DE1275036B - Verfahren zur raschen und quantitativen Herstellung waessriger Sulfatloesungen aus Sulfitloesungen durch Oxydation mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen - Google Patents

Verfahren zur raschen und quantitativen Herstellung waessriger Sulfatloesungen aus Sulfitloesungen durch Oxydation mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen

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DE1275036B
DE1275036B DE1964S0092223 DES0092223A DE1275036B DE 1275036 B DE1275036 B DE 1275036B DE 1964S0092223 DE1964S0092223 DE 1964S0092223 DE S0092223 A DES0092223 A DE S0092223A DE 1275036 B DE1275036 B DE 1275036B
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Dr Yun Kyong Shin
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YUN KYONG SHIN DR
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YUN KYONG SHIN DR
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D5/00Sulfates or sulfites of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D5/04Preparation of sulfates with the aid of sulfurous acid or sulfites, e.g. Hargreaves process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/24Sulfates of ammonium
    • C01C1/245Preparation from compounds containing nitrogen and sulfur
    • C01C1/246Preparation from compounds containing nitrogen and sulfur from sulfur-containing ammonium compounds
    • C01C1/247Preparation from compounds containing nitrogen and sulfur from sulfur-containing ammonium compounds by oxidation with free oxygen

Description

  • Verfahren zur raschen und quantitativen Herstellung wäßriger Sulfatlösungen aus Sulfitlösungen durch Oxydation mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur raschen und quantitativen Herstellung von wäßrigen Sulfatlösungen durch Oxydation von Sulfitlösungen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen unter Verwendung eines Katalysators.
  • Es ist bekannt, daß verdünnte wäßrige Sulfitlaugen oder -lösungen durch Sauerstoff oder Luft nach der Gleichung: 2 M2# S Q; + 0-, =;#:= 2 M' S 0, oxydiert werden können, worin Mr ein einwertiges Äquivalent eines Metalls bedeutet. Dabei fällt die an sich schon niedrige Reaktionsgeschwindigkeit in diesen verdünnten Sulfitlaugen noch mit steigender Sulfitkonzentration ab. Sie kann zwar durch Erhöhung von Druck und Temperatur etwas erhöht werden, jedoch nicht so weit, daß sie zu einem technisch brauchbaren Verfahren führt.
  • In der britischen Patentschrift 896 457 ist ein Verfahren zur Oxydation von Schwefeldioxyd in der Gasphase über Graphit oder einem mit einem Eisen(III)-salz imprägnierten Aluminiumoxyd beschrieben. Zur Oxydation wäßriger Sulfitlaugen ist dieses Verfahren nicht geeignet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Sulfitlösungen rasch und vollständig zum Sulfat umzusetzen, wobei man infolge des Einsparens der bisher bei derartigen Verfahren üblichen Schwefelsäurezugabe sehr wirtschaftlich arbeiten kann, da ein kleiner überschuß an Alkali oder schwefliger Säure sowie hohe Sulfitkonzentrationen keine Störungen ergeben. Die Oxydation von Sulfit zu Sulfat hat erhebliche Bedeutung, da einerseits Sulfitablaugen und Schwefeldioxyd als Abfallprodukte in großen Mengen zur Verfügung stehen und andererseits die Gewinnung von Sulfaten, insbesondere Ammoniumsulfat, für die Technik und Landwirtschaft von großer Bedeutung sind.
  • Man hat auch bereits Ammoniumsulfitlaugen mit einem Ammoniumsulfitgehalt bis zu 12% durch Zut' Clabe kleiner Mengen Kobaltsulfat, Kobaltchlorid oder Kobaltnitrat als Katalysator unter Einblasen von Sauerstoff oder Luft zu Ammoniumsulfat oxydiert, jedoch verlief die Oxydation unvollständig, da sich dabei diese Katalysatoren zersetzen. Dieses Verfahren zeigt ebenfalls erhebliche Mängel. Es wurde nun gefunden, daß Sulfitlösungen beliebiger Konzentration zu Sulfatlösungen oxydieren kann, wenn man feste Katalysatoren verwendet, die aus Oxyden und Sulfiden von Schwermetallen der Gruppen V bis VIII des Periodensystems bestehen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur raschen und quantitativen Herstellung von wäßrigen Sulfatlösungen durch Oxydation von Sulfitlösungen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen unter Verwendung eines Katalysators ist dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung unter gleichzeitiger Anwendung mindestens eines Schwermetalloxydes und mindestens eines Schwermetallsulfides von Metallen der Gruppen V bis VIII des Periodensystems bei Atmosphärendruck und bei 20 bis 70' C vorgenommen wird.
  • Bevorzugt werden Ammoniumsulfitlösungen zu Ammoniumsulfatlösungen oxydiert.
  • Es stellte sich heraus, daß zweckmäßig mehr als zwei Oxyde und ein Sulfid verwendet werden. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist im neutralen Gebiet am größten. Die Umsetzung kann diskontinuierlich erfolgen, indem man in die in einem zylindrischen Gefäß befindliche, den aufgeschlämmten Katalysator enthaltende Sulfiltlauge bei Temperaturen von 20 bis 701 C und normalem Druck von unten her feinverteilten Sauerstoff oder Luft einleitet, so lange, bis eine Probe der Lösung durch Jod-Stärke-Lösung angefärbt wird.
  • Man kann auch kontinuierlich arbeiten, indem man die Lauge durch eine Reihe von Gefäßen nacheinander strömen läßt, in die von unten her Sauerstoff eingeblasen wird, worauf die Lösung schließlich durch Abfiltrieren oder Zentrifugieren vom Katalysatorschlamm abgetrennt wird.
  • Man kann auch kontinuierlich die Sulfitlauge von oben her in ein mit Katalysatorgranulat gefülltes, senkrecht stehendes Reaktionsgefäß leiten, in das von unten Sauerstoff eingeblasen wird. Die Temperatur im Reaktionsgefäß steigt bei dieser Arbeitsweise auf etwa 90 bis 100' C infolge exothermer Reaktion. Durch einen Wärmeaustauscher kann man diese Wärme zum Vorwärmen der Sulfitlauge ausnutzen.
  • Dem bekannten Druckkochverfahren ist das neue Verfahren dadurch Überlegen, daß es bei Atmosphärendruck und niedriger Temperatur durchgeführt werden kann.
  • Besonders geeignet ist das vorliegende Verfahren zur Oxydation wäßriger Ammonium- und Alkalilösungen beliebiger Konzentration an Alkali und schwefliger Säure.
  • Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
  • Beispiel 1 Eine Lösung, die im Liter 211 g Ammoniak und 247 g schweflige Säure enthält, wurde auf 60' C vorgewärmt und ihr im zylindrischen Gefäß das Katalysatorgemisch aus CoS, Cr203, Fe,04 und Mno2 Mit einem Verhältnis von 0,4: 0,4: 0,4: 0,4 Gewichtsprozent, bezogen auf SO.-Gehalt der Lösung, als Pulver zugesetzt. Von unten wurde durch ein sehi feinkörniges Filter Sauerstoff in einer Menge von 3,5 1 je 0,11 Sulfitlauge je Minute eingeblasen, wobei bereits nach wenigen Sekunden die Temperatur rasch anstieg und nach wenigen Minuten etwa 100' C betrug. Bei der angegebenen Sauerstoffmenge war eine vollständige Oxydation nach 18 Minuten erreicht. Die Jod-Stärke-Reaktion war negativ, und es erwies sich, daß alles Sulfit zu Sulfat oxydiert wurde. Die Lösung wurde mit (NH.).S bzw. NH4OH neutralisiert und der Katalysator durch Zentrifugieren abgetrennt. Aus der klaren Muterlauge konnte durch Einengen Ammoniumsulfat als rein weißes Produkt gewonnen werden.
  • Beispiel 2 Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch mit einer auf 561 C vorgewärmten Lösung, die im Liter 378 g Natriumsulfit enthält, mit Katalysatorgemisch aus CoS, Cr.03, Fe"04, Ivln02 und Mo0" im Verhältnis 0,5: 0,6 - 0,4: 0,3: 0,2, bezogen auf SO2-Gehalt. Bei einer Sauerstoffgeschwindigkeit von 3 1 je 0,11 Sulfitlauge je Minute war die vollständige Oxydation bereits nach 3 Minuten beendet.
  • Beispiel 3 Es wurde entsprechend den Beispielen 1 und 2 verfahren. Eine Ausgangslösung, die auf 400 C vorgewärmt war und im Liter 70 g Ammoniak und 82 g schweflige Säure enthielt, wurde mit dem Katalysatorgemisch aus CoS, B40, und Fr"04 im Verhältnis von 0,8: 1,6 - 0,4, bezogen auf S02-Gehalt, versetzt. Bei einer Luftgeschwindigkeit von 5 1 je 0,11 Sulfitlauge je Minute war die vollständige Oxydation nach 6 Minuten erreicht.
  • Beispiel 4 Entsprechend dem Vorgehen nach den Beispielen 1 bis 3 wurde unter Verwendung der folgenden Katalysatorkombinationen gearbeitet: 1. mno#--COS-W03 2. Bi.0.#--MnOi-Fe.04-CoS 3. Bi.0ä--MnO#--W0ä-CoS-Fe,04 4. Cr20ä-MnOC--Fe.0c---Mo0..-CoS 5. Cr203--hIn0#--Fe"04-CoS-NiS 6. Bi209--Mn,04--Fe,(),f-Woä-CoS 7. Bi20,7-Mn,OC-Fe,()#--MO()ä-COS 8. Cr.20d-Mn,0,7-Fe.0c-W0,7-Mo0,j----CoS 9- B',oä-Mn304--Fe.04-CoS 10- Cr.03--Mll,04--Feä04-COS-Wo3 Es wurden Katalysatorrnengen von 0,016 bis 10 Gewichtsprozent, insbesondere 0,2 bis 1,6 Gewichtsprozent, angewandt. Das Verhältnis von Schwefel in den eingesetzten Sulfiden zu Sauerstoff in den, eingesetzten Oxyden lag zwischen 10: 1 und 1: 10, insbesondere zwischen 1. 5 und 5: 1.
  • Bei den angewandten Ammoniumsulfitlösungen, Natriumsulfitlösungen, Kaliumsulfitlösungen und Calciumbisulfitlösungen war die vollständige, Oxydation in sämtlichen Fällen nach 3 bis 20 Minuten erreicht.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur raschen und quantitativen Herstellung von wäßrigen Sulfatlösungen durch Oxydation von Sulfitlösungen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen unter Verwendung eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung durch gleichzeitige Anwendung mindestens eines Schwermetalloxydes und mindestens eines Schwermetallsulfides von Metallen der Gruppen V bis VIII des Periodensystems bei Atmosphärendruck und bei 20 bis 70' C vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniumsulfitlösungen zu Ammoniumsulfatlösungen oxydiert werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 896 457.
DE1964S0092223 1964-07-23 1964-07-23 Verfahren zur raschen und quantitativen Herstellung waessriger Sulfatloesungen aus Sulfitloesungen durch Oxydation mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen Pending DE1275036B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3962073A (en) * 1973-08-15 1976-06-08 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for treating a waste liquid of hydrosulfite

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB896457A (en) * 1959-09-01 1962-05-16 Basf Ag Improvements in the separation of sulphur oxides from waste gases

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