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Verfahren zur Herstellung von praktisch sulfitfreiem Ammoniumsulfat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammonsulfat aus Ammoniak,
Schwefeldioxyd, Wasser, Wasserdampf und Sauerstoff und besteht darin, daß Ammoniak
und Schwefeldioxyd bei Abwesenheit von Wasser miteinander in Reaktion gebracht werden
und das bei dieser Reaktion anfallende Erzeugnis, vorzugsweise unmittelbar nach
seiner Entstehung, durch Behandlung mit dem erforderlichen Wasser bzw. Wasserdampf
und Sauerstoff, Luft oder anderen oxydierenden Gasen, zweckmäßig durch Behandlung
mit feuchten oxydierenden Gasen oder Gasgemischen, in Ammonsulfat umgewandelt wird.
Die Bildung des Erzeugnisses aus Schwefeldioxyd und Ammoniak und bzw. oder die Umwandlung
dieser Erzeugnisse in Ammonsulfat werden vorteilhaft bei erhöhten Temperaturen von
beispielsweise ioo bis 12o° durchgeführt. Besonders vorteilhaft ist eine fortlaufende
Durchführung des Verfahrens, die darin besteht, daß Ammoniak und Schwefeldioxyd
fortlaufend in einen Reaktionsraum eingeführt werden, aus dem Reaktionsraum das
Reaktionsprodukt fortlaufend abgeführt und darauf unter Vorwärtsbewegung durch einen
entgegenströmenden, Wasser oder Wasserdampf enthaltenden, oxydierend wirkenden Gasstrom,
beispielsweise einen feuchten Luftstrom, in fertiges festes Arnmonsulfat umgewandelt
wird. So erhält man beispielsweise aus i891 Schwefeldioxyd und 378 1 gasförmigem
Ammoniak ein gelblichweißes Reaktionsprodukt, das durch Behandlung mit einem Gemisch
von 96o 1 Luft und 16o g Wasserdampf in 88o g Ammonsulfat umgewandelt wird. Dieses
Ammonsulfat enthält 98,5 °4 (NH4)ZSO4 und nur 075 °/o (NH4)zS03.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht also im wesentlichen darin,
daß Ammoniak und Schwefeldioxyd bei Abwesenheit von Wasser miteinander in Reaktion
gebracht werden und das dabei entstehende Erzeugnis mit Wasser bzw. Wasserdampf
und Sauerstoff, Luft oder sonstigen oxydierend wirkenden Gasen in Ammonsulfat umgewandelt
wird. Den Reaktionsvorgang kann man sich, wie folgt, denken
| 2 NH3 + SOZ >- S02 # -N,H6 |
| S02 # N2Hß -1- O -E- H20 > (NH4)2 S04. |
Man kann die Reaktion in verschiedener Weise durchführen. Das benötigte Wasser oder
den Wasserdampf kann man z. B. zusammen mit dem oxydierenden Gas auf das Zwischenprodukt
aus NHg und
SO, zur Einwirkung bringen. Die Herstellung des Zwischenproduktes
aus SO, und NH3 kann man bei gewöhnlicher oder etwas höherer Temperatur ausführen.
Die Oxydation und Wasseranlagerung werden durch Anwendung von erhöhten Temperaturen
günstig beeinflußt, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, das Reaktionsgemisch
auf Temperaturen zwischen ioo und iao° zu erhitzen. Dann läßt sich das Verfahren
leicht in kontinuierlichem Betriebe ausführen. Weiter kann man
die
Reaktionen bei gewöhnlichen, aber auch bei höheren oder niedrigeren Drucken durchführen.
Die Oxydation kann gegebenenfalls durch an sich bekannte, Sauerstoff übertragende
Mittel unterstützt werden.
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In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung geeignete Vorrichtung schematisch dargestellt.
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Dem Reaktionsbehälter i, der mit einem hohlen Rührer 2 und einem Kühlmantel
3 ausgerüstet ist, werden durch den Stutzen 4 Schwefeldioxyd und durch die Leitung
5 gasförmiges Ammoniak zugeführt. Der hohle Rührer 2 wird beispielsweise mit bei
6 eintretendem und bei 7 austretendem Dampf so hocherhitzt, z. B. auf i 15'
C, daB etwa auf ihm abgeschiedenes oder abgesetztes gelblichweißes Reaktionsprodukt
aus Schwefeldioxyd und Ammoniak durch Sublimation wieder selbsttätig entfernt wird.
Die Wandung des Reaktionsbehälters i wird jedoch durch bei 8 dem Kühlmantel 3 zugeführtes
Wasser o. dgl. so weit gekühlt, daß möglichst die gesamte Menge des Reaktionsproduktes
auf der Wandung des Reaktionsbehälters i niedergeschlagen wird. Der Rührer 2 und
gegebenenfalls zusätzliche Kratzer o. dgl. kratzen das Reaktionsprodukt von der
Behälterwand ab. Durch einen Stutzen 9 gelangt das Reaktionsprodukt in eine Förderschnecke
io, die durch eine Rohrleitung i i mit einer weiteren, entgegengesetzt arbeitenden
Förderschnecke 12, verbunden ist, deren Entleerungsstutzen 13 mit einem Vorratsbehälter
14 für das Ammonsulfat verbunden ist. Am hinteren Ende der Förderschnecke r2 ist
ein Stutzen 15 vorgesehen, durch den ein Gemisch von Luft und Wasserdampf eintritt,
das im Gegenstrom zum festen Gut durch die Förderschnecke 1a und den Verbindungsstutzen
i i hindurchgeht und durch den Stutzen 16 am hinteren Ende der Förderschnecke io
die Vorrichtung verläßt. Die Förderschnecke 12 ist mit einem Dampfmantel versehen,
um die Umwandlung des aus Ammoniak und Schwefeldioxyd gebildeten Reaktionsproduktes
in Ammonsulfat durch den feuchten Luftstrom zu beschleunigen. Temperaturen oberhalb
i2o° C sind jedoch bei dieser Reaktion nicht zweckmäßig, weil bei ihnen leicht eine
der Umwandlung des aus dem Behälter i kommenden Zwischenproduktes in Ammoniak nachteilige,
starke Sublimierung des Zwischenproduktes stattfindet.
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Die Herstellung von Ammonsulfat aus Schwefeldioxyd, Ammoniak, Wasser
und Sauerstoff ist an sich bekannt. Bei diesen bekannten Verfahren wird aber aus
Schwefeldioxyd, Ammoniak und Wasser zunächst Aminonsulfit in Lösung oder fester
Form hergestellt und daraus durch Oxydation Ammonsulfatlösung oder festes Ammonsulfat
gewonnen, die gewöhnlich noch Ammonsulfit enthalten. Reines, festes Ammonsulfat
erhält man aus festem Ammonsulfit nur dann, wenn dieses vorher vollständig getrocknet
wurde. Die vollkommene Trocknung eines festen Stoffes, die stets gewisse technische
Schwierigkeiten bietet, wird beim Arbeiten nach der Erfindung vermieden, da die
Herstellung des Zwischenproduktes in trockenem Zustande sehr leicht durchzuführen
ist, wenn man von trockenem SO; und NH3 ausgeht. Auch die nachfolgende Oxydation
und Wasseranlagerung des Zwischenproduktes kann leicht so durchgeführt werden, daß
die Substanz während des Prozesses trocken bleibt, indem man etwas weniger Wasser
oder Wasserdampf anwendet, als theoretisch für die Umsetzung in Ammoniumsulfat erforderlich
ist. Man erhält deshalb in einfacher Weise einwandfreies festes Ammonsulfat aus
Ammoniak, Schwefeldioxyd, Wasser und Sauerstoff als Ausgangsstoffe, wenn man nach
der Erfindung arbeitet.
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Daß man aus Ammoniak und Schwefeldioxyd bei Abwesenheit von Wasser
ein festes Erzeugnis erhalten kann, ist auch bekannt. Es war aber nicht vorauszusehen,
daß sich dieses Reaktionsprodukt durch Wasseraufnahme und Oxydation ohne Schwierigkeiten
in festes, praktisch sulfitfreies Ammonsulfat umwandeln läßt, wie es beim Arbeiten
nach der Erfindung der Fall ist.