DE2940628A1 - Verfahren zur herstellung von natriumhydrogencarbonat und chlorwasserstoff - Google Patents

Verfahren zur herstellung von natriumhydrogencarbonat und chlorwasserstoff

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DE2940628A1 DE19792940628 DE2940628A DE2940628A1 DE 2940628 A1 DE2940628 A1 DE 2940628A1 DE 19792940628 DE19792940628 DE 19792940628 DE 2940628 A DE2940628 A DE 2940628A DE 2940628 A1 DE2940628 A1 DE 2940628A1
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Bernhard Dr. Hentschel
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D7/16Preparation from compounds of sodium or potassium with amines and carbon dioxide

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Natriumhydrogencarbonat
  • und Chlorwasserstoff Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Natriumhydrogencarbonat und Chlorwasserstoff durch Umsetzung einer wäßrigen Natriumchloridlösung mit Kohlendioxid unter Druck in Gegenwart eines Amins sowie eines organischen Lösemittels.
  • Ein Großteil der Weltsodaerzeugung erfolgt durch Calcinierung von Natriumhydrogencarbonat, das bei Ammoniaksoda-Verfahren als Zwischenprodukt nach der Gleichung neben Ammoniumchlorid anfällt. Aus der letztgenannten Verbindung wird das Ammoniak im allgemeinen durch Behandlung mit gebranntem Kalk nach der Gleichung zurückgewonnen. Hierbei fallen dann große Mengen von Calciumchlorid an, die gemeinsam mit dem nicht umgesetzten Natriumchlorid als Ablauge in die Vorfluter gegeben werden. Der Nachteil des Ammoniaksoda-Verfahrens besteht somit im wesentlichen dariii, daß das gesamte Chlor des umgesetzten Natriumchlorids in Form des wert lo sen Calciumchlorids ebenso wie das unumgesetzte Natriumchlorid verloren- Ähnlich wie beim Ammoniaksoda-Verfahren geht auch bei dem Verfahren der GI3-PS 1 082 436, nach dem u. a. Alkalicarbonate aus Alkalichloriden und Kohlensäure in Gegenwart eines in einem organischen Lösemittel gelösten stark basischen Amins hergestellt werden können, das eingesetzte Chlor verloren. Aus dem jeweils gebildeten Aminhydrochlorid wird nämlich nur das Amin durch eine Behandlung der organischen Phase mit einem alkalisch wirkenden Reagenz zwecks flückführung in den Prozeß gewonnen.
  • Aus der IL-PS 33 552 ist es bekannt, Natriumhydrogencarbonat und Chlorwasserstoff in Abänderung des Ammoniaksoda-Verfahrens dadurch herzustellen, daß man zunächst eine heterogene Mischung aus einem in einem polaren organischen Lösemittel gelösten Amin und einer Natriumchloridsole mit Kohlendioxid begast. Aus der wäßrigen Phase fällt das Natriumhydrogencarbonat aus, das entstehende Aminhydrochlorid bleibt in der organischen Phase gelöst und wird abgetrennt, Das Amin wird sodann aus seinem Hydrochlorid durch Behandeln mit wäßrigem Magnesiumhydroxid regeneriert, das erhaltene wäßrige Magnesiumchlorid bei Temperaturen bis ca.
  • 500 °C unter Bildung von Magnesiumoxid, Magnesiumoxichlorid und Chlorwasserstoff zerlegt, Der Chlorwasserstoff fällt hierbei allerdings verfahrensbedingt nicht ausschließlich wasserfrei an, so daß er nur einer begrenzten technischen Verwertung zugeführt werden kann. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens sind die bei der Chlorwasserstoffgewirmung erforderlichen Temperaturen und die damit verbundene verstärkte Korrosionsgefahr sowie der Einsatz von Magnesiumsalzen als zusätzliche Hilfsstoffe.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein wirtschaftliches und umweltfreundliches Verfahren zur Ilerstellung von Natriumhydrogencarbonat und Chlorwasserstoff aus Natriumchlorid und Kohlensäure zu entwickeln, das es zudem gestattet, den Chlorwasserstoff unter milderen und technisch einfacheren Bedingungen als nacIi dem Verfalßrerl der IL-PS 33 552 und darüber hinaus gegebenenfalls in wasserfreier Form zu gewinnen.
  • Diese Aufgabe wurde durch die in den klsprüchen beschriebenen Maßnahmen gelöst.
  • Man geht dabei in der Verfahrensstufe 1, die im nacllfolgenden auch als Carbonisierungsstufe bezeichnet wird, von einer Mischung aus, die im wesentlichen eine wäßrige Natriumchloridlösung, ein Amin und ein unpolares organisches Lösemittel enthält. Weitere bestandteil können z. B. gewisse Mengen gelöstes und ungelöstes Natriumhydrogencarbonat, ungelöstes Natriumchlorid und aktive sowie inaktive Abbauprodukte der Amine sein.
  • Als Amine werden einzeln oder im Chemisch solche vcrwendet, die eine solche Basizität besitzen, daß sie sowohl in der Carbonisierungsstufe Hydrochloride bilden, als s auch i,I der Thermolysestufe (Verfahrensstufe 4) mit ausreichender Geschwindigkeit möglichst vollstmdig Chlorwasserstoff abspalten, wobei zur Vermeidung von Aminzersetzung keinc zu hohe Temperatur (>300 OC) erforderlich sein darf. Es zeigte sich, daß diese Voraussetzungen einmal von tertiären nicht aromatischen Aminen, die in der Summe der stickstoffgebundenen Liganden 14 bis 39, vorzugsweise 18 bis 36 Kohlenstoffatome, enthalten, wobei alle Seitenketten unverzweigt primär sein können, davon jedoch höchstens eine Methylgruppe vorhanden sein darf, oder wobei die unverzweigten primären Seitenketten ganz oder teilweise durch verzweigte primäre ersetzt sein können unter der Voraussetzung, daß die Verzweigungsstelle mindestens 3 Kohlenstoffatome vom zentralen Stickstoffatom entfernt liegt, oder wobei zwei der Seitenketten verzweigt primär mit der Verzweigung in 2-Stell.ung sein können und die dritte Seitenkette unverzweigt primär ist, oder wobei eine Seitenkette verzweigt primär mit der Vcrzweigung in 2-Stellung sein kann, während die anderen Seitenketten ent- weder beide unverzweigt primär oder nur eine unverzweigt primär und die andere unverzweigt sekundär oder alicyclisch sein können, oder wobei zwei der unverzweigt primären Seitenketten durch Cyclohexylgruppen ersetzt sein können, und zum anderen von Gemischen anderer tertiärer nicht aromatischer Amine mit 14 bis 39 Kohlenstolratomen, in denen die oben definierten Amine gewichtsmäßig Uberwiegen, erfüllt werden.
  • Geeignete Amine sind beispielsweise Tri-n-hexylamin, Trin-octylamin, Tri-n-laurylamin, Tri-(3,5,5-trimethylheLyl)-amin, Tri-(3.5,5-trin0ethyloctyl)-amin, Tri-(3,5,5-trimethyldecyl)-amin, N-Octyl-di-(2-ethylhexyl)-amin, N,N-Dioctyl-(2-ethylhexyl)-amin, N-Octyl-N-(4-heptyl)-(2-ethylhexyl)-amin, N-Octyl-N-(4-heptyl)-cyclohexylamin, N-Octyl-N-(2-ethylhexyl)-cyclohexylamin, N-Octyl-dicyclohexylamin und N-exadecyl-dicyclollexylamin.
  • Es ist durchaus möglich, daß auch noch andere, nicht unter die Abgrenzung fallende Amine in Kombination mit ausgewählten organischen Lösemitteln bei erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können. Die genannten Amine sind daher zwar als typisch, aber weder als optimal noch als begrenzend aufzufassen.
  • Unter einem unpolaren Lösemittel wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein solches organisches Lösemittel verstanden, das gemäß den Angaben in der Literatur oder aufgrund der Messung nach einem in der Literatur beschriebenen Verfahren (Landolt-Börnstein, Physikalisch-chemiscIle Tabellen, 5. Auflage, 2. Ergänzungsband (1931), Seiten 74 bis 76) ein Dipolmoment (p) gleich Null oder unwesentlich größer Null (maximal 0,7 debyes) besitzt.
  • Geeignete unpolare lösemittel aus der Gruppe der aromatischen, aralip1latischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffe, die im allgemeinen einen Siedepunkt über 140 OC, vorzugsweise über 170 Oc, haben sollen1 sind beispielswei.e Cymole, 1,2,3-Trimethylbenzol, 1,2,4-Trimethylbenzol, Diethylbenzol, 1,2,4-Triethylbenzo.l, 1,3,5-Triethyl1)enzol, 1 ,2,3,4-Tetramethylbenzol, 1 ,2,3,5-Tetramethylbeiiol, 5-tert.-Butyl-m-xylol, 3-Phenylpentan, Dodecylbenzol, Decan, Undecan, Dodecan, Tetradecan, Decalin und Tetralin, wobei Dodecan besonders bevorzugt ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des crfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man in der Verfahrens stufe 1 neben dem unpolaren bzw. weitgehend unpolaren lösemittel noch ein polares organisches Lösemittel einsetzt. Geeigulet sind alle polaren organischen Lösemittel mit einem Siedepunkt von 140 bis 300 C, vorzugsweise 200 bis 260 C, die unter den gegebenen Reaktionsbedingungen gegen Wasser, Chlorwasserstoff, Amine und Temperaturbelastung inert bzw.
  • weitgehend inert sind. Dafür geeignet sind insbesondere Ether, nicht kondensationsfähige Ketone und Benzolderivate, wie o- und m-Dichlorbenzol und Nitrobenzol. Typische Vertreter sind z. B. Diphenylketon, o-Dichlorbenzol und Diphenylether. Besonders bevorzugt ist der Diphenyiether.
  • Das gewichtsmäßige Verhältnis zwischen dem unpolaren und dem polaren organischen Lösemittel kann zwischen 99 : 1 und 1 : 99 liegen. Im allgemeinen liegt es jedoch zwischen 9 : 1 und 1 : 9, vorzugsweise 2 : 3 und 3 : 2.
  • Zur Erzielung optimaler Umsätze in der Verfahrens stufe 1 ist es zweckmäßig, die Natriumchloridlösung möglichst in gesättigter Form einzusetzen und während der Reaktion eine merkliche Abnahme der Konzentration zu verhindern. Das Mengenverhältnis (Verhältnis der Gewichtsmengen) der eingesetzten organischen Phase(n), bestehend aus Amin, unpolarem und gegebenenfalls polarem organischen Lösemittel zur wäßrigen Natrlumchlorid Lösung wird auf der einen Seite beschränkt durch die Ausbeuteminderung infolge der Abnahme der Natriumchloridkonzentration durch die Reaktion und auf der anderen Seite durch den vo rljatidenen, wenn auch sehr geringen Austrag von Amin durch die Sole. Ersteres läßt sich z. n. durch Zugabe von festem Natriumchlorid zum Reaktionsgefäß oder durch einen großen Soleüberschuß vermeiden, während ein Aminverlust durch eine Kreisfahrweise der Sole über einen NaCl-Sättiger verhindert wird.
  • Im allgemeinen liegt das Mengenverhältnis der organischen Phase(n) zur Sole bei 1 : 9 bis 9 : 1, vorzugsweise 1 : 2 bis 2 : 1.
  • Das gewichtsmEißige Verhäl.tnis zwischen dem unpolaren organischen Lösemittel bzw. der Mischung aus unpolarem und polarem organischen Lösemittel und dem Amin kann bei dem vorliegenden Verfahren in den Grenzen von 20 : 1 bis 0,2 : 1, vorztlgsweise von 5 : 1 bis 0,5 : 1, variiert werden. Durch einige orientierende Versuche kann vom Fachmann leicht ermittelt werden, welches Lösemittel-Amin-Verhältnis in Jedem speziellen Fall am besten geeignet ist. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, eine gewisse Konzentration an Lösemittel(n) einzustellen, um eine zu hohe thermische Belastung des Amins in der Verfahrensstufe -t zu vermeiden. Dasselbe Ziel erreicht man jedoch auch durch Mydrochloridspaltung im Vakuum, wobei die Lösemittelmengen im Sumpf der Spaltkolonne relativ klein (<20 %) sein können.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man im allgemeinen so vor, daß man in die Mischung, dieim wesentlichen eine wäßrige Natriumchloridlösung, ein Amin, ein unpolares organisches lösemittel und gegebenenfalls ein polares Lösemittel enthält, eine gewisse Zeit lang Kohlendioxid unter Druck einleitet. Im allgemeinen arbeitet man bei C02-Driicken von 5 bis 40 bar, vorzugsweise 15 bis 30 bar. Dabei ist es nicht erforderlich, daß der gewählte Druck innerhalb der angeführten Bereiche nur dutch das Kohlendioxid aufgebaxlt wird, sondern es ist auch möglich, daß das Kohlendi.oxid zusammen mit inerten Gasen, wie z. B. Stickstoff oder Argon, der Carbonisierungsstufe zugeführt wird. Art und Menge der einzelnen Bestandteile in der Verfahrensstufc 1 werden in einem oder mehreren orien- tierenden Vorversuchen festgelegt. Währen<l und geg'beiiei falls auch noch eine Zeit lang nach der Einleitung von Kohlendioxid, ist dafür Sole zu tragen, daß eine gute gegenseitige Durchmischung der einzelnen l'llasen, z. I3.
  • mit Hilfe eines Rührwerks oder eines intensiven Gasstroms, stattfindet. Zur Verbesserung der Ausbeute ist es zweckmäßig, in der Carbonisierungsstufe bei Temperaturen unter 25 °C zu arbeiten, wobei die untere Temperaturgrenze durch den Taupunkt des Kohlendioxids, durch das Auskristallisieren von Lösemittel, Amin oder Aminhydrochlorid gegeben ist.
  • In der Verfahrensstufe 2 erfolgt sodann die PhasontrennuIlg.
  • Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Trennung der organischen Phase von der wäßrigen und der festen Phase unter dem gleichen Druck, vorzugsweise C02-Druck, wie er in der Verfahrensstufe 1 ei.ngestellt war, durchzuführen.
  • Je nach Art und Menge der organischen Bestandteile können auch zwei organische Phasen auftreten. Es ist dann eine Frage der Wirtschaftlichkeit, ob die Phasen gemeins'm weiterverwendet werden oder nur die 11C1-reiche Phase weiterverarbeitet und die andere Phase in die Verfahrens stufe 1 zurückgeführt wird.
  • Im allgemeinen erfolgt die Phasentrennung so, daß man die Reaktionsmischung aus der Verfahrensstufe 1 in ein Trenngefäß überführt; nach Entmischung der Phasen werden unter Druck die organischen Phasen entnommen und entspannt sowie die anorganischen Phasen (Sole und Hydrogencarbonat) ebenfalls entnommen und entspannt.
  • Während das abgezogene Kohlendioxid direkt in die Verfahrerisstufe 1 zurückgeführt wird, geschieht dies mit der nach bekannten Trennverfahren (Filtriercn, Zentrifugieren) vom festen Natriumhydrogencarbonat befreiten wäßrige Phase vorzugsweise erst nach einer Aufkonzentrierung mit Natriumchiorid (Verfahrensstufe 3). Das zunächst nocli feuchte Natriumhydrogencarbonat wird gegebenenfalls nach gewissen Reinigungsoperationen entweder durch eine sc@onende Trocknung vom anhaftenden Wasser befreit oder calciniert, wobei das Wasser zusammen mit der abgespaltenen Kohlensäure entfernt und im allgemeinen der Carbonisierungsstufe zugeführt wird.
  • Vor der Durchführung der eigentlichen Thermolyse (Verfahrensstufe 4) ist es möglich, aus der(n) organischen Ph:tse(n) gegebenenfalls noch vorhandenes Wasser durch z. 13.
  • Destillation oder 1?ektifikation soweit wie möglich zu entfernen. Die Entfernung des Wassers ist allerdings nur tlann erforderlich, wenn bei der folgenden Aminhydrochloridspaltung ausschließlich gasfc;rmiger Chlorwasserstoff erhalten werden so]l.
  • In der Verfa}lrensstufe 4 wird schließlich die gegebenenfalls wasserfreie organische Phase zwecks Abspaltung von Chlorwasserstoff aus dem Aminhydrochlorid erhitzt. Bei der Durchführung der thermischen Zerlegung des Aminhydrochlorids kann man z. B. am Rückfluß (DE-PS 26 33 640) arbeiten oder so vorgehen, wie es in der DE-OS 28 05 933 beschrieben ist.
  • Gemän dem Verfahren der l)E-PS 26 33 640 wird dabei die gegebenenfalis noch freies Amin enthaltende Lösung des Aminhydrochlorids in einem mit einer Kolonne versehenen Behalter zum Sieden gebracht, wobei es erforderlich ist, daß das Lösemittel bzw. das Lösemittelgemisch 20 oder mehr OC niedriger als das Amin siedet. Am Kopf der Kolonne werten die vornehmlich aus dem Lösemittel bzw. den Lösemitteln bestehenden Brüden auf übliche Weise kondensiert und der Kolonne als Rückfluß wieder zugeführt, wobei der in den J3rüden enthaltene und vom kondensierten Lösemittel nicht gelöste Chlorwasserstoff zugleich aus der Kondensationszone entwej.cht.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man in der Spaltkolonne mit einer größeren Lösemittelmenge arbeitet als bei der Carbonisierung, um somit die thermische Belastung des Amins in der Kolonne möglichst niedrig zu halten.
  • Nach dem Verfahren der DE-OS 28 05 933 wird der Chlorwasserstoff aus dem Aminhydrochlorid dadurch gewonnen, daß man dieses in dem organischen Lösemittel bzw. Lösemitte)-gemisch unter Durchleiten eines inerten Gasstroms auf 100 bis 250 OC erhitzt. Die innerhalb dieses Temperaturbereichs günstigste Temperatur ist von der Art und Menge sowohl des Amins wie des Lösemittels bzw. Lösemittelgemisches abhängig. Es ist vorteilhaft, wenn das Lösemittel bzw. Lösemittelgemisch bei der Spalttemperatur einen relativ niedrigen Dampfdruck hat, d. ii. sein Siedepunkt soll mindestens 20 °C über der Spalttemperatur liegen, um den Austrag als Dampf im Inertgasstrom möglichst niedrig zu halten.
  • Aus dem Chlorwasserstoff-Inertgas-Gemisch kann der Chlorwasserstoff leicht auf bekannte Art, z. B. Adsorption, rein hergestellt werden, jedoch ist dies je nach Verwendungszweck des Chlorwasserstoffs nicht in allen Fällen erforderlich. Verwendet man z. B. als Trägergas Ethylen, dann kann das erhaltene Gasgemisch direkt zur Synthese von Chlorethanen eingesetzt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht schließlich darin, daß man bereits kleine Mengen von Verunreinigungen, wie z. B. primäre und sekundäre Amine, die vor allem durch die thermische Beanspruchung des tertiären Amins während der Thermolyse entstehen, aus dem Sumpf der Verfahrensstufe 4 ent.fernt, bevor man ihn wieder an geeigneter Stelle in das Verfahren einbringt.
  • Die Abtrennung der unerwiínschten Verunreinigungen kann z.
  • B. so erfolgen, wie es in den deutschen Patentanmeldungen P 28 34 252.1 und P 29 21 916.7 beschrieben wird. Im T'alle des Verfahrens der deutschen Patentanmeldung P 28 34 252.1 wird dabei das Gemisch aus Amin, Lösemittel und gegebenenfalls Verunreinigungen ganz oder teilweise über ein Adsorptionsmittel, wie z. B. Aluminiumoxid, Kieselgel oder silanisiertes Kieselgel, geleitet. Bei dem Verfahren der deutschen Patentanmeldung P 29 21 916.7 inaktiviert man dagegen die gebildeten primäres1 und sekundären Amine durch reaktion mit Carbonsäurechloriden.
  • Das erfindungsgemäße Ver1ahren kann sowohl diskontinuicrlich als auch kontinuier].ich durchgeführt werden.
  • Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Natriumllydrogencarbonat wird in erster Linie zur Herst-ellung von Soda, der daneben anfallende Chlorwasserstoff zur Herstellung von Salzsäure oder Chlorkohlenwasserstoffen, wie z.
  • 13. Vinylchlorid, verwendet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für die Herstellung von Kaliumhydrogencarbonat und Chlorwasserstoff aus Kaliumchlorid und Kohlensäure eingesetzt werden. Für diese Maßnahme wird jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung kein Schutz begehrt.
  • Alle Prozentangaben - auch in den nachfolgenden Beispielen, die das erfindungsgemäße Verfahren erläutern - sind, sofern nicht anders angegeben, Gewichtsprozente.
  • Beispiel 1 In einem mit einem Turbinenrührer ausgestatteten Autoklaven von 300 ml Inhalt.werden 30 g Dodecan, 18 g Tri-noctyl-amin, was 38 Gewichtsprozent Amin in der zugesetzten organischen Phase entspricht, und 35 g einer gesättigten Kochsalzlösung zuzüglich 7 g festes NaCl auf 2 OC durch Mantelkülilung abgekühlt uncl unter Riihren (800 min 1) mit 30 bar C02 20 Minuten lang beaufschlagt. Hiernach wird der Rührer abgestellt, der Autoklav entspannt, der gesamte Inhalt in einen Scheidetrichter geschüttet und nach Trenuiig der Phasen in der oberen, organischen Phase der Gehalt an Chlorwasserstoff durch acidimetrische Titration eines aliquoten Teiles bestimmt. Bezüglich der Gesamtmenge des eingesetzten Amins ergibt sich, wenn man Mole HCl pro Mol Amin rechnet, ein Umsatz von 57 %.
  • Beispiel 2 Bei gleicher Versuchsführutig wie unter Beispiel 1, aber mit jeweils 30 g Mischung der angegebenen- Telle Dodecan als unj>olarem und Diphenylether als polarem Lösemittel, er6eben sich in Abhängigkeit der Mischungsverhältnisse die in der Tabelle aufgeführten Umsätze, wobei die vorteilhafte Wirkung des Ethers gut zu erkennen ist.
  • Gewichtsanteil Umsatz Diphenylether / Dodecan 0 1 57 1 4 65 1 1 78 4 1 89 Beispiel 3 Der Einfluß der NaCl-Konzentration der wäßrigen Phase wird im folgenden verdeutlicht, Bei gleicher Versuchsführung wie im Beispiel 1 mit Diphenylether und Dodecan von 1 : 1 ergibt sich bei Einsatz einer nur 20 siegen Kochsalzlösung ein Umsatz von 58 %.
  • Beispiel 4 Der Einfluß verschiedenen C(92-1)rucks bei Anwendung unterschiedlich starker NaCl-Konzentration der wäßrigen Phase soll. hier verdeutlicht werden. Bei gleicher experimenteller Durchführung wie im Beispiel 1 mit Einsatz einer 34 Gewichtsprozent Tri-n-octylamin enthaltenden Mischung Diphenylether : Dodecan von 1 : 1 ergeben sich folgende Umsätze: Kochsalzlösung CO2-Druck nbarab J Umsatz £%7 25 Gew.-% 10 25 25 Gew.-k 30 70 gesättigt + Boden- 10 26 körper gesättigt + Boden- 30 76 körper Beispiel 5 Das Beispiel beschreibt die Phasentrennung unter Beibehaltung des in der Reczktionsstufe 1 angewandten CO2-Drucks.
  • Ein unter Betriebsbedingungen ca. 350 ml fassendes Druckgefäß-mit Rührer, Zulaufstutzen für die flüssigen Phasen, Zufwirungsstutzen für C02 und Ablaufstutzen für alle Phasen wird als kontinuierlicher Rührkessel betrieben. Pro Stunde werden 500 ml einer wäßrigen Kochsalzlösung, 500 ml einer Mischung aus 34 Gewichtsprozent Tri-n-octylamin, 33 Gewichtsprozent Diphenylether und 33 Gewichtsprozent Dodecan durchgesetzt und mit C02 von 30 bar zur Reaktion gebracht. Die Phasen fließen durch einen überlauf in ein unter gleichem C02-Druck stehendes Trenngefäß An dessen oberem Stutzen kann die organische Phase und am unteren Stutzen die wäßrige Phase zusammen mit dem festen Hydrogencarbonat abgenommen werden.
  • Wird eine 25 ziege Kochsalzlösung eingesetzt und beträgt die Reaktionstemperatur 2 C, so erhält man bei einer mittleren Verweilzeit der organischen Phase im Rührkessel von 20 Minuten nach Einstellung des stationären Betriebs- zustandes einen Umsatz von 69 .
  • Beispiel 6 Dieses Beispiel beschreibt die Abtreibung des in der organischen Phase gebundenen Chlorwasserstoffs.
  • Die organische Phase aus der Verfahrensstufe 2 wird in einen heizbaren Kolben, der mit einem Thermometer und einem absteigenden Kühler sowie mit einem Stutzen versehen ist, eingefüllt. Das anfallende Kondensat und die nichtkondensierbaren Anteile werden in eine Vorlage geleitet, die eine wäßrige Natronlauge bekannten NaOH-Gehalts enthält und gerührt wird. Hinter dem Kühler wird über einen Stutzen ca. 4 1 Stickstoff pro Stuiide zugeführt, um ein Zurücksteigen der Flüssiglceit au der Vorlage zu verhindern. Dan Kolben wird über den Stutzen mittels einer Dosierpumpe soviel Lösungsmittel kontinuierlich zugeführt, daß der Stand konstant bleibt.
  • Eingesetzt werden 195 g der organischen Phase aus neispiel 5. Nach Erreichen der Siedetemperatur geht zunächst eine kleine Menge Wasser/Lösemittel-Azeotrop über. Danach erst wird Chlorwasserstoff in großer Menge abgespalten.
  • Die Verdampfungsgeschwindigkeit beträgt ca. 7,3 ml Destillat pro Minute. Nach Anfall von 73 ml Destillat sind 11 % des Chlorwasserstoffs, nach 146 ml 18 % und nach 292 ml 27 % übergegangen.
  • Beispiel 7 Im folgenden wird ein Versuch zur kontinuierlichen Herstellung Natriumhydrogencarbonat und Chlorwasserstoff beschrieben.
  • Zur Durchführung der Carbonisierungsreaktion wird die im Beispiel 5 beschriebene Apparatur verwendet. Die organische Phase wird in ein Puffergefäß entspannt und kontinu- ierlich einer mit einem Dephlegmator versehenen Füllkörperkolonne (Höhe 2 500 mm, 40 mm) in 3/4 der Höhe mit 850 ml/h zugeführt. Das miteingeschleppte Wasser wird am Kopf der Kolonne mit Hilfe einer Trennflasche aus dem Kondensat als wäßrige Salzsäurc entfernt. (Die Entfernung des Wassers ohne lICl-Verlust kann auch in einer vorgeschalteten Destillationsstufe erfolgen.) Der den Dephlegmator passierende Chlorw.tsserstoff wird zur Bilanzierung vermessen. Das den Sumpf der Kolonne verlassende Amin-Lösemittelgemisch wird durch ein Festbett aus 7 000 g Aluminiumoxid (1 000 mm, 100 mm) hindurch der Carbonisierungsreaktion wieder zugeleitet. Als organische Phase wird eine Mischung aus 1 615 g Tri-n-octylamin, 3 704 g Diphenylether und 3 730 g Dodecan eingesetzt. Als wäßrige Phase wird eine 25 Gewichtsprozent NaCl enthaltende Kochsalzlösung verwendet. Die Carbonisierungsreaktion wird bei ca. 5 OC und 30 bar C02-Druck durchgeführt.
  • Innerhalb einer Betriebszeit von 441 Stunden werden 4,2 kg Chlorwasserstoff und 10,3 kg Natriumhydrogencarbonat von 95,9 % Reinheit erhalten.
  • ~

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Natriumhydrogencarbonat und Chlorwasserstoff durch Umsetzung einer wäßrigen Natriumchloridlösung mit; Kohlendioxid unter Druck in Gegenwart eines Amins sowie eines organischen Lösetels, dadurch gekennzei.chnet, daß man 1. in eine Mischung, die im wesentlichen 1.1 eine wäßrige Natriumchloridlösung, 1.2 ein tertiäres Anhin und 1.3 ein unpolares Lösemittel enthält, Kohlendioxid unter Druck einleitet, 2. die anfallenden Phasen trennt, 3. die vom ausgefällten Natriumllydrogencarbonat befreite wäßrige Phase nach Aufkonzentrierung mit Natriumchlorid wieder der Verfahrensstufe 1 (Carbonisierung) zuführt, 4. die organische(n) Phase(n) erhitzt wld den freiwerdenden Chlorwasserstoff abzieht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Verfahrensstufe 1 neben dem unpolaren Lösemittel ein polares organisches Lösemittel mit einem Siedepunkt von >140 OC einsetzt.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Phasentrennung in der Verfahrens stufe 2 unter Druck durchführt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Verfahrensstufe 2 den gleichen Druck wie in der Verfahrensstufe 1 anwendet.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man innerhalb der Verfahrensstufe 4 mit unterschiedlichen Lösemittelmengen arbeitet.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Auftreten von mehreren organischen Phasen nur die mit der größten Aminhydrochloridkonzentrati(n der Verfahrensstufe 4 zuführt.
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch eekennzeic3met;, daß man aus dem bei der Verfahrensstufe 4 anfallendtn Sumpf die entstandenen Abbauprodukte entfernt bzw. ie darin inaktiviert und das behandelte Sumpfprodukt in die Verfahrensstufe 1 zurückführt.
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