DE2688C - Neuerungen in der Fabrikation von Weinsteinsäure - Google Patents

Description

PATENTSCHRIFT

1878.

Klasse 75.

. FRANZ DIETRICH in MURTEN (Schweiz). Neuerungen in der Fabrikation von Weinste

Patentirt im Deutschen Reiche vom 19. April 1878 ab.

Bei der Fabrikation von Weinsteinsäure aus Weinstein (doppelweinsaures Kalium) wird die Säure für sich ausgeschieden, das Kalium des Weinsteins bleibt zurück und kann in verschiedenen Verbindungen als Nebenproduct gewonnen werden. Dieses Kalium in möglichst werthvoller Form abzuscheiden, ist bisher in zufriedenstellender Weise nicht gelungen.

Um das nothwendige Zwischenproduct, das weinsaure Calcium darzustellen, wird entweder der Weinstein in Salzsäure gelöst und die Lösung mit Kalkmilch oder Kreide gefällt, oder man neutralisirt den Weinstein direct mit einem dieser Körper und zersetzt das neutrale Kaliumtartrat mit Chlorcalcium oder Gyps. In jedem Falle wird ein Niederschlag von weinsaurem Calcium erhalten und, je nachdem diese oder jene Calciumverbindung als Fällungsmittel angewendet war, bleibt Chlorkalium oder schwefelsaures Kalium in Lösung zurück. Diese Lösungen sind sehr unrein und stark verdünnt. War es schon früher wenig lohnend, die Kaliumsalze daraus zu gewinnen, so ist dies heute nur noch mehr der Fall, nachdem die Auffindung billiger Quellen den Preis dieser Verbindungen auf ein Minimum heruntergedrückt hat. So verschwinden denn in der That diese Laugen meistens in den Abflufswässern der Fabriken. Neben diesen bewährten und wirklich angewendeten Methoden giebt es andere, die nur als Vorschläge vorhanden sind; Zersetzung des Weinsteins durch Kieselflufssäure oder durch Schwefelsäure in Gegenwart von Alkohol etc; Methoden, die an der Löslichkeit der Kaliumverbindungen sowohl, wie an der unvollständigen und unreinen Abscheidung der Weinsäure scheitern müssen. Endlich sollen nach einem Vorschlage von Gatty (Engl. Patent No. 13124, 11. Juni 1850) die neutralen Tartrate (the neutral tartrates of soda and potasch) mit Kalkmilch im Ueberschufs zersetzt und dann Kohlensäure eingeleitet werden. Wäre der Procefs ausführbar, so würde man damit weinsaures Calcium und kohlensaures Kalium gewinnen können. Aber auch diese Idee scheint niemals zur Ausführung gelangt zu .sein.

Die Aufgabe ist somit heute noch ungelöst und die Lösung ist Wünschenswerther denn je. Ich schlage nun vor, das folgende Verfahren anzuwenden.

Wenn man Weinstein (doppelt weinsaur
Kalium) mit einem Ueberschufs an kohlensaurem Calcium und Wasser aufeinander wirken läfst, so sind alle Elemente vorhanden, damit sich diese Körper in ganz einfacher Weise zerlegen können nach der Formel a:

a) C* H^bKO° + Ca CO³ = C' H^A Ca Ο^ΰ + KHCO³.

Diese Umsetzung kommt indefs nur unter gewissen äufseren Bedingungen zu Stande, nämlich dadurch, dafs die Operation in geschlossenen Gefäfsen vorgenommen und die anfangs freiwerdende Kohlensäure am Entweichen verhindert wird. Es entsteht hierbei eine Druckwirkung, welche den Verlauf der Reaction beschleunigt. Im einzelnen geht diese folgendermaafsen vor sich.

Entsprechend der geringen Löslichkeit von Weinstein in kaltem Wasser löst sich zunächst eine kleine Menge davon auf, trifft mit suspendirtem kohlensaurem Calcium zusammen und zerlegt dasselbe nach der Formel b:

b); 2C¹⁴ H KO" + Ca CO³ = C⁴ H" Ca O⁶ + C⁴ H K- O^B + CO- + H-O.

Das neutrale Tartrat ist nun in Lösung, die Kohlensäure, am Entweichen verhindert, löst sich ebenfalls, und zwar geschieht dies unter einem Drucke, welcher proportional ist der Gröfse des Gefäfses und der Menge der in Reaction getretenen Körper. Unter diesen Umständen wird kohlensaures Calcium mit Leichtigkeit gelöst und es entsteht eine Lösung von doppeltkohlensaurem Calcium, welche sich mit dem neutralen Kaliumtartrat umsetzt nach Formel c:

c) C" H' K- O^G + Ca CO³ + CO¹ + H¹O ' =C'H*Ca O^B + 2KHCO³.

Sobald einmal doppeltkohlensaures Kalium gebildet ist, geht die Zersetzung rascher vor sich, da sich nun der Weinstein direct in diesem Salze lösen kann gemäfs der Formel d:

d) C" H* KO⁶ + KHCO³ = C H' K² O^a + CO- + H¹ O.

Die Producte dieser letzteren Reaction zerlegen sich nun wieder mit Calciumcarbonat nach der Formel c. Alle diese Reactionen gehen nun

nacheinander und nebeneinander so lange fort, bis aller Weinstein in weinsaures Calcium und doppeltkohlensaures Kalium umgesetzt ist. Der anfängliche schwache Druck steigt mit der Lebhaftigkeit der Einwirkung bis zu einem Maximum, fällt wieder und verschwindet ganz mit dem Ende der Operation. Dies die theoretische Grundlage meiner Erfindung.

sind also gleichmäfsig fein gemahlen anzuwenden. Das kohlensaure Calcium soll in schwachem Ueberschufs vorhanden sein, auch kann dasselbe durch andere geeignete Carbonate ersetzt werden. Was die Druckwirkung anbelangt, so genügt zwar schon ein niedriger Grad derselben, um die Operation zu Ende führen, doch ist im Interesse einer raschen Arbeit erhöhte Spannung anzuwenden. Hoher Druck beschleunigt die Reaction; der wünschenswerthe Druck kann übrigens durch die Gröfse der Gefäfse beliebig abgemessen werden. Ich empfehle folgende Verhältnisse:

Praktische Ausführung.
Wie leicht einzusehen ist, verläuft der Procefs am besten, wenn die Rohstoffe in feiner Vertheilung sich befinden; Weinstein und Kreide

188,1 doppeltweins. Kalium ι ί 260 kryst. weins. Calcium 100,0 kohlens. Calcium ( = j 100,1 doppeltkohlens. Kalium

472.0 Wasser ] ( 400,0 Wasser

760.1 Gewichtstheile, Mischung
vor der Operation

Lösung.

760,1 Gewichtstheile, Mischung
nach der Operation.

Der Zusatz von Wasser ist derart bemessen, dafs zwar das neugebildete doppeltkohlensaure Kalium sich bequem zu lösen vermag, die Lösung aber eine möglichst concentrirte ist. Bei dem angegebenen Mengenverhältnifs ist die Mischung immer noch ziemlich dünnflüssig. Obige 760,1 Gewichtstheile Mischung bestehen aus Wasser und specifisch schweren Salzen, sie nehmen daher nur etwa 600 Raumtheile ein, andererseits wird das Raumbedürfnifs erhöht durch die Unreinigkeiten, welche die Rohstoffe begleiten. Beide Factoren in Rechnung gezogen, ist es in den meisten Fällen möglich, die Mischung von 760,1 Gewichtstheilen in einem Gefäfs von 750 Raumtheilen vorzunehmen. Ich empfehle mithin, die Operation im kleinstmöglichen Raum vorzunehmen und dadurch die gröfste Druckwirkung zu erzielen, welche die Volum- und Löslichkeitsverhältnisse der Substanzen überhaupt zulassen. Aus obiger Mischung werden im Ganzen 22 Gewichtstheile Kohlensäure entbunden; würde das in einem Augenblick geschehen, so müfste dadurch in dem gegebenen Raum von 750 eine Spannung von ca. 14 Atmosphären zu Tage treten.

Nun ist aber oben bereits gezeigt worden, dafs die Reaction nur langsam vorwärts geht und ferner, dafs die Kohlensäure sofort wieder gebunden wird. So kommt es dann, dafs von dem theoretisch möglichen Druckmaximum von ca. 14 Atmosphären in Wirklichkeit weniger als die Hälfte jenes Druckes bemerkbar wird. Dies ist nun aber gerade eine Spannung, wie sie für einen raschen Verlauf der Operation zu wünschen ist, und welche in der Praxis in keiner Beziehung Schwierigkeiten oder Gefahren mit sich bringt. Als Mischgefäfs können die bekannten Apparate der Mineralwasserfabrikation zum Vorbild dienen, mit der einzigen Abänderung, dafs die Oeffnungen zum Einfüllen der Substanzen und zum Entleeren der Mischung entsprechend weiter, der Rührapparat entsprechend stärker genommen werden. Der Apparat erhält, wie jene, ein Manometer und Sicherheitsventil und wird mit einer Kohlensäureleitung verbunden. Die Substanzen werden rasch eingefüllt, der Apparat geschlossen, das Rührwerk in Thätigkeit gesetzt und der Gang der Operation am Manometer beobachtet. Ist aller Druck aus dem Apparat entschwunden, so mufs Kohlensäure eingepumpt werden. Da nämlich beim Zusammenmischen bezw. Einfüllen der Substanzen eine kleine Menge Kohlensäure verloren geht, auch von vorn herein durch Zersetzen entstandene neutrale Tartrate im Rohmaterial vorhanden sein können, und da die Reaction nur dann zu Ende kommen kann, wenn genügend Kohlensäure vorhanden ist, um alles Kalium in Bicarbonat umzuwandeln, so ist diese Zuführung unumgänglich nothwendig. Es wird also Kohlensäure eingepumpt und zwar so lange, bis der Druck im Apparat constant geworden ist, keine Kohlensäure mehr gebunden wird. Mit dem Einpumpen des Gases braucht übrigens nicht gewartet zu werden, bis aller Druck verschwunden war, man kann damit beginnen, wenn das Manometer dauernd heruntergeht. Mit der Zuführung von Kohlensäure hört man auf, sobald der Druck constant geworden ist; die Operation ist dann beendigt. Die frei sich entwickelnde Kohlensäure wird abgeblasen, wenn man nicht etwa deren Spannung zum Pressen oder zur Dislocirung des Inhalts in entfernte Locale benutzen will. Der Apparat wird entleert und die Mischung in beliebiger Weise getrennt. Man erhält einen Niederschlag von weinsaurem Calcium und eine Lösung von doppeltkohlensaurem Kalium. Der Niederschlag wird ausgesüfst und geht alsdann in die Weinsäurefabrikation, die Waschwasser enthalten noch eine kleine Menge doppeltkohlensaures Kalium und dienen, um auch dieses zu gewinnen, bei der nächsten Operation statt reinen Wassers. Die Lösung von doppeltkohlensaurem Kalium wird in bekannter Weise eingedampft. Die kleine Menge Kohlensäure, welche für den Betrieb nöthig ist, wird natürlich beim Eindampfen der Laugen von Bicarbonat gewonnen und in einem kleinen Gasometer aufbewahrt. Da nun aber auf jedes Atom Weinstein ein Atom Kohlensäure entbunden wird, so bleibt schliefslich die weitaus

gröfste Menge dieser Gases zu beliebiger Verwendung übrig.

Nach dem gleichen Princip können neutrale Alkali - Tartrate zersetzt und die Mutterlaugen der betreffenden Fabrikationen verwerthet werden. Neutrales Tartrat mit kohlensaurem Calcium und Kohlensäure unter Druck liefert weinsaures Calcium und Bicarbonat. In diesem Falle stammt die vermittelnde , Kohlensäure natürlich ganz von aufsen. Auch Weinsäure-Mutterlaugen können regenerirt werden, wenn man sie zuerst mit Alkali neutralisirt, die fremden Substanzen etc. durch geeignete Fällungsmittel entfernt und die neutralen Laugen dann wie oben zerlegt. Man erhält weinsaures Calcium und Bicarbonat.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Die Gewinnung von einfach- bezw. doppeltkohlensaurem Kalium als Nebenproduct bei der Fabrikation von Weinsteinsäure durch

   einen Procefs, der darm besteht, dafs man Weinstein (doppeltweinsaures Kalium), kohlensaures Calcium oder andere geeignete Carbonate und Wasser in passenden Mengenverhältnissen und in geschlossenen Gefäfsen aufeinander wirken läfst, wodurch die genannten Körper unter Mitwirkung des Druckes von Kohlensäure sich in weinsaures Calcium und doppeltkohlensaures Kalium umsetzen. Es ist eine besondere Eigenthümlichkeit dieses Verfahrens, dafs die zum Umsetzen nöthige Kohlensäure durch die zusammengemischten Körper selbst und aus ihnen selbst entwickelt wird, und ferner dafs die mechanische Arbeit, welche nöthig ist, um die Mischung unter Druck zu bringen, von eben dieser Kohlensäure kostenfrei geleistet wird.

   Die Anwendung des nämlichen Princips auf neutrale Alkali-Tartrate auf die Verwerthung, Reinigung und Regeneration der Mutterlaugen von Weinsteinsäure und deren Salzen.