DE45107C - Verfahren der Zerlegung von Natriumbicarbonat in Monocarbonat und Kohlensäure mittelst Ammoniak - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Ammoniak.

Die Erfindung bezieht sich auf die Zersetzung des Natriumbicarbonats, speciell des mittelst des Ammoniaksodaprocesses erhaltenen, in Monocarbonat und Kohlensäure auf nassem Wege, wobei .die Kohlensäure in sehr reiner Form erhalten wird. Zu diesem Zwecke füge ich Ammoniak oder eine Verbindung desselben zu dem Bicarbonat, welches in Wasser gelöst oder mit Wasser oder einer Sodalösung aufgemischt wird, und erhitze die Lösung oder Mischung bis auf etwas unterhalb des Siedepunktes. Das sich auf Kosten der Kohlensäure des Bicarbonate bildende kohlensaure Ammoniak zersetzt sich bei dieser Temperatur in freie Kohlensäure, die entweicht, und kaustisches Ammoniak, das gröfstentheils in Lösung bleibt. Dieses verbindet sich wieder mit einem neuen Theile der Kohlensäure des Bicarbonats, um aufs Neue in obiger Weise zersetzt zu werden, so dafs schliefslich alles Bicarbonat zu Monocarbonat zersetzt wird. Das Ammoniak übernimmt also factisch die Rolle eines Trägers der Kohlensäure.

Durch weiteres Erhitzen wird dann das Ammoniak ausgetrieben und so eine Lösung von Monocarbonat erhalten, welche bei Anwendung von wenig Wasser auch festes Monocarbonat suspendirt enthält. Das Ammoniak oder . dessen Verbindung kann in Lösung angewendet oder in Gasform durch eine Lösung oder Mischung von Bicarbonat mit Wasser oder Sodalösung bei oben angegebener Temperatur hindurchgeleitet werden. Erhöhter Druck begünstigt die Reaction, indem sich die Löslichkeit des Ammoniaks bei gleicher Temperatur erhöht, ohne die Dissociation des Ammoniumcarbonats erheblich abzuschwächen. Zur praktischen Ausführung dieser Erfindung mische ich das Bicarbonat, so wie es im Ammoniaksodaprocefs erhalten wird, mit Wasser oder Laugen von früheren Operationen in einem geschlossenen, mit guter Rührvorrichtung versehenen Apparat bei einer Temperatur von etwa 6o° C. Zur Behandlung der so erhaltenen Lösung oder Mischung mit Ammoniak oder dessen Verbindungen können verschiedene Formen von Apparaten benutzt werden. Sehr geeignet hierzu sind die Colonnenapparate, wie man sie zur Destillation von ammoniakhaltigen Flüssigkeiten benutzt.

Sehr zweckmäfsig bedient man sich zur Ausführung des Verfahrens einer Destillationssäule der auf der Zeichnung dargestellten Einrichtung. Dieselbe ist in ihrem oberen Theile durch volle Böden J mit seitlichen Ueberlaufröhren L' und centralen, von umgestürzten und am Rande ausgezahnten Glocken L überdeckten Gaszuleitungsstützen K und in ihrem unteren Theile durch aufwärts gebauchte Siebboden / in Abtheilungen getheilt. Das Bicarbonat wird, wie es der Ammoniaksodaprocefs liefert, mit Wasser oder mit den beim Verfahren entfallenden Flüssigkeiten bei ungefähr 60⁰C. in dem mit Heizschlange v, Vertheiler n> und Rührwerk Tt versehenen und geschlossenen Mischapparat D gemischt. Die so erhaltene Bicarbonatlösung oder Mischung wird mittelst der Rohrleitung q η nach dem

oberen Ende der Säule A gehoben. Das Ammoniak oder eines der beregten Ammoniaksalze wird an mehreren Punkten ρ nahe am unteren Ende der Säule eingeführt, jedoch in genügender Höhe, um Verluste durch Abströmen beim Abziehen der Flüssigkeit (durch G) zu verhüten. An der Einführungsstelle des Ammoniaks wird die Temperatur in der Säule oberhalb ioo bis 120⁰C. gehalten, um so die Absorption des Ammoniaks seitens der Flüssigkeit zu verhindern und sein Aufwärtssteigen in der Colonne zu ermöglichen. Die Erwärmung geschieht am zweckmäfsigsten mittelst Dampfes, der bei E unter die Glocke F eingeleitet und durch deren ausgezahnten Rand in zahlreiche feine Ströme zertheilt wird, welche durch die Lauge aufwärts dringen. Letztere fällt oben zunächst in das Gefäfs N, fliefst über dessen gezahnten Rand und sammelt sich auf dem vollen Boden J, fliefst durch L' nach der nächsten Abtheilung über und so fort, bis sie im unteren Theile der Colonne durch die dortigen Siebböden / regenartig zertheilt wird. Das Ammoniak und der Dampf steigt fein vertheilt durch die Siebböden I nach oben, strömt dort von Abtheilung zu Abtheilung durch die centralen Stutzen K unter die umgestürzten Glocken L, deren ausgezahnter Rand es zwingt, die auf I befindliche Laugeschicht in zahlreichen feinen Strömen zu durchstreichen. Die einzelnen Abtheilungen sind mit Probirhähnen H versehen.

In der mit XX bezeichneten oberen Zone verbindet sich das Ammoniak mit einem Theil der Kohlensäure des Bicarbonate. In dem Mafse, als sich das in XX gebildete Ammoniumcarbonat mit der Natriumcarbonatlauge dem unteren, d. h. heifseren Theile der Säule nähert, wird das Ammoniumcarbonat in der mit Y Y bezeichneten heifseren mittleren Region in freies Ammoniak und in Kohlensäure zerlegt. Ersteres bleibt gelöst, letztere dagegen steigt durch die Säule nach oben und entweicht daselbst durch Rohr O, Gasfang B und Rohr P nach dem Condensator C. Erreicht die Flüssigkeit die unterste Zone ZZ, so wird wegen der hier herrschenden höheren Temperatur (ca. i2o° C.) das Ammoniak, während das kohlensaure Natron in Lösung bleibt, ausgetrieben. Es strömt in der Säule auf dem bezeichneten Wege wieder- nach oben, wird schliefslich von der Flüssigkeit wieder absorbirt und wirkt in der Zone XX wiederum zersetzend auf das Natriumbicarbonat.

Ist die Säule einmal in gehöriger Weise in Betrieb gesetzt, so dient dasselbe Ammoniak immer . wieder und hat man nur etwaige mechanische Verluste zu ersetzen. Das in B und C sich niederschlagende Condensationswasser bezw. abgefangene Ammoniak werden durch Leitung Q bezw. Q' nach der Säule zurückgeleitet. Die Zerlegung des sich während des Processes bildenden Ammoniumcarbonats kann durch Umrühren sehr beschleunigt werden; doch wird im allgemeinen in der Säule durch die Dampf- und Gasströmung in Verbindung mit der Einrichtung der inneren Abtheilungen hinreichend von selbst auf innige Durchmischung hingearbeitet.

Die vom Ammoniak und der abgespaltenen Kohlensäure befreite Monocarbonatlösung fliefst bei G unten aus der Säule ab.

Man kann den Dampf auch zugleich mit dem Ammoniak bei ρ einleiten.

Anstatt das Ammoniak besonders einzuleiten, kann man die Bicarbonatlauge auch bereits vor ihrem Eintritt in die Säule mit der nöthigen Menge Ammoniak versehen, indem man sie mit wässeriger Ammoniaklösung, der Lösung eines Ammoniaksalzes oder mit Gaswasser mischt. Auch kann man das Bicarbonat in festem Zustande oder mit wenig Wasser oder einer concentrirten Monocarbonatlösung zu einem halbflüssigen Brei angerührt in den unteren Theil der Säule einführen. In diesem Falle enthält die sich unten ansammelnde Flüssigkeit festes Monocarbonat in Suspension. Auch kann man zur Beschleunigung der Zersetzung dem wie oben eingeführten Bicarbonat Ammoniak bezw. Ammoniaksalz zusetzen.

Um die vollständige Absorption des Ammoniaks im oberen Theile der Säule zu sichern, ohne dafs gleichzeitig auch Wiederverbindung der gasförmigen Kohlensäure stattfindet, kann man zur Regulirung der Temperatur in der Zone XX eine Kühlschlange M anordnen, oder man bewirkt die Regulirung durch Einführung entsprechend kühl gehaltener Bicarbonatlauge.

Die Kohlensäure wird fast ganz rein erhalten und kann zur Erzeugung reinen Bicarbonats oder zu anderen Zwecken direct benutzt werden, für welche unreine Kohlensäure nicht dienlich ist.

Die erhaltene Natriummonocarbonatlösung enthält gewöhnlich Spuren organischer Verunreinigungen, von denen man sie durch geeignete Oxydationsmittel, wie unterchlorigsaures Natron, leicht befreien kann. Die Laugen können dann auf krystallisirte Soda oder kaustische Soda weiter verarbeitet werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Das Verfahren, die Zerlegung von Natriumbicarbonat in Monocarbonat und Kohlensäure durch dieselbe Menge Ammoniak continuirlich in der Weise zu bewirken, dafs man die Bicarbonatlauge durch eine Destillationssäule von oben nach unten dem Ammoniak entgegen sinken läfst und unten in die Säule- Dampf einleitet (oder

   in anderer Weise eine Erwärmung auf etwa 120°C. hervorruft), so dafs sich in der Säule über einander verschieden heifse Zonen XYZ bilden, mit der Wirkung, dafs das Ammoniak in der oberen Zone das Bicarbonat in Mono· carbonat zerlegt unter Bildung von Ammoniumcarbonat, welches in-Lösung bleibt und dann in der mittleren Zone in Kohlensäure und Ammoniak zerlegt wird, von denen erstere nach dem oberen Theil der Säule abströmt, während letzteres in Lösung bleibt und daraus erst in der untersten (heifsesten) Zone abgetrieben wird, um aufwärts steigend denselben Kreislauf zu wiederholen, und wobei in der obersten Zone (X) die Temperatur durch directe Kühlung oder Einführung kälterer Lauge so geregelt wird, dafs völlige Absorption des Ammoniaks stattfindet, ohne eine Wiederabsorption der freien Kohlensäure zu bewirken.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.