DE3034984A1

DE3034984A1 - Verfahren zur gewinnung von ammoniumsulfat aus abfallschwefelsaeure

Info

Publication number: DE3034984A1
Application number: DE19803034984
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Chem. Dr. 8023 Pullach Karwat
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1980-09-17
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1982-04-22

Description

Verfahren zur Gewinnung von Ammoniumsulfat
aus Abfallschwefelsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Ammoniumsulfat aus Abfallschwefelsäure, die bei der Reinigung von aus Calciumcarbid gewonnenem Rohacetylen durch Waschen mit Schwefelsäure entsteht und neben Wasser und Phosphorsäure organische und weitere anorganische Verunreinigungen, wie Schwefelverbindungen enthält.
Acetylen kann unter anderem aus Calciumcarbid und Wasser hergestellt werden. Das Calciumcarbid, das auf Kohlebasis gewonnen wird, enthält Verunreinigungen, aus denen durch Zusatz von Wasser Phosphorwasserstoffe, ungesättigte höhere Kohlenwasserstoffe und organische und anorganische Schwefelverbindungen entstehen. Diese Verunreinigungen und das Wasser sind im Produkt-Acetylen unerwünscht, auch-wenn sie nur in Spuren vorhanden sind.
Die Verunreinigungen werden gewöhnlich in Waschtürmen mit konzentrierter Schwefelsäure ausgewaschen (z.B. DE-PS 906 005). Dabei hat die konzentrierte Schwefelsäure hauptsächlich katalytische Wirkung.Auch für die Ausscheidung von Wasser eignet sich konzentrierte Schwefelsäure wegen ihres hohen-Wasseraufnahmevermögens bekanntlich besonders gut. Die Wasserentfernung kann dabei auch in einer Vorwäsche erfolgen.
Die mit den Verunreinigungen beladene Säure, die im folgenden als Abfallschwefelsäure bezeichnet werden soll, ist dunkelbraun bis schwarz und hat einen unangenehmen Geruch. Sie wurde bislang nicht weiter genutzt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, aus der Abfallschwefelsäure ein Produkt zu gewinnen und sie somit wirtschaftlich zu nutzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die folgenden Verfahrensschritte nacheinander ausgeführt werden: a) Umsetzen der Abfallschwefelsäure mit 40 - 70% des für eine vollständige Umsetzung zu Ammoniumsulfat benötigten Ammoniaks bis zur Ausbildung einer zweiten flüssigen Phase, die die organischenVerunreinigungen enthält und sich über der schwefelsäure- und ammoniumsulfatreichen Phase formiert; b) Abtrennen der Phase mit den organischen Verunreinigungen von der schwefelsäure- und ammoniumsulfatreichen Phase; c) weiteres Umsetzen von Ammoniak mit der schwefelsäure-und ammoniumsulfatreichen Phase bis zur praktisch vollständigen Umsetzung zu Ammoniumsulfats; Durch Umsetzen eines Teils des Ammoniaks mit der Abfallschwefelsäure werden die Verunreinigungen, u.a. Verbindungen . mit alkoholischen Gruppen, aus der Lösung ver- drängt in eine flüssige Phase über der schwefelsäure- und ammoniumsulfatreichen Phase. Die Abfallschwefelsäure wird nur mit einem Teil des Ammoniaks umgesetzt, um zu verhindern, daß sich die Verunreinigungen mit dem entstehenden Ammoniumsulfat vermischen. Die die Verunreinigungen enthaltende flüssige Phase kann beispielsweise in einem Trennkessel abgeschiedcn werden. Die verbleibende schwefelsäure- und ammoniumsulfatreiche Phase wird dann weiter mit Ammoniak umgesetzt.
Das Umsetzen kann dabei auf zwei Möglichkeiten erfolgen: Entweder wird die Abfall schwefelsäure in einen mit Amoniak gefüllten Behälter eingespritzt oder umgekehrt, daß nämlich der Ammoniak in die Abfallschwefelsäure eingeleitet wird wieauch bei Schritt a). Dabei wird die Löslichkeitsgrenze des Ammoniumsulfats in der Abfallschwefelsäure überschritten, also Ammoniumsulfat auskristallisiert.Dieses wird anschließend von der Mutterlauge abgetrennt. Es wird eine vollständige Umsetzung von Ammoniumsulfat angestrebt.
Man verhält somit aus der Abfallsäure, die bisher nicht weiter genutzt wurde, auf einfache Weise ein Produkt, das vor allem als Düngemittel Anwendung findet.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird der Ammoniak gasförmig, eventuell-mit einem Inertgas, wie Luft, bevorzugt N2, verdünnt und mit der Abfallschwefelsäure umgesetzt. Dadurch wird eine Regulierung des Wärme- und Wasserhaushaltes erreicht.
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Ammoniumsulfat kann noch Spuren von Verunreinigungen enthalten. Es wird deshalb bevorzugt nach dem Abtrennen von der Abfallschwefelsäure mit einem organischen Lösungsmittel aus der Gruppe der Alkohole oder Ketone, vorzugsweise mit Methanol, Äthanol oder Aceton, gewaschen, um die letzten Spuren an Verunreinigungen abzuscheiden.
Beispiel: In 50 ml Abfallschwefelsäure mit einer Dichte von 1,454 g/cm3, die neben Wasser ca. 1,8 Gew.-* Phosphor in Form von anorganischen und organischen Verbindungen und ca. 1 Gew.-% organische Verbindungen enthielt, wurde unter ständigem Rühren Ammoniak eingeleitet. Die Abfallsäure erwärmte sich dabei von Raumtemperatur auf ca. 75"C.
Die anfangs braun-schwarze Farbe der Abfallschwefelsäure hellte sich auf und es schied sich eine rotbraune, ölige Flüssigkeit mit den Verunreinigungen auf der Lösung mit Schwefelsäure und Ammoniumsulfat schwimmend ab. Die beiden Phasen wurden in einem Scheidetrichter getrennt, nachdem sich durch weiteres Einleiten von Ammoniak keine erkennbare Aufhellung und Abscheidung an Verunreinigungen der öligen Phase mehr zeigte, aber noch kein Ammoniumsulfat auskristallisiert war.
Die schwefelsäure-und ammoniumsulfatreiche Phase enthielt zu diesem Zeitpunkt umgerechnet 2,02 Mol. freie Schwefelsäure und 6,67 Mol. Ammoniak/kg. Die Phase mit den Verunreinigungen betrug etwa 1 Vor.% der schwefelsauren Phase.
Anschließend wurde in die schweelsäure-und ammoniumsulfatreiche Phase so lange Ammoniak eingeleitet, bis ein Uberschuß an Ammoniak wahrnehmbar war.
Das entstandene Salz war hellgelb und konnte durch Waschen mit dem gleichen Volumen Methanol bzw. Äthanol in reinweißes, geruchloses Ammoniumsulfat überführt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Gewinnung von Ammoniumsulfat aus Abfallschwefelsäure, die bei der Reinigung von aus Calciumcarbid gewonnenem Rohacetylen durch Waschen mit Schwefelsäure entsteht und neben Wasser und Phosphorsäure organische und weitere anorganische Verunreinigungen, wie Schwefelverbindungen enthält, gekennzeichnet durch wie folgenden nacheinander auszuführenden Verfavlrensschritte: a) Umsetzen der Abfall schwefelsäure mit 40-70% des für eine vollständige Umsetzung zu Ammoniumsulfat benötigten Ammoniaks bis zur Ausbildung einer zweiten flüssigen Phase, die die organischen Verunreinigungen enthält und sich über der schwefelsäure- und ammoniumsulfatreichen Phase formiert; b) Abtrennen der Phase mit den organischen Verunreinigungen von der schwefelsäure- und ammoniumsulfatreichen Phase; c) weiteres Umsetzen von Ammoniak mit der schwefelsäure-und ammoniumsulfatreichen Phase bis zur praktisch voll- ständigen Umsetzung zu Ammoniumsulfats; 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ammoniak gasförmig verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ammoniak mit einem Inertgas, wie Luft, bevorzugt N2, verdünnt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniumsulfat mit einem organischer. Lösungsmittel aus der Gruppe der Alkohole oder Ketone gewaschen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel Methanol, Ähtanol oder Aceton verwendet wird.