DE558750C

DE558750C - Sodaverfahren mit Nebengewinnung von Ammoniak oder Ammonsulfat

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Publication number: DE558750C
Application number: DE1930558750D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-08-27
Filing date: 1930-08-27
Publication date: 1932-09-10

Description

Sodaverfahren mit Nebengewinnung von Ammoniak oder Ammonsulfat Es ist an sich bekannt, schwefelsaures Alkali in Gegenwart von kohlensaurem Kalk durch Einwirkung von Kohlenstoff und Stickstoff bei hoher Temperatur, z. B. i ooo° C, zu Alkalicyanid, -cvanamid o. dgl. umzusetzen.
Das Verfahren verläuft beispielsweise bei der Verarbeitung von Natriumsulfat zu Natriumcyanid gemäß folgender Formel: Na, S04+6C+CaC03+N2 =z Na CNT ! CaS ` 3C0+zC02. Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, durch Einführung dieser bekannten Verfahrensstufe in den bekannten Leblancschen Sodaprozeß diesen insofern erheblich zu verbessern, als hierbei als Nebenprodukt durch Verseifung des Natriumcyanids Ammoniak oder Ammonsulfat anfällt. Hierdurch wird die bekanntlich bisher höchst fragwürdige Wirtschaftlichkeit dieses Prozesses ganz wesentlich gehoben.
Es ist allerdings schon früher vorgeschlagen worden, die bekannte Leblänc-Reaktion in Verbindung mit einem Cyanisierungs- und Verseifungsvorgang zu verwenden. Dies geschah aber ausschließlich zu dem Zweck der Erzeugung von Ammoniak, so daß eine Verbesserung des Sodaprozesses selbst nicht erzielt werden konnte.
Im Gegensatz hierzu soll gemäß der Erfindung ein abgeändertes Verfahren zur Herstellung von Soda nach L e b.1 a n c unter Nebengewinnung von Ammoniak oder Ammonsulfat darin bestehen, daß Natriumsulfat in Mischung mit Kohlenstoff und Kalk durch Einwirkung von Stickstoff bei hoher Temperatur in Natriumcyanid übergeführt und dieses zwecks Herstellung von calcinierter Soda unter Nebengewinnung von Ammoniak (das gegebenenfalls auf Ammonsulfat verarbeitet wird) verseift wird.
Außer dem grundlegenden Vorteil gegenüber dem alten Leblanc-Verfahren, der in der Nebengewinnung von Ammoniak zusätzlich zu der Soda besteht, werden noch weitere erhebliche Vorteile durch die neue Verfahrensweise erreicht. Diese Vorteile sind im wesentlichen durch die Zusammensetzung der Reaktionsmasse, ihre Struktur sowie ihre Verarbeitung begründet.
Die Zusammensetzung der Reaktionsmasse des Leblanc-Verfahrens ist bekanntlich im allgemeinen % bis, 1/z Kohle und 2/3 bis s(;, Kalk auf i Teil Sulfat. Demgegenüber beträgt die Kohlenmenge bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Regel wesentlich über i Teil bis zu 3 Teilen auf i Teil Sulfat, während die Kalkmenge in der Regel in gleicher Höhe wie bei dem Leblanc-Verfahren angewendet wird. Die größere Kohlenmenge ergibt sich zwanglos aus dem Kohlebedarf der Cyan.isierung.
Die gegenüber dem Leblanc-Verfahren erheblich größere Kohlenmenge ergibt für die Reaktionsmasse des erfindungsgemäßen Verfahrens eine weit vorteilhaftere Struktur, weil die große Kohlenmenge im Zusammenhang mit der für eine Cyanisierung bekanntlich stets notwendigen Pulverfeinheit aller Stoffe ein Ausschmelzen des Alkalis verhindert. Es wird vielmehr das in sehr feiner Verteilung in der gesamten Masse verbreitete Alkali in der Glühhitze von den Feststoffen festgehalten, so daß die Struktur der gesamten Masse ein lockeres- und poriges Gefüge aufweist im Gegensatz zu der Schmelze des Leblanc-Prozesses.
Ein derartiges Produkt ist aber naturgemäß wesentlich einfacher industriell zu verarbeiten als eine im Schmelzfluß befindliche Masse, wie sie bei dem Leblanc-Verfahren bekanntlich in rotierenden Ofen unter dauernder sorgfältiger Beobachtung der Masse und Zugabe richtig abgepaßter besonderer Zuschläge behandelt werden muß. Demgemäß hängt der Erfolg der Verarbeitung einer Leblanc-Schmelze auch in hohem Maße von der persönlichen Geschicklichkeit der Bedienungsmannschaft ab, während sich die Reaktionen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren infolge der Pulverfeinheit aller Stoffe und der daraus folgenden engen Nachbarschaft aller Teilchen ohne besondere Schwierigkeiten vollziehen.
Infolge der Unterschiede in der Zusammensetzung und Struktur der Reaktionsmassen bei den beiden verglichenen Verfahren liegen aber nicht nur bezüglich der Durcharbeitung der Masse die größeren Schwierigkeiten auf seiten der Leblanc-Schmelze, sondern auch hinsichtlich der Aufbereitung der Masse bestehen für das Leblanc-Verfahren ungünstigere Verhältnisse als für die Reaktionsmasse des erfindungsgemäßen Verfahrens. Einmal ist es bekanntlich an sich schon sehr schwierig, den richtigen Zeitpunkt abzupassen, zu welchem die Leblanc-Schmelze abgelassen werden muß, damit ein für die Auslaugung einigermaßen brauchbares Gefüge der erkalteten Masse erhalten wird, sodann ist aber dieses aus dem Schmelzfluß gewonnene Material naturgemäß stets schwieriger auszulaugen als ein aus einem Glühprozeß in hochporöser Form anfallendes, feinpulveriges Gemenge. Es bestehen somit auch wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Leblanc-Prozeß bei der endgültigen Gewinnung der Soda aus der Reaktionsmasse.
Die Herstellung von calcinierter Soda unter Gewinnung von Ammoniak als Nebenprodukt durch Verseifung des Natriumcyanids bei etwa q.oo bis 5oo° C verläuft gemäß folgender Formel: 2 Na C N + q. H2 O - Na, CO, -f- CO -i- H@ + 2 NH3. Zur Erzeugung weiterer Ammoniakmengen ist es zweckmäßig, den durch Verseifung der Natrium - Stickstoff - Verbindung gebildeten Rückstand vor der Auslaugung des Carbonats durch nochmalige Cyanisierung in Natriumcyanid, -cyanamid o. dgl. umzusetzen und dieses wiederum zu verseifen und den Ge-' samtvorgang gegebenenfalls einige Male zu wiederholen.
Will man statt Ammoniak als Nebenprodukt der Sodagewinnung Ammonsulfat unmittelbar aus dem Verfahren gewinnen, so verfährt man zweckmäßig wie folgt: Die gemäß der oben wiedergegebenen Formel bei der Darstellung von Cyanid entfallende Schwefelverbindung, z. B. Schwefelcalcium, CaS, kann ohne weiteres und mit Vorteil z. B. durch Behandlung mit Kohlensäure und Wasser bei entsprechenden Bedingungen in Carbonat, welches zweckmäßig wieder in den Cyanisierungsprozeß eingeführt werden kann, und Schwefelwasserstoff umgewandelt werden. Die Umsetzung von Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff, zweckmäßig in Gegenwart von Katalysatoren, liefert in bekannter Weise mit H@O Schwefelsäure. Durch Umsetzung dieser- Schwefelsäure mit dem bei der Verseifung des erzeugten Cyanids, Cyanamids o. dgl. erzeugten Ammoniak kann also mit Vorteil nach an sich bekanntem Vorgang Ammonsulfat als wertvolles Düngemittel gewonnen werden. Andererseits ist es natürlich nicht notwendig, die beiden Erzeugnisse Ammoniak und Schwefelsäure auf Ammonsulfat zu verarbeiten, sie können selbstverständlich auch einzeln verwertet werden, da jedes für sich ein begehrtes Rohprodukt der chemischen Großindustrie darstellt.
Als kohlenstoffhaltiges Reagens bei der Cyanisierungsstufe kann mit Vorteil sowohl Koks wie auch Kohle verwendet werden. Koks ist deshalb besonders brauchbar, weil er den Kohlenstoff in besonders hochaktiver Form darbietet, während andererseits Kohle, zumal Rohkohle, sich durch Billigkeit auszeichnet und die Gewinnung ihrer nutzreichen und wertvollen Nebenprodukte sich leicht mit dem Hauptverfahren verbinden läßt. Ferner kann bei der Verwendung von Kohle oder Koks als Kohlenstoffträger mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Ausnutzung des in der Kohle oft in ausnutzbaren Mengen enthaltenen Schwefels verbunden werden. Es erfolgt dann, wie ohne weiteres erkennbar ist, eine gewisse zusätzliche Erzeugung von Schwefelsäure, deren Gewinnung sich aus dem Gang des Verfahrens ohne nennenswert vermehrte Aufwendungen ergibt.
Ausführungsbeispiel r ooo kg Natriumsulfat werden zusammen mit z 22o kg Steinkohle und 930 kg Kalk vermischt und fein gemahlen. , Die Masse wird sodann einem beheizten Cyanisierapparat zugeführt und der Einwirkung von Stickstoff bei einer Temperatur von etwa i ooo° C unterworfen.
Nach der Cyanisierung wird die Masse ausgeschleust und einem Verseifungsapparat zugeleitet. In diesem Verseifungsapparat wird die Masse der Behandlung durch Wasserdampf bei ungefähr q.5o° C unterworfen. Dabei werden 145 kg Ammoniak abgetrieben.
Nach der Verseifung wird die abgekühlte Masse in einen Auslaugebehälter eingeführt und die Soda durcb Wasser ausgelaugt. Der feste Rückstand und die Lauge sind in bekannter Weise zu trennen, und die Lauge ist gegebenenfalls von etwa vorhandenen Verunreinigungen zu befreien. Aus der Lauge werden dann 5oo kg von einer Reinheit von 98 0110 gewonnen.
Der feste, nach der Auslaugung verbleibende Rückstand wird nach dem Verfahren von C h a n c e mit Wasser zu einem dünnen Brei angerührt und in mehreren hintereinandergeschalteten Zylindern mit Kalkofenkohlensäure geblasen. Die entweichenden schwefelwasserstoffhaltigen Endgase werden zwecks Bildung von Anhydrid verbrannt, und das Anhydrid wird sodann nach dem Kontaktverfahren in Schwefelsäure umgesetzt. Auf diese Weise werden 52o kg Schwefelsäure erhalten.
Die Umsetzung von Schwefelsäure mit dem bei der Verseifung gewonnenen Ammoniak liefert 55o kg Ammoniumsulfat.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Abgeändertes Verfahren zur Herstellung von Soda nach L e b 19, n c unter Nebengewinnung von Ammoniak oder Ammonsulfat, dadurch gekennzeichnet,daß Natriumsulfat in Mischung mit Kohlenstoff und Kalk durch Einwirkung von Stickstoff bei hoher Temperatur in Natriumcyanid übergeführt und dieses zwecks Herstellung von calcinierter Soda unter Nebengewinnung von Ammoniak (das gegebenenfalls auf Ammonsulfat verarbeitet wird) verseift wird, worauf aus dem durch die Verseifung erhaltenen Produkt das Carbonat ausgelaugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der im Verfahren anfallende Schwefelwasserstoff in bekannter Weise auf Schwefelsäure verarbeitet und diese mit dem im gleichen Prozeß gewonnenen Ammoniak zu Ammonsulfat umgesetzt wird.
3. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nebengewinnung weitererAmmoniakmengen der durch Verseifung der Cyanisierungsprodukte gewonnene Rückstand vor der Auslaugung des Carbonats noch einige Male cyanisiert und verseift wird.