DE48267C - Neuerung beim Ammoniaksodaverfahren nebst Apparaten hierzu - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Unsere Verbesserung besteht in der Zersetzung von festem Chlornatrium durch im Ueberschufs angewendete Lösungen von anderthalb- oder doppeltkohlensaurem Ammoniak, wodurch doppeltkohlensaures Natron und Chlorammonium gebildet wird. Die durch diese Reaction entstandene Lösung von Chlorammonium läfst man ablaufen, und was hiervon dem gebildeten doppeltkohlensauren Natron anhängt, wird durch Waschen mit weiterem Zuflufs und weiteren Mengen von anderthalb- oder doppeltkohlensaurer Ammoniaklösung entfernt. Sobald alles Chlorammonium auf diese Weise entfernt worden ist, wird das dem doppeltkohlensauren Natron anhängende doppelt- oder anderthalbkohlensaure Ammoniak von demselben durch Erhitzen abgetrieben und es bleibt dann nur einfachkohlensaures Natron oder Soda zurück.

' Wir gebrauchen eine Reibe von geschlossenen Gefäfsen von geeigneter Construction und beschicken dieselben mit festem Chlornatrium. Feingemahlenes. Steinsalz oder feinkörniges Siedesalz kann dazu benutzt werden. Die Gefäfse sind alle mit einem Rührwerk versehen und an einem geeigneten Theil eines jeden derselben ist ein Sieb oder ein Filter angebracht, mittelst dessen man den flüssigen Inhalt ablaufen lassen oder abfütriren kann, während der feste Bestandteil zurückbleibt. Die Gefäfse sind ferner durch Leitungsröhren mit einander verbunden, mittelst deren die Flüssigkeit durch das Sieb oder Filter hindurch von einem Gefäfs zum anderen fliefsen kann.

Wegen der verhältnifsmäfsig geringen Löslichkeit des doppeltkohlensauren Ammoniaks ziehen wir vor, dasselbe in den Gefäfsen selbst darzustellen, indem wir Lösungen von kohlensaurem Ammoniak mit geringerem Kohlensäuregehalt (ζ. B. einfach- oder anderthalbkohlensaures) in die Gefäfse einführen und reine Kohlensäure (nicht Feuergase u. s. w.) durch dieselbe hindurchpumpen. In diesem Falle wird das doppeltkohlensaure Ammoniak in Berührung mit dem überschüssig vorhandenen Chlornatrium sofort zersetzt und seine geringere Löslichkeit kommt deshalb nicht in Betracht. Wenn die Gefäfse mit Kochsalz beschickt sind, wird die Lösung von einfach- oder anderthalbkohlensaurem Ammoniak (oder ejner Mischung derselben) eingepumpt, und es wird dabei Sorge getragen, dafs dieselbe nicht wesentlich mehr Wasser enthält, als zur Lösung des später gebildeten Chlorammoniums nöthig ist. Es bildet sich durch die Einwirkung der Kohlensäure doppeltkohlensaures Natron. So lange unzersetztes Chlornatrium in den Gefäfsen sich vorfindet, wird die eingepumpte Kohlensäure sehr rasch durch das Ammoniak gebunden und von diesem sofort auf das Natrium übertragen; sobald jedoch alles Chlornatrium zersetzt worden ist, geht die Aufnahme von Kohlensäure nur sehr langsam vor sich und die Lösung des anderthalbkohlensauren Ammoniaks .verläfst das Gefäfs, selbst in Gegen-

wart von freier Kohlensäure, grofsentheils noch als anderthalbkohlensaures, oder mit anderen Worten, das anderthalbkohlensaure Ammoniak wirkt als rascher Ueberträ'ger der Kohlensäure, so lange noch Chlornatrium zugegen ist. Anderthalbkohlensaures Ammoniak ist bekanntlich selbst im Stande, Kochsalz zu zersetzen und damit zweifachkohlensaures Natron zu bilden, mit Hinterlassung eines mehr basischen kohlensauren Ammoniaks. Das fortwährend vorhandene, mehr basische kohlensaure Ammoniak erklärt deshalb 'die rasche Aufnahme der Kohlensäure. Es ist freilich nicht ausgeschlossen, dafs schon fertig gebildetes doppeltkohlensaures Ammoniak in die Zersetzungsgefäfse eingeführt wird; es ist jedoch nur schwierig für sich allein darzustellen, und da es weniger löslich ist als kohlensaure Ammoniakverbindungen, welche weniger Kohlensäure enthalten, und da es mehr Wasser zu seiner Lösung erfordert als nöthig ist, um das Chlorammonium in Lösung zu halten, so müfste ein Theil desselben in Krystallform eingeführt werden, was nicht vorteilhaft ist, und die erstbeschriebene Methode wird deshalb vorgezogen. Die Kohlensäure wird in das zuerst gefüllte Gefäfs mittelst einer Compressionspumpe unter Druck eingeführt, der in einer Stärke von ³/₄ bis ι Y₂ Atmosphären in den Apparaten aufrecht erhalten wird. Mittelst der Rührwerke wird der Inhalt der Gefäfse in fortwährender langsamer Bewegung erhalten. Kohlensäure kann auch in die übrigen Zersetzungsgefäfse eingedrückt werden, jedoch so, dafs die Circulation der Flüssigkeit vom ersten zum letzten hin herbeigeführt wird. Wir benutzen nur verhältnifsmäfsig reine Kohlensäure (nicht Feuergase oder Kalkofengase), sondern solche Kohlensäure, die durch Erhitzen von kohlensaurem, anderthalb- oder doppeltkohlensaurem Ammoniak oder der doppeltkohlensauren Alkalien erhalten wird.

Jedes der Gefäfse ist mit der Leitung für das Kohlensäuregas in Verbindung, so dafs das Gas in irgend eines geleitet werden kann. Auch ist die Einrichtung getroffen, dafs jedes der Gefäfse direct mit kohlensaurer Ammoniaklösung beschickt werden kann. Wir gebrauchen eine Menge von anderthalb- oder doppeltkohlensaurer Ammoniaklösung, welche einen bedeutenden Ueberschufs über diejenige Menge ausmacht, welche nöthig wäre, um das in dem ersten Gefäfse enthaltene Chlornatrium zu zersetzen, und welche genügt, um das gebildete doppeltkohlensaure Natron frei von Chlorverbindungen zu waschen. Dies geschieht in folgender Weise: Wenn eine hinlängliche Menge der Lösung von doppeltkohlensaurem Ammoniak auf das in dem zuerst gefüllten Gefäfse enthaltene Chlornatrium eingewirkt hat, so besteht der Inhalt des Gefäfses aus einem dichten, körnigen, leicht sich absetzenden Niederschlag von doppeltkohlensaurem Natron, welcher noch mit Chlorammonium und einem Ueberschufs von kohlensaurer Ammoniaklösung gemischt ist. Diese Mutterlauge triefst (durch die Sieb- oder Filterfläche hindurch), durch den Kohlensäuredruck befördert, in das nächste mit Kochsalz gefüllte Gefäfs, und eine weitere Menge von anderthalb- bezw. doppeltkohlensaurer Ammoniaklösung läuft nun fortwährend zu dem Niederschlage von doppeltkohlensaurem Natron hinzu, bis derselbe frei von Chlorverbindung gewaschen ist. Diese Waschflüssigkeit fliefst ebenfalls in der eben beschriebenen Weise in das nächste mit Kochsalz gefüllte Gefäfs ein. Man könnte nun den Procefs so leiten, dafs man die Mutterlauge, welche entstand, ehe die Waschflüssigkeit hinzugeführt wurde und ehe die Zersetzung des Chlornatriums vollständig war, für sich, in eine von den bisher erwähnten Apparaten getrennte Anlage, ablaufen Heise und sie in dieser auf Wiedergewinnung des Ammoniaks nach dem gewöhnlichen Verfahren weiter verarbeitete, wodurch der Procefs ein periodenweise unterbrochener werden würde. Wir ziehen es aber vor, den Procefs in einer continuirlichen Weise auszuführen, d. h. wir lassen die Lösungen von anderthalb- oder doppeltkohlensaurem Ammoniak continuirlich in das Gefäfs einlaufen, welches zuerst mit Chlornatrium beschickt worden war, und nachdem sie darin so weit als nöthig ihre zersetzende Wirkung auf dasselbe ausgeübt hat, und nachdem sie, in weiterer Menge darauf folgend, die Waschung des Niederschlages bewirkt hat, fliefst sie in einem fortlaufenden Strom von dem festen Rückstand (oder wenn man will, in zeitweiligen Mengen) in das nächste mit Salz beschickte Gefäfs ab. Von da aus geht sie weiter in das folgende, bis sie endlich das letzte Gefäfs als praktisch erschöpft verläfst. In beiden Fällen jedoch wird das Waschwasser, da es stets eine bedeutend vorwiegende Menge von anderthalbkohlensaurem Ammoniak im Vergleich zu der darin befindlichen Menge von Chlorammonium enthält, auf weitere Mengen von festem Kochsalz in das nächste Gefäfs geleitet und zur Zersetzung desselben benutzt. Wenn der Niederschlag von doppeltkohlensaurem Natron in dem ersten Gefäfse hinlänglich, gewaschen ist, so wird der weitere Zuflufs von Flüssigkeit zu demselben, sowie auch das Rührwerk abgestellt und die ihn umgebende Flüssigkeit durch Druck in das nächste Gefäfs befördert. Die weitere Zufuhr von kohlensaurer Ammoniaklösung geschieht nun direct in das zweite mit Salz gefüllte Gefäfs, welches nun das erste geworden ist, während das erste, nachdem der Niederschlag (oder die Lösung desselben) daraus entleert und das Gefäfs von

neuem mit frischem Salz beschickt worden ist, das letzte in der Reihe wird. Diese Arbeitsmethode wiederholt sich dann fortwährend in derselben Weise, so dafs jedes Gefä'fs der Reihe nach zum ersten, zum letzten und zum dazwischenliegenden Gefäfse wird. Der Niederschlag wird nun von dem ihm noch anhängenden kohlensauren Ammoniak durch Erhitzen befreit. Dies kann in demselben Gefäfse geschehen oder der Niederschlag kann zu dem Zwecke in ein besonderes Gefäfs befördert werden. Die Erhitzung, wodurch zugleich das doppeltkohlensaure Natron . in einfachkohlensaures verwandelt wird, kann in Gefäfsen durch Dampf geschehen, oder sie könnte auch, was jedoch weniger vortheilhaft ist, unter Zugabe von Wasser (zur Bildung einer Lösung) und durch Feuerung von aufsen in einem geschlossenen Gefäfse (Kessel) geschehen. Wir ziehen die Benutzung von directem Dampf vor. Das Kochsalz wenden wir am liebsten in der Form von einem feinkörnigen Siedesalz an. Wenn aber gemahlenes Steinsalz benutzt worden ist, so ist die Anwendung von directem Dampf vorzuziehen, damit eine Lösung von einfachkohlensaurem Natron entsteht, aus der die Unreinigkeiten des Salzes abdecantirt werden können. Die klare Lösung von einfachkohlensaurem Natron läfst man nun entweder krystallisiren, um Krystallsoda darzustellen, oder dampft sie ein und verarbeitet sie auf calcinirte Soda. Die durch Erhitzung abgetriebenen kohlensauren Ammoniakdämpfe werden zusammen mit der freigewordenen Kohlensäure in Koksthürme oder Scrubber oder ähnliche Apparate geleitet und darin durch Wasser, absorbirt. Die aus diesen abziehende freie Kohlensäure wird in einem Gasbehälter aufgefangen und wieder benutzt.

Die beiliegenden Zeichnungen geben eine Ansicht . der Batterie wieder, in welcher der continuirliche Arbeitsprocefs sich abspielt, sowie Detailzeichnung eines der 4 bis 5 m hohen und ca. 2,5 m im Durchmesser haltenden Zersetzungsgefäfse, woraus deren Einrichtung ohne Weiteres ersichtlich ist. Der Arbeitsgang in der Batterie selbst ist folgender:

Nachdem die Zersetzungsgefäfse A₁ bis A₆ bis zu etwa ³/₄ ihrer Höhe mit festem Kochsalz gefüllt sind, wird der Hahn M₁ (über A₁) geschlossen und die Kohlensäure durch Leitung 2 j bis 9 j aus einem Gasbehälter in das Gefäfs A₁ gepumpt. Die Bodenplatte B des Gefäfses hat Durchlafsöffnungen 0 0, die durch Ventil oder Klappen ν nach oben hin abgeschlossen werden, so dafs wohl die eingeprefste Kohlensäure durch diese Ventile in das Gefäfs gedrückt werden, aber nicht der Gefäfsinhalt nach unten entweichen kann. Nunmehr wird Hahn Cl₁ der Rohrleitung 5 geöffnet und durch diese-Leitung Lösung von kohlensaurem Ammoniak in den Obertheil von A₁ gepumpt, zugleich auch durch Umtrieb der Welle 3 das Rührwerk R in Bewegung gesetzt. Hahn m₂ der Leitung 2 ist geschlossen. Die in A₁ nicht absorbirte Kohlensäure steigt nun durch Leitung 2₂, 9₂ nach A₂ über, von da aus auf gleichem Wege nach A₃ und weiter bis A₆. Bei Beginn des Arbeitsprocesses wird die in den Zersetzungsgefäfsen enthaltene Luft durch Hahn e in Rohrleitung 7 geleitet und weggetrieben. An den Manometern der Gefäfse kann man ablesen, in welchem Mafse die Kohlensäure absorbirt wird. Die sich im Gefäfs A₁ bildende Lösung von Chlorammonium läuft durch das die Beschickung tragende Filter .F₁ ab, während das doppeltkohlensaure Natron als schweres, dichtes Salz ausfällt und sich rasch zu Boden zu setzen bestrebt ist.

Die durchfiltrirte Lauge, welche das Chlorammonium und später mehr und mehr kohlensaures Ammoniak enthält, füllt den Raum über Boden B des ersten Gefäfses und unter Boden B des zweiten Gefäfses A₂ aus, und wird der Abflufs durch Hahn H geregelt. Durch den Druck der durch Rohr 2₂, g₂ nach A₂ strömenden Kohlensäure wird die Flüssigkeit dann durch den Boden B in A₂ mit hineingedrückt. Was von dem in A₁ hineingepumpten kohlensauren Ammoniak nicht zersetzt war, wird in A₂ der weiteren Wirkung des Kochsalzes ausgesetzt, und so fort bis zu A₆.

Die Zufuhr von kohlensaurer Ammoniaklösung in A₁ wird fortgesetzt, bis das gebildete doppeltkohlensaure Natron ganz frei von Chlorammonium ist, und geht diese als Waschwasser benutzte Lösung auf vorbeschriebenem Wege ebenfalls nach A₂ weiter, während die Zufuhr von kohlensaurem Ammoniak abgeschnitten wird. Während des Waschens wird das Rührwerk in A₁ abgestellt, in der Rohrleitung 2 Hahn h geschlossen und die Hähne Yn₁ und Ci₁ geöffnet, sowie b₁ in Rohr 4, so weit geöffnet, dafs der Kohlensäuredruck in A₁ gröfser bleibt als in A₂. Hierdurch wird in A₁ alle Flüssigkeit vom festen·Salz getrennt und erstere nach A₂ hinübergedrückt. Ist dies geschehen, so wird A₁ durch Rohr 9 und Hahn f 'entleert, indem auf geeignete Weise der Boden B gesenkt wird. Das Material aus A₁ fällt darauf in ein geschlossenes Gefäfs, und in diesem wird das doppeltkohlensaure Natron von dem noch anhängenden kohlensauren Ammoniak durch Erhitzen getrennt, wobei letzteres in Condensationsapparaten, und die entweichende Kohlensäure in Gasbehältern aufgefangen wird.

A₁ wird dann von neuem mit Kochsalz gefüllt und tritt nun als letztes (sechstes Gefäfs) in die Batterie, wie dies auf der Zeichnung durch die Nummernstellung auch angedeutet ist. Kohlensäure und kohlensaure Ammoniak-

lösung strömen währenddessen direct in A₂ ein, bis auch hier der Procefs beendigt ist, und so werden dann die Gefäfse der Reihe nach erstes, ■während das von neuem frisch gefüllte, vorangehende die Reihe schliefst. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Rohrtour so angelegt, dafs auch mehrere Gefäfse gleichzeitig ausgeschaltet werden können, ohne dafs der Kreislauf 'des Processes dadurch gestört wird.

Claims (1)

1. Patent-An sp rüche:

   ι . Die Darstellung von kohlensaurem Natron durch einen Procefs, in welchem festes Chlornatrium durch in grofsem Ueberschusse angewendete Lösungen von anderthalb- oder doppeltkohlensaurem Ammoniak in Gegenwart von Kohlensäure unter Druck zersetzt wird und in dem das gebildete doppeltkohlensaure Natron durch weiteren Zulauf und durch weitere Mengen derselben Lösung gewaschen und von Chlorammonium befreit wird, in welchem ferner die so entstandenen Waschwasser auf frische Mengen in reihenweise und methodisch arbeitenden Gefäfsen enthaltenes Kochsalz einwirken.
   In dem beschriebenen Verfahren die Trennung des kohlensauren Natrons von dem anhängenden anderthalb- oder doppeltkohlensauren Ammoniak durch Destillation bei gleichzeitiger Wiedergewinnung des entweichenden kohlensauren Ammoniaks und auch der freien Kohlensäure.
   Zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens die Anwendung einer Anzahl mit festem Kochsalz gefüllter Gefäfse, in welchem die Flüssigkeit vom ersten zum zweiten und von da aus weiter in methodischer Reihenfolge geleitet wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.