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Gewinnung von Schwefel aus Ammonpolysulfidlösungen. In der Hauptpatentschrift
428 087 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Schwefel aus .@trmonpolysulfidlösungen
beschrieben, wobei diese einer Flüssigkeit in einem geschlossenen Raum zugeführt
werden, die bei gewöhnlichem oder erhöhtem Druck auf einer über dein Schmelzpunkt
des Schwefels liegenden Temperatur gehalten wird.
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Es wurde nun gefunden, daß man diese Lösungen zwecks Gewinnung von
Schwefel vorteilhaft auch in einer Abtreibekolonne mit direktem Dampf im Gegenstrom
behandeln kann, wobei in dieser ein solcher Überdruck aufrechtzuerhalten ist, daß
sich der Schwefel hei Temperaturewabscheidet, die über seinem Schmelzpunkt liegen.
Eine Abscheidung von festem Schwefel innerhalb der Kolonne wird dadurch verhindert.
Der flüssige Schwefel läuft in Tropfenform mit der übrigen Lösung herab und sammelt
sich an der tiefsten Stelle der Kolonne an, die zweckmäßig hier erweitert ist und
an der der Schwefel fortlaufend oder zeitweise abgelassen wird. Das ablaufende schwefelainmonfreie
Wasser der Lösung, vermehrt um das Dampfkondensat, muß natürlich ebenfalls aus dem
unteren Teil der Kolonne abgeleitet werden, dabei ist, z. P. durch Verwendung eines
entsprechend langen und weiten nach oben geführten Rohres, Sorge zu tragen, daß
Schwefelteilchen nicht mitgerissen werden, da diese eine Verstopfung des Entspannungsventils
verursachen würden. Da das abfließende Wasser praktisch rein ist, hat es die Temperatur,
die dem Siedepunkt von Wasser bei dem in der Kolonne herrschenden Druck entspricht.
Es kann benutzt werden, um in einem Wärmeaustauscher die zu zersetzende Polysulfidlösung
vorzuwärmen.
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Am Kopf der Kolonne tritt ein Gasdampfgemisch, bestehend aus Ammoniak,
Schwefelwasserstoff und Wasser aus, das weniger Wasser enthält, als die zur Herstellung
der Polysulfidlösung dienende Schwefelammonlösung. Der Wassergehalt dieses Gasdampfgemisches
hängt ab von dem Verhältnis zwischen angewandtem Dampf und zu zersetzender Lösung
und von der Destillationstemperatur und kann in weiten Grenzen variiert «-erden.
Anzustreben ist natürlich ein möglichstgeringerWassergehalt der übergehenden Dämpfe
mit Rücksicht auf die Dampfersparnis.
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Der in der Kolonne herrschende Gesamtdruck beträgt im allgemeinen
etwa 1,5 at, kann aber auch etwas geringer oder beliebig
höher sein.
Der während des Betriebes sich einstellende Druck ist am unteren Ende des Apparates,
j e nach der Art der Kolonne und ihrer Belastung, um einige Zehntel at größer als
am Kopf. Eine Verstopfung durch festen Schwefel tritt nicht ein, selbst wenn an
der Stelle, wo sich zuerst Schwefel aus der Lösung ausscheidet, die Schmelztemperatur
nicht erreicht ist, da die Schwefelteilchen sich in so feiner Verteilung befinden,
daß sie mit der Lösung hinuntergespült werden und so in Regionen höherer Temperatur
gelangen, wo sie flüssig werden. Eine Ablagerung von festem Schwefel ist außerdem
durch Vergrößerung des Verhältnisses Dampf: Polysulfidlösung leicht wieder zu beseitigen.
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An Hand der beiliegenden Zeichnung sei das Verfahren näher erläutert:
K ist die Abtreibekolonne, die zweckmäßig aus einer Oberflächenkolonne einfachster
Art besteht, also aus einem Rohr mit Füllkörpern, die eine möglichst glatte Oberfläche
besitzen, z. B. Porzellankugeln, Raschigringe o. dgl. Auch Füllkörper aus Aluminium
oder irgendeinem anderen für die Schwefelammonlösung unangreifbaren Material können
verwendet werden. An Stelle einer solchen Rieselkolonne läßt sich auch z. B. eine
Siebbodenkolonne benutzen, für den oberen Teil auch eine solche mit Glockenböden.
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Bei d tritt Dampf von 2 bis 3 at ein, der zunächst das sich ansammelnde
Wasser durchströmt, wobei die letzten Spuren von Schwefelammonium ausgetrieben werden.
Der flüssige Schwefel sammelt sich am Booden des Behälters B, aus dem er durch den
Hahn a abgelassen wird. Das Wasser verläßt den Behälter bei h, gibt seine Wärme
im Austauscher W an die Ammonpolysulfidlösung ab und wird bei e kontinuierlich entspannt
unter Beobachtung des Standes im Schauglas s. Durch eine geeignete Vorrichtung oder
durch ein entsprechend langes Steigrohr läßt sich das Wasser auch automatisch abführen.
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Die durch eine Pumpe P auf den nötigen Druck gebrachte Polysulfidlösung
tritt vorgewärmt bei c am Kopf der Kolonne ein und rieselt darin über das Füllmaterial
verteilt abwärts. Die aus ihr entweichenden Ammoniak-, Schwefelwasserstoff- und
Wasserdämpfe verlassen die Apparatur durch das Überdruckventil v und werden in einem
Kühler unter gleichzeitiger Einspritzung von Wasser, verdünnter Ammoniak- oder Schwefelammonlösung
kondensiert: An Stelle des Überdruckventils kann der Überdruck in der Kolonne auch
nach dem Verfahren des Patents 428 983 durch eine etwa 15 m hohe Flüssigkeitssäule
aus dem Kondensat aufrechterhalten werden.
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Nach dem beschriebenen Verfahren gelingt es, die Gewinnung des flüssigen
Schwefels aus einer Ammonpolysulfidlösung fortlaufend mit nur etwa der Hälfte bis
einem Drittel desjenigen Dampfverbrauchs durchzuführen, der bei indirekter Erhitzung
erforderlich ist. Das bedeutet natürlich eine große Verringerung der Herstellungskosten
des Schwefels. Aber auch sonst besitzt das vorliegende Verfahren noch verschiedene
Vorteile. Man kommt im allgemeinen mit Dampf von 2 bis 3 at Druck aus, die Apparatur
braucht also auch nur für einen maximalen Überdruck von 3 at gebaut zu sein. Infolge
der direkten Erhitzung und Zersetzung der Lösung mit Dampf ist die Apparatur sehr
einfach, da keine Heizschlange oder sonstige Heizvorrichtung gebraucht wird und
dadurch Reparaturen so gut wie vollständig fortfallen. Da man dauernd hochprozentige
Schwefelammondämpfe gewinnt, kann man bei deren Absorption in Wasser oder einer
verdünnten Lösung von Ammonsulfid leicht jede gewünschte Konzentration erreichen,
die z. B. eine Ausgangslösung für die Extralotion von Schwefel aus schwefelhaltigen
Massen haben soll. Man erspart auf diese Weise den besonderen Dampfverbrauch für
eine Konzentrierung der Schwefelammonlösungen.
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Da aus der Polysulfidlösung neben geringen Wassermengen in der Hauptsache
nur das Ammonsulfid herausdestilliert wird, kommt man mit kleinen Kühlern und entsprechend
-geringen Kühlwassermengen aus.