DE1016242B - Verfahren zur Herstellung von wasser- und eisenfreiem Natriumsulfid - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von wasser- und eisenfreiem Natriumsulfid

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DE1016242B
DE1016242B DEF17818A DEF0017818A DE1016242B DE 1016242 B DE1016242 B DE 1016242B DE F17818 A DEF17818 A DE F17818A DE F0017818 A DEF0017818 A DE F0017818A DE 1016242 B DE1016242 B DE 1016242B
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DE
Germany
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iron
sodium sulfide
anhydrous
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sodium
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DEF17818A
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English (en)
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Dipl-Ing Heinz Beyer
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/22Alkali metal sulfides or polysulfides
    • C01B17/24Preparation by reduction
    • C01B17/26Preparation by reduction with carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von wasser-und eisenfreiem Natriumsulfid Ein Verfahren zur Herstellung von Natriumsulfid, das weder Wasser noch Eisen enthält, ist in der Technik unbekannt. Das im Handel erhältliche Natriumsulfid wird in jedem Fall durch Reduktion von Natriumsulfat hergestellt, und zwar meistens mittels Kohle, aber auch mittels Wasserstoffs und anderer reduzierender Gase. Die Reduktion mit Kohle liefert eine Rohschmelze, die neben Natriumsulfid erhebliche Mengen an Verunreinigungen und Nebenprodukten enthält, wie nicht umgesetzte Kohle, Aschebestandteile und Gangart der Kohle, Carbonate, Sulfite. Thiosulfate des Natriums und Eisenverbindungen. Diese Rohschmelze wird üblicherweise mit Wasser ausgelaugt, so daß der wasserlösliche Teil der Verunreinigungen und erhebliche Mengen von Eisen in die Lauge mitgehen. In der wäßrigen Lösung finden später noch weitere Umsetzungen statt, die zu unerwünschten Nebenprodukten führen. Durch Eindampfen der Lauge gewinnt man entweder Kristalle der Zusammensetzung Nag S - 9 H2 O oder unter weiterem Eindampfen ein als Schmelze erstarrendes Produkt mit 60°/o Nag S. Beide Hydrate, sowohl das aus der Lösung kristallisierte mit 32°/o Na. S wie auch besonders das aus der Schmelze erstarrte mit 60'°/o Na, S, enthalten erhebliche Mengen an Soda, Sulfit, 'Thiosulfat, Sulfat und Eisensalzen. Die handelsübliche Ware mit 60% Nag S ist durch das Eisen dunkelrotbraun gefärbt und für bestimmte Verwendungszwecke, z. B. für die Textilbehandlung, kaum brauchbar. Die restlichen 40% Wassergehalt durch weiteres Eindampfen zu verringern, ist wegen des außerordentlichen steilen Anstiegs der Schmelztemperatur oberhalb 601/o Na 2 S wirtschaftlich nicht mehr annehmbar und technisch nicht durchzuführen, da ein geeigneter, gegen konzentriertere Natriumsulfidschmelze beständiger Werkstoff nicht bekannt ist. Schon das Eindampfen auf nur 60% Nag S erfordert teure Sonderlegierungen oder verursacht hohen Verschleiß an anderen Werkstoffen.
  • Handelsfähiges wasserfreies Natriumsulfid ist zwar auch schon hergestellt worden, nämlich durch Reduktion von Natriumsulfat mit Wasserstoff; jedoch bedeutet die Anwendung von Wasserstoff einen erheblichen Mehraufwand sowohl wirtschaftlich im Vergleich zu der wohlfeilen Kohle als auch apparativ bezüglich der Abdichtung des Reaktionsofens, sowohl gegen Lufteintritt als auch gegen Wasserstoffaustritt. Außerdem aber ergibt dieses Verfahren immer noch eine eisenhaltige Ware, auch wenn man dem Sulfat keinen Eisenkatalysator zusetzt, da schon das technisch verfügbare Natriumsulfat mindestens so viel Eisen mitbringt, daß bei der Anwendung des daraus erhaltenen Sulfids Mißfärbungen eintreten.
  • Es wurde nun ein Verfahren gefunden, durch Reduktion von i\Tatriumsulfat mit Kohle oder auch anderen Reduktionsmitteln ein Natriumsulfid von hervorragender Reinheit zu gewinnen, das insbesondere frei von Eisen und Wasser ist. Das Verfahren beruht auf der Entdeckung, daß wasserfreies Natriumsulfid im Gegensatz zum Hydrat in Alkoholen gut löslich ist.
  • Es wurde gefunden, das wasserfreies Natriumsulfid zu 160 g, also 2,05 Mol Nag S, von 1 1 Methanol bei 20° gelöst wird, dagegen das Nonahydrat nur zu 30g, also 0,12 Mol Nag S - 9H20. Das hierauf begründete Verfahren besteht nun darin, daß nach in an sich bekannter Weise durchgeführter Reduktion von Natriumsulfat, beispielsweise mit Kohle, die so erhaltene Rohschmelze mit einem Alkohol extrahiert und der Extrakt nach Filtration zur Trockne eingedampft wird. Falls Extraktionsmittel und Rohschmelze nicht völlig wasserfrei sind, bleibt das Wasser mit einem dementsprechend kleinen Anteil des Natriumsulfids im Rückstand. Das durch Kondensation zurückgewonnene und von neuem für das Verfahren verwendete Extraktionsmittel wird so im Verlauf der erstmaligen Verwendung wasserfrei. Offenbar drängt die hohe Natriumsulfidkonzentration nach dem Massenwirkungsgesetz die ohnehin geringe Löslichkeit des Hydrats praktisch gänzlich zurück. Das durch Abdampfen des Extraktionsmittels gewonnene Natriumsulfid enthält weder Wasser noch Eisen noch Sulfid, Sulfat oder Thiosulfat. Lediglich Natriumcarbonat kann in Anteilen bis zu 519/o vorhanden sein; außerdem elementarer Schwefel, soweit solcher in der Rohschmelze enthalten und in dem benutzten Alkohol löslich ist.
  • Außer Methanol eignen sich andere aliphatische oder aromatische, auch mehrwertige Alkohole als Extraktionsmittel. So hat sich gezeigt, daß Na. ,S z. B. in Äthanol zu 90 g, in Isobuty lalkohol zu 31 g, in Benzylalkohol zu mehr als 40 g, in Äthylenglykol zu mehr als 200 g je Liter gelöst werden kann. Dabei ist die Sättigung in dem Glykol mit 200 g Na2S je Liter noch nicht erreicht, nur sind konzentriertere Lösungen wegen stark erhöhter Viskosität nicht mehr mit einfachen Mitteln filtrierbär. Bei Anwendung hochsiedender Alkohole empfiehlt sich; das Eindampfen des Extraktes im Vakuum durchzuführen, um Merkaptanbildung zu vermeiden, wenngleich diese auch in 197° heißem, also unter Atmosphärendruck siedendem Glykol noch sehr gering ist und daher die Ausbeute nicht nennenswert beeinträchtigt.
  • Neben der ausgezeichneten Reinheit gehört zu den Vorteilen des wasserfreien Erzeugnisses der geringe wirtschaftliche Aufwand für Lagerung und Beförderung. Gegenüber der wäßrigen Extraktion ergibt das Verfahren auch höhere Ausbeuten, weil sich der Extraktionsrückstand mit Alkoholen, beispielsweise Methanol, gründlicher auswaschen läßt als in der bisher üblichen Weise mit Wasser, bei welcher der gequollene Rückstand hartnäckig Natriumsulfid zurückhält. Anhaftender Alkohol wird durch Abdampfen und Kondensation des Dampfes so gut wie vollständig zurückgewonnen.
  • Es hat sich weiterhin erwiesen, daß die Lösung von Natriumsulfid in Alkohol Eisen nicht angreift, so daß als Apparatewerkstoff gewöhnlicher Stahl verwendet werden kann. Dagegen erfordert die Konzentrierung einer wäßrigen Natriumsulfidlösung kostspielige und schwer zu verarbeitende Metalle, nämlich das nur sehr begrenzt haltbare Gußeisen, -Nickel oder hochnickel- und chromhaltige Legierungen.
  • Zu betonen ist schließlich noch, daß die im Vergleich zum Wasser nur die Hälfte oder weniger betragende spezifische Verdampfungswärme eines organischen Lösungsmittels zu dessen völligem Abdatnpfen aus einer 10 bis 20% Natriumsulfid enthaltenden Lösung nicht mehr Energie erfordert, als bisher zum Eindampfen einer wäßrigen Lösung von üblicherweise 20 bis 3011/o N 112 S auf 60% l\Ta2 S aufzubringen ist. Beispielsweise enthält die bei 20° gesättigte Methanollösung 16,5% Nag S. Unter Vernachlässigung der einer wäßrigen Lauge ähnlichen Lösungswärme läßt sich leicht errechnen, daß daraus mit einem Aufwand von 135 000 kcal 100 kg reines Na, S zu erhalten sind, mit gleichem Energiebetrag also wie aus einer 24% Nag S enthaltenden wäßrigen Lösung 100 kg N a2 S mit zusätzlich 67 kg restlichem H20.
  • Beispiel 430 g stückige Rohschmelze - gewonnen durch Reduktion von Natriumsulfat mit Kohle - tnit einem Gehalt von 75.5'% Na, S werden mit 2 1 Methanol übergossen und unter Rühren 2 Stunden am Rückflußkühler in der Wärme behandelt. Nach beendeter Extraktion wird Lösung und Rückstand auf der Drucknutsche getrennt. Die klare gelbliche Lösung hat ein spezifisches Gewicht von 0,9-1 und enthält 155g N a2 S im Liter. Sie wird unter Rückgewinnung des Alkohols bis zur vollständigen Trockenheit eingedampft. Erhalten werden 320 g einer feinkristallinen Ware mit 94,8011/o Na. s, 2,00°/o Nag C03 und 3,20% \Tatriumtrithiocarbonat. Der auf der Drucknutsche erhaltene Rückstand wird mit etwa 300 cm3 Methanol aufgeschlämmt, gerührt und abermals filtriert. Bei der zweiten Extraktion werden noch 11,1 g Na2S gelöst. Diese sehr verdünnte Lösung wird für eine weitere Extraktion an Stelle von frischem Lösungsmittel eingesetzt. Der zweite Filterrückstand enthält als Nutschenkuchen noch etwa 18% Methanol, die durch Erwärmen auf 70° abgetrieben und wiedergewonnen werden. Der trockene Rückstand enthält schließlich 7,9g Nag S. Die Ausbeute an Na, S ist demnach 97,611i°.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRüCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von wasser- und eisenfreiem N atriumsulfid durch Reduktion von Natriumsulfat, dadurch gekennzeichnet, daß die durch an sich bekannte Reduktion mit Kohle oder reduzierenden Gasen erhaltene Rohschmelze mit Alkoholen behandelt, die dabei entstehende Natriumsulfidlösung filtriert und aus dieser das Natriumsulfid durch Abdampfen des Alkohols gewonnen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als extrahierender Alkohol Methanol angewandt wird.
DEF17818A 1955-06-29 1955-06-29 Verfahren zur Herstellung von wasser- und eisenfreiem Natriumsulfid Pending DE1016242B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1068677B (de) * 1959-11-12 Kali-Chemie Aktiengesellschaft, Hannover Verfahren zur Herstellung eines eisenfreien Natriumsulfids mit 60% Natriumsulfidgehalt
US6503474B1 (en) 1997-12-16 2003-01-07 Degussa Ag Process for the preparation of anhydrous sodium sulfide

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1068677B (de) * 1959-11-12 Kali-Chemie Aktiengesellschaft, Hannover Verfahren zur Herstellung eines eisenfreien Natriumsulfids mit 60% Natriumsulfidgehalt
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