DE3545196C2 - - Google Patents
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- DE3545196C2 DE3545196C2 DE19853545196 DE3545196A DE3545196C2 DE 3545196 C2 DE3545196 C2 DE 3545196C2 DE 19853545196 DE19853545196 DE 19853545196 DE 3545196 A DE3545196 A DE 3545196A DE 3545196 C2 DE3545196 C2 DE 3545196C2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/69—Sulfur trioxide; Sulfuric acid
- C01B17/90—Separation; Purification
- C01B17/905—Removal of organic impurities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
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- C01B17/90—Separation; Purification
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- C01B17/925—Recovery from acid tar or the like, e.g. alkylation acids by processes involving a liquid-liquid extraction
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
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- C01C1/242—Preparation from ammonia and sulfuric acid or sulfur trioxide
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
Bei manchen chemischen Prozessen entsteht Schwefelsäure
als Abfallprodukt, die neben Wasser tertiäre aliphatische
Amine, insbesondere Triethylamin, enthält. Häufig enthält
die Säure noch weitere organische Verbindungen als Verunreinigungen.
Bei Wassergehalten solcher Abfallschwefelsäure von 40-80%
kann diese im Umlaufverdampfer unter vermindertem Druck
eingedampft werden. Für die weitere Aufarbeitung der Säure
kommen zwei Verfahren in Betracht, nämlich die reduktive
Spaltung bei 800°C-1300°C nach dem Lurgi- oder Grillo-Verfahren
(DE-OS 23 30 842; N. Lowicki, et al., Chemie-Ingenieur-
Technik 55 (1983), 713). Dabei entsteht ein SO2-haltiges
Spaltgas, das nach dem Kontaktverfahren wieder in
Schwefelsäure umgewandelt werden kann. Bei beiden Verfahren
werden die in der Abfallsäure enthaltenen tertiären
Amine verbrannt.
Es wurde nun gefunden, daß die mit tertiären aliphatischen
Aminen (und ggf. anderen organischen Substanzen) belastete
Abfallschwefelsäure, ggf. nach partieller Eindampfung, in
vorteilhafter Weise unter Rückgewinnung der Amine aufgearbeitet
werden kann, indem die Säure mit Ammoniak zu Ammoniumsulfat
umgesetzt wird. Gegenstand der Erfindung ist
daher ein Verfahren zur Aufarbeitung von Abfallschwefelsäure,
die tertiäre aliphatische Amine enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Abfallschwefelsäure mit mindestens
soviel Ammoniak versetzt, wie dem Gehalt an freier
und amingebundener Schwefelsäure entspricht und das gebildete
Ammoniumsulfat anschließend von dem Amin abtrennt.
Die Abtrennung des tertiären aliphatischen Amins vom Ammoniumsulfat
erfolgt im allgemeinen durch Phasentrennung,
Extraktion oder Destillation. Der Ammoniak kann gasförmig
oder als wäßrige Lösung zugegeben werden, und zwar bei
Temperaturen bis zum Siedepunkt der Schwefelsäure. Als Untergrenze
für die Temperatur wählt man vorzugsweise Raumtemperatur.
Das entstandene Ammoniumsulfat wird vorzugsweise durch reduktive
Spaltung bei hoher Temperatur in SO2, H2O und
Stickstoff umgewandelt, wobei das darin enthaltene Ammoniak
als Energielieferant dient (DE-OS 22 01 632). Ferner
läßt sich das gebildete Ammoniumsulfat in bekannter Weise
durch Behandlung mit Adsorbentien wie Aktivkohle oder Kieselgur
und Umkristallisation reinigen. Das gereinigte Ammoniumsulfat
kann beispielsweise als Düngemittel verwendet
werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Ammoniumsulfat bei
Temperaturen von mehr als 100°C mit Nitrosylschwefelsäure
unter Bildung von Stickstoff in Schwefelsäure umzuwandeln.
Besondere Vorteile ergibt dabei der Einsatz von NOx-haltiger
Abfallschwefelsäure aus der Abgasreinigung (DE-AS
12 04 640, US-PS 38 30 904).
Als tertiäre aliphatische Amine kommen alle mit insgesamt
6 C-Atomen infrage. Insbesondere kann nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren Triethylamin von Schwefelsäure getrennt
werden.
Für die Abtrennung des tertiären aliphatischen Amins aus
dem Reaktionsgemisch (welches durch den Ammoniakzusatz
entsteht) durch Phasentrennung, Extraktion oder Destillation
kommen alle dafür technisch üblichen Trenngeräte
infrage. Da das Reaktionsgemisch im Fall niedrigen Wassergehalts
der Abfallschwefelsäure einen großen Teil des
Ammoniumsulfats in kristalliner Form enthält, ist es in
diesem Fall zweckmäßig, diesen Anteil des Sulfats durch
Filtration oder Zentrifugieren abzutrennen.
Vielfach kann die Gewinnung des tertiären aliphatischen
Amins aus dem Reaktionsgemisch dadurch verbessert werden,
daß während oder nach der Zugabe des Ammoniaks ein organisches
Lösemittel zugesetzt wird. Geeignet sind dafür
beispielsweise Alkane wie Heptan, Oktan, leichtes Heizöl,
aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol oder Xylol, ferner
Chlor- oder Fluorkohlenwasserstoffe, Alkohole mit 4-12
Kohlenstoffatomen, alicyclische Kohlenwasserstoffe wie Dekalin,
langkettige Ether, Ketone oder Amine. Enthält das
Reaktionsgemisch festes Ammoniumsulfat, so kann die Lösemittelphase
entweder unmittelbar in einem Scheidegefäß
oder nach vorherigem Dekantieren, Filtrieren oder
Zentrifugieren abgetrennt werden. Aus dem Reaktionsgemisch
oder der nach Abtrennung des kristallinen Ammoniumsulfats
erhaltenen wäßrigen Phase kann mit weiteren Chargen des
Lösemittels das tertiäre aliphatische Amin weitergehend
zurückgewonnen werden. Aus dem Lösemittel kann das Amin in
bekannter Weise durch Reextraktion oder durch Destillation
gewonnen werden.
Daß tertiäre aliphatische Amine, insbesondere Triethylamin,
mittels Ammoniak aus Schwefelsäure abgetrennt werden
können, ist überraschend, da diese Amine, vor allem Triethylamin,
erheblich stärkere Basen sind als Ammoniak. Ihre
Basizität ist so hoch, daß sie in wäßriger schwefelsaurer
Lösung nicht mehr mit Natronlauge neben Ammoniak titrimetrisch
bestimmt werden können. Da Ammoniak auch
leichter flüchtig ist als beispielsweise Triethylamin, hat
das erfindungsgemäße Verfahren nicht nahegelegen.
Die DE-OS 30 34 984 beschreibt ein Verfahren zur Abtrennung
organischer Verunreinigungen aus Abfallschwefelsäure durch
teilweise Neutralisation der Säure mit Ammoniak. Aus den
Verunreinigungen entsteht dabei eine zweite Phase, die
sich abtrennen läßt. Anschließend wird die Neutralisation
mit weiterem Ammoniak zu Ende geführt. Eine Rückgewinnung
tertiärer aliaphatischer Amine ist allerdings nicht vorgesehen.
Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren
erläutern; die angegebenen Prozente sind Gewichtsprozente.
500 g einer Abfallschwefelsäure, die 53,74% freies H₂SO₄;
8,5% C; 20,5% Gesamt-S und 2,0% N (nach Kjeldahl) enthielt,
wurden 83,0 g NH₃ (gasförmig) bei 20-50°C zudosiert
bis pH 7 erreicht war. Anschließend wurden 159,4 g Octan
zugegeben und weitere 11,6 g NH₃ bei 20-25°C zudosiert.
Nach Trennung der Phasen wies die organische Phase einen
Gehalt von 24,4 g Triethylamin auf. Weitere 3malige Extraktion
der wäßrigen Phase mittels Octan ergab Triethylaminmengen
von 3,2 g; 2,1 g sowie 0,7 g, also insgesamt
30,4 g = 70,2% der Theorie. Die Bestimmung der Triethylaminmengen
erfolgte ionenchromatographisch. Die Ausbeute
an hellbraun gefärbtem Ammoniumsulfat betrug 405 g.
500 g Abfallschwefelsäure der in Beispiel 1 genannten Zusammensetzung
wurden mit 286 ml Wasser verdünnt. Das Gemisch
wurde bei 20-35°C mit 98,6 g NH₃ begast, anschließend
erhitzt und destilliert. Während der Destillation
wurden 280 ml 26,5%ige wäßrige Ammoniaklösung zum siedenden
Gemisch zugetropft. Im Destillat (305 g) wurden 40,1 g
Triethylamin = 92,6% der Theorie bestimmt.
180 ml Wasser wurden mit 20,9 g H₂SO₄ (96,5%ig), 39,6 g
N-Methyl-piperidin und 96,5 g Ammoniumsulfat vermischt.
Nach Begasung bei 15-25°C mit 17,2 g NH₃ wurde das Reaktionsgemisch
dreimal mit je 80 ml Octan extrahiert. Der 1.
Extrakt wies einen Gehalt von 28,4 g N-Methyl-piperidin
auf, die folgenden Extrakte enthielten 4,4 g und 1,0 g
N-Methyl-piperidin, insgesamt 33,8 g = 85,4% der Theorie.
180 ml Wasser, 20,5 g Schwefelsäure (96,5%ig), 33,6 g Piperidin
und 112,7 g Ammoniumsulfat wurden miteinander vermischt,
und 18,8 g gasförmiges Ammoniak wurden bei 20-25°C
eingeleitet. Anschließend wurde mit 80 ml Octan extrahiert.
Im Extrakt wurden nur 0,64 g Piperidin bestimmt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Aufarbeitung von Abfallschwefelsäure,
die tertiäre aliphatische Amine enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Schwefelsäure mit minde
stens soviel Ammoniak versetzt, wie dem Gehalt an
freier und amingebundener Abfallschwefelsäure ent
spricht und das gebildete Ammoniumsulfat anschließend
von dem Amin abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Abtrennung der Abfallschwefelsäure vom Amin
durch Phasentrennung, Extraktion oder Destillation
vornimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man während oder nach der Zugabe des Ammoniaks ein or
ganisches Lösemittel zusetzt.
Priority Applications (1)
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DE19853545196 DE3545196A1 (de) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | Verfahren zur aufarbeitung von abfallschwefelsaeure |
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