-
Wiedergewinnung der Schwefelsäure aus der Abfallsäure der Benzolreinigung
Für das Verfahren des Hauptpatentes 477 267 ist die nachstehend zu
beschreibende, besonders vorteilhafte Ausführungsform gefunden worden, die sich
durch größere Einfachheit, Ersparung von Heizmitteln und erleichterte Handhabung
auszeichnet.
-
Das Verfahren möge an Hand der Zeichnung erläutert werden, die eine
beispielsweise Einrichtung zu seiner Ausübung mit Abb. i als Aufrii 3, teilweise
im Schnitt, und mit Abb.2 als senkrechten Querschnitt nach der Linie A-B von Abb.
i darstellt.
-
Die Hauptteile der Einrichtung sind zwei Mischgefäße i und 2 zum Regenerieren,
die von :einem Eisengerüst 3 und einer Arbeitsbühne ¢ umgeben werden, ein Allwlilaugewäscher
5 zum Waschen und Reinigen und ein Kühler 6 zum Kühlen und Verdichten der aus den
Regeneriergefäßen abziehenden Gase und Dämpfe und .ein Ablaufkasten 7 für die durch
das Regenerieren gewonnene Schwefelsäure. Dazu kommen die erforderlichen Anschluß-
und Verbindungsleitungen und sonstigen Hilfsvorrichtungen, die noch näher zu beschreiben
sind.
-
Die Misch- und Regeneriergefäße i und 2 sind durch Deckel 8 verschlossen,
die Mannlccher g aufweisen. Außerdem tragen die Deckel 8 Einlaufstutzen io und i
i zur Zufuhr von Teer bzw. Wasser: Die in der Mittelachse des Deckels 8 senkrecht
gelagerte Welle 12 trägt unten einen bis zum Boden des Mischgefäßes i bzw. 2 reichenden
Rührquirl 13 mit .einer größeren Anzahl Rührflügel. Der Antrieb der RührerweJ.le
12 erfolgt durch ein oben liegendes, Kegelradgetriebe 1q. von einer waagerechten,
mit einer Handkarbel ausgestatteten, auf dem Deckel 8 gelagerten Welle 15.
Die Bühne q. wird in solcher Höhe angeordnet, daß der bedienende Arbeiter die Handkurbel
bequem handhaben kann.
-
Unten im Mischgefäß i bzw. 2 befindet sich eine Heizschlange 16 für
indirekt wirkenden Heizdampf. Ferner besitzen die beiden Mischgefäße i und 2 an
der Seite nahe dem Deckel 8 eine gemeinsame Zuf uhrleitung 17, die nach Belieben
zur Zufuhr von aufzuarbeitender Abfallsäure oder von zuzusetzender Ammonsulfatlauge
benutzt werden kann, und eine gemeinsame Abzugsleitung 18 für die Abfuhr der in
den Ivlischgefäßen entwickelten Gase und Dämpfe. Am Boden der Mischgefäße i und
2 ist (vgl. Abb.2) je ein mit Absperrvorrichtung ausgestatteter Ablauf i9 für die
wiedergewonnene Schwefelsäure und 2o für das gewonnene Harz vorgesehen. Die Abläufe
i9 stehen durch die Ablaufrinne 21 mit dem Ablaufkasten 7 in Verbindung, während
die Abläufe 2o das Harz in Ablaufrinnen 22 ergießen.
-
Das Rohr 18 mündet in den Laugewäscher 5 mit der Verteilglocke
23 ein. Eine Verbindungsleitung 24 dient zum Überführen der
aus
dem Laugewäscher 5 abziehende Gase und Dämpfe in den Kühler 6, aus dem sie durch
den Stutzen 25 entweichen. Der Kühler 6 besitzt an der Spitze einen Kühlwasserzufiuß
32 mit Verteilbrause und an seinem unteren Teil, der als Scheidebehälter .dient,
je einen Ab$uß 26 für das verbrauchte Kühlwasser und 27 für das abgeschiedene Benzol.
-
Das Eisengerüst 3 trägt oben mittels Querträger 28 den lotrecht über
der Mitte der Mischgefäße i und 2 angeordneten Längsträger 29, an dem eine Laufkatze-30
mit daranhängendem Flaschenzug 31 entlangfahren kann. Dieser Flaschenzug 31 dient
zum Ein- und Ausbauen der Deckel 8 und anderer Teile der Mischgefäße i und 2. Während
der Benutzung der Einrichtung, auch in den Betriebspausen, bleiben die Deckel 8
im allgemeinen fest auf ihrem Sitz. Beispiel Aus dem Ammoniaksättiger der Nebengegewinnungsanlage
werden iöookg= o,77 cbm konzentrierter Ammonsulfatlauge während eines Betriebsstadiums,
bei dem -der Schwefelsäuregehalt der Lauge bis auf die geringste vorkommende Konzentration
von z. B. q.% heruntergearbeitet worden ist, entnommen und mit etwa 55° C durch
die Rohrleitung 17 in das Mischgefäß i eingefüllt. Zweckmäßig entnimmt man die Lauge
aus der von der Salzschleuder des Sättigers ablaufenden Mutterlauge. Die einzufüllende
Ammonsulfatla.uge hat etwa folgende Zusammensetzung Nasser 5oo kg, Ammoniumsulfat
(NH4)2S04 4.6o kg, Schwefelsäure , H.,S0¢ 40 kg. Ist die Temperatur der Lauge beim
Einlaufen niedriger als 55° C, so wird sie im Mischgefäß i durch Beheizen mittels
der Dampfheizschlange 16 entsprechend erwärmt, danach aber die Heizung abgestellt.
Hierauf wird durch dieselbe Rohrleitung 17 eine Menge aufzuarbeitender Abfallsäure
in das Gefäß i eingefüllt, die aus der Verwendung von 8oo kg konzentrierter Schwefelsäure
zum Waschen einer Rohbenzolmenge, die auf etwa io ooo kg zu schätzen ist, entstanden
ist. Diese Abfallsäuremenge beträgt etwa i 3 5 o kg = o,9 cbm und besitzt ungefähr
folgende Zusammensetzung: Reine, unveränderte Schwefelsäure H2S04 710 kg,
Wasser (teils Verdünnungswasser der Ursprungssäure, teils Erzeugnis der Waschreaktionen)
i 2o kg, Harze in gelöster Form 32o kg, BenzolkohlenwasserstOffe 2ookg. Während
des Einfüllens der Abfallsäure wird das Rührwerk 13 durch 15 in Bewegung
gehalten. Durch das Vermischen dexverhältnismäßig hochkomzentrierxegi ScX;%vefelsäure
(etwa 85prozentig) der Abfallsäure mit der wasserhaltigen Ammonsulfatlösung tritt
leichte Erwärmung des Gemisches in dem Gefäß i ein, die in Verbindung mit dem Rühren
schon allein genügt, um den Regenerierprozeß zu Ende zu bringen. Eine besondere
Erwärmung während des Rührens findet nicht statt. Gase und Dämpfe, darunter Benzoldämpfe,
die sich aus der Abfallsäure während des Einfüllens und Rührens, gegebenenfalls
auch später entwickeln, ziehen durch das Abzugsrohr 18 ab und werden in der weiter
unten zu erläuternden Weise behandelt. Das Flüssigkeitsgemis@ch im Gefäß i wird
nunmehr eine Zeitlang (etwa io Stunden) ebenfalls ohne äußere Wärmezufuhr der Ruhe
überlassen. Danach hat es sich vollkommen geschieden in eine untere Schicht saurer
Ammonsulfatlauge, die sämtliche wiedergewonnene Schwefelsäure der Abfallsäure gelöst
enthält, und in eine obenauf schwimmende Schicht von Harz, dem die Hauptmenge des
Benzolg_ ehaltes der Abfallsäure beigemischt ist.
-
Reaktionen. von praktisch beachtlichem Maß zwischen der Schwefelsäure
und den organischen Bestandteilen der Abfallsäure treten wegen der niedrigen Temperaturen
und des Fehlens besonderer Erhitzung nicht ein. Infolgedessen wird praktisch die
Gesamtmenge der freien Schwefelsäure, der Abfallsäure und der in ihr gelösten Harze
wiedergewonnen.
-
Die unten lagernde säurehaltige Ammonsulfatlauge' wird nun. durch
i9 abgelassen und durch die Ablaufrinne -21 und den Ablaufkasten 7 nach außen weggeleitet.
Der Kasten 7 besitzt Scheidewände, wodurch aus der ablaufenden Lauge etwaige mitgerissene
Teilchen von Harz, die sich beim Ablassen der letzten Anteile von Lauge durch unachtsame
Handhabung beimengen, zurückgehalten werden. Die abgezogene Ammonsulfatlauge hat,
wie sich aus den obigen Angaben für- die Ausgangsstoffe ergibt, ungefähr folgende
Zusammensetzung
| Wasser 500 + 120 z= . . . . . . . . -. . . . . 62o kg |
| Ammonsulfat (NHJ2S04-............ 46o - |
| Reine Schwefelsäure H2S04 40 -f- 7=0 = 750 - |
| insgesamt 1830 kg. |
Die Schwefelsäurekonzentration dieser Lauge errechnet sich zu 41 % H2S'04, Die wiedergewonnene
Schwef elsäure, gleichwertig 7 i o k@ H.S04, ist, da in dem Verfahren. des Regenerierens
kein Wasser neu gebildet oder von außen zugesetzt worden ist, der zugeführten und
unverändert wieder herausgeführten Ammonsulfatlauge mit ihrer ursprünglichen, in
der Abfallsäure vorhandenen hohen Konzentration von beigemischt. Sie wirkt daher
genau wie hochwertige frische Schwefelsäure, wenn diese säurehaltie
Am-
0
monsulfatlauge
in den Sättiger, woraus. sie entnommen worden ist, wieder eingeführt wird.
-
Das nach Abzug der Ammonsulfatlauge in dem Mischgefäß i zurückgebliebene
Harz wird durch die Heizschlange 16 erhitzt, wodurch die ihm beigemengten Benzolkohlenwasserstoffe
verflüchtigt und ausgetrieben werden. Die Benzoldämpfe zusammen mit den sonst noch
entwickelten gas- und dampfförmigen Anteilen ziehen durch 18 ab und nehmen den gleichen
Weg, den schon vorher die beim Einfüllen und Rühren frei gemachten Gase und Dämpfe
genommen haben. Das Gas- und Dämpfegemisch wird zunächst in dem Alkalilaugewäscher
5 mit Natronlauge gewaschen, um die mitgeführten geringfügigen Anteile von sauren
Stoffen, insbesondere Schwefligsäuregas und mitgerissenen Schwefelsäuretröpfchen
zu neutralisieren. Sodann erfolgt die Kühlung der Gase und Dämpfe in dem mit Kühlwasser
durch den Zulauf 32 berieselten Kühler 6. Hierbei werden die Dämpfe von Benzolkohlenwasserstoffen
verdichtet; das Kondensat vermischt sich mit dem Kühlwasser und wird von letzterem
im Fußteil des Kühlers 6 geschieden. Das verbrauchte Kühlwasser fließt durch den
Ablauf 26, das abgeschiedene Benzol durch den Ablauf 27 nach außen weg.
-
Das vom Benzol befreite schmelzflüssige Harz kann nunmehr durch 2o
und die Ablaufrinne 22 in geeignete Formen, Pfannen oder Kübel abgelassen werden,
in denen .es beim Abkühlen auf gewöhnliche Temperatur erstarrt. Seine Menge beträgt
nach Obigem etwa 32o kg. Da es im allgemeinen dem in der Nebengewinnungsanlage erzeugten
Rohteer beigegeben wird, um später bei dessen Destillation als Pech mitgewonnen
zu werden, ist es vorteilhaft, dem Harz noch in dem Rührgefäß i die gleich große
bis einundeinhalbfache Menge von Teer, Teerölen o. dgl., nach obigem Beispiel etwa
32o bis 480 kg, zuzumischen, um es auch bei .gewöhnlicher Temperatur flüssig zu
erhalten und dadurch seine Beförderung durch geschlossene Rohrleitungen auch auf
,größere Entfernungen zu ermöglichen, ohne sein Erstarren befürchten zu müssen.
Die Zumischung des Teers o. dgl., die durch den Deckelstutzen. i o erfolgt, kann
vor, bei oder nach dem zum Austreiben des Benzols erfolgenden Erhitzen geschehen.
-
Dieses Zumischen des Teers und das dadurch bewirkte Flüssighalten
des Harzes bietet den weiteren Vorteil, daß man dieses Harz in dem Gefäß i vor dem
Ablassen mit Wasser waschen kann, um dadurch die letzten anhaftenden Spuren von
Säure und Ammoniaksalz zu beseitigen, sofern. auf eine hochgradige Reinheit des
Harzes für seine weitere Behandlung besonderer Wert gelegtwird. Die Einrichtung
des Rührgefäßes i oder 2 ist für eine solche Wasserwäsche besonders geeignet, weil
dazu das Rührwerk 13 gut benutzt werden kann. Das erfordierliche Waschwasser wird
durch den Stutze. i i eingeführt. Es genügt eine kleine Teilmenge, höchstens etwa
1/s der Menge des Harzes bzw. Harz-Teer-G.emisches. Das verbrauchte Waschwasser,
das auf dem Harz obenauf schwimmt, kann beim Ablassen des letzteren durch 2o bei
vorsichtigem Handhaben leicht vom Harz getrennt werden. Wegen der Geringfügigkeit
seiner Menge wird es am einfachsten und besten, um seinen Ammoniakgehalt nutzbar
zu machen, dadurch beseitigt, dal5 es dem rohen Ammoniakwasser der Nebengewinnungsanlage
zugemischt wird.
-
Bei dem vorbeschrieb;enen Verfahren vereinfacht und verbessert man
das eigentliche Regenerieren durch Verzicht auf besondere Wärmezufuhr beim Rühren,
unterdrückt dadurch zugleich schädliche Nebenreaktionen, spart nennenswert an Heizmitteln,
verbessert die Abtreibung des Benzols aus dem Harz und erleichtert schließlich auch
noch die Handhabung des gewonnenen Harzes.