AT344196B - Verfahren und einrichtung zur erzeugung von natriumsulfid - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Na2S durch Reduktion von Na2S04 mittels eines Reduktionsmittels und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. 



   Es ist bekannt   Na. SO4   mit einem kohlenstoffhältigen Reduktionsmittel bis nahe an den Erweichungspunkt zu glühen, wobei unter Bildung von CO Na2S entsteht. Dieser Prozess geht im allgemeinen diskontinuierlich vor sich und verlangt neben der Abscheidung des staubförmigen Na2S04 dessen Mahlung sowie dessen homogene Mischung mit dem Reduktionsmittel. Es ist auch bekannt, Wasserstoff unter Verwendung von Eisensalzkatalysatoren zur Reduktion von Glaubersalz heranzuziehen. 



   Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, das bei der Viskosefaserherstellung anfallende   Na. S04, welches   zur Zeit direkt oder indirekt als Füllmaterial für Waschmittel in das Abwasser abgegeben wird, zur Rückgewinnung des Natrtiums und des Schwefels aufzubereiten. Es wird ferner gefordert, dass die Umwandlung kontinuierlich mit geringstem Wärmeaufwand erfolgt. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Na2S04 in reduzierender Atmosphäre geschmolzen und im geschmolzenen Zustand am Boden des Strahlungsraumes eines Schmelzkammerkassels gesammelt wird sowie am Boden von einem gasförmigen Reduktionsmittel bzw. von einem in einem Trägergasstrom gleichmässig verteilten festen Reduktionsmittel, insbesondere Koksstaub, durchströmt und in   Na2S umgewandelt   wird. Insbesondere wird als gasförmiges Reduktionsmittel eine verdampfte Kohlenwasserstoffverbindung, insbesondere mit Überschuss, verwendet.

   Vorzugsweise wird der Schmelzkammerkessel mit Luftunterschuss in der Sehmelzkammer befeuert, wobei das Na2S04 staubförmig, insbesondere mit der Verbrennungsluft, in die Schmelzkammer eingeblasen wird und die reduzierenden Abgase über die Oberfläche der in der Wanne abgeschiedenen Schmelze geführt werden. Insbesondere werden die die Schmelzkammer verlassenden reduzierenden Abgase in einer nachgeschalteten Brennkammer eines Dampfkessels unter Zusatz von Sekundärluft nachverbrannt. Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal wird das staubförmige Na2S04 mit einem Reduktionsmittel auf die Schmelze aufgeblasen. 



   Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Umlenkzone eines Schmelzkammerkessels mit Deckenbrenner eine der Brennkammerstrahlung ausgesetzte Wanne für das geschmolzene   Na2S04   vorgesehen ist, die am Boden Düsen zur Durchleitung eines Reduktionsmittels durch die Schmelze aufweist. Vorzugsweise ist die Wanne teilweise von einem Rohrgitter abgedeckt, durch welches die Abgase der Schmelzkammer einer Nachverbrennungskammer zugeführt werden. Insbesondere umfasst die Wanne einen tiefen und einen rinnenförmigen seichten Teil, wobei der seichte Teil unterhalb des Rohrgitters angeordnet ist. 



   In der Zeichnung ist eine erfindungsgemässe Einrichtung zur grosstechnischen Umwandlung des Na2S04 in   Na2S schematisch   dargestellt und an Hand eines Beispiels erläutert. 



   In der Zeichnung ist ein   Schmelzkammerkessel --2-- im   Aufriss dargestellt, dessen Schmelzkammer - über eine   Umlenkzone-l-mit   einer Nachverbrennungskammer --8-- verbunden ist. Die   Schmelzkammer --10-- weist Deckenbrenner --3-- auf,   in welchen ein Brennstoff, insbesondere Gas, mit der tangential eingeführten Verbrennungsluft verbrannt wird. Mit der Verbrennungsluft bzw. dem gasförmigen Brennstoff wird auch das staubförmige   Na2S04   (Glaubersalz) in die Brennkammer eingeführt, wo es durch die grosse Wärmeentwicklung geschmolzen und in einer am Boden angeordneten Wanne--4-gesammelt wird.

   Sobald das geschmolzene Glaubersalz eine bestimmte Höhe erreicht hat, wird durch Düsen die am   Boden   --6-- der Wanne --4-- angeordnet sind, ein gasförmiges Reduktionsmittel eingeblasen, so dass das geschmolzene Na2S04 in Na2S umgewandelt wird. Die bei diesem Prozess benötigte Wärme wird dem Bad durch die Brennkammerstrahlung der   Schmelzkammer --10-- zugeführt.   Im tiefsten Teil --11-- der Wanne --4-- sind die   Düsen --5-- angeordnet.   während der seichte Teil --9-rinnenförmig ausgebildet ist, durch den das zu Na2S reduzierte Na2S04 abgeführt wird.

   Dadurch, dass die Rinne seicht ist, kann die Wärmezufuhr gross gehalten werden und die Nachreaktion, insbesondere durch die reduzierende Wirkung der Abgase der Schmelzkammer, so beeinflusst werden, dass trotz der dauernden Zufuhr von Na2S04 das Na2S mit dem benötigten Reinheitsgrad abgezogen werden kann. 



   Die reduzierenden Abgase der Schmelzkammer --10-- werden mit dem nicht vollständig für die Reduktion verbrauchten Kohlenstoffträger vermischt und durch das Rohrgitter --7-- in die Nachverbrennungskammer --8-- eingeleitet, wo die vollständige Verbrennung der Abgase und die Rückgewinnung der Abwärme in der nachgeschalteten Kesselanlage erfolgen kann. 



   Der Hauptverwendungszweck dieser Erfindung liegt in dem Bedürfnis der Viskosefaserindustrie, aus 

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 den anfallenden Abfallchemikalien die für den Prozess benötigten Frischehemikalien zurückzugewinnen. Bei der Viskosefaserherstellung fallen grosse Mengen Natriumsulfat an, welche nur zum Teil verkauft werden können. Gleichzeitig muss der Herstellerbetrieb grosse Mengen von Natronlauge und auch Schwefel kaufen. 



  Der unverkaufte Teil des Natriumsulfats wird über das Abwasser in die Flüsse eingeleitet. Der verkaufte Teil des Natriumsulfats wird als Füllmittel für Waschmittel verwendet und gelangt feinverteilt mit dem Abwasser ebenfalls in die Flüsse. Die Gesetze des Umweltschutzes werden daher die Verwendung des Natriumsulfats   beschränken   bzw. die Einleitung in die Flüsse verbieten. Die Erfindung zeigt einen Weg für die problemlose Umwandlung des Natriumsulfats in das Natriumsulfid, so dass aus diesem in bekannter Weise die Natronlauge (NaOH) bzw. der Schwefel in gewünschter Form erzeugt werden kann. 



   Bei der Verwendung eines gasförmigen Reduktionsmittels, wie z. B. Methan   (CH), hat   es sich als günstig erwiesen, mit diesem Gasstrom auch einen Teil des Glaubersalzes durch das flüssige Glaubersalz hindurchzublasen, so dass die Zufuhr des Glaubersalzes erhöht werden kann. In der Zeichnung ist die Zufuhr der einzelnen Bestandteile zur Reduktionsanlage durch beschriftete Pfeile angedeutet, wobei gleichzeitig auch der Gasweg innerhalb der Reduktionsanlage durch Pfeile angedeutet ist. Die dünnen Pfeile, die auf den Badspiegel weisen, symbolisieren die Strahlung der Brennkammer auf den Badspiegel. 



   Beispiel : Aus den Spinnbädern einer Zellstoff-Kunstfaserfabrik fallen stündlich zirka 3 t Natriumsulfat an, das nach seiner Spaltung in den Produktionsprozess zurückgeführt werden kann. Ein Teil des anfallenden Natriumsulfats (zirka 50%) wird mit einer Korngrösse von 0, 2 mm in die Reduktionszone eines Schmelzkammerkessels eingeblasen und teilweise zu Natriumsulfid reduziert. Die Schmelzkammer hat eine Temperatur von etwas mehr als   IOOOOC.   Infolge der Kleinheit der Schmelzkammer beinhaltet die Schmelze zirka 60% Natriumsulfid, der Rest besteht aus nicht reduziertem Natriumsulfat. Der andere Teil des Natriumsulfats wird mit einem Reduktionsmittel, wie z. B.

   Methan oder einen anderen gasförmigen Kohlenwasserstoff, durch die Schmelze geblasen, wobei eine turbulente Zone geschaffen wird, in welcher nicht nur das eingeblasene, sondern auch das in der Schmelze gelöste Natriumsulfat zum grössten Teil zu Natriumsulfid reduziert wird. An der Oberfläche des Bades wird infolge der reduzierenden Atmosphäre ein weiterer Teil des gelösten Natriumsulfats in Natriumsulfid umgewandelt, so dass sich als Endprodukt eine   95% ige Na2S-Schmelze   ergibt. Entsprechend der Reduktionsgleichung 
Na2S04 + 2 C = Na2S + 2 C02 fallen somit stündlich etwa 1600 kg Natriumsulfid an, die mit etwa 80 kg Natriumsulfat verunreinigt sind. 



  Durch Umsatz mit Zinkoxyd und Auslaugen können daraus unter Berücksichtigung von Verlusten zirka 1550 kg Natronlauge erzeugt werden, der das nicht umgesetzte Glaubersalz als Verunreinigung zuzurechnen ist. Die Natronlauge wird nach entsprechender Nachbehandlung den Spinnbädern zugeführt und somit wieder verwendet. Dies erfolgt nach der Reaktionsgleichung 
Na2S + ZnO +   H20     =   2 NaOH + ZnS. 



  Das hiebei anfallende Zinksulfid kann durch Röstung unter Abgabe von Schwefeldioxyd in Zinkoxyd umgewandelt werden, wobei das freiwerdende   S02   zur Aufstärkung der   Kochsäure   oder auch zur Schwefelsäuregewinnung herangezogen wird. 



     PATENTANSPRÜCHE   : 
1. Verfahren zur Erzeugung von   Na2S durch   Reduktion von   Na2S04   mittels eines Reduktionsmittels,   dadurch gekennzeichnet,   dass das Na2S04 in reduzierender Atmosphäre geschmolzen und im geschmolzenen Zustand am Boden des Strahlungsraumes eines Schmelzkammerkessels gesammelt wird sowie am Boden von einem gasförmigen Reduktionsmittel bzw. von einem in einem Trägergasstrom gleichmässig verteilten festen Reduktionsmittel, insbesondere Koksstaub, durchströmt und in Na2S umgewandelt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als gasförmiges Reduktionsmittel eine verdampfte Kohlenwasserstoffverbindung, insbesondere mit Überschuss, verwendet wird. <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 Schmelzkammerkessel mit Luftunterschuss in der Schmelzkammer befeuert wird, wobei das Na2S04 staubförmig, insbesondere mit der Verbrennungsluft, in die Schmelzkammer eingeblasen wird und die reduzierenden Abgase über die Oberfläche der in der Wanne abgeschiedenen Schmelze geführt werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schmelzkammer verlassenden, reduzierenden Abgase in einer nachgeschalteten Brennkammer eines Dampfkessels unter Zusatz von Sekundärluft nachverbrannt werden. EMI3.2 vorgesehen ist, die am Boden (5) Düsen (6) zur Durchleitung eines Reduktionsmittels durch die Schmelze aufweist.

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wanne (4) teilweise von einem Rohrgitter (7) abgedeckt ist, durch welche die Abgase der Schmelzkammer einer Nachverbrennungskammer (8) zugeführt werden.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wanne (4) einen tiefen und einen rinnenförmigen seichten Teil umfasst, wobei der seichte Teil (9) unterhalb des Rohrgitters (7) angeordnet ist.