DE300383C

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Publication number: DE300383C
Application number: DENDAT300383D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Da die Gase der trockenen Destillation der Steinkohle im allgemeinen mehr Schwefel enthalten, als dem Verhältnis von Schwefel zu Ammoniak in Ammoniumsulfat entspricht, so ist es unter geeigneten Reaktionsbedingungen möglich, das Ammoniak und den Schwefel aus solchen Gasen in Form von Ammoniumsulfat zu isolieren. Der Formel (NH₄)₂ S O₄ für Ammoniumsulfat zufolge verhalten sich die

ίο Anteile von Ammoniak und Schwefel in diesem Salze rund wie 34:32, es kann somit zugleich unter entsprechenden Voraussetzungen der dieses Verhältnis übersteigende Gehalt des Gases an Schwefel als Element gewonnen werden.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren verwirklicht die gleichzeitige Abscheidung von Ammoniak als Sulfat und von Schwefel als solchem aus Kohlendestillations-, Generator- und ähnlichen Gasen mittels schwefliger Säure und Wasserdampf bei erhöhter Temperatur unter Mitwirkung der sich selbsttätig einstellenden Wasserdampftensionsunterschiede (Taupunktserniedrigung). Es wurde gefunden, daß die heiß entteerten Gase, dicht am Taupunkte für Wasser mit der nötigen Menge an schwefliger Säure einer kräftigen Filter-, Stoß- oder Schleuderwirkung oder der Einwirkung eines elektrischen Feldes oder beliebigen Kombinationen dieser Mittel ausgesetzt, das gesamte Ammoniak in Form einer nahezu gesättigten Ammoniaksalzlösung ausscheiden und diese Lösung den entstandenen Schwefel suspendiert enthält. Die Lauge enthält das Ammoniak bei genügender Anwesenheit von H₂ S in der Hauptsache als Sulfat und Tetrathionat. Das Mengenverhältnis beider Salze, ist im wesentlichen eine Funktion der Arbeitstemperatur (nur in sehr geringem Maße auch der Gaskonzentration). Je höher die Temperatur, desto größer ist der Gehalt an Sulfat. Es besteht also ein gewisser Gleichgewichtszustand. Bei 100° C enthält die Lösung nahezu das gesamte Ammoniak als Sulfat, so daß beim Eindampfen der vom Schwefel filtrierten Lauge fast reines Ammoniumsulfat erhalten wird.

Die chemischen Vorgänge sind größtenteils folgende:

I. 2 H₂S+ SO₂ = 3 S +2 H₂O, · ^s°'

■ III.

SO₄ + 5 S,

IV. 2 NH₃+H₂S +3SO₂= (NH₄)₂ S₄O₆,
V. (NH₄)₂ S₄ O₆ = (NH₄), S O₄ + S O₂ + 2 S.

Die günstige Wirkung bei der geschilderten Arbeitsweise rührt daher, daß bei den in Betracht kommenden Temperaturen die Zersetzungsspannung der beiden Ammonsalze Sulfat und Tetrathionat (mit NH₃ als einer

Komponente der Dissoziation) praktisch gleich Null, die Wasserdampftension des Gases jedoch zu groß ist, um mit in Nebel-, also fester Form vorhandenem Ammonsulfat und -tetrathionat im Gleichgewicht sein zu können. Dem System Gas + Wasserdampf + (NH₄)₂SO_4> (N H₄)₂ S₄O_fi(f est) -^t. Gas +Wasserdampf+(NH₄)₂ SO₄, (NH₄J₂S₄O₆ (Lösung) zufolge beladen sich die beiden Salze mit einer diesem Gleichgewichtszustande entsprechenden Menge an flüssigem Wasser und verlassen somit die Apparatur als wäßrige Lösung. Da die Wasserdampftension wäßriger Lösungen von Ammonsulfat wie Tetrathionat verhältnismäßig hoch ist, so wird eine sehr konzentrierte Lauge erhalten, wenn man nur jede überflüssige Kühlung vermeidet. Es wird also auf jeden Waschprozeß, wie ihn beispielsweise das Feldsche Verfahren darstellt, verzichtet.

Die Apparatur ist sehr einfach. Ein Ventilator oder Gasreiniger saugt die Gase an und schleudert sie aus, oder die Ammoniaksalznebel werden mitsamt dem Schwefel auf elektrischem Wege oder durch Filtration ausgeschieden. Die gerade benötigte Menge an schwefligsauren Röstgasen wird von dem mit Schwefel (aus der Fabrikation) oder den gewohnten ' schwefelhaltigen Rohstoffen beschickten Ofen ·—■ am besten zwangläufig — zugeführt. Die aus dem Kondensationsapparat stetig abfließende Lauge läuft in eine Kochpfanne, in der das Thionat sowie etwa vorhandenes Thiosulfat usw. in Sulfat verwandelt werden. Die hierbei aus dem Tetrathionat sich entwickelnde schweflige Säure kehrt in den Betrieb zurück; ein Teil davon führt m der Lauge Thiosulfat in Sulfat über: 2 (NH₄)₂

■ ■ S_? O3 + S O₂ = 2 (NH₄)₂ SO₄ + 3 S. Der sich

körnig abscheidende Schwefel wird abfiltriert und das Filtrat auf Ammoniumsulfat eingeengt. Der bei dieser Arbeitsweise dem Gas mit der schwefligen Säure zugeführte Ballast an Stickstoff beträgt nur wenige Prozent der Gesamtgasmenge, so daß der Verdünnungsgrad ein entsprechend geringer bleibt. Der sehr geringe Sauerstoffanteil der Röstgase wird großenteils zur Oxydation des Ammoniaksalzgemisches verbraucht. Aus Gleichung III geht hervor, daß auch bei einem relativen Mindergehalt des Rohgases an H₂ S die Sulfatbildung noch vor sich geht, woraus sich die Anwendung des Verfahrens auf Generator- und ähnliche Gase ergibt. Wird indessen das Verhältnis von H₂ S zu NH₃ in den Gasen wesentlich kleiner als 1:4 (Gleichung III), so geht die Sulfatbildung zurück, und es tritt mit fortschreitender Verminderung von H₂ S neben Thiosulfat mehr und mehr Sulfit auf. Zwecks vollständiger Umwandlung in das Sulfat oxydiert man alsdann in bekannter Weise in der Wärme mit Druckluft oder fügt beim Eindampfen die äquivalente Menge Schwefelsäure zu und führt die entstehende schweflige Säure in den Kreislauf zurück.

Nach Patentschrift 281095 wird zur Exfraktion des Ammoniaks aus Gasen, Dämpfen und Brüden mittels schwefliger Säure die autogene Oxydation mit Luftsauerstoff zwecks Vermeidung von Dissoziationsverlusten herangezogen, ^l Nach dem Verfahren der Erfindung wird zur Erreichung desselben Zweckes die Zersetzungsspannung des Ammoniumsulfits durch den Schwefelwasserstoff der Gase herabgedrückt bei weitgehendster Nutzbarmachung dieses letzteren. .

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur direkten Gewinnung von Ammpniumsulfat und Schwefel aus Kohlendestillations-, Generator- und ähnlichen Gasen mittels des in ihnen enthaltenen Schwefelwasserstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gase bei erhöhter Temperatur in der Nähe ihres^Taupunktes für Wasser mit schwefliger Säure versetzt und unter Mitwirkung der sich einstellenden Wasserdampftensionsunterschiede (Taupunktserniedrigung) die χ sich bildenden Ammoniaksalze und den Schwefel auf mechanische Weise, beispielsweise durch Filter-, Stoß-, Schleuderwirkung oder elektrische Entstäubung oder eine beliebige Kombination dieser Mittel zur Abscheidung bringt, worauf die erhaltene hochkonzentrierte Lauge zum Zwecke der Sulfatbildung einem Kochprozeß unterworfen wird.