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Herstellung von Pottasche 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. rooo°
C, zu Alkalicvanid, -cvananrid o. dgl. umzusetzen.
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Das Verfahren verläuft beispielsweise bei der Verarbeitung von Kaliumsulfat
zu Kalirrriicvanid gemäß folgender Gleichung: K_ S O., -}- 6 C -f- Ca C O3 -i- N-=KCN
+CaS+3Cb -', 2C02. Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, durch Einführung
dieser bekannten Verfahrensstufe in ein Verfahren zur Herstellung von Pottasche
oder Ätzkali nach Art des bekannten Leblancschen Sodaprozesses diesen insofern erheblich
zu verbessern, als hierbei als -Nebenprodukt durch Verseifung des Kaliumevanids
Ammoniak anfällt. Hierdurch wird y die bekanntlich bisher höchst fragwürdige Wirtschaftlichkeit
dieses Prozesses ganz wesentlich gehoben.
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Es ist allerdings schon früher vorgeschlagen worden, die bekannte
Leblanc-Reaktion in Verbindung mit einem Cvanisierungs- und @'erseifungsvorgang
zu verwenden. Dies geschah aber ausschließlich zu dem Zweck der Erzeugung von Ammoniak,
so daß eine Verbesserung des Prozesses der Herstellung von Alkalicarbonat selbst
nicht erzielt werden konnte.
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Im Gegensatz hierzu soll gemäß der Erfindung ein abgeändertes Verfahren
zur Herstellung von Pottasche nach Art des Prozesses von Leblanc unter Nebengewinnung
von Ammoniak oder Ammonsulfat darin bestehen; daß Kaliumsulfat in Mischung mit Kohlenstoff
und Kalk durch Einwirkung von Stickstoff bei hoher Temperatur in Kalituncyanid übergeführt
und dieses zwecks Herstellung von Pottasche unter LN-ebengewinnung von Arnmoniak
(das gegebenenfalls auf Arnmonsulfat verarbeitet wird) verseift wird.
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Außer denn grundlegenden Vorteil gegenüber dem alten Leblanc-Verfahren,
der in der Nebengewinnung von Ammoniak zusätzlich zu der Pottasche 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.
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Die Zusammensetzung der Reaktionsmasse des Leblanc-Verfahrens ist
bekanntlich im allgemeinen 1j', bis 1/2 Kohle und 2/3 bis "/,,Kalk auf r Teil Sulfat.
Demgegenüber beträgt die Kohlenmenge bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der
Regel wesentlich über r Teil bis zu 3 Teilen auf r 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 Cyanisierung.
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Die gegenüber dem Leblanc-Verfahren er-. heblich 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.
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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.
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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 selten 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 Pottasche
aus der Reaktionsmasse.
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Die Herstellung von Pottasche unter Gewinnung von Ammoniak als Nebenprodukt
durch Verseifung des Kaliumcyanids bei etwa .4oo bis 5oo° C verläuft gemäß folgender
Gleichung: @KCN+4H20 -K,C03+CO+H,+:2 NH3. Will man das Produkt auf Ätzkali weiterverarbeiten,
so kann dies in üblicher Weise durch Kaustizieren der gewonnenen Lösung mittels
Ätzkalks erfolgen.
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Zur Erzeugung weiterer Ammoniakmengen ist es zweckmäßig, den durch
Verseifung der Kalium-Stickstoff-Verbindung gebildeten Rückstand vor der Auslaugung
des Carbonats durch nochmalige Cyanisierung in Kaliumcyanid, -cvanamid o. dgl. umzusetzen
und dieses wiederum zu verseifen und den Gesamtvorgang gegebenenfalls einige Male
zu wiederholen.
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Will man statt Ammoniak als Nebenprodukt der Pottaschegewinnung Ammonsulfat
unmittelbar aus dem Verfahren gewinnen, so verfährt man zweckmäßig wie folgt: Die
gemäß der oben wiedergegebenen Gleichung 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 Cvanisierungsprozeß eingeführt werden
kann, und Schwefelwasserstoff umgewandelt werden. Die Umsetzung von Schwefelwasserstoff
mit Sauerstoff, zweckmäßig in Gegenwart von Katalysatoren, liefert in bekannter
Weise Hzb Schwefelsäure. Durch Umsetzung dieser Schwefelsäure mit dem bei der Verseifung
des erzeugten Cyanids, C-#anamids o. dgl. erzeugten Ammoniaks 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
Schwefsäure auf Aminonsulfat zu verarbeiten, sie können selbstverständlich auch
einzeln verwertet werden, da jedes für sich ein begehrtes Rohprodukt der chemischen
Großindustrie darstellt.
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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 iooo kg Kaliumsulfat werden mit goo kg Steinkohle und
750 kg Kalk fein vermahlen und gemischt: Die Masse wird sodann in einem Cvanisierofen
auf etwa iooo° C erhitzt und bei dieser Temperatur Stickstoff zur Einwirkung gebracht.
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-"Zach der Stickstoffeinwirkung wird die Reaktionsmasse aus dem Ofen
ausgetragen und bei einer Temperatur von ungefähr 5oo° C in einem Verseifungsapparat
mit Wasserdampf behandelt. Dabei werden 135 kg Ammoniak gasförmig abgetrieben und
in Wasser aufgefangen.
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Sodann wird die Reaktionsmasse aus dem Verseifungsapparat ausgetragen
und nach Abkühlung mit Wasser ausgelaugt. Die festen Bestandteile und die Lauge
werden durch Filtrieren getrennt; die Lauge wird von unerwünschten Beimengungen
weitgehend befreit.
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-'ach Einengen der Lauge wird die Pottasche zum Auskristallisieren
gebracht und <las Salz sodann calciniert. Es werden 65o kg Pottasche von 98 bis
99 % Reinheit gewonnen.
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Zwecks Herstellung von 3tzkali ist z. B. die durch Auslaugen der verseiften
Reaktionsmasse gewonnene Lösung reit Ätzkalk zu kaustizieren. Es werden dann nach
Eindampfung der kaustizierten Lauge .48o kg Ätzkali von handelsüblicher Reinheit
gewonnen. Die bei der Eindampfung anfallenden Ausfischsalze «erden in den Prozeß
zurückgegeben.
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Der feste, nach der Auslaugung der verseiften Reaktionsmasse verbleibende
calciu,nsulfidhaltige Rückstand wird nach dein 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. Es werden 400 kg Schwefelsäure
erhalten.
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Durch Umsetzung der Schwefelsäure mit dem bei der Verseifung der cyanisierten
Masse erhaltenen Ammoniak werden 520 kg Ammonsulfat gewonnen.