DE31675C

DE31675C - Verfahren und Apparat zur Herstellung von Alkali-Carbonaten aus Sulfaten

Info

Publication number: DE31675C
Application number: DENDAT31675D
Authority: DE
Original assignee: A. VOGT und A. FiGGE in Westerhüsen b. Magdeburg
Anticipated expiration: 1904-09-10

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

bei MAGDEBURG.

Bei den bisher bekannten Verfahren, aus Sulfaten. Carbonate herzustellen, findet die Umwandlung in Carbonate entweder in einer feurig flüssigen Schmelze bei sehr hoher Temperatur statt, wobei ein grofses Quantum Brennmaterial verbraucht, die Apparate und Oefen durch die alkalischen Substanzen sehr stark angegriffen werden und wobei ein Rückstand von sehr unangenehmen Eigenschaften übrig bleibt. Oder es findet nach einer neueren Methode zwar die Umwandlung der Sulfate in Sulfide, gleich wie bei dem erst erwähnten Verfahren mit beigemischten Kohlen, jedoch bei niedriger Temperatur statt.

Dieses letztere Verfahren aber hat den grofsen Uebelstand, dafs zum Zwecke der Carbonisirung die Sulfide mit Wasser ausgelaugt werden und sodann deren Lösung durch Eintreiben von Kohlensäure carbonisirt werden mufs.

Um allen diesen Uebelständen abzuhelfen, haben wir folgendes Verfahren erdacht.

Wir bringen die zum " Carbonisiren bestimmten Alkalisülfate durch Beimischen von Thon, Magnesia, Kieselerde oder Kalk einzeln oder in Verbindung mit einander und durch nachheriges Rösten des Gemisches in einen Trockenofen in porös lockeren Massen, welche bei Rothglut in ungeschmolzenem Zustande verharren. Diese Massen werden sodann durch geeignete Zerkleinerungsmaschinen in Stücke von einer bestimmten Korngröfse gebrochen und in senkrechte gufseiserne Retorten, welche vermittelst Zuleitungs- und Verbindungsrohre für die später zu erwähnenden Gase unter einander zu Batterien verbunden sind und periodisch nach Bedarf zu Rothglut· erhitzt werden können. Zur besseren Verständlichkeit betrachten wir jedoch vor der Hand blos eine mit obigem Sulfatgemisch gefüllte Retorte.

Wir erhitzen die letztere zur Rothgluthitze und führen von oben vorgewärmtes Kohlenoxydgas (C O) durch die Masse hindurch.

Das Cö-Gas verbindet sich mit dem in den Sulfaten enthaltenen Sauerstoff zu C O₂, welches am unteren Ende die Retorte verläfst.

Die Durchleitung des C O wird bei möglichst constanter Temperatur so lange fortgesetzt, bis die Umwandlung der Sulfate in Sulfide beendet ist.

Alsdann unterbricht man die Zuführung des C O, vermindert das Feuer und treibt auf dem umgekehrten Wege, den vorher das C O nahm, ein Gemisch von C O₂ -\- H₂ O durch die Retorte. Hierdurch wird der Schwefel der Sulfide in H₂ S (Schwefelwasserstoff) und die Sulfide in Carbonate verwandelt.

Nachdem diese Umsetzung beendet ist, wird die Zuleitung der Gase unterbrochen und die Retorte entleert.

Die Masse wird alsdann kalt ausgelaugt und nach bekannter Methode daraus ,Soda oder Potasche, je nach den angewendeten Sulfaten, dargestellt.

Ein wesentlicher Theil der Erfindung besteht also in der oben beschriebenen Zubereitung

der Sulfate, welche denselben jene richtige Eigenschaft ertheilt, in porös lockeren Stücken und bei Rothglut in ungeschmolzenem Zustande zu verharren, wodurch allein ermöglicht ist, die successive in die Retorten eingeleiteten Gase, nämlich zuerst das C O-Gas und dann das Gemisch von C O₂ und Wasserdampf, mit allen Theilen der porösen Sulfat- oder Sulfidmassen behufs vollständiger chemischer Reaction in möglichst innigen Contact zu bringen.

Ohne diesen porösen und unschmelzbaren Zustand der zu behandelnden Massen sind die erwähnten Reducir- und Carbonisirreactionen auf trockenem Wege unmöglich oder wenigstens ganz und gar unvollständig, und sind daher auch alle ähnlichen Versuche, die sich auf diese Reactionen beziehen, gescheitert, da bei keinem derselben obige Bedingung erfüllt war.

Bei der Ausführung ist ferner noch folgendes zu beobachten.

Das Kohlenoxydgas stellen wir dadurch her, dafs wir einen mit Koks gespeisten Generator mit reinem Sauerstoff betreiben; indessen ist dieses nicht unbedingt nothwendig, denn der Sauerstoff kann durch trockene Luft ersetzt werden, indem ein Gehalt des CO-Gases an Stickstoff nichts schadet und nur durch eine Vermehrung des Gasvolumens lästig ist.

Wesentlich jedoch ist, dafs das Kohlenoxydgas von Wasserstoff oder von Wasserstoffverbindungen frei sei, es ist daher auch zur Bildung des CO- Gases eine von Wasserstoff möglichst freie Kohle zu verwenden.

Die Temperatur des C O- Gases mufs beim Anfang der Reductionsoperation erwa'rmt sein, damit die oberen Schichten die richtige Temperatur behalten, während gegen Ende der Operation es gut ist, das CO-Gas abgekühlt einzuleiten, weil die oberen Schichten bereits reducirt sind und durch den kalten Gasstrom abgekühlt und dadurch für den nachfolgenden Carbonisirprocefs gehörig vorbereitet werden.

Die bei der Reduction sich bildende C O₂ wird zu der folgenden Operation des Carbonisirens verwendet. Es kann dies im continuirlichen Betriebe mit einer Batterie von unter sich verbundenen Retorten entweder direct geschehen oder indem man dieselbe in einem Gasbehälter aufspeichert. Die Mischung der Kohlensäure mit Dampf, wie dieselbe für den Carbonisirprocefs nothwendig ist, kann dadurch geschehen, dafs dieselbe mittelst eines gut regulirten Dampfinjectors in die Retorte geprefst wird, oder dafs die Kohlensäure vorher durch warmes Wasser von einer gewissen Temperatur geht.

Der zur Ausführung dieses Verfahrens erforderliche Apparat ist auf der beiliegenden Zeichnung in stark verkleinertem Mafsstabe dargestellt.

Fig. ι ist ein Verticalschnitt eines Retortenofens,

Fig. 2 eine Draufsicht desselben, ■

Fig. 3 ein Schnitt durch den oberen Theil desselben nach Linie u-x,

Fig. 4 ein Schnitt nach Linie y-\.

In Fig. 5 und 6 ist die Art der Verbindung mehrerer Retorten unter sich dargestellt, und zwar in Fig. 5 im Aufrifs und in Fig. 6 im Grundrifs.

Die , Retorte besteht aus mehreren cylindrischen, gufseisernen Rohrstücken A, welche in passender Weise senkrecht auf einander gebaut und von Mauerwerk umgeben sind. Die Retorte ist oben mit einer verschliefsbaren Füllöffnung und unten mit zwei schief angesetzten verschliefsbaren Entleerungsstutzen versehen; über letzteren befindet sich ein Klapprost q.

Die Retorte wird durch Generatorgas von oben nach unten geheizt, und zwar tritt das Gas durch die Rohre C und die Luft durch die Rohre L und durch die Oeffnungen e in den Feuerraum F, so dafs die Flamme in dem zwischen Retorte und Mauerwerk freien Raum / die Retorte überall umspülen kann. Die Verbrennungsgase treten durch den in der Zeichnung punktirten Feuerkanal D in den Fuchs B.

Bei der grofsen Höhe der Retorte und heller Rothglut würde sich dieselbe bei blofser Unterstützung von unten nicht halten können; eine Unterstützung der Flantschen oder Ohren durch Mauerwerk würde diesen Uebelstand ebenfalls nicht beseitigen wegen der verschiedenen Ausdehnung von Mauerwerk und Eisen. Wir hängen deshalb die Retorte an Zugstangen auf, welche vermittelst des ungleicharmigen Hebels h auf dem die Retorte umgebenden Mauerwerk ihren Stützpunkt finden.

Durch die Anbringung dieser Vorrichtung, nämlich der ungleicharmigen Hebel h, Zugstangen s und Gewichte g ist man in der Höhe der Retorte nicht beschränkt, weil die Hebellängen und Gewichte so berechnet sind, dafs jeder obere Schufs nicht auf den unteren drückt, und zwar bleibt dieser Zustand bei Temperaturwechsel erhalten, weil der Hebel h sich um seine Achse drehen kann. Der Theil der Zugstangen, welcher sich im Feuerraum befindet, ist durch aufgesteckte Röhren aus feuerfestem Material gegen die Wirkung der Feuergase geschützt.

Die Erläuterung der an den Retorten angebrachten Ventile und Röhren, Fig. 5 und 6, geschieht am besten durch folgende Beschreibung der Art zu arbeiten:

Die Retorte Ä sei frisch mit Sulfatmischungen

oder Sulfaten gefüllt und die Entleerungsöffnung sowie sämmtliche Ventile geschlossen und das Feuer seit längerer Zeit derart im Gange, dafs der Inhalt der Retorte roth glüht.

Nun wird Eintrittsventil Ar₁ für das C O-Gas und das Austrittsventil F₆ für die gebildete C O₂ geöffnet und die Zu- oder Durchströmung des Gases so lange unterhalten, bis die Umwandlung der Sulfate in Sulfide beendet ist, wobei gegen Ende der Operation die C O₂ mit C O . gemischt durch das Rohrsystem R , entweicht.

Nachdem dies geschehen, wird das Feuer vermindert, Ar₁ und F₆ geschlossen und das Eintrittsventil k₂ für die Mischung von C O₂ und Dampf, ebenso das Austrittsventil V_b für den gebildeten H₂ S geöffnet und so lange offen erhalten, bis die Carbonisirung der Masse vollendet ist.

Die Retorte wird dann entleert und wieder frisch gefüllt und die Operation geht damit von neuem an.

Es ist einleuchtend, dafs man bei solcher Arbeit nur einen kleinen Theil der gebildeten Kohlensäure und des H₂ S verwenden könnte; es ist daher nothwendig, eine Anzahl Retorten zu einer Batterie zu vereinigen und so zu arbeiten, dafs das aus der ersten Retorte nur unvollständig pxydirte CO in einer zweiten, frische Sulfatmischung enthaltenden Retorte zu einer wieder verwendbaren CO₂ oxy dirt werde und ebenso das von der ersten Carbonisirungs retorte entweichende H₂ S durch Durchströmen einer zweiten Retorte von C O₂ vollständig befreit werde. Der Werth dieser Vorrichtung beruht also nicht nur darin, dafs das zugeleitete Gas voll zur Wirkung kommen, sondern dafs die als Nebenproducte gewonnenen Gase, weil sie hinreichend rein erzeugt werden können, weiter verwerthet werden können.

Die Art der Vereinigung von mehreren Retorten zu einer Batterie ist in Fig. 5 und 6 veranschaulicht, wobei die Rohre R₁ R₅ R₆ die Verbindung zwischen den Retorten für Weiterleitung der unverbrauchten C O-Gase herstellen und die Rohre JR₁ J?₆ R₁ R₇ zur Weiterleitung der. unvollständig verbrauchten C O₂ dienen.

Claims

Patent-Ansprüche :

Der Zusatz von Thon, Kieselerde, Magnesia oder Kalk, einzeln oder in Verbindung mit einander zu Alkalisulfaten, um letztere für die successive Behandlung mit zuerst C O-Gas und sodann C O₂-GaS und Wasserdampf bei Rothglut unschmelzbar und porös zu machen, wodurch ermöglicht wird, dafs die Gase mit den festen Sulfat- und Sulfidmassen in möglichst innigen Contact gebracht werden.
Anwendung einer oder mehrerer Batterien von Retorten, in welchen periodisch die eingebrachten Sulfatmischungen zuerst durch Einleiten von trockenem und möglichst wasserstofffreiem C O-Gase bei Rothgluthitze in Sulfide umgewandelt und sodann durch Einleiten von C O₀-GaS und Wasserdampf bei etwas niedrigerer Temperatur carbonisirt werden. Der Zweck der Batterie ist, zu ermöglichen, dafs die eingeleiteten Gase vollständig verbraucht werden und dafs die als Nebenproducte erzeugten Gase möglichst rein seien.

Die beschriebene Art und Weise, die unteren Theile der hohen Retorten von den oberen durch Gegengewichte g, Zugstangen s und Hebel h, die auf dem Mauerwerk der Retortenöfen ihren Stützpunkt haben, zu entlasten, ferner die Verbindung der Retorten unter einander durch Rohre und die folgenden Ventile:

Ventile Ar₁ Ar₁ ... zur Einleitung des C O-Gases in die Retorten;

Ventile V_i F₄ und V₁ V₁ . . . zur Weiterleitung des unvollständig verbrauchten C O-Gases von einer Retorte zur anderen;

Ventile V₆ V₆ . . . zur Ableitung des reinen C O₂- Gases;

Ventile k₂ Ar₂ zur Einleitung des Gemisches von C O₂ und Wasserdampf; .

Ventile F₂ F₂ und F₃ F₃ ... zum Weiterleiten des unvollständig verbrauchten Gemisches von C O₂ -j- H₂ O;
Ventile V₅V₅ ... zur Ableitung des reinen H₂ 5-Gases.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.