DE1263727B - Verfahren zur Gewinnung von Natriumbicarbonat - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

COId

Deutsche Kl.: 121-7/18

1263 727
B80880IV a/121
9. März 1965
21. März 1968

Bei der Gewinnung von Natriumbicarbonat durch Umsetzen von wässerigen, Natriumchlorid enthaltenden Lösungen mit Ammoniak und Kohlendioxyd nach der Gleichung

NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O ->· NaHCO₃ + NH₄Cl

wird das in fester Form ausfallende Natriumbicarbonat von der Lösung abgetrennt. Aus den Mutterlaugen wird in der Regel durch Einwirken von Ätzkalk Ammoniak frei gesetzt, das erneut verwendet wird. Es sind aber auch Verfahren bekannt, bei denen aus dieser Lösung, z. B. nach Sättigen mit Natriumchlorid und anschließendem Kühlen, festes Ammoniumchlorid auskristallisiert wird, das ebenfalls von der Mutterlauge abgetrennt und als solches gewonnen wird. Aus dieser Mutterlauge kann durch Behandlung mit Ammoniak und Kohlendioxyd erneut Natriumbicarbonat ausgefällt werden.

Hierzu wird in der von festem Ammoniumchlorid befreiten Lösung zunächst die erforderliche Menge Ammoniak absorbiert, das auch schon etwas Kohlendioxyd enthalten kann, während die Hauptmenge des Kohlendioxyds erst anschließend zugeführt wird. Die Absorption des Kohlendioxyds kann chargenweise in Reaktionskesseln erfolgen oder kontinuierlich in hohen, mit zahlreichen Böden versehenen Kolonnen, in denen die ammonisierte Lösung von oben und das Kohlendioxyd von unten zugeführt wird. Am Boden der Kolonne wird die festes Natriumbicarbonat enthaltende Lösung abgezogen.

Bei der Absorption des Ammoniaks in der wässerigen Lösung, der nachfolgenden Umsetzung mit Kohlendioxyd sowie bei der Kristallisation des Natriumbicarbonats werden erhebliche Wärmemengen frei, die zum Teil in den Kolonnen durch darin eingebaute Kühleinrichtungen abgeführt werden müssen. Dabei läßt es sich nicht vermeiden, daß die Kühlflächen durch ausfallendes Natriumbicarbonat verkrustet werden, so daß deren Wirksamkeit verhältnismäßig rasch vermindert wird. Die Kolonnen müssen daher in kurzen Zeitabständen gereinigt werden. Hierzu führt man in die Kolonne frische ammonisierte Lauge ein, durch die die Ablagerungen wieder aufgelöst werden.

In der britischen Patentschrift 722234 ist ein zyklisches Verfahren zur Herstellung von Natriumbicarbonat und Ammoniumchlorid in zwei Stufen beschrieben, das sich insbesondere auf die Gewinnung des Ammoniumchlorids aus den nach Abtrennung des Natriumbicarbonats anfallenden Mutterlaugen bezieht. Die Herstellung des Natriumbicarbonats durch Sättigen von wässerigen Lösungen von Verfahren zur Gewinnung von Natriumbicarbonat

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, 6700 Ludwigshafen

Als Erfinder benannt:
Dr. Karl Otto Schmitt, 6800 Mannheim;
Dr. Günter Hansen, 6710 Frankenthal;
Dr. Hans Müller, 6700 Ludwigshafen

Natriumchlorid mit Ammoniak und anschließende Umsetzung mit Kohlendioxyd erfolgt in der üblichen Weise in mit Kühlern ausgestatteten Fällkolonnen. Die Kühlflächen der Kühler werden durch das ausfallende Natriumbicarbonat rasch verkrustet, wodurch sich ihre Wirksamkeit vermindert. Die Kolonnen müssen daher in kurzen Zeitabständen gereinigt werden. Die Reinigung erfolgt in der Weise, daß man in die Kolonnen frische ammonisierte Lauge einführt, durch die die Verkrustungen wieder aufgelöst werden. Dies bedeutet für die betroffene Kolonne aber eine Unterbrechung in der Herstellung von Natriumbiccarbonat.

Es wurde nun gefunden, daß die Bildung dieser Verkrustungen bei der Gewinnung von Natriumbicarbonat durch stufenweises Umsetzen von Ammoniak und Kohlendioxyd in einer im Kreislauf geführten natriumchloridhaltigen Mutterlauge, Abtrennen des in fester Form anfallenden Natriumbicarbonats, anschließendes Lösen von frischem Natriumchlorid in der Mutterlauge, Kühlen der Mutterlauge zwecks Entzug von Ammoniumchlorid und Rückführung der Mutterlauge in die Umsetzungszone praktisch vollkommen vermieden werden kann, wenn in einer ersten Stufe in die Mutterlauge die gesamte Ammoniakmenge und gleichzeitig oder getrennt so viel Kohlendioxyd eingeführt wird, als für die Bildung einer an Natriumbicarbonat nahezu gesättigten Lösung erforderlich ist, wobei eine Temperatur von höchstens 60° C eingehalten wird, anschließend die Mutterlauge, gegebenenfalls nach deren Kühlung, mit einer Temperatur von maximal 35^D C, vorzugsweise 20 bis 35° C, in eine zweite Stufe eingeführt wird, in der die zur Ausfällung des Natriumbicarbonats erforderliche restliche Menge an Kohlendioxyd ohne weitere Kühlung zugeführt wird.

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Wesentlich ist, daß die bei der Absorption und Umsetzung entstehende Wärme dann aus der Mutterlauge abgezogen wird, wenn diese noch kein festes Natriumbicarbonat enthält. Dadurch, daß die Temperatur der Mutterlauge vor ihrem Eintritt in die zweite Stufe auf maximal 35° C eingestellt wird, ist eine weitere Kühlung der Lauge in dieser Stufe nicht mehr erforderlich. Wird z. B. die Lauge in diese Stufe mit einer Temperatur von 20 bis 35° C eingeführt, so steigt die Temperatur in dieser Stufe durch die Umsetzung mit dem restlichen Kohlendioxyd auf 35 bis 50° C, einem Temperaturbereich, bei dem das Natriumbicarbonat in gut abtrennbarer Form anfällt.

Ein wesentlicher Teil der erzeugten Wärme kann auch in der ersten Stufe abgeführt werden. Man trägt dafür Sorge, daß die Temperatur in dieser Stufe nicht über 60° C ansteigt, da sonst die Kohlensäure nicht umgesetzt wird. Die Temperatur in dieser Stufe sollte andererseits vorteilhaft oberhalb von 35° C liegen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. so durchgeführt werden, daß man in einen zweckmäßig turmartigen Behälter, der mit einer an Natriumbicarbonat nahezu gesättigten Lösung gefüllt ist, kontinuierlich die natriumchlorid- und ammoniumchloridhaltige Mutterlauge zusammen mit den für die Aufrechterhaltung der Konzentration erforderlichen Mengen an Kohlendioxyd und Ammoniak einführt. Gleichzeitig wird die entsprechende Menge umgesetzter Lauge aus dem Turm abgezogen. Zwecks Abführung der gebildeten Wärme kann der Turm mit Kühlvorrichtungen versehen sein. Entweder hier oder durch einen nachgeschalteten Kühler wird die Lauge auf Temperaturen von maximal 35° C gekühlt und mit dieser Temperatur in ein zweites turmartiges Reaktionsgefäß eingeführt, das mit fertig umgesetzter Lösung, die ausgefälltes Natriumbicarbonat suspendiert enthält, angefüllt ist. Gleichzeitig wird in dieses Gefäß Kohlendioxyd eingeleitet und die der zugeführten Laugemenge entsprechende Menge fertig umgesetzter Lauge zusammen mit dem darin suspendierten Natriumbicarbonat abgezogen. Die Restcarbonisierung der Lauge kann auch in mehreren hintereinandergeschalteten Reaktionsgefäßen vorgenommen werden. In der zweiten Stufe wird im Gegensatz zur ersten Stufe das eingeführte Kohlendioxyd nicht vollständig absorbiert. Der nichtabsorbierte Anteil kann nach Verlassen der Reaktionsgefäße zweckmäßig für die Begasung der Lauge in der ersten Stufe wieder verwendet werden. Selbstverständlich kann die Begasung der Lauge in der ersten Stufe ebenfalls in mehreren Behältern erfolgen, wobei jedoch stets darauf zu achten ist, daß die Temperatur nicht über 60° C ansteigt. Die Begasung der Lauge in der ersten Stufe mit Ammoniak und Kohlendioxyd kann auch getrennt voneinander erfolgen.

Beispiel

In einen 4 m hohen Behälter mit einem Durchmesser von 1,2 m werden stündlich 8 m³ einer Lösung eingeführt, die je Kubikmeter 200 kg Natriumchlorid, 120 kg Ammoniumchlorid, 30 kg Ammoniumsulfat und 82 kg Ammoniumcarbonat enthält. In dem gleichen Zeitraum werden kontinuierlich 90 m³ Kohlendioxyd und 220 m³ Ammoniak eingeführt. Sobald der Behälter sich gefüllt hat, verläßt eine dem Zulauf entsprechende Menge vorcarbonisierter Lauge den Behälter durch einen nahe dessen oberem Ende angeordneten Überlauf. Die Temperatur der Lösung wird innerhalb des Behälters auf etwa 45° C gehalten. Die den Behälter verlassende Lauge wird in einem Kühler auf etwa 28° C gekühlt und dann in einen 40 m^s fassenden, 12 m hohen Turm eingeführt, in den gleichzeitig ohne weitere Kühlung 350 m³ Kohlendioxyd pro Stunde eingeleitet werden. Auch hier wird, nachdem der Turm sich gefüllt hat, die Lösung zusammen mit dem ausgefallenen Natriumbicarbonat durch einen Überlauf abgezogen. Die Temperatur der Lösung innerhalb des Turmes steigt auf 42° C. Anschließend wird das Natriumbicarbonat in üblicher Weise, z. B. mit Filtern und/oder Zentrifugen, von der Mutterlauge abgetrennt. Diese wird mit Natriumchlorid gesättigt, auf 20⁰C gekühlt und das abgeschiedene Ammoniumchlorid abgetrennt. Die so behandelte Mutterlauge gelangt dann von da wieder zurück in den ersten Behälter.

Stündlich werden 840 kg eines grobkristallinen Natriumbicarbonats gewonnen.

In dem ersten Behälter, in dem noch kein festes Bicarbonat gebildet wird, entstehen keinerlei Verkrustungen, während sich die Wandungen des zweiten mit einer dünnen Schicht von Natriumbicarbonat überziehen, die so dicht ist, daß die Behälterwand vor Korrosion durch die Lauge geschützt wird. Diese Schicht wächst so langsam, daß der Behälter mehrere Wochen lang ununterbrochen in Betrieb gehalten werden kann, ehe eine Reinigung erforderlich wird. Durch Einwirken von Wasserdampf oder ammonisierter Mutterlauge läßt sich diese Schicht leicht wieder beseitigen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Natriumbicarbonat und Ammoniumchlorid durch stufenweises Umsetzen von Ammoniak und Kohlendioxyd in einer im Kreislauf geführten, natriumchloridhaltigen Mutterlauge, Abtrennen des in fester Form anfallenden Natriumbicarbonats, anschließendes Lösen von frischem Natriumchlorid in der Mutterlauge, Kühlen der Mutterlauge zwecks Entzug von Ammoniumchlorid und Rückführung der Mutterlauge in die Umsetzungszone, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe in die Mutterlauge die gesamte Ammoniakmenge und gleichzeitig oder getrennt so viel Kohlendioxyd eingeführt wird, als für die Bildung einer an Natriumbicarbonat nahezu gesättigten Lösung erforderlich ist, wobei eine Temperatur von höchstens 60° C eingehalten wird, anschließend die Mutterlauge, gegebenenfalls nach deren Kühlung, mit einer Temperatur von maximal 35° C, vorzugsweise 20 bis 35° C, in eine zweite Stufe eingeführt wird, in der die zur Ausfällung des Natriumbicarbonats erforderliche restliche Menge an Kohlendioxyd ohne weitere Kühlung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Lösung in der ersten Stufe oberhalb 35° C gehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 722 234.

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