DE184728C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bicarbonaten des Natriums und Kaliums aus den wasserfreien Monocarbonaten einerseits und Gasen, welche Kohlendioxyd und Wasserdampf in äquimolekularen Mengen enthalten andererseits, unter Anwendung von erhöhtem Druck, welcher der Zersetzungstemperatur des betreffenden Bicarbonats entspricht.

ίο Die Bicarbonate der Alkalien werden gewöhnlich in der Weise gewonnen, daß das Monocarbonat in Wasser gelöst und durch die Lösung Kohlendioxyd geleitet wird. Insbesondere für das Natriumbicarbonat besteht indessen noch eine zweite Methode, welche darin besteht, daß man Kohlendioxyd über gewöhnliche Kristallsoda leitet, wobei ein Teil des Kristallwassers '■* abfließt und die Verunreinigungen der benutzten rohen Soda fortwäscht:

Na₂ CO₃-IOH₂O+ C O₂ = 2 NaHC O₃ + 9 H₂O.

Im ersteren Falle gewinnt man das Bicarbonat in gelöstem, im letzteren in trockenem Zustande.

Die Herstellung des Bicarbonats in gelöster Form findet besonders in der Kohlensäureindustrie ausgedehnte Anwendung, da eine solche Lösung schon beim Kochen die Hälfte ihres Gehaltes an C O₂ abspaltet, welches auf diesem Wege in reinem Zustande erhalten wird, während in der Lösung Monocarbonat zurückbleibt:

2 NaHC O₃ = Na₂ C O₃ + H₁ O + C O₂.

Die hierbei verwendeten Lösungen enthalten aber gewöhnlich nur 15 Prozent Bicarbonat, und es ergibt sich daraus ohne weiteres, daß es viel billiger sein würde, die Dissoziation des Bicarbonats durch Erhitzen des trockenen Bicarbonatpulvers anstatt durch Kochen der nur 15 prozentigen Lösung herbeizuführen. Bei der Dissoziation des trockenen Bicarbonatpulvers bleibt natürlich trockenes Monocarbonat zurück, welches von neuem durch Aufnahme von C O₂ -f- H₂ O in Bicarbonat übergeführt werden muß:

Na₂ C O₃ + H₂ O -f- C O₂ = Na H C O₃.

Die letztere Reaktion aber bietet für die Praxis große Schwierigkeiten, welche besonders in der Zuführung des Wassers liegen. Denn wenn man das trockene Monocarbonatpulver mit Wasser bespritzt, so verliert die Soda ihre Porosität und sintert krustenartig, so daß die Sättigung mit C O₂ nur unvollkommen vor sich geht. In die Praxis hat diese Methode sich daher keinen Eingang verschaffen können.

Die Kohlensäureindustrie stellt also die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, welches gestattet aus wasserfreiem Monocarbonat trockenes Bicarbonat herzustellen.

Dieses Problem hat man in der Weise zu lösen gesucht, daß man die C O₂-haltigen Verbrennungsgase von Koks mit der entsprechenden Menge Wasserdampf vermischte, urn dadurch eine gleichmäßige Verteilung des Wassers zu erzielen, und die so gesättigten Gase dem umzuwandelnden Monocarbonate zuführte. Nach der Angabe der diesbezüglichen Literatur muß aber die Temperatur des Gasdampfgemisches 70⁰ betragen, um eine Kondensation des Wasserdampfes zu verhindern.

Es ist nun durch Versuche festgestellt worden, daß bei einer Temperatur von jo° trockenes Monocarbonat nicht mehr imstande ist, unter normalem Druck aus dem oben beschriebenen Gemisch von Verbrennungsgasen und Wasserdampf C O₂ und H₂ O zu absorbieren; denn diese Temperatur liegt der Zersetzungstemperatur des Bicarbonats zu nahe, als daß eine Reaktion zustande kommen könnte.

Im weiteren Verfolg dieser Versuche ergab sich aber, daß trotzdem die Reaktion herbeigeführt werden kann, wenn man das Gasdampfgemisch unter Druck auf das Monocarbonat wirken läßt. In dieser Beobachtung liegt der Kernpunkt der vorliegenden Erfindung. Die Höhe des anzuwendenden Druckes entspricht natürlich dem bei der betreffenden Zersetzungstemperatur herrschenden Gasdruck; denn der Partialdruck des durch Stickstoff verdünnten Kohlendioxyds und Wasserdampfes muß ja die Zersetzungsspannung des Bicarbonats bei dieser Temperatur überwinden. Zum Gelingen dieser Reaktion trägt aber auch der im Gasgemisch enthaltene Stickstoff bei. Denn wollte man reines C O₂ -\- H₂ O verwenden, so liegt die Gefahr einer vorzeitigen Kondensation des Wasserdampfes durch die Druckerhöhung sehr nahe. Daher ist die Gegenwart eines indifferenten Gases, in diesem Falle also des Stickstoffs, von Bedeutung, um die Kondensation des Wasserdampfes unter allen Umständen zu verhüten.

Dieses Prinzip kann nun in folgender Weise in der Kohlensäureindustrie praktische Anwendung finden.

In langen, engen, horizontal liegenden Röhren befindet sich so viel Monucarbonatpulver, daß ungefähr die Hälfte des Querschnittes des Rohres damit angefüllt ist. Die andere Hälfte des Querschnittes bleibt offen für den Strom der C O₂-haltigen Verbrennungsgase, denen eine dem C O.₂-Gehalt äquimolekulare Menge Wasserdampf beigemischt ist. Während bei den bekannten Verfahren der Grundsatz galt, unter normalem atmosphärischen Druck die Absorption der Kohlensäure bei niedriger, die Wiederabspaltung bei hoher Temperatur vorzunehmen, also bei gleichbleibendem Druck die Temperatur zu wechseln, verfährt man bei dem vorliegenden .Verfahren umgekehrt, indem man bei gleichbleibender Temperatur den Druck .wechselt, das heißt also, das in den Rohren enthaltene Carbonatpulver wird durch Heizung von außen her konstant auf der Temperatur gehalten, bei welcher das Bicarbonat sich zersetzt. Sobald nun das C O₂-haltige Gasdampfgemisch unter entsprechend hohem Druck mit dem Monocarbonat in Berührung kommt, muß nach dem oben dargelegten Prinzip trotz der hohen Temperatur Bicarbonat entstehen. Wenn man aber darauf die Entlastung eintreten läßt, geht sofort die Zersetzung vor sich, indem C O₂ + H₂ O entweichen. Der Wasserdampf wird durch Kondensation und Trocknung entfernt und das zurückbleibende reine C O₂ durch Kompression verflüssigt. Die Absorption wird also durch Erhöhung des Druckes, die Wiederabspaltung durch Entlastung bewirkt. Dieser Wechsel des Druckes bei gleich hoher Temperatur hat vor dem Wechsel der Temperatur bei gleichem atmosphärischen Druck den Vorteil der größeren Bequemlichkeit, weil das trockene Pulver schlecht zu heizen und zu kühlen ist, dagegen der Druck leicht verändert werden kann. Man kann den Verbrennungsgasen auf diesem Wege ungefähr 75 Prozent ihres Gehaltes an CO₂ entziehen.

Ein Verfahren zur Darstellung von Bicarbonaten, welches mit dem vorliegenden einige äußerliche Ähnlichkeit besitzt, ist von Babbit vorgeschlagen. Derselbe will die Behandlung der Soda mit Kohlensäure in einer starken, eisernen Kammer vornehmen, um die Absorption zu begünstigen. Bei diesem Verfahren kommt aber nur die beschleunigende Wirkung des Drucks in Frage, denn da Babbit bei normaler Temperatur arbeiten will, geht die Reaktion auch ohne Druck, wenn auch langsamer, vor sich. Wenn man aber bei einer Temperatur arbeiten will, welche der Zersetzungsspannung des Bicarbonats' entspricht, so ist mit normalem Druck überhaupt keine Umsetzung zu erreichen, sondern man muß unbedingt mit höherem Druck arbeiten, ■ um die" Zersetzungsspannung zu überwinden. In diesem Falle ist der Druck also nicht ein beschleunigender Faktor, sondem er ermöglicht erst die Reaktion, ist also eine notwendige Bedingung für das Gelingen der Absorption.

Zur praktischen Ausführung des Verfahrens ist es erforderlich, CO₂ und H₀ O in molekularem Verhältnis über das trockene Monocarbonat zu führen, entsprechend der Reaktionsgleichung:

Na₂ CO₃ -f H₂O + CO₂ = 2 NaHC O₃.

Unter keinen Umständen darf ein Überschuß an Wasserdampf vorhanden sein, da

in diesem Falle das trockene Carbonatpulver leicht Kristallwasser aufnimmt, zusammenbackt und zu einer harten Masse erstarrt. Hierdurch würde aber der ganze Prozeß zum Stillstand, kommen. Das dauernde Lockerbleiben der Absorptionsmasse, sowohl in ihrem Zustände als Monocarbonat wie als Bicarbonat, ist also ein wesentlicher Faktor für das Gelingen des Verfahrens, und es ist

to daher darauf zu achten, daß den C Ölhaltigen Verbrennungsgasen immer das richtige Quantum Dampf zugeführt wird.

Am sichersten und zugleich am einfachsten ist es, die Auspuffgase eines Sauggas- bezw.

Generatorgasmotors zu benutzen, denn da das im Generator nach der Gleichung

C + H₂O = CO + H₃

erzeugte Gas im Zylinder des Gasmotors nach der Gleichung

C O + H₂ + O₂ = C O₂ + H₂ O

verbrennt, so enthalten die Auspuffgase das Kohlendioxyd und den Wasserdampf gleich im genau molekularen Verhältnis gemischt und können direkt auf das trockene Monocarbonat geführt werden. Dazu kommt noch, daß die Auspuffgase so stark mit Stickstoff verdünnt sind, daß selbst bei starker Kompression eine vorzeitige Kondensation des Wasserdampfes nicht zu befürchten ist. Auf der Ausnutzung dieser besonderen Zusammensetzung der Auspuffgase beruht daher die beste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Der Gedanke, die C O₂-haltigen Auspuffgase eines Gasmotors zur Darstellung von Bicarbonaten heranzuziehen, ist an sich nicht Er ist aber nur in der Gestalt ausge-

sprochen worden, daß die Gase in eine wässerige Monocarbonatlauge geleitet werden, um das C O₂ durch Absorption aus dem Gasgemisch zu isolieren. Der Stickstoff spielt also überhaupt keine Rolle bei der Reaktion, und der Gehalt an Wasserdampf kommt auch nicht in Frage, weil die Gase so wie so in wässerige Lauge geleitet werden. Die Aufgabe der Auspuffgase ist also in beiden Fällen ganz verschieden: Bei dem bekannten Verfahren dienen die Gase nur als C O₂-Quelle, während bei dem vorliegenden neuen Verfahren jeder der drei Bestandteile der Auspuffgase seine besondere Rolle spielt, der Wasserdampf und das Kohlendioxyd sind chemisch wirksam, und der Stickstoff dient zur Vermeidung einer vorzeitigen Kondensation des Wasserdampfes.

Claims (2)

Pate nt-An Sprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von Alkalibicarbonaten durch Behandlung der entsprechenden wasserfreien Monocarbonate mit Kohlendioxyd und eine diesem äquimolekulare Menge Wasserdampf enthaltenden Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Behandlung bei einem der Zersetzung des Bicarbonats entsprechenden erhöhten Druck vorgenommen wird.

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 unter Benutzung der Auspuffgase eines Generator- bezw. Sauggasmotors.