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Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von festem, trockenem Ammonsulfat
aus seinen Bestandteilen Es sind bereits Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen
Schwefeldioxyd oder rohe Mischungen der Oxyde des Schwefels, die durch Oxydation
von Schwefel oder Schwefeldämpfen oder schwefelhaltigen Stoffen gewonnen sind, mit
gasförmigem Ammoniak und Wasser zur Bildung von Ammoniumstilfit oder Mischungen
dieses Stoffes mit Ammoniumsulfat vereinigt worden sind. Bei den gewöhnlichen Verfahren
der Oxydation von Schwefel wird jedoch im wesentlichen Schwefeldioxyd mit nur einem
sehr kleinen Gehalt an Trioxyd gewonnen. Daher besteht das Produkt, das direkt aus
der Reaktion in den obenerwähnten Verfahren erhalten wird, hauptsächlich aus Ammoniumsulfit.
Um dieses zu Ammoniumsulfat zu oxydieren, ist in einem Falle vorgeschlagen worden,
die Bildung des Ammoni.umsulfits in besonderer Weise zu leiten und dann dieses Ammoniumsulfit
in Haufen der Luft auszusetzen und die Haufen dabei umzuschichten. In anderen Fällen
ist vorgeschlagen worden, die rohe Mischung von Ammoniumsulfit und -sulfat auf den
Markt zu bringen. Diese Verfahren bedingen entweder eine Mehrzahl von Operationen
infolge der anfänglichen Bildung von Schwefelsäure und ihrer Anwendung in der kontinuierlich
flüssigen Phase, oder sie erfordern, daß besondere Vorkehrung für die nachfolgende
Oxydation des Ammoniumsulfits getroffen wird, wenn das zu gewinnende Produkt im
wesentlichen aus Ammoniumsulfat bestehen soll.
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Ferner hat man vorgeschlagen, aus Ammoniak, schwefliger Säure, Sauerstoff
und Wasser durch Oxydation der schwefligen Säure oberhalb 70° eine konzentrierte
Ammoniumsulfatlösung herzustellen, aus der sich beim Abkühlen auf niedrige Temperatur
ein kleiner Teil als festes Salz abscheiden soll. Die Hauptmenge des gebildeten
Ammoniumsulfats wird dabei aber in Lösung gewonnen.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, aus Koksofengasen zunächst das
Ammoniak zu entfernen, die verbleibenden schwefelhaltigen Gase dann im Ofen zwecks
Bildung von Schwefeldioxyd zu verbrennen und hierauf das zuvor abgetrennte Ammoniak
wieder mit dem Schwefeldioxyd in Reaktion zu bringen. Dabei sollte aber das Ammoniak
in Form seiner wäBrigen Lösung zur Anwendung gebracht werden, und man soll dann
als Ergebnis ein Gemisch von Ammoniumsulfit und Ammoniumsulfat in wäBriger Lösung
erhalten.
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Weiterhin ist vorgeschlagen worden, bei der Gasbereitung zunächst
die im Reiniger abgesetzten Schwefelverbindungen zu Schwefeldioxyd zu oxydieren,
diese dann mittels Kontaktsubstanzen weiter in Schwefeltr ioxyd
umzuwandeln,
letzteres dann in einem `Väscher zurückzuhalten und die gebildete Flüssigkeit mit
ammoniakhaltigem Gas in Berührung zu bringen. Das sich durch die Vereinigung von
Ammoniak und Schwefelsäure bildende Salz löst sich zunächst in dem Überschuß der
Flüssigkeit und wird dann mit Schwefeltrioxyd so weit gesättigt, daß sich primäres
Ammoniumsulfat bildet, während sich gleichzeitig normales Sulfat in fester Form
ausscheidet. Man erhält hier also nur einen Teil des gebildeten Sulfats in Form
des normalen Salzes, während ein anderer Teil als primäres Salz in Lösung gewonnen
wird. Das normale Salz wird zwar in festem, ab--r nicht in trockenem Zustand gewonnen,
da es erst aus der Lösung auskristallisiert.
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Schließlich hat man auch schon vorgeschlagen, bei der Gasbereitung
das vom Teer befreite schwefel- und ammoniakhaltige Gas in der Hitze über eine sauerstoffübertragende
Substanz, wie Raseneisenerz, zwecks Oxv dation des Schwefels zu leiten, wobei, wenn
im allgemeinen schweflige Säure und genügend hohe Temperaturen angewandt und genügender
Sauerstoff zugegen ist, Schwefelsäureanhydrid entstehen soll. Dieser Körper soll
dann in statu nascendi auf das im Gase noch vorhandene Ammoniak wirken unter Bildung
von saurem oder neutralem schweflig saurem bzw. schwefelsaurem Ammoniak, zunächst
in Form dicker Nebel, die sich dann zu einem kristallinischen Salz verdichten. Abgesehen
davon, daß auch in diesem Falle regelmäßig kein reines Ammoniumsulfat, sondern ein
Geinisch des letzteren mit Ammoniumsulfit entstehen wird, gibt dieses Verfahren
deswegen zu schweren Bedenken Anlaß, weil das überleiten von Leuchtgas im Gemisch
mit Luft über eine erhitzte, als Sauerstoffüberträger wirkende Masse äußerst gefährlich
ist. Wegen dieser Explosionsgefahr muß das hier angedeutete Verfahren als praktisch
unausführbar angesehen werden, ganz abgesehen davon, claß auch mit einer Oxydation
des gleichzeitig gegenwärtigen Ammoniaks durch die Verinittlung des Sauerstoffüberträgers
gerechnet werden muß. Auch ist damit zu rechnen, daß sich außer dem Ammoniumsulfat
liierbei noch Sulfate anderer im Leuchtgas vorhandener Radikale bilden können.
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Durch die vorliegende Erfindung wird nun ein Verfahren zur unmittelbaren
Herstellung von im wesentlichen reinem Ammoniumsulfat in fester Form geschaffen,
und dieses Verfahren besteht darin, daß man Ammoniak, Schwefeltrioxyd, das durch
Oxydation von Schwefeldioxyd, beispielsweise mit Hilfe eines Katalysators, gewonnen
ist, und Wasser zusammenbringt, wobei sich alle diese Reaktionsbestandteile in der
Form von Gasen, Dämpfen oder dispersen Systemen befinden, deren kontinuierliche
Phase oder Dispersionsinedium gasförmig ist, z. B. in Form von Sprühregen, Nebeln,
Wolken o. dgl. So wird einerseits durch Anwendung gasförmiger Reaktionsmittel die
Notwendigkeit vermieden, flüssige Schwefelsäure vollständig zu kondensieren und
zu handhaben. Es ist aber wahrscheinlich unmöglich und in der Tat auch nicht erforderlich,
zu verhindern, daß bis zum gewissen Grade eine Zwischenbildung von Schwefelsäure
während des Fortgangs der Reaktion eintritt. Diese Schwefelsäure wird jedoch ganz
oder hauptsächlich in Form von Nebeln erhalten und nicht kondensiert oder in der
kontinuierlich flüssigen Phase gesammelt, bevor ihre Vermischung mit dem Ammoniak
erfolgt, wie dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist.
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Weiterhin unterscheidet sich das Verfahren gemäß der Erfindung von
den früheren Vorschlägen der Anwendung gasförmiger Reaktionsmittel dadurch, dalj
im vorliegenden Falle-jede irgendwie wesentliche Bildung von Ammoniumsulfit vermieden
und damit auch die Notwendigkeit ausgeschaltet wird, besondere Vorkehrungen für
deren nachfolgende nxvdation zu Ammoniumsulfat zu treffen. Dies folgt aus der Tatsache,
daß das schwefelhaltige Reaktionsmittel im vorliegenden Falle Schwefeltrioxyd ist,
welches auf gewöhnlichem Wege durch Oxydation von Schwefeldioxyd erhalten ist. Man
muß jedoch beachten, daß die Oxydation des Schwefeldioxyds zu Schwefeltrioxyd, selbst
wenn sie unter Verwendung eines Katalysators erfolgt, selten, wenn überhaupt jemals
vollständig ist, da sie in weitem Maße von der Wirksamkeit des Katalysators abhängt
und der Sorgfalt, mit der die Arbeit ausgeführt wird. Es muß daher notwendigerweise
etwas Schwefeldioxyd auch in den Reaktionsgasen gemäß vorliegendem Verfahren vorhanden
sein, sein Prozentgehalt wird aber im Verhältnis zu dem des Schwefeltriox_vds sehr
niedrig gehalten, und das Produkt kann so unmittelbar aus der Reaktion nahezu vollständig
als Ammoniumsulfat gewonnen werden.
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Eine Art der Ausführung der Erfindung besteht darin, daß man die drei
Bestandteile unmittelbar und gleichzeitig in einem geeigneten Rohr, einer Kammer
oder einem sonstigen Behälter miteinander vermischt. Man kann aber auch zunächst
die Vermischung des Ammoniaks und Schwefeltrioxyds bewirken und dann mit Hilfe von
Wasser in Form von Wasserstaub, Dampf oder Dunst die Vereinigung vollständig machen;
oder aber man kann das Ammoniak und den Wasserdampf, Nebel o. dgl. miteinander vermischen
und
die Vereinigung durch den nachträglichen Zusatz. von Schwefeltrioxvd vervollständigen;
oder endlich man kann- das Schwefeltrioxvd und den Wasserdampf, Wasserstaub o. dgl.
miteinander mischen und dann <las Atnnioniak zusetzen.
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In jedem dieser Fälle kann das Ammoniak oder das Schwefeltrioxvd oder
beide Stoffe statt mit Wasser auch mit verdünnter Schwefelsäure, Ammoniumsulfatlösung,
Ammoniaklösung oder einem sonstigen wäßrigen Medium, das die Bildung von reinem
Amnioniumstilfat nicht beeinträchtigt, angefeuchtet werden und kann mit atinosphärischen
oder sonstigen Gasen verdünnt werden. Als Schwefeltrioxvc1 wird hier das in geeigneter
Weise aus Schwefel oder schwefelbäl= -tigen Materialien hergestellte Produkt angewandt.
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Ini nachfolgenden sind Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der
Erfindung angegeben.
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Beispiel i Crasföriniges Ammoniak, ein fein verteilter Sprühregen
von Wasser oder Wasserstaub und aus der Kontaktanlage stammendes Schwefeltrioxyd
werden in eine Kammer geleitet, die finit einem butelartigen Behälter oder einer
sonstigen geeigneten Sammelvorrichtung verbunden ist. Es wird dann sofort festes
Ainmoniunisulfat gebildet. Durch t'berwachung der Reaktion kann das erzeugte .@inmoniurnsulfat
vollkommen trocken und im wesentlichen neutral gehalten werden, so claß die gebildeten
festen Teilchen in dem Beutel oder der sonstigen Sammelvorrichtung zurückgehalten
werden. Die aus der Kaminer austretenden Gase können in irgendeiner geeigneten Weise
geskrubbt werden.
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Beispiel -2 Gasförmiges Ammoniak wird mit der erforderlichen Menge
von aus der Kontaktanlage stammendem Schwefeltrioxyd gemischt und in eine Kammer
geführt. Dieser Mischung wird ein feiner Staub von Wasser zugesetzt. Es wird sofort
festes Ammoniumsulfat gebildet, das einem elektrostatischen Abscheider, einer Beutelkammer
oder einer sonstigen geeigneten Sammelvorrichtung zugeführt wird.
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Beispiel 3 Animoniakflüssigkeit mit einem Wassergehalt, der demjenigen
der gewünschten Lösung des Produktes proportional ist, wird in einer Kammer versprüht,
in die Schwefeltrioxvd eingelassen wird, wobei die Mengenverhältnisse in der für
die Bildung von Ammoniumsttlfat geeigneten Weise geregelt werden. Beispiel q.
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Aus der Kontaktanlage stammendes Schwefeltrioxyd wird in irgendeiner
geeigneten Weise derart angefeuchtet, daß es die für die gewünschte Beschaffenheit
des herzustellenden Produktes erforderliche Wassermenge mit sich führt. Diese Anfeuchtung
kann zweckmäßig dadurch erzielt werden, daß man eine gewisse Menge des Glas Schwefeltrioxyd
enthaltenden Gases durch einen mit Wasser beschickten Kessel abzweigt, während man
den übrigen Teil des Gases unmittelbar in die Mischkammer führt. Durch Regelung
der relativen Mengen von feuchtem und trockenem Gas kann die Menge des mitgeführten
Wassers geregelt werden. Ammoniakgas in dein für die Reaktion erforderlichen Mengenverhältnis
wird ebenfalls in die Kammer eingeleitet. Es bildet sich sofort festes Ammoniumsulfat,
das in eine Beutelkammer oder eine sonstige geeignete Sammelvorrichtung geführt
wird. Durch geeignete Regelung kann man vollkommen trockenes und im wesentlichen
neutrales Ammoniumsulfat erhalten.
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Beim Arbeiten mit besonders reichen oder unverdünnten Gasen, wie z.
B. mit svtithetischem, wasserfreiem Ammoniak, kann es nötig werden, die Gase oder
die Reaktionskammer zu kühlen, um die bei der Reaktion entwickelte Wärme abzuleiten
und zu verhindern, daß die Temperatur über die Zersetzungstemperatur des Ammoniumsulfats
steigt. Auch kann man in gewissen Fällen statt dessen eine Verdünnung mit Luft oder
inerten Gasen vornehmen, um eine unerwünschte Erhitzung zu vermeiden, wobei diese
Verdünnungsgase nach Belieben einem oder mehreren der Einzelbestandteile oder dem
Gemisch der Reaktionsbestandteile zugeführt werden können.