sodafabrik auf 1364 kg/t Na2C03 für eine in Kombination mit einer Zufuhr von Ätznatronlauge arbeitende Sodafabrik ab, während sich die entsprechenden Mengen an verwendetem Kalk von 529 auf 423 kg/t Na2C03 vermindern.
Im übrigen wird der Verlust an nicht umgewandeltem Natriumchlorid im Verlaufe des Fabrikationsprozesses wesentlich herabgesetzt, u. zw. auf 320 kg/t Na2C03 an Stelle von 342 kg/t bei der normalen Sodafabrik. Wenn im Falle der "kombinierten Sodafabrik"diese Verminderung des Salzverlustes unter den Arbeitsbedingungen des Beispiels 22 kgft an Natriumkarbonat nicht überschreitet, so ist demgegenüber darauf hinzuweisen, dass bei der Elektrolyse der Verlust an Chlor in Form von Natriumchlorid auf Null herabgesetzt wird. Tatsächlich wird das in der Ätznatronlauge gelöste Natriumchlorid in der Sodafabrik verbraucht, woraus sich ergibt, dass die Diaphragmenzellen unter den Bedingungen einer Maximalausbeute, bezogen auf Chlor, funktionieren.
Es ist wichtig festzustellen, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren die Verunreinigung der Wässer, in welche die bei der Sodafabrikation zurückbleibenden Flüssigkeiten abgeleitet werden, merklich vermindert wird. Die erhaltenen Resultate zeigen, dass die Menge der in den Abwässern in Form von Natriumchlorid und Kalziumchlorid vorhandenen löslichen Salze auf 232 kg/t Na2C03 herabgesetzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Natriumkarbonat aus salzhaltigen Ätznatronlösungen, dadurch gekennzeichnet, dass man salzhaltige Ätznatronlösungen gemeinsam mit ammoniakalischen Salzlösungen im Erzeugungsvorgang der Ammoniaksodafabrikation karbonatisiert, das ausgefällte Natriumbikarbonat abtrennt und dieses Bikarbonat in bekannter Weise zur Gewinnung von Natriumkarbonat behandelt.
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Process for the production of sodium carbonate
The present invention relates to a process for the production of sodium carbonate by carbonating salt-containing caustic soda solutions in the production process of an ammonia soda factory.
The considerably increasing number of plants for the electrolysis of sodium chloride and the increase in the capacity of these plants have led to the search for new uses for the caustic soda thus produced.
For this reason, the carbonation of caustic soda solutions for the production of sodium carbonate has attracted particular interest.
Various processes have already been proposed for the carbonation of caustic soda solutions, such as those obtained in the electrolysis of common salt in diaphragm cells or in cells with a movable mercury cathode. All of these processes are based on the use of gaseous carbonic anhydride as a carbonating agent.
In all known processes, the carbonation is carried out by means of carbonic acid in the presence of large amounts of water, which come from the caustic alkali solutions. This water must necessarily be separated from the sodium carbonate after it has crystallized out. The hydration of the sodium carbonate to the monohydrate, which generally takes place in the course of the carbonation, is, however, not sufficient to bind all of the water from the alkaline solutions. It is therefore necessary to separate off an aqueous phase saturated with sodium carbonate, which requires the recovery of the solutions and a corresponding expenditure of energy for their evaporation.
On the other hand, when caustic soda and chlorine are produced by electrolysis of saline solutions in diaphragm cells, no such conversion of sodium chloride into sodium hydroxide that is higher than 60% is possible. As a result of this incomplete conversion, the caustic soda solutions contain, in addition to the sodium hydroxide, significant amounts of sodium chloride.
Various methods have already been proposed for separating the sodium chloride from the caustic soda solutions and for reintroducing the common salt into the electrolysis cell before the caustic soda solution begins to carbonate. However, these methods are costly.
It has now been found that caustic soda, which originate from the sodium chloride electrolysis in diaphragm cells, can be easily and economically carbonated in the production process of the ammonia soda process without having to remove the water and separate the sodium chloride from the caustic soda.
The improved method, which forms the subject of the present invention, consists in that, in order to obtain sodium carbonate with an increased overall yield from saline caustic soda solutions, these solutions are carbonated together with ammoniacal brines in the production process of ammonia soda production, the sodium bicarbonate which precipitates out is separated off and this bicarbonate in the treated in a known manner for the production of sodium carbonate
The caustic soda solutions which can be carbonated by the process according to the invention are in particular the solutions resulting from the electrolysis of sodium chloride in diaphragm cells.
These alkalis consist of aqueous solutions of sodium hydroxide which still contain significant amounts of unreacted sodium chloride.
One of the advantages of the invention is that it is not necessary to concentrate the caustic soda solutions prior to carbonation. In the state in which they arise, they can be used to charge a carbonation vessel without having to use special operations to evaporate the water and purify sodium chloride beforehand.
A particularly important embodiment consists in the fact that the caustic soda solutions are carbonated directly in a carbonation column in the course of the ammonia soda production process. In fact, it was found that this carbonation can be integrated particularly well into the individual stages of the Solvay soda process.
According to the method, the caustic soda solutions are introduced into a continuously operating carbonation vessel, in which the total amount of sodium hydroxide and a substantial part of the accompanying sodium chloride are converted into sodium bicarbonate. When changing the working conditions in the ammonia soda factory by using appropriate amounts of carbonic acid gas
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and ammonia, and while maintaining the usual temperature conditions, it has been observed that the overall yield of the conversion of sodium chloride can be increased considerably.
In particular, when additional amounts of ammonia are added during carbonation, the degree of conversion of the sodium chloride can be greatly increased. This can be increased from about 60% without additional ammonia supply to more than 80% by bringing the amount of ammonia present to about twice its value.
The sodium bicarbonate obtained in this way is identical to that obtained under normal working conditions in a conventional ammonia soda factory. After being separated and dried, the sodium bicarbonate is used to produce sodium carbonate by calcining by a known method.
The method according to the invention makes it possible in a very advantageous manner to considerably reduce the basic expenditure per ton of the end product produced. If the caustic soda solution is introduced into a carbonation vessel normally filled with ammoniacal brine and the amounts of carbonic acid anhydride and ammonia are adjusted in such a way that a higher total conversion of sodium chloride is effected, a clear reduction in the consumption of water vapor and lime as well as a significant reduction in the Determine losses of unconverted sodium chloride.
Further savings can be achieved by pre-carbonising the caustic soda in diaphragm cells with the help of residual gases from the ammonia soda factory. These gases, which are normally released into the atmosphere, contain 5 to 10% carbon dioxide which is lost. The pre-carbonization of the caustic soda with the help of these gases allows a complete recovery of the carbon dioxide contained therein.
While the known processes for the recovery of the maximum possible amount of sodium hydroxide from caustic soda are determined, in particular by separating the accompanying sodium chloride, a main advantage of the process according to the invention is that not only all of the caustic soda present is converted, but also most of the sodium chloride is converted , u. by incorporating this process into the ammonia soda production process.
It should also be noted that after the various operations leading to the recovery of sodium carbonate have been carried out, the remaining liquids contain relatively small amounts of soluble salts and, as a result, they pollute the waters into which they are discharged considerably less.
The invention is further explained in detail with reference to the following examples, which only serve to illustrate the invention, but do not limit its scope; the invention can be implemented in numerous variants without departing from the scope thereof.
Example 1: The carbonation is carried out directly in the sodium bicarbonate precipitator that is usually used in the ammonia soda factories.
The following solutions are introduced into the upper part of a carbonation tower with a diameter of 2.75 m.
EMI2.1
that solution is as used in the normal production process of ammonia soda factories; it contains 20 wt .-% NaCl, 4.5 wt .-% CO2 and 7 wt .-% NHg; the temperature of this liquid is 40 C.
In the middle part of the carbonation tower, 2950 Nm3 / h of a lime furnace gas with 40 vol .-% CO2 are introduced.
At the bottom of the tower, 1110 Nm3fh of practically pure CO is introduced, which comes from the drying of bicarbonate.
At the top of the tower a non-absorbed gas escapes, which contains inert components (1770 m / h), CO2 (250 m / h) NHg (400 m3 / h) and water vapor (60 m3fh).
If sufficient cooling is maintained, a mixture of the type of thick soup can be drawn off at the bottom of the tower, which is completely analogous to the mass available in a normal soda factory, has a temperature of about 25 C and has approximately the following composition:
EMI2.2
<tb>
<tb> NaHC03, <SEP> like <SEP> 7915 <SEP> kg / h
<tb> NH, <SEP> HCO "<SEP> like <SEP> 320 <SEP> kg / h
<tb> clear <SEP> liquid <SEP> 8135 <SEP> kg / h
<tb>
EMI2.3
If this pasty mass is filtered and the cake obtained is calcined, 5000 kg / h of sodium carbonate are obtained, identical in every respect to the product available in the ammonia soda factories.
Example 2: This example shows how the carbonation of the caustic alkali solutions from the diaphragm cells can be carried out in a soda factory and what changes are made to the individual stages of this manufacturing process.
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In the attached drawing, the figure shows a simplified schematic representation of the combination of a soda factory with a diaphragm electrolysis cell and illustrates where the carbonation takes place.
The purified brine is divided into two parts, one of which is sent to the battery 1 of the diaphragm electrolysis cell and the other part to the soda factory. The latter part flows in sequence through a tower 2 for washing the residual gases remaining during the carbonation and through a scrubber 3 for ammonia absorption and then enters a carbonation tower 4, in which the caustic solution coming from the diaphragm electrolysis cells is also introduced. In this tower, carbonation is carried out with the aid of carbon dioxide, which is supplied from lime kilns via dryer 6. The slurry of precipitated sodium bicarbonate is drawn off at the foot of the carbonation tower 4 and sent through a filter 5 in which the bicarbonate is separated.
The calcination of this bicarbonate in the dryer 6 provides the sodium carbonate. The clear liquid coming from the filter is passed into the distillation vessel 7 to recover the ammonia, and this ammonia is returned to the absorption vessel 3 in a circuit.
2000 kg of salt-containing caustic soda and 6770 kg of ammoniacal brine solution, which is practically identical to the brine used in normal soda factories, are introduced into the carbonation vessel 4. The caustic soda solution coming from the salt electrolysis in diaphragm cells contains 11 wt .-% sodium hydroxide and 15 wt .-% sodium chloride.
The essential details relating to the consumption and production of the various compounds according to the process according to the invention are given in the table below in the columns labeled 1; the table shows a weight balance of the main stages of the soda production process.
For purposes of comparison, information has been included in column 2 that relates to a normal soda factory of the usual type operating under the same conditions.
Table :
EMI3.1
<tb>
<tb> Process stage <SEP> Result <SEP> of the <SEP> process stage
<tb> 1. <SEP> absorption <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> Brine <SEP> NaCl <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> Ammonia
<tb> H20 <SEP> 4. <SEP> 341 <SEP> 4. <SEP> 341 <SEP> Sole <SEP> NaCl <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP >
<tb> Distillation gas <SEP> CO2 <SEP> 297 <SEP> 264 <SEP> CO2 <SEP> 297 <SEP> 264
<tb> NH3 <SEP> 506 <SEP> 420 <SEP> NH3 <SEP> 506 <SEP> 420
<tb> H20 <SEP> 179 <SEP> 149 <SEP> H20 <SEP> 4th <SEP> 520 <SEP> 4th <SEP> 490 <SEP>
<tb> 6. <SEP> 770 <SEP> 6. <SEP> 621 <SEP> 6. <SEP> 770 <SEP> 6. <SEP> 621 <SEP>
<tb> 2. <SEP> carbonation <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP>
<tb> Ammoniacal <SEP> precipitated <SEP> bicarb brine <SEP> NaCI <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> 1. <SEP> 447 <SEP> nat <SEP> NaHC03 <SEP> 2. <SEP> 300 <SEP> 1.
<SEP> 585 <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 297 <SEP> 264
<tb> NH3 <SEP> 506 <SEP> 420 <SEP> Clear <SEP> liquid <SEP> NH4Cl <SEP> 1st <SEP> 171 <SEP> 1st <SEP> 010 <SEP>
<tb> H20 <SEP> 4th <SEP> 520 <SEP> 4th <SEP> 490 <SEP> NaCI <SEP> 465 <SEP> 342
<tb> CO2 <SEP> 297 <SEP> 222
<tb> Caustic Soda <SEP> NaCl <SEP> 300-NH3 <SEP> 134 <SEP> 100
<tb> NaOH <SEP> 220 <SEP> H20 <SEP> 5th <SEP> 611 <SEP> 4th <SEP> 150 <SEP>
<tb> H20 <SEP> 1. <SEP> 480 <SEP> - <SEP>
<tb> Carbonation gas <SEP> CO2 <SEP> 1.208 <SEP> 788
<tb> 9. <SEP> 978 <SEP> 7.409 <SEP> 9.978 <SEP> 7.409
<tb> 3rd <SEP> distillation <SEP> l <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 2
<tb> Clear <SEP> liquid <SEP> For <SEP> absorption <SEP> by <SEP> the <SEP> carbo- <SEP> long <SEP> gas <SEP> CO2 <SEP> 297 <SEP> 264
<tb> natization <SEP> NH4Cl <SEP> 1. <SEP> 171 <SEP> 1.
<SEP> 010 <SEP> NH3 <SEP> 506 <SEP> 420
<tb> NaCl <SEP> 465 <SEP> 342 <SEP> H20 <SEP> 179 <SEP> 149
<tb> CO2 <SEP> 297 <SEP> 222 <SEP> Remaining
<tb> NH3 <SEP> 134 <SEP> 100 <SEP> liquid <SEP> NaCl <SEP> 465 <SEP> 342
<tb> H20 <SEP> 5. <SEP> 611 <SEP> 4. <SEP> 150 <SEP> CaC12 <SEP> 1. <SEP> 216 <SEP> 1. <SEP> 048 <SEP>
<tb> Wash water <SEP> from <SEP> H20 <SEP> 10. <SEP> 294 <SEP> 7. <SEP> 830 <SEP>
<tb> the <SEP> Filtration <SEP> H20 <SEP> 650 <SEP> 450
<tb> milk of lime <SEP> CaO <SEP> 614 <SEP> 529
<tb> H2O <SEP> 2. <SEP> 035 <SEP> 1.750
<tb> water vapor <SEP> H2O <SEP> 1.980 <SEP> 1.500
<tb> 12. <SEP> 957 <SEP> 10.053 <SEP> 12.957 <SEP> 10.053
<tb>
<Desc / Clms Page number 4>
The table shows that under the working conditions of the two tests, the basic requirement per ton of the end product is advantageously reduced.
In fact, the steam consumption during the distillation decreases from 1500 kg / t Na2C03 in the normal soda factory to 1364 kg / t Na2C03 for a soda factory working in combination with a supply of caustic soda, while the corresponding amounts of lime used decrease from 529 to 423 kg / t decrease Na2C03.
In addition, the loss of unconverted sodium chloride in the course of the manufacturing process is significantly reduced, u. between 320 kg / t Na2C03 instead of 342 kg / t in the normal soda factory. If, in the case of the "combined soda factory", this reduction in salt loss does not exceed 22 kgft of sodium carbonate under the working conditions of the example, it should be pointed out that the loss of chlorine in the form of sodium chloride during electrolysis is reduced to zero. In fact, the sodium chloride dissolved in the caustic soda is consumed in the soda factory, which means that the diaphragm cells function under the conditions of a maximum yield based on chlorine.
It is important to note that, according to the method according to the invention, the contamination of the waters into which the liquids remaining during the soda manufacture are discharged is markedly reduced. The results obtained show that the amount of soluble salts present in the waste water in the form of sodium chloride and calcium chloride is reduced to 232 kg / t Na2C03.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the production of sodium carbonate from saline caustic soda solutions, characterized in that saline caustic soda solutions are carbonated together with ammoniacal salt solutions in the production process of ammonia soda production, the precipitated sodium bicarbonate is separated off and this bicarbonate is treated in a known manner to obtain sodium carbonate.