<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarbonat, ausge- hend von einer wässerigen Natriumchloridlösung.
Man kennt bereits eine Technik zur Herstellung von Natriumbicarbonat, wonach man eine wässerige Natriumchloridlösung und eine organische Lösung eines in Wasser unlöslichen Amins mit- einander mischt, das anfallende Gemisch mit einem Kohlendioxyd enthaltenden Gas behandelt, dann einer Dekantation unterwirft, um eine wässerige Natriumbicarbonatsuspension und eine organische
Amin-Hydrochlorid-Lösung zu trennen, und man behandelt die wässerige Natriumbicarbonat-Suspen- sion, um das feste Natriumbicarbonat, das sie enthält, und eine Mutterlauge zu trennen (GB-A-1082436, S. 2, Z. 105, bis S. 3, Z. 5 ; Central Patents Index, Basic Abstracts Journal, Section
E, Woche T. 49, Derwent Publication Ltd., London, Zusammenfassung 78430T-E : JP-A-7241237).
In der weiteren Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Amin-Technik" diese bekannte Tech- nik der Fabrikation von Natriumbicarbonat.
Bei der Amin-Technik fügt man gewöhnlich Natriumchlorid zur Mutterlauge der Kristallisation von Natriumbicarbonat, um die wässerige Natriumchlorid-Ausgangslösung wieder zu ergänzen. Diese
Praxis ermöglicht es, das gesamte Natrium und Carbonat- und Bicarbonationen aus der Mutterlauge zu gewinnen, und gewährleistet so einen maximalen Nutzungsgrad des verwendeten Natriums. Sie hat jedenfalls bis jetzt den Einsatz von Natriumchlorid grosser Reinheit erzwungen und insbesondere die Verwendung von Steinsalz verwehrt.
Tatsächlich hat die Anwesenheit von Verunreinigungen im Steinsalz und insbesondere von Calciumsulfat zur Folge, dass die Carbonat- und Bicarbonationen der Mutterlauge als Calciumcarbonat ausgefällt werden und Natriumsulfat gebildet wird, das in
Lösung geht ; daraus folgt einerseits ein Verlust an Carbonat- und Bicarbonationen und anderseits eine allmähliche Anreicherung der wässerigen Natriumchloridlösung an Natriumsulfat, was zu einer Verringerung der Löslichkeit von Natriumchlorid und zu Nebenreaktionen mit dem Amin führt, die für den guten Ablauf der Herstellungstechnik für Natriumbicarbonat schädlich sind.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarbonat, ausgehend von wässerigen Natriumchloridlösungen, zu schaffen, das an die Verwendung von Steinsalz unter Vermeidung der vorerwähnten Nachteile angepasst ist.
Die Erfindung betrifft nun also ein Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarbonat, bei dem man eine wässerige Natriumchloridlösung und eine organische Lösung eines in Wasser unlöslichen Amins mischt, das anfallende Gemisch mit einem Kohlendioxyd enthaltenden Gas zur Bildung einer wässerigen Natriumbicarbonat-Suspension und einer organischen Lösung von Amin-Hydrochlorid behandelt und die wässerige Natriumbicarbonatlösung zur Trennung des festen Natriumbicarbonats, das sie enthält, und einer Mutterlauge behandelt, wonach man die Mutterlauge mit wenigstens einem Teil der organischen Lösung des Amin-Hydrochlorids behandelt, das gebildete Kohlendioxyd abzieht und eine wässerige, verdünnte Natriumchloridlösung und eine organische Aminlösung getrennt gewinnt,
der verdünnten Natriumchloridlösung Steinsalz zusetzt und die anfallende konzentrierte wässerige Natriumchloridlösung und die organische Aminlösung in das vorgenannte Gemisch rückführt.
Besonderheiten und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der einzigen Figur, die ein allgemeines Schema einer Anlage zur Herstellung von Natriumbicarbonat nach der oben beschriebenen Amin-Technik darstellt, die eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens verkörpert.
Die in der Zeichnung dargestellte Anlage umfasst eine Kristallisationskammer --1--, die kontinuierlich mit einer wässerigen, praktisch gesättigten Natriumchloridlösung --2--, einer organischen Lösung eines primären Amins --3--, das in der wässerigen Natriumchloridlösung --2-- unlöslich ist, und einem Kohlendioxyd enthaltenden Gas --4-- beschickt wird. Die organische Lösung des primären Amins kann z. B. eine 50 gew. -%ige Lösung eines primären Alkylamins in Xylol sein.
Das Gas --4-- ist vorzugsweise ein angereichertes Gas, das 60 bis 80 Gew.-% Kohlendioxyd enthält, erhalten z. B. durch Mischen eines Kalkofengases mit einem Restgas des Brennens von Natriumbicarbonat zu Natriummonocarbonat in passenden Verhältnismengen. Die eingesetzte Gasmenge muss ausreichen, um einen beträchtlichen Teil des Natriumchlorids der Lösung --2-- in Natriumbicarbonat umzuwandeln. Als Abwandlung kann man vor der Behandlung in der Kristallisationskammer - eine partielle Kohlensäuresättigung des Gemisches mit Hilfe eines an Kohlendioxd armen
<Desc/Clms Page number 2>
Gases, wie eines Kalkofengases, durchführen.
Von der Kristallisationskammer --1-- zieht man eine Flüssigkeit --5-- ab, die aus einem Gemisch aus wässeriger Lösung und organischer Lösung besteht und Natriumbicarbonatkristalle suspendiert enthält. Diese Flüssigkeit --5-- wird in eine Dekantierkammer --6-- übergeführt, wo man auf Grund der Schwerkraft eine organische Lösung des Amin-Hydrochlorids --7-- und eine wässerige Natriumbicarbonat-Kristallbrühe --8-- trennt. Letztere wird in eine Absaug- oder Filtrationsvorrichtung --9-- gebracht, wo man getrennt festes Natriumbicarbonat --10-- und eine Mutterlauge --11-- gewinnt.
Nun spaltet man die organische Lösung des Hydrochlorids des primären Amins --7-- in zwei Fraktionen --12 und 13--, man führt eine Fraktion --12-- und die Mutterlauge --11-- in eine Reaktionskammer --14-- ein und unterwirft sie einem energischen Rühren, um eine Reaktion zwischen dem Natriumbicarbonat und dem Amin-Hydrochlorid zu verursachen, was zur Bildung von Natriumchlorid führt, das in wässerige Lösung geht, von primärem Amin führt, das in organische Lösung geht, und zu Kohlendioxyd führt. Die Bedeutung der Fraktion --12-- reicht aus, um das gesamte Natriumbicarbonat der Mutterlauge zu zersetzen. Um die Reaktion zwischen dem Natrium-
EMI2.1
z. B.mit Hilfe einer Vakuumpumpe --15-- ab.
Das aus der Reaktionskammer --14-- durch die Pumpe --15-- abgezogene Kohlendioxyd --28-- wird vorteilhafterweise in die Kristallisationskammer-l- zurückgeführt.
Aus der Reaktionskammer --14-- zieht man eine Flüssigkeit- 16--ab, gebildet von einem Gemisch einer verdünnten wässerigen Natriumchloridlösung und einer organischen Aminlösung ; man bringt diese Flüssigkeit --16-- in eine Dekantierkammer --17--, von der man die verdünnte wässerige Natriumchloridlösung --18-- und die organische Aminlösung --19-- getrennt gewinnt.
Die verdünnte wässerige Natriumchloridlösung --18-- wird dann in eine Steinsalzlagerstätte - geleitet, aus der man eine entsprechende Menge einer wässerigen, gesättigten Natriumchlo- ridlösung --21-- abzieht, die man mit dem Strom--2-- des Ausgangs-Natriumchlorids vereinigt.
Die organische Aminlösung --10-- aus der Dekantierkammer --17-- kann insgesamt mit der organischen Ausgangs-Aminlösung vereinigt und mit ihr in die Kristallisationskammer --1-- einge- führt werden.
Anderseits kann die organische Aminlösung --19-- aus der Dekantierkammer --17-- oder ein Teil --22-- davon mit der Fraktion --13-- der organischen Amin-Hydrochlorid-Lösung vereinigt werden.
Die Fraktion --13-- der organischen Amin-Hydrochlorid-Lösung (gegebenenfalls gemischt mit der organischen Aminlösung --22--) wird dann in an sich bekannter Weise nach der Amin-Technik bebandelt, um das Amin zu regenerieren. Dazu wird sie in eine Reaktionskammer --23-- gebracht, wo man sie einem Mischen mit einer wässerigen Calciumhydroxyd-Suspension --24-- unterwirft, und das anfallende Reaktionsgemisch --25-- wird in eine Dekantierkammer --26-- gebracht, aus der man eine wässerige Calciumchloridlösung --27-- und eine organische Aminlösung --3-- ge- trennt gewinnt, die man in den Kristallisator-l-rückführt.
Die Bedeutung der Erfindung ergibt sich aus der Beschreibung der folgenden Beispiele.
Beispiel 1 :
Man bringt in eine Reaktionskammer ein :
315 g einer wässerigen Natriumbicarbonatlösung und
700 g einer organischen Lösung des Hydrochlorids eines primären
Alkylamins mit 18 bis 24 Kohlenstoffatomen, in einem organischen, aromatischen Lösungsmittel, bekannt unter der
Handelsbezeichnung SHELLSOL AB (Shell).
Die wässerige Natriumbicarbonatlösung hatte folgende Gewichtszusammensetzung :
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<tb>
<tb> NaHC03 <SEP> 20, <SEP> 0 <SEP> g/kg
<tb> NaCl <SEP> 173, <SEP> 9 <SEP> g/kg
<tb>
Die organische Lösung enthielt pro kg 1, 115 Mol Amin-Hydrochlorid und 0. 246 Mol entsprechendes Amin.
In der Reaktionskammer wurden die beiden Lösungen mit einem mechanischen Rührer gerührt und von einem aufsteigenden Stickstoffstrom mit einem Durchsatz von 8 l/h durchströmt ; die Temperatur in der Reaktionskammer wurde ständig bei 400C gehalten :
Nach 90 min Reaktion waren 98, 7 Gew.-% des eingesetzten NatriumbicarbonatsinNaCl umgewandelt. Am Ende der 135 min Umsetzung wurde die Reaktionskammer geleert und die organische Phase und die wässerige Phase wurden getrennt gewonnen. Die gesammelte wässerige Phase erwies sich als eine wässerige Natriumchloridlösung frei von Natriumbicarbonat ; die gesammelte organische Phase enthielt pro kg 0, 356 Mol Amin und 1, 014 Mol Amin-Hydrochlorid.
Zu der gewonnenen wässerigen Natriumchloridlösung wurde bis zur Sättigung an Natriumchlorid Steinsalz zugegeben.
Beispiel 2 :
Der Versuch des Beispiels l wurde wiederholt, wobei die gleichen Arbeitsbedingungen reproduziert wurden, ausgenommen die Temperatur, die auf 60 C festgesetzt wurde. Es genügten 60 min Reaktion, um alles Natriumbicarbonat in Natriumchlorid umzuwandeln.
Beispiel 3 :
In einer Reaktionskammer wurde die im Versuch des Beispiels 1 verwendete wässerige und organische Lösung gerührt.
Die Reaktionskammer wurde ständig bei einer Temperatur von 50 C gehalten, und es wurde ein Unterdruck von 0, 1 bar mit Hilfe einer Vakuumpumpe erzeugt.
Nach 60 min Reaktion wurde die Reaktionskammer geleert und die organische und die wässerige Phase wurden getrennt gewonnen. Die gewonnene wässerige Phase erwies sich als eine wässerige Natriumchloridlösung frei von Natriumbicarbonat ; sie wurde durch Zusatz von Steinsalz an Natriumchlorid gesättigt. Die gewonnene organische Phase enthielt pro kg 0, 358 Mol Amin und 1, 015 Mol Amin-Hydrochlorid.
Beispiel 4 :
In die Reaktionskammer des Versuchs von Beispiel 3 wurden eingebracht :
EMI3.2
<tb>
<tb> 642 <SEP> g <SEP> einer <SEP> wässerigen <SEP> Natriumbicarbonatlösung <SEP> und
<tb> 168 <SEP> g <SEP> einer <SEP> organischen <SEP> Lösung <SEP> des <SEP> Hydrochlorids <SEP> eines <SEP> primären
<tb> Alkylamins <SEP> mit <SEP> 18 <SEP> bis <SEP> 24 <SEP> Kohlenstoffatomen <SEP> in <SEP> dem <SEP> vorerwähnten <SEP> organischen <SEP> aromatischen <SEP> Lösungsmittel
<tb> SHELLSOL <SEP> AB.
<tb>
Die wässerige Natriumbicarbonatlösung hatte folgende Zusammensetzung :
EMI3.3
<tb>
<tb> NaHCO <SEP> 3 <SEP> 18, <SEP> 6 <SEP> g/kg
<tb> NaCl <SEP> 170 <SEP> g/kg
<tb>
Die organische Lösung enthielt pro kg 1, 090 Mol Aminhydrochlorid und 0, 258 Mol des entsprechenden Amins.
Die Temperatur in der Reaktionskammer wurde auf 80 C und der Unterdruck auf 0, 4 bar festgesetzt.
Nach 60 min Reaktion wurde die Reaktionskammer geleert und die organische und die wässerige Phase wurden getrennt gewonnen. Die gewonnene wässerige Phase erwies sich als eine wässerige Natriumchloridlösung frei von Natriumbicarbonat ; sie wurde dann durch Zugabe von Steinsalz an Natrium gesättigt.
<Desc/Clms Page number 4>
Die gewonnene organische Phase enthielt pro kg 1, 214 Mol Amin und 0, 211 Mol Amin-Hydrochlorid.