DE2440544C2 - - Google Patents
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Chlor
und Natriumcarbonat, bei welchem eine wäßrige Natriumchloridlösung
in einer Diaphragmazelle elektrolysiert wird und aus
der Diaphragmazelle eine alkalische Lösung von Natriumchlorid
und Natriumhydroxid abgezogen wird und die alkalische Lösung
mit einem kohlendioxidarmen Gas in Abwesenheit von Ammoniak
ohne Herbeiführung von Ausfällungen carbonisiert wird und die
erhaltene, carbonisierte Lösung in eine Ammoniaksodaanlage
überführt wird.
Es ist bekannt, daß bei der Elektrolyse einer wäßrigen Natriumchloridlösung
in Diaphragmazellen kein 100prozentiger Zersetzungsgrad
zu erreichen ist, so daß die gewonnene Natronlauge immer
einen mehr oder weniger hohen Anteil an nicht umgesetzten Natriumchlorid
aufweist. Aus diesem Grunde wird diese Natronlauge auch
gelegentlich als "kaustische Sole" bezeichnet. In der Praxis liegt
der Umwandlungsgrad des Natriumchlorids bei der Elektrolyse aus
Gründen der Strombedarfskosten und der Stromausnutzung bei etwa
50%. Die erhaltenen relativ verdünnten Lösungen müssen dann in
einem Mehrfachverdampfer, der mit Salzabscheidern gekoppelt ist,
eingedampft werden. Bei diesem Verfahren erhält man Chlor, Wasserstoff,
Natronlauge und Salz. Letzteres kann für die Aufkonzentrierung
der in der Elektrolyse eingesetzten Sole wiederverwendet
werden (vgl. R.N. Shreve "The Chemical Process Industries",
2. Auflage, 1956, Seite 300).
Das Ammoniaksoda-Verfahren weist eine Reihe von Verfahrensstufen
auf, die wie folgt zusammengefaßt werden können (vgl. R.N. Shreve,
a.a.O., Seiten 289-295):
- (1) Herstellen einer an Calcium und Magnesium armen Sole, vorwiegend durch Behandeln der frisch hergestellten Sole mit Natriumcarbonat und Kalk oder mit Natriumcarbonat und Natriumhydroxid;
- (2) Verwenden der gereinigten Sole zum Waschen der bei der Bicarbonatbildung aus den Kolonnen austretenden Gase;
- (3) Ammoniakalischmachen der nach dem Waschen der Gase erhaltenen Sole in einer als "Absorber" bezeichneten Vorrichtung durch Absorption von in der letzten Phase der "Destillation" freigesetzten Ammoniak und Kohlendioxid;
- (4) Behandeln der erhaltenen ammoniakalischen Sole in Fällkolonnen zur Bicarbonatbildung, wobei die Kolonnen in Reihe mit einer aufgrund voraufgegangener Stufen verkrusteten Fällkolonne, die auch als Waschkolonne bezeichnet wird, arbeiten und wobei die mit Böden oder Passetten ausgestatteten Kolonnen zur Bicarbonatbildung, die eine Innenkühlung aufweisen, mit 90 bis 95%igem Kohlendioxid, das beim Calcinieren des Natriumbicarbonats anfällt, sowie mit Kalkofengas beschickt werden, während in die "Waschkolonne" ein kohlendioxidärmeres Gas eingeleitet wird und in den Fällkolonnen rohes Natriumbicarbonat ausfällt;
- (5) Filtrieren der aus den Fällkolonnen austretenden Suspension, um das rohe Natriumbicarbonat abzutrennen, das auf dem Filter mit Wasser gewaschen wird, um Natrium- und Ammoniumchlorid zu entfernen, wobei die beim Filtrieren erhaltene Mutterlauge aus einer wäßrigen Lösung, die im wesentlichen Natrium- und Ammoniumchlorid enthält, besteht;
- (6) Behandeln dieser Mutterlauge in einer mit "Destillation" bezeichneten Stufe, um Kohlendioxid und Ammoniak wiederzugewinnen, welche zum Ammoniakalischmachen der Sole in den Absorber geleitet werden, wobei die "Destillation" das Erhitzen der beim Filtrieren erhaltenen Mutterlauge, um Kohlendioxid abzutrennen, das Zusetzen von Kalk und das Behandeln der erhaltenen Flüssigkeit in einer Destillationskolonne, an deren unterem Ende Dampf eingespeist wird, umfaßt, und wobei der Kalk mit dem Ammoniumchlorid unter Bildung von Ammoniak und Calciumchlorid reagiert und das freigesetzte Ammoniak mit dem Dampf abgezogen wird.
Gegebenenfalls kann die bei der "Destillation" erhaltene
Flüssigkeit, die im wesentlichen aus einer wäßrigen Lösung
von Calcium- und Natriumchlorid besteht, einer stufenweisen
Eindampfung unterworfen werden, um die Chloride voneinander zu
trennen.
Das abfiltrierte rohe Natriumbicarbonat wird gewöhnlich in einem
Trommeltrockner calciniert. Dabei bildet sich wasserfreies Natriumcarbonat
("leichte Soda") und ein kohlendioxidreiches Gas, das
gekühlt, gereinigt, komprimiert und in den unteren Teil der
Kolonnen zur Bicarbonatbildung eingespeist wird.
Wird für besondere Zwecke Natriumcarbonat mit einem höheren
spezifischen Gewicht ("schwere Soda") benötigt, dann wird die
"leichte Soda" mit der erforderlichen Menge Wasser zur Bildung
des Natriumcarbonat-monohydrats vermischt, das anschließend in
einer Rotationsvorrichtung getrocknet wird. Nach einem in der
FR-PS 13 50 230 beschriebenen Verfahren kann man das Natriumcarbonat-
monohydrat, das zu "schwerer Soda" führt, auch dadurch
herstellen, daß man das abfiltrierte rohe Bicarbonat unmittelbar
mit Natronlauge und wasserfreiem Natriumcarbonat reagieren läßt;
dadurch wird das Calcinieren des rohen Bicarbonats zu "leichter
Soda" und das anschließende Hydratisieren vermieden.
In einer Ammoniaksodaanlage vom klassischen Typ, wie sie vorstehend
beschrieben worden ist, liegt der Umwandlungsgrad des
Natriumchlorids in der Größenordnung von 72 bis 76%.
Nach einem weiteren, aus der FR-PS 13 64 282 bekannten Verfahren
zur Herstellung von Natriumcarbonat und Chlor wird die bei der
Elektrolyse in den Diaphragmazellen erhaltene Natronlauge mittels
eines kohlendioxidarmen Gases vorcarbonisiert, ohne daß dabei eine
Ausfällung eintritt, um so das Natriumhydrid in Natriumcarbonat
umzuwandeln, und dann zusammen mit der auf herkömmliche Weise
hergestellten ammoniakalischen Sole in eine Ammoniaksodaanlage
geleitet. Bei diesem Verfahren können zur Bicarbonatbildung
zusätzliche Mengen Ammoniak zugeführt werden, was zu einem erhöhten
Umwandlungsgrad von Natriumchlorid führt und einen geringeren
Verbrauch an Wasserdampf und Kalk erfordert. Wie auch schon bei
anderen, aus den FR-PS 15 14 501 und 20 06 968 bekannten Verfahren,
läßt sich ein Ausfällen im Absorber, in der Waschkolonne und im
oberen Teil der mit aus der Elektrolyse stammenden Natronlauge
beschickten Kolonnen zur Bicarbonatbildung vermeiden, wenn man
einen Teil der abfiltrierten Flüssigkeit, gegebenenfalls nach dem
Abtrennen von Kohlendioxid, in den Absorber zurückführt.
Aus der FR-PS 15 14 501 und der dieser entsprechenden US-PS
35 14 381 ist es ferner bekannt, im Rahmen eines Verfahrens zur
Herstellung von Natriumcarbonat und Chlor die aus der Diaphragmazelle
austretende alkalische Sole in zwei Fraktionen aufzuspalten,
von denen eine einer Vorcarbonatisierung unterworfen und danach
einer Ammoniaksodaanlage zugeführt wird und die andere zur Wiedergewinnung
von Ammoniak aus der Mutterlauge der Ammoniaksodaanlage
eingesetzt wird. Die Vorcarbonatisierung der einen Fraktion kann
dabei derart gesteuert werden, daß das Natriumhydroxid der alkalischen
Sole teilweise oder ganz in Carbonat überführt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von
Chlor und Natriumcarbonat anzugeben, das sich durch einen besonders
vorteilhaften Umwandlungsgrad von Natriumchlorid und eine besonders
effektive Arbeitsweise der Ammoniaksodaanlage auszeichnet.
Es wurde gefunden, daß die gestellte Aufgabe im Rahmen eines
Verfahrens des eingangs angegebenen Typs dadurch gelöst werden
kann, daß man die carbonisierte Lösung vor dem Einleiten in die
Ammoniaksodaanlage mit einem kohlendioxidreichen Gas bei Abwesenheit
von Ammoniak derart behandelt, daß Natriumbicarbonat ausgefällt
wird, daß man das ausgefällte Natriumbicarbonat gewinnt und
die nach Ausfällung von Natriumbicarbonat erhaltene Mutterlauge
einer Behandlung zur weiteren Befreiung von Bicarbonat unterzieht
und mit Natriumchlorid sättigt.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung
von Chlor und Natriumcarbonat, wie es in den Ansprüchen gekennzeichnet
ist.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich nicht nur die
Herstellung von Chlor und Natriumcarbonat entsprechend der Nachfrage
steuern und eine Überproduktion von Natriumhydroxid vermeiden,
sondern auch der Gesamtumsetzungsgrad des Natriumchlorids verbessern.
Darüberhinaus ist auch die Möglichkeit der Herstellung
von raffiniertem Salz gegeben, wodurch das Abführen der Chloride
in Gewässer und damit die Gefahr ihrer Verschmutzung herabgesetzt
wird.
Erfindungsgemäß verfährt man somit zweckmäßig in der Weise, daß man
die carbonisierte Lösung vor dem Einleiten in die Ammoniaksodaanlage
mit einem kohlendioxidreichen Gas bei Abwesenheit von Ammoniak
derart behandelt, daß Natriumbicarbonat ausgefällt wird, daß
man das ausgefällte Natriumbicarbonat gewinnt und die nach
Ausfällung von Natriumbicarbonat erhaltene Mutterlauge einer
Behandlung zur weiteren Befreiung von Bicarbonat unterzieht
und mit Natriumchlorid sättigt.
Die in der ersten Stufe der ammoniakfreien Sodaanlage zur Monocarbonatbildung
in der Natronlauge verwendeten kohlendioxidarmen Gase
können vorzugsweise Verbrennungs- oder Restgase des Ammoniaksoda-
Verfahrens sein, die zum Beispiel 5 bis 10 Prozent Kohlendioxid
enthalten.
Bei den in der ammoniakfreien Sodaanlage verwendeten Vorrichtungen
handelt es sich um mindestens einen Monocarbonat-Skrubber, in dem
kohlendioxidarmes Gas unter solchen Bedingungen eingesetzt wird,
daß Ausfällungen vermieden werden. Nach diesem Skrubber befindet
sich mindestens eine Kolonne zur Bicarbonatbildung, wie
sie im bekannten Ammoniaksoda-Verfahren Verwendung findet. Die
nunmehr Monocarbonat enthaltende Natronlauge wird in der Kolonne
im Gegenstrom zum kohlendioxidreichen Gas geführt. Ein Kühlen
des unteren Teils der Kolone, zum Beispiel durch mit Kühlrohren
versehene Behälter, vervollständigt das Ausfällen des Natriumbicarbonats.
Die Verwendung der Monocarbonat enthaltenden Natronlauge und der
in der ammoniakfreien Sodaanlage erhaltenen Mutterlaugen in dem
Ammoniaksoda-Verfahren führt zu einem stark erhöhten
Anteil an Natrium- und Carbonationen in der aus dem Absorber
ausströmenden Flüssigkeit, wodurch ein Ausfällen im Absorber, in
der Waschkolonne sowie im oberen Teil der Kolonnen zur Bicarbonatbildung
hervorgerufen werden kann. Wie aus den vorstehend
genannten älteren Verfahren zu entnehmen ist, kann dieser Nachteil
dadurch behoben werden, daß man einen Teil der abfiltrierten
Flüssigkeit aus der Ammoniaksoda-Anlage, gegebenenfalls nach dem
Abtreiben von Kohlendioxid, insbesondere durch Erhitzen, in den
Absorber zurückführt. Nach der vorliegenden Erfindung wird jedoch
durch die vorherige Behandlung der Natronlauge in der ammoniakfreien
Soda-Anlage eine wesentliche Menge der den Carbonationen entsprechenden Natrium-Gegenionen, im folgenden mit alkalisches Natrium bezeichnet, vor der weiteren
Behandlung in der Ammoniaksodaanlage abgetrennt, so daß das
Risiko von Ausfällungen beträchtlich verringert wird. Die im
Kreislauf zu führende Menge wird dadurch reduziert.
Will man das Verhältnis von erzeugtem Chlor zu erzeugtem Natriumcarbonat
erhöhen, kann man das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend
abwandeln, daß man die Zufuhr von gereinigter Sole zur Ammoniaksoda-
Anlage allmählich reduziert. Auf diese Weise kann die Erzeugung
von Chlor auf 0,35 bis 0,4 Tonnen Chlor je Tonne Natriumcarbonat
gesteigert werden.
In einer letzten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens
ein Teil der bei der Elektrolyse erhaltenen Natronlauge
eingedampft, um Natriumchlorid zum Kristallisieren zu bringen
und so eine Sole mit einem höheren Natriumhydroxidgehalt zu gewinnen,
die dann - wie vorstehend beschrieben - in der ammoniakfreien
Soda-Anlage behandelt wird, nachdem sie gegebenenfalls mit
einem Rest von bei der Elektrolyse erhaltener Natronlauge vermischt
worden ist. In diesem Fall wird dann in die Ammoniaksoda-
Anlage keine gereinigte Sole gegeben. Um praktisch reines, raffiniertes
Salz auszufällen, darf das Eindampfen nicht zu weitgehend
sein, damit nicht gleichzeitig Natriumsulfat und andere
Verunreinigungen ausgefällt werden. Der Eindampfungsgrad der
Natronlauge hängt offenbar von der Art und Menge der in der Natronlauge
vorhandenen Verunreinigungen, zum Beispiel Natriumsulfat,
ab.
Enthält die Natronlauge zum Beispiel 0,45 Gewichtsprozent Natriumsulfat,
dann beträgt die optimale Konzentration etwa 22 Prozent
NaOH. Wird die gesamte Menge an erhaltener Natronlauge eingedampft,
erhält man eine Gesamtausbeute von 0,52 Tonnen Chlor
je Tonne Natriumcarbonat.
Wenn die Gesamtmenge oder ein großer Teil der Natronlauge eingedampft
werden soll, muß die Mutterlauge und gegebenenfalls der
Rest der bei der Elektrolyse erhaltenen Natronlauge vor der Monocarbonatbildung
in der ammoniakfreien Soda-Anlage verdünnt werden,
um Ausfällungen in den Skrubbern zu vermeiden. Dabei wird ein
Teil der bei der Abtrennung von Natriumbicarbonat in der ammoniakfreien
Soda-Anlage entstehenden Mutterlauge, gegebenenfalls nach
der Entfernung von Bicarbonat, nicht in die Ammoniaksoda-Anlage
geleitet, sondern zwischen den Verdampfern zur Kristallisation von
Natriumchlorid und dem oder den Skrubber(n) zur Monocarbonatbildung
in der ammoniakfreien Soda-Anlage zurückgeführt.
Das Entfernen von Bicarbonat aus der in der ammoniakfreien Soda-Anlage
erhaltenen Mutterlauge kann auf jegliche bekannte Weise geschehen. Im Rahmen
vorliegender Erfindung kann man zum Beispiel eine entsprechende
Menge von bei der Elektrolyse erhaltener Natronlauge zugeben.
Vorteilhafter ist es jedoch, zu erhitzen und Kohlendioxid entweichen
zu lassen. Dadurch erhält man hochkonzentriertes Kohlendioxid,
das in die Kolonnen zur Bicarbonatbildung zurückgeführt
werden kann.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens beruht darin, daß man "schwere
Soda" gewinnen kann, ohne die Stufe der Natriumbicarbonat-Herstellung
durchlaufen zu müssen. Zu diesem Zweck wird in der ammoniakfreien
Soda-Anlage zwischen dem oder den Monocarbonatbildungs-Skrubber(n)
und der oder den Kolonnen zur Bicarbonatbildung ein Verdampfer geschaltet.
Unter den gewählten entsprechenden Bedingungen wird dann ein Teil
des vorliegenden alkalischen Natriums als Natriumcarbonat-monohydrat kristallisiert
und kann danach nach den bekannten Verfahren in "schwere
Soda" umgewandelt werden, während die Mutterlaugen bei der Bicarbonatbildung
in der ammoniakfreien Soda-Anlage wieder eingesetzt werden.
Dieses Verfahren erweist sich als besonders günstig, wenn
die Gesamtmenge oder ein großer Teil der Natronlauge durch die
Verdampfer für Salz geleitet wird.
Nach dem Entfernen des Bicarbonats muß die beim Abfiltrieren oder
Zentrifugieren von Natriumbicarbonat in der ammoniakfreien Soda-Anlage
erhaltene Mutterlauge mit Natriumchlorid gesättigt werden. Dies
geschieht entweder durch Zusatz von festem Salz oder durch Eindampfen.
Im letztgenannten Fall kann der zum Einengen erforderliche
Dampf durch Entspannen der Mutterlaugen der Ammoniaksoda-
Anlage entstehen. Bei Verwendung einer Anlage, in der im Anschluß
an die Destillation nicht umgewandeltes Natriumchlorid abgetrennt
wird, wird im allgemeinen die Zugabe von festem Salz
bevorzugt. Man kann die Mutterlaugen zur Wiedersättigung mit Natriumchlorid
in unterirdische Salzlager leiten, wenn solche Lager
in der Nähe der Farbrikationsstätten vorhanden sind.
Steigt der Bedarf an Chlor weit über den an Natriumhydroxid hinaus
an, dann kann man das Verfahren auch dergestalt abwandeln, daß man
in die Ammoniaksoda-Anlage nur einen Teil der aus der ammoniakfreien Soda-Anlage
stammenden, von Bicarbonat befreiten und mit Natriumchlorid
gesättigten Mutterlauge einleitet, während der andere Teil durch
Leiten durch eine oder mehrere Kolonnen zur Bicarbonatbildung in
einer ammoniakfreien Soda-Anlage an alkalischem Natrium erschöpft und dann
verworfen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Fig. 1 bis 3
der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 stellt die einfachste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens dar. Eine gereinigte Natriumchlorid-Sole wird teilweise
in eine Diaphragma-Zellen aufweisende Elektrolyse-Anlage 1 und
teilweise - falls erwünscht - durch die Leitung 8 in eine Ammoniaksoda-
Anlage 5 geleitet. In der Anlage 1 werden Chlor und Wasserstoff
unter Bildung von Natronlauge (Lösung von NaCl und NaOH)
hergestellt, die in mindestens einen mit kohlendioxid-armen Gas
beschickten Skrubber 2 geleitet wird, um Natriumhydroxid in Natriumcarbonat
umzuwandeln, ohne daß Ausfällungen auftreten. Die so
erhaltenen Lösungen von NaCl und Na₂CO₃ werden mindestens teilweise
in die ammoniakfreie Soda-Anlage 3 geleitet, die eine oder mehrere
mit kohlendioxid-reichem Gas beschickte Kolonnen zur Bicarbonatbildung
aufweist, welche eine Innenkühlung am unteren Teil haben und in denen
rohes Natriumbicarbonat ausgefällt wird, das durch Abfiltrieren
oder Zentrifugieren abgetrennt und in bekannter Weise in Natriumcarbonat
vom gewünschten spezifischen Gewicht ("leichte" oder
"schwere Soda") umgewandelt wird. Der aus der Anlage 2 austretende
unbehandelte Teil der Carbonat enthaltenden Sole kann durch die
Leitung 7 in die Ammoniak-Anlage geleitet werden. Die beim
Abfiltrieren oder Zentrifugieren des Bicarbonats in der ammoniakfreien
Soda-Anlage 3 erhaltene Mutterlauge wird vom Bicarbonat befreit
und mit Natriumchlorid durch Zugabe von Salz oder durch Eindampfen
bei 4 gesättigt. Danach gelangt die Lauge in die Ammoniaksoda-
Anlage 5, wo sie als einzige oder als Teilquelle von Natriumchlorid
dient. Die in der Anlage 6 erhaltene Destillationsflüssigkeit
wird gegebenenfalls einer stufenweise Eindampfung unterworfen, um
getrennt voneinander Natriumchlorid und/oder Calciumchlorid zu gewinnen.
Soll keines dieser Salze gewonnen werden, dann wird die
Flüssigkeit abgelassen und von unterirdischen Räumen aufsaugen gelassen
oder in stehende oder fließende Gewässer geleitet. Das
beim Abfiltrieren erhaltene rohe Natriumbicarbonat kann, wie das
Produkt aus der ammoniakfreien Soda-Anlage, durch bekannte Verfahren
in Natriumcarbonat mit einem bestimmten spezifischen Gewicht umgewandelt
werden. Die Restgase aus den Kolonnen zur Bicarbonatbildung,
d. h. sowohl die aus der ammoniakfreien als auch aus der Ammoniaksoda-
Anlage, können als Mittel zur Monocarbonatbildung bei
der Natronlauge in dem oder in den Skrubber(n) 2 verwendet werden.
Fig. 2 stellt das durch Einbau einer Salzgewinnungsanlage hinter
den Elektrolysezellen abgewandelte Verfahren der Erfindung dar.
Durch diese Maßnahme kann die Menge des in der Ammoniaksoda-Anlage
behandelten Natriumchlorids verringert und somit das Verhältnis
von erzeugtem Chlor zu erzeugtem Natriumcarbonat gesteigert
werden. Fig. 2 weist das gleiche Schema wie Fig. 1 auf, jedoch
mit der Ausnahme, daß keine gereinigte Sole durch die Leitung 8
in die Ammoniaksoda-Anlage 5 geleitet wird und daß zwischen die
Elektrolysezellen 1 und den oder die Monocarbonatbildungs-Skrubber
2 Verdampfer 9 geschaltet sind. Die gestrichelte Linie 10 stellt
den Teil der Natronlauge dar, der gegebenenfalls nicht in den Verdampfern
9 behandelt wird, sondern unmittelbar in die Monocarbonatbildungs-
Skrubber 2 gelangt. Die gestrichelte Linie 11 stellt
den Rückstrom an Mutterlauge dar, die gegebenenfalls nach dem Verlassen
der ammoniakfreien Soda-Anlage von Bicarbonat befreit und in die
Monocarbonatbildungs-Skrubber geleitet wird, um ein Ausfällen in
den Skrubbern zu vermeiden, wenn die Gesamtmenge oder ein Großteil
der Natronlauge in der Salzgewinnungsanlage 9 behandelt wird.
Fig. 3 stellt das erfindungsgemäße Verfahren dar, bei dem zwischen
die Monocarbonatbildungs-Skrubber 2 und die Kolonnen zur Bicarbonatbildung
in der ammoniakfreien Soda-Anlage 3 eine Anlage 12 zur Herstellung
von kristallinen Natriumcarbonat-monohydrat geschaltet
ist. Die Erzeugung von Na₂CO₃ · H₂O kann auch in das Schema nach
Fig. 1 eingebaut werden.
Eine letzte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht
dem Schema nach der Fig. 3, jedoch mit der Ausnahme, daß
nur ein Teil der von Bicarbonat befreiten und wieder mit Natriumchlorid
gesättigten Mutterlauge in die Ammoniaksoda-Anlage 5
geleitet wird, während der andere Teil in einer oder mehreren Kolonnen
zur Bicarbonatbildung in einer oder mehreren Kolonne(n) von
einer ammoniakfreien Soda-Anlage - wie in der Anlage 3 - behandelt
wird.
Diese Ausführungsform ist auch ohne ein Ausfällen von Natriumcarbonat-
monhydrat möglich.
Die nachfolgenden Beispiele zeigen die Anwendungsmöglichkeiten und
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Sie zeigen die verschiedenen Maßnahmen zur Erhöhung der Erzeugung
von Chlor im Verhältnis zur Erzeugung von Natriumcarbonat und erklären
die Vorteile aufgrund einer Verringerung des Verlustes an
Chlorid und anhand eines niedrigeren Dampf- und Kalkbedarfs im
Ammoniaksoda-Verfahren je Tonne insgesamt erzeugten Natriumcarbonats.
In eine Ammoniaksoda-Anlage wird ein Gemisch von bei der Elektrolyse
erhaltener salzhaltiger Natronlauge, in der zuvor Monocarbonat gebildet
worden ist, und von gereinigter Sole eingespeist, und zwar
1000 kg Natronlauge auf 1182,7 kg gereinigte Sole, was einem Verhältnis
von erzeugtem Chlor in den Diaphragma-Zellen zu erzeugtem
Natriumcarbonat in der Ammoniaksoda-Anlage von 0,2 Tonnen Chlor
zu 1 Tonne Natriumcarbonat entspricht.
In der nachstehenden Tabelle sind der Verbrauch sowie die Erzeugung
der verschiedenen Substanzen in den Hauptverfahrensstufen
in kg, bezogen auf 1000 kg eingesetzte Natronlauge, angegeben.
Natronlauge
NaOH 90 NaCl 160 H₂O 750 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6
NaOH 90 NaCl 160 H₂O 750 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6
carbonathaltige Sole
Na₂CO₃ 119,3 NaCl 160 H₂O 752,1
Na₂CO₃ 119,3 NaCl 160 H₂O 752,1
carbonathaltige Lauge
Na₂CO₃ 119,3 NaCl 160 H₂O 752,1 gereinigte Sole
NaCl 299,8 H₂O 882,9 Filtrat
NaCl 64,1 NH₃ 18,6 NH₄Cl 120,4 CO₂ 36,1 H₂O 721,9 Destillationsgas
CO₂ 82,7 NH₃ 133,6 H₂O 54,5 ammoniakalische Sole
NaCl 655,6 NH₃ 190,5 CO₂ 168,3 H₂O2431,7
Na₂CO₃ 119,3 NaCl 160 H₂O 752,1 gereinigte Sole
NaCl 299,8 H₂O 882,9 Filtrat
NaCl 64,1 NH₃ 18,6 NH₄Cl 120,4 CO₂ 36,1 H₂O 721,9 Destillationsgas
CO₂ 82,7 NH₃ 133,6 H₂O 54,5 ammoniakalische Sole
NaCl 655,6 NH₃ 190,5 CO₂ 168,3 H₂O2431,7
ammoniakalische Sole
NaCl 655,6 NH₃ 190,5 CO₂ 168,3 H₂O2431,7 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 284,9 Wasser zum Waschen der Filter
H₂O 199,4 abfiltriertes NaHCO₃
NaHCO₃ 634,1 H₂O 111,9 Filtrat
NaCl 214,0 NH₃ 62,2 NH₄Cl 403,9 CO₂ 121,1 H₂O2383,3
NaCl 655,6 NH₃ 190,5 CO₂ 168,3 H₂O2431,7 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 284,9 Wasser zum Waschen der Filter
H₂O 199,4 abfiltriertes NaHCO₃
NaHCO₃ 634,1 H₂O 111,9 Filtrat
NaCl 214,0 NH₃ 62,2 NH₄Cl 403,9 CO₂ 121,1 H₂O2383,3
Filtrat
NaCl 149,9 NH₃ 43,6 NH₄Cl 283,5 CO₂ 84,9 H₂O1661,4 Kalkmilch
CaO 154 H₂O 718 Wasserdampf
H₂O 544 Gas nach der Absorption
CO₂ 82,7 NH₃ 133,6 H₂O 54,5 flüssiger Rückstand
NaCl 149,9 CaCl₂ 294,1 CaCO₃ 5 CaO 2,8 H₂O2916,6
NaCl 149,9 NH₃ 43,6 NH₄Cl 283,5 CO₂ 84,9 H₂O1661,4 Kalkmilch
CaO 154 H₂O 718 Wasserdampf
H₂O 544 Gas nach der Absorption
CO₂ 82,7 NH₃ 133,6 H₂O 54,5 flüssiger Rückstand
NaCl 149,9 CaCl₂ 294,1 CaCO₃ 5 CaO 2,8 H₂O2916,6
Demzufolge ist die entsprechende Chlorerzeugung gleich
und die Natriumcarbonaterzeugung gleich
und somit die Ausbeute gleich 80/400 = 0,2 kg Cl je kg Na₂CO₃.
Man ersieht, daß der Verbrauch an Wasserdampf und Kalk, bezogen
auf die Tonne erzeugtes Natriumcarbonat, sich beläuft auf
Die im flüssigen Rückstand der Ammoniaksoda-Anlage vorliegende
Chloridmenge, bezogen auf die Tonne erzeugtes Carbonat, beläuft
sich auf
Schließlich muß man 961,1 kg Filtrat zurückführen und vor den Ammoniak-
Absorbern einspeisen. Dies entspricht 30 Gewichtsprozent
der Gesamtmenge des Filtrats.
Die aus den Diaphragma-Zellen der Elektrolyse abgezogene Natronlauge
wird nach dem in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Schema
wie folgt behandelt:
- (1) Monocarbonatbildung in den Skrubbern mittels kohlendioxidarmen Gas, ohne daß Ausfällungen auftreten;
- (2) Bicarbonatbildung in den Kolonnen zur Bicarbonatbildung unter Einspeisung von kohlendioxidreichem Gas und Abtrennung der Bicarbonatkristalle;
- (3) Befreien der Mutterlaugen von Bicarbonat durch indirektes Erhitzen;
- (4) Einengen der Mutterlaugen bis zur Sättigung an NaCl und
- (5) Einspeisen der wiedergesättigten Mutterlaugen in die Ammoniaksoda- Anlage unter Zusatz von gereinigter Sole.
In der nachstehenden Tabelle sind der Verbrauch sowie die Erzeugung
der verschiedenen Substanzen in den Hauptverfahrensstufen
in kg, bezogen auf 1000 kg eingesetzte Natronlauge, angegeben.
Natronlauge
NaOH 90 NaCl160 H₂O750 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6
NaOH 90 NaCl160 H₂O750 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6
carbonathaltige Sole
Na₂CO₃119,3 NaCl160 H₂O752,1
Na₂CO₃119,3 NaCl160 H₂O752,1
carbonathaltige Sole
Na₂CO₃119,3 NaCl160 H₂O752,1 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6 Waschwasser
H₂O 48 zentrifugierte NaHCO₃-Kristalle
NaHCO₃161,9 H₂O 24 Mutterlaugen der Bicarbonatbildung und nach
dem Zentrifugieren
NaHCO₃ 27,3 NaCl160 H₂O755,8
Na₂CO₃119,3 NaCl160 H₂O752,1 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6 Waschwasser
H₂O 48 zentrifugierte NaHCO₃-Kristalle
NaHCO₃161,9 H₂O 24 Mutterlaugen der Bicarbonatbildung und nach
dem Zentrifugieren
NaHCO₃ 27,3 NaCl160 H₂O755,8
Mutterlaugen der Bicarbonatbildung
NaHCO₃ 27,3 NaCl160 H₂O755,8 Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 17,2 NaCl160 H₂O758,7 CO₂ (freigesetzt) 7,2
NaHCO₃ 27,3 NaCl160 H₂O755,8 Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 17,2 NaCl160 H₂O758,7 CO₂ (freigesetzt) 7,2
Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 17,2 NaCl160 H₂O758,7 wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 17,2 NaCl160 H₂O471,5 verdampftes Wasser
H₂O287,2
Na₂CO₃ 17,2 NaCl160 H₂O758,7 wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 17,2 NaCl160 H₂O471,5 verdampftes Wasser
H₂O287,2
wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 17,2 NaCl 160 H₂O471,5 gereinigte Sole
NaCl 263,4 H₂O 775,5 ammoniakalische Sole
NaCl 449,4 NH₃ 130,5 CO₂ 73,8 H₂O1377,1 Filtrat
NaCl 7,0 NH₃ 2,0 NH₄Cl 17,4 CO₂ 4,0 H₂O 79 Destillationsgas
CO₂ 62,7 NH₃ 123 H₂O 48,2
Na₂CO₃ 17,2 NaCl 160 H₂O471,5 gereinigte Sole
NaCl 263,4 H₂O 775,5 ammoniakalische Sole
NaCl 449,4 NH₃ 130,5 CO₂ 73,8 H₂O1377,1 Filtrat
NaCl 7,0 NH₃ 2,0 NH₄Cl 17,4 CO₂ 4,0 H₂O 79 Destillationsgas
CO₂ 62,7 NH₃ 123 H₂O 48,2
ammoniakalische Sole
NaCl 449,4 NH₃ 130,5 CO₂ 73,8 H₂O1377,1 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 241,8 Wasser zum Waschen der Filter
H₂O 148,5 zentrifugiertes NaHCO₃
NaHCO₃ 472,1 H₂O 83,3 Filtrat
NH₄Cl 300,7 NaCl 120,6 CO₂ 68,3 NH₃ 35,0 H₂O1341,1
NaCl 449,4 NH₃ 130,5 CO₂ 73,8 H₂O1377,1 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 241,8 Wasser zum Waschen der Filter
H₂O 148,5 zentrifugiertes NaHCO₃
NaHCO₃ 472,1 H₂O 83,3 Filtrat
NH₄Cl 300,7 NaCl 120,6 CO₂ 68,3 NH₃ 35,0 H₂O1341,1
Filtrat
NH₄Cl 283,3 NaCl 113,6 CO₂ 64,3 NH₃ 33 H₂O1262,1 Kalkmilch
CaO 152,7 H₂O 711,6 Wasserdampf
H₂O 457 Gas nach der Absorption
NH₃ 123 CO₂ 62,7 H₂O 48,2 flüssiger Rückstand
NaCl 113,6 CaCl₂ 293,9 CaO 2,2 CaCO₃ 3,9 H₂O2430,2
NH₄Cl 283,3 NaCl 113,6 CO₂ 64,3 NH₃ 33 H₂O1262,1 Kalkmilch
CaO 152,7 H₂O 711,6 Wasserdampf
H₂O 457 Gas nach der Absorption
NH₃ 123 CO₂ 62,7 H₂O 48,2 flüssiger Rückstand
NaCl 113,6 CaCl₂ 293,9 CaO 2,2 CaCO₃ 3,9 H₂O2430,2
Das Verhältnis der eingesetzten Solen beträgt 1000 kg der
aus den Diaphragma-Zellen abgezogenen Natronlauge auf 1038,9 kg
gereinigte Sole. Wie in Beispiel 1 entspricht dieses Verhältnis
einer Erzeugung von 80 kg Chlor bei der Elektrolyse für insgesamt
400 kg Natriumcarbonat (nämlich
aus
der ammoniakfreien Soda-Anlage und
aus der
Ammoniaksoda-Anlage), so daß die Gesamtausbeute 0,2 Tonnen Chlor
je Tonne insgesamt hergestelltes Carbonat.
Man ersieht, daß der Verbrauch an Wasserdampf und Kalk, bezogen
auf die Tonne erzeugtes Natriumcarbonat, sich beläuft auf
Der Verbrauch an Dampf bei der Einengung der Mutterlaugen der
ammoniakfreien Soda-Anlage beträgt 312 kg Dampf je Tonne Gesamtcarbonat.
Dieser Dampf wird durch das Entspannen des flüssigen Rückstands
der Ammoniaksoda-Anlage geliefert und beträgt 345 kg Dampf
je Tonne Gesamtcarbonat.
Die im flüssigen Rückstand der Ammoniaksoda-Anlage vorliegende
Chloridmenge, bezogen auf die Tonne erzeugtes Carbonat, beläuft
sich auf
Schließlich muß man 109,4 kg Filtrat zurückführen und in den Ammoniak-
Absorber einspeisen. Dies entspricht 5,8 Gewichtsprozent
der Gesamtmenge des Filtrats.
Zusammenfassend zeigt die nachstehende Tabelle die aufgrund der
Behandlung der Natronlauge nach Beispiel 2 der Erfindung erzielten
Vorteile in Bezug auf die unmittelbare Einspeisung in die
Ammoniaksoda-Anlage nach Beispiel 1, wobei sich die angegebenen
Mengen auf die Tonne insgesamt erzeugtes Carbonat beziehen.
Das Beispiel 3 offenbart die Möglichkeit, die Erzeugungen an
Chlor bei der Elektrolyse in Diaphragma-Zellen und an Natriumcarbonat
aus der Natronlauge zu erhöhen, indem ein Teil der Natronlauge
durch Eindampfen unter Erzeugung von raffiniertem Salz,
das frei von Natriumsulfat ist, vor der Einspeisung in die ammoniakfreie
Soda-Anlage eingeengt wird. In der nachstehenden Tabelle
sind in kg Verbrauch und Erzeugung der verschiedenen Substanzen
in den Hauptverfahrensstufen für den Fall angegeben, wo 600 kg
Natronlauge einem vorherigen Eindampfen unterworfen und dann zusammen
mit 400 kg Natronlauge unmittelbar in die ammoniakfreie Soda-
Anlage eingespeist werden. Dieses Verhältnis liefert die größtmögliche
Abtrennung von raffiniertem Salz entsprechend der Arbeitsweise
der Skrubber der Monocarbonatbildung, ohne daß Ausfällungen
auftreten.
Natronlauge
NaOH 54 NaCl 93,7 Na₂SO₄ 2,7 H₂O449,6
NaOH 54 NaCl 93,7 Na₂SO₄ 2,7 H₂O449,6
Mutterlaugen
NaOH 54 NaCl 29,8 Na₂SO₄ 2,7 H₂O182,3 raffiniertes Salz
NaCl 63,9 H₂O 2,6
NaOH 54 NaCl 29,8 Na₂SO₄ 2,7 H₂O182,3 raffiniertes Salz
NaCl 63,9 H₂O 2,6
Mutterlaugen aus der NaCl-Kristallisation
NaOH 54 NaCl 29,8 Na₂SO₄ 2,7 H₂O182,3 Natronlauge
NaOH 36 NaCl 62,5 Na₂SO₄ 1,8 H₂O299,7 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6 carbonathaltige Sole
Na₂CO₃119,3 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,2
NaOH 54 NaCl 29,8 Na₂SO₄ 2,7 H₂O182,3 Natronlauge
NaOH 36 NaCl 62,5 Na₂SO₄ 1,8 H₂O299,7 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6 carbonathaltige Sole
Na₂CO₃119,3 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,2
carbonathaltige Sole
Na₂CO₃119,3 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,2 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6 Waschwasser
H₂O 48,4 zentrifugierte NaHCO₃-Kristalle
NaHCO₃169,5 H₂O 25,3 Mutterlaugen der Bicarbonatbildung und nach dem
Zentrifugieren
NaHCO₃ 19,6 NaCl 92,3 H₂O487,0 Na₂SO₄ 4,5
Na₂CO₃119,3 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,2 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 49,6 Waschwasser
H₂O 48,4 zentrifugierte NaHCO₃-Kristalle
NaHCO₃169,5 H₂O 25,3 Mutterlaugen der Bicarbonatbildung und nach dem
Zentrifugieren
NaHCO₃ 19,6 NaCl 92,3 H₂O487,0 Na₂SO₄ 4,5
Mutterlaugen der Bicarbonatbildung
NaHCO₃ 19,6 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O487,0 Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 12,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,9
NaHCO₃ 19,6 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O487,0 Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 12,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,9
Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 12,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,9 wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 12,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O272,0
Na₂CO₃ 12,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,9 wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 12,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O272,0
Die wiedergesättigten Mutterlaugen werden sodann zur Ammoniaksoda-
Anlage geleitet, wo sie als alleinige Zuspeisung dienen. Die Natriumcarbonaterzeugung
in der Ammoniaksoda-Anlage beträgt 76,9 kg.
Die Gesamtproduktion an Natriumcarbonat beträgt demnach
bei einer Chlorerzeugung in der
Elektrolyse von 80 kg, was einer Ausbeute an erzeugtem Chlor und
erzeugtem Natriumcarbonat von 0,43 Tonnen Chlor je Tonne Carbonat
entspricht.
Der Verbrauch an Dampf und Kalk in der Ammoniaksoda-Anlage beträgt
1329 kg Dampf bzw. 459 kg CaO je Tonne in der Ammoniaksoda-Anlage
erzeugtes Natriumcarbonat.
Die Rückführung des Filtrats zum Ammoniak-Absorber beläuft sich auf
16 Gewichtsprozent der Gesamtmenge des Filtrats.
Die im flüssigen Rückstand der Ammoniaksoda-Anlage vorliegende
Chloridmenge beträgt 758,8 kg Cl- je Tonne in der Ammoniaksoda-
Anlage erzeugtes Natriumcarbonat, was noch 317,5 kg Chlorid je
Tonne insgesamt im Verfahren erzeugten Natriumcarbonat entspricht.
Beispiel 4 offenbart die Möglichkeit, die Gesamtmenge der aus den
Diaphragma-Zellen der Elektrolyse austretenden Natronlauge zu behandeln,
bevor sie in die ammoniakfreie Anlage geleitet wird, und
zwar durch Rückführung der Mutterlaugen von der Bicarbonatkristallisation
in der ammoniakfreien Soda-Anlage in die Skrubber der Monocarbonatbildung.
In der nachstehenden Tabelle sind der Verbrauch sowie die Erzeugung
der verschiedenen Substanzen in den Hauptverfahrensstufen
in kg, bezogen auf 1000 kg der aus den Diaphragma-Zellen abgezogenen
Natronlauge, angegeben.
Natronlauge
NaOH 90 NaCl156,2 Na₂SO₄ 4,5 H₂O749,3 Waschen des NaCl auf der Zentrifuge
H₂O 39,5
NaOH 90 NaCl156,2 Na₂SO₄ 4,5 H₂O749,3 Waschen des NaCl auf der Zentrifuge
H₂O 39,5
Mutterlaugen
NaOH 90 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O303,8 raffiniertes Salz
NaCl106,5 H₂O 4,3
NaOH 90 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O303,8 raffiniertes Salz
NaCl106,5 H₂O 4,3
Mutterlaugen aus der NaCl-Kristallisation
NaOH 90 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O303,8 carbonathaltige Sole
Na₂CO₃124,1 NaCl 77,1 Na₂SO₄ 7 H₂O478,5
NaOH 90 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O303,8 carbonathaltige Sole
Na₂CO₃124,1 NaCl 77,1 Na₂SO₄ 7 H₂O478,5
Rücklauf der Mutterlaugen aus
der Bicarbonatbildung
NaHCO₃ 7,8 NaCl 27,4 Na₂SO₄ 2,5 H₂O173,0 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 47,5
NaHCO₃ 7,8 NaCl 27,4 Na₂SO₄ 2,5 H₂O173,0 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 47,5
carbonathaltige Sole
Na₂CO₃124,1 NaCl 77,1 Na₂SO₄ 7 H₂O478,5 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 51,5 Waschwasser
H₂O 51,7 zentrifugierte NaHCO₃-Kristalle
NaHCO₃174,5 H₂O 26,1 Mutterlaugen der Bicarbonatbildung und nach dem
Zentrifugieren
NaHCO₃ 22,2 NaCl 77,1 Na₂SO₄ 7 H₂O483,0
Na₂CO₃124,1 NaCl 77,1 Na₂SO₄ 7 H₂O478,5 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 51,5 Waschwasser
H₂O 51,7 zentrifugierte NaHCO₃-Kristalle
NaHCO₃174,5 H₂O 26,1 Mutterlaugen der Bicarbonatbildung und nach dem
Zentrifugieren
NaHCO₃ 22,2 NaCl 77,1 Na₂SO₄ 7 H₂O483,0
Mutterlaugen der Bicarbonatbildung
NaHCO₃ 14,4 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O310 Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 9,1 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O311,5
NaHCO₃ 14,4 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O310 Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 9,1 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O311,5
Mutterlaugen nach der Befreiung
von Bicarbonat
Na₂CO₃ 9,1 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O311,5 wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 9,1 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O146,4
Na₂CO₃ 9,1 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O311,5 wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 9,1 NaCl 49,7 Na₂SO₄ 4,5 H₂O146,4
Die wiedergesättigten Mutterlaugen werden sodann zur Ammoniaksoda-
Anlage geleitet, wo sie als alleinige Zuspeisung dienen. Die Natriumcarbonaterzeugung
in der Ammoniaksoda-Anlage beträgt 45,6 kg.
Die Gesamtproduktion an Natriumcarbonat beträgt demnach
bei einer Chlorerzeugung in der
Elektrolyse von 80 kg, was einer Ausbeute an erzeugtem Chlor und
erzeugtem Natriumcarbonat von 0,51 Tonnen Chlor je Tonne Carbonat
entspricht.
Der Verbrauch an Dampf und Kalk in der Ammoniaksoda-Anlage beträgt
1237 kg Dampf bzw. 437 kg CaO je Tonne in der Ammoniaksoda-Anlage
erzeugtes Natriumcarbonat.
Die Rückführung des Filtrats zum Ammoniak-Absorber beläuft sich auf
20 Gewichtsprozent der Gesamtmenge des Filtrats.
Die im flüssigen Rückstand der Ammoniaksoda-Anlage vorliegende
Chloridmenge beträgt 716 kg Cl- je Tonne in der Ammoniaksoda-
Anlage erzeugtes Natriumcarbonat, was noch 210 kg Cl- je Tonne
insgesamt im Verfahren erzeugtem Natriumcarbonat entspricht.
Beispiel 5 offenbart die Möglichkeit, einen wesentlichen Teil des
alkalischen Natriums aus der von den Diaphragma-Zellen abgezogenen
Natronlauge unter unmittelbarer Bildung von Natriumcarbonat-monohydrat
abzutrennen, d. h. daß man einen wesentlichen Teil dieser
Natronlauge vorher konzentriert, wobei man zum Beispiel 600 kg
Natronlauge einer vorherigen Konzentrierung unterwirft und dann
zusammen mit 400 kg Natronlauge unmittelbar in die ammoniakfreie
Soda-Anlage einspeist.
In der nachstehenden Tabelle sind der Verbrauch sowie die Erzeugung
der verschiedenen Substanzen in den Hauptverfahrensstufen
in kg, bezogen auf 1000 kg eingesetzte Natronlauge, angegeben.
Natronlauge
NaOH 54 NaCl 93,7 Na₂SO₄ 2,7 H₂O449,6 Waschen des NaCl auf der Zentrifuge
H₂O 23,7
NaOH 54 NaCl 93,7 Na₂SO₄ 2,7 H₂O449,6 Waschen des NaCl auf der Zentrifuge
H₂O 23,7
Mutterlaugen
NaOH 54 NaCl 29,8 Na₂SO₄ 2,7 H₂O182,3 raffiniertes Salz
NaCl 63,9 H₂O 2,6
NaOH 54 NaCl 29,8 Na₂SO₄ 2,7 H₂O182,3 raffiniertes Salz
NaCl 63,9 H₂O 2,6
Mutterlaugen aus der NaCl-Kristallisation
NaOH 54 NaCl 29,8 Na₂SO₄ 2,7 H₂O182,3 Natronlauge
NaOH 36 NaCl 62,5 Na₂SO₄ 1,8 H₂O299,7 Gas zur Carbonatbildung
CO₂49,6 carbonathaltige Sole
Na₂CO₃119,3 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,2
NaOH 54 NaCl 29,8 Na₂SO₄ 2,7 H₂O182,3 Natronlauge
NaOH 36 NaCl 62,5 Na₂SO₄ 1,8 H₂O299,7 Gas zur Carbonatbildung
CO₂49,6 carbonathaltige Sole
Na₂CO₃119,3 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,2
carbonathaltige Sole
Na₂CO₃119,3 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,2 Waschen des Na₂CO₃ · H₂O
H₂O 8,8 zentrifugierte Kristalle
Na₂CO₃ 47,8 H₂O 10,5 Mutterlaugen
Na₂CO₃ 71,5 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O366,3
Na₂CO₃119,3 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O484,2 Waschen des Na₂CO₃ · H₂O
H₂O 8,8 zentrifugierte Kristalle
Na₂CO₃ 47,8 H₂O 10,5 Mutterlaugen
Na₂CO₃ 71,5 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O366,3
Mutterlaugen aus der Kristallisieranlage von Na₂CO₃ · H₂O
Na₂CO₃ 71,5 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O366,3 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 12,1 Waschwasser
H₂O 28,8 abfiltrierte NaHCO₃-Kristalle
NaHCO₃101,6 H₂O 15,2 Mutterlaugen der Bicarbonatbildung nach dem
Zentrifugieren
NaHCO₃ 11,7 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O375,5
Na₂CO₃ 71,5 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O366,3 Gas zur Carbonatbildung
CO₂ 12,1 Waschwasser
H₂O 28,8 abfiltrierte NaHCO₃-Kristalle
NaHCO₃101,6 H₂O 15,2 Mutterlaugen der Bicarbonatbildung nach dem
Zentrifugieren
NaHCO₃ 11,7 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O375,5
Mutterlaugen der Bicarbonatbildung
NaHCO₃ 11,7 CaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O375,5 Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 7,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O376,8
NaHCO₃ 11,7 CaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O375,5 Mutterlaugen nach der Befreiung von Bicarbonat
Na₂CO₃ 7,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O376,8
Mutterlaugen nach der Befreiung
von Bicarbonat
Na₂CO₃ 7,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O376,8 wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 7,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O265,0
Na₂CO₃ 7,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O376,8 wiedergesättigte Mutterlaugen
Na₂CO₃ 7,4 NaCl 92,3 Na₂SO₄ 4,5 H₂O265,0
Die wiedergesättigten Mutterlaugen werden sodann zur Ammoniaksoda-
Anlage geleitet, wo sie als alleinige Zuspeisung dienen. Die Natriumcarbonaterzeugung
in der Ammoniaksoda-Anlage beträgt 72,6 kg.
Die Gesamtproduktion an Natriumcarbonat beträgt demnach
bei einer Chlorerzeugung in
der Elektrolyse von 80 kg, was einer Ausbeute an erzeugtem Chlor
und erzeugtem Natriumcarbonat von 0,43 Tonnen Chlor je Tonne
Carbonat entspricht.
Der Verbrauch an Dampf und Kalk in der Ammoniaksoda-Anlage beträgt
1394 kg Dampf bzw. 491 kg Kalk je Tonne des in der Ammoniaksoda-
Anlage erzeugten Natriumcarbonats.
Die Rückführung des Filtrats zum Ammoniak-Absorber beläuft sich
auf 10 Gewichtsprozent der Gesamtmenge des Filtrats.
Die im flüssigen Rückstand der Ammoniaksoda-Anlage vorliegende
Chloridmenge beträgt 805 kg Cl- je Tonne des in der Ammoniaksoda-
Anlage erzeugten Natriumcarbonats, was noch 317 kg Cl-
je Tonne an insgesamt im Verfahren erzeugten Natriumcarbonat
entspricht.
Darüber hinaus beläuft sich die unmittelbare Erzeugung von
"schwerer Soda" aus der Natronlauge auf
der Menge alkalisches Natrium, das in der eingesetzten Natronlauge
enthalten ist.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Chlor und Natriumcarbonat,
bei welchem eine wäßrige Natriumchloridlösung in einer
Diaphragmazelle elektrolysiert wird und aus der Diaphragmazelle
eine alkalische Lösung von Natriumchlorid und Natriumhydroxid
abgezogen wird und die alkalische Lösung mit einem
kohlendioxidarmen Gas in Abwesenheit von Ammoniak ohne
Herbeiführung von Ausfällungen carbonisiert wird und die
erhaltene, carbonisierte Lösung in eine Ammoniaksodaanlage
überführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die carbonisierte
Lösung vor dem Einleiten in die Ammoniaksodaanlage
mit einem kohlendioxidreichen Gas bei Abwesenheit von Ammoniak
derart behandelt, daß Natriumbicarbonat ausgefällt wird, daß
man das ausgefällte Natriumbicarbonat gewinnt und die nach
Ausfällung von Natriumbicarbonat erhaltene Mutterlauge einer
Behandlung zur weiteren Befreiung von Bicarbonat unterzieht
und mit Natriumchlorid sättigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
in den Teil der Ammoniaksodaanlage, der zur Absorption von
wiedergewonnenem Ammoniak und Kohlendioxid dient, einen Teil
des Filtrats gegebenenfalls nach dem Abtreiben
von Kohlendioxid zurückführt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man mindestens einen Teil der aus den Diaphragmazellen
abgezogenen Natronlauge
eindampft, welche anschließend in der ammoniakfreien
Sodaanlage, die gegebenenfalls nach Vermischen mit dem
Teil der bei der Elektrolyse erhaltenen Natronlauge, die nicht
eingedampft worden ist, behandelt wird, wobei keine gereinigte
Sole in die Ammoniaksodaanlage geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man
einen Teil der in der ammoniakfreien Sodaanlage erhaltenen
Mutterlauge, gegebenenfalls nach dem Befreien von Bicarbonat,
nicht in die Ammoniaksodaanlage einleitet, sondern zwischen
die Eindampfer zur Natriumchlorid-Kristallisation und den oder
die Monocarbonatbildungs-Skrubber der ammoniakfreien Sodaanlage
zurückführt.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man in der ammoniakfreien Sodaanlage
zwischen dem oder den Monocarbonatbildungs-Skrubber(n)
und der oder den Kolonnen zur Bicarbonatbildung einen Verdampfer
schaltet, um einen Teil der in der Flüssigkeit vorliegenden
Natriumionen in Form von Natriumcarbonat-monohydrat
zu kristallisieren, das anschließend nach herkömmlichen
Verfahren in "schwere Soda" umgewandelt wird, während die
Mutterlauge der Bicarbonatbildung zugeführt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Befreien von Bicarbonat
aus der beim Abfiltrieren oder Zentrifugieren in der ammoniakfreien
Sodaanlage erhaltenen Mutterlauge durch Erhitzen und
Freisetzen von Kohlendioxid durchführt.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Wiedersättigung der beim
Abfiltrieren oder Zentrifugieren in der ammoniakfreien Sodaanlage
erhaltenen Mutterlauge mit Natriumchlorid nach dem
Befreien von Bicarbonat durch Eindampfen durchführt.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß man nur einen Teil der aus der
ammoniakfreien Sodaanlage stammenden, von Bicarbonat befreiten
und mit Natriumchlorid gesättigten Mutterlauge in die Ammoniaksodaanlage
einführt und den anderen Teil zur Herstellung von
Natriumbicarbonat durch Bildung von Carbonat in einer oder
mehreren zusätzlichen Kolonnen zur ammoniakfreien Bicarbonatbildung
verwendet.
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