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Verfahren zur Herstellung von Ammonsulfat Bekanntlich oxydiert sich
Ainmonsulfit beim Lagern an der Luft von selbst unter Bildung von Amnionsulfat.
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Infolge der Langsamkeit und Unvollständigkeit dieser Oxydation und
infolge der durch die hohe Dampfspannung des Sulfits bedingten Stickstoffverluste
konnte sich dieses unerfahren in der Praxis nicht einbürgern.
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Die Oxydationsverfahren von Ainmonsulliten, die in wäßriger Lösung
durchgeführt werden, sind gleichfalls infolge der Verluste an gebundenem Stickstoff
und Schwefel und wegen der erheblichen Mengen einzudampfender Laugen technisch unvorteilhaft.
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Es ist auch bekannt, daß das aus gasförmigem Schwefeldioxyd, Ammoniak
und Wasser dampf sich zunächst bildende Anunonsulfitgernisch bei seiner Bildung
selbst besonders befähigt ist, unter Sulfatbildung den Luftsauerstoff aufzunehmen.
In der Praxis erreicht man die Oxydation des Ammonsulfits iin Entstehungszustand
beispielsweise durch Abkühlen der gasförmigen Komponenten Scli«-efeldioxyd, Ammoniak
und Wasserdampf, die auch durch thermische Dissoziation von Ammoniumsulfit erzeugt
sein können, in Gegenwart von Luft oder Sauerstoff unter die Sublimationstemperatur
des Aminonsulfits (Reaktionsfolge z). Diese Oxydationsphase kann beliebig oft wiederholt
«erden, indem man die Temperatur des erstinalig abgekühlten Reaktionsgemisches wieder
über den Subliniationspunkt des Ammonsulfits (etwa 6o bis 1503) erhöht (Reaktionsfolge
2) und sie hierauf erneut erniedrigt usf.
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Bei dein Verfahren gemäß der Erfindung wird nun mit einem besonders
hohen Überschuß von sauerstoffhaltigen Gasen gearbeitet, um eine Abscheidung während
der Kühlstufe- zu verhindern. Man sendet dann das Gas-Nebel-Gemisch während der
Reaktionsfolge 2 durch geeignete Filter, besonders durch sog. Elektrofilter, die
unter diesen Bedingungen nur das Ammonsulfat zurückhalten. Bei Anwendung erneuter
Reaktionsfolgen auf die nichtkondensierten Restgase wird schließlich die Gesamtmenge
des Schwefeldioxyds und des Ammoniaks als festes Ammonsulfat erhalten.
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Die Ausführung kann auch dahin geändert werden, daß das nebelförmige
Reaktionsgemisch während der Reaktionsfolge z durch ein Elektrofilter gesandt wird,
welches das Aminonsulfit und -sulfat zurückhält, worauf dann die zur Trennung der
beiden Salze nötige Reaktionsfolge 2 an dem abgeschiedenen Produkt vorgenommen wird,
wobei die entweichenden Gase erneut einem Elektrorilter zugeführt werden. Die Einhaltung
des für die Oxydation erforderlichen Sauerstoffüberschusses, der z. B. durch starke
Verdünnung der Reaktionsgase mit Luft (einige Gramm fester Substanz im Kubikmeter
Gas) herbeizuführen ist, wird durch die Anwendung geeigneter Filter, insbesondere
der Elektrofilter, erst ermöglicht. Auch die Ausnützung stark verdünnter, sonst
nicht verwertbarer SO.,-Abgase wird auf diese Weise möglich.
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Es ist bekannt, ein Gemisch von festen Sulfat-Sulfit-Kristallen zwecks
Oxydation an heißen Metallwänden beispielsweise mit einem
Schnecke4an"-ieb
@,, "vorhgizudrücken, doch wurde auf diesem Wege vermutlich infolge "Zersetzung
des Sulfits eine vollständige Oxydation nicht erreicht. Im Gegensatz hierzu wird
im vorliegenden Verfahren durch direkte, vorsichtige Vereinigung der gasförmigen
Komponenten schwer kondensierbarer Salznebel erzeugt, in welchem die festen Teilchen
infolge ihrer außerordentlich großen Gesamtoberfläche eine verdichtete Luftschicht
adsorbieren und infolgedessen einer raschen Oxydation unterliegen, wie sie z. B.
auch bei den Explosionen kolloidaler Stäube auftritt. Ausführungsbeispiel i Röstgase
mit einem Gehalt von etwa 5 °j, SO, und o,5 °f, S 03 werden
in das Filter A1 (vgl. Zeichnung Abb. z) mit einer Eintrittstemperatur von etwa
ioo° eingeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit beträgt % misec. Gleichzeitig tritt
bei D das N H3haltige Gas ein. In L1 bis L3 kann Luft von einer bestimmten Temperatur
zur Regelung der Reaktionstemperatur, Zufuhr von Sauerstoff und Verdünnung der Reaktionsgase
eingeführt werden. Die Raumtemperatur in den Räumen (Filter) Ei bis E3 wird über
den Dissoziationspunkt.vonAmmonsulfit (I 3o bis i 5o° C) gehalten. In den Räumen
K1 bis K3 wird durch Kühlung eine Temperatur von unter .I0° C aufrechterhalten.
Die gleiche Temperatur herrscht im Raum B. Das Ammonsulfat wird in Ei bis E" als
undissoziiertes Salz abgeschieden, während das Sulfit dissoziiert entweicht und
in KI bis h3 zur Kondensation kommt. Eine Abscheidung erfolgt hier aber nicht, da
keine Filter eingebaut sind und durch Verengung des Leitungsquerschnittes die Strömungsgeschwindigkeit
vergrößert wird. In E4 erfolgt bei tiefer Temperatur die Abscheidung aller im Gase
vorhandenen festen Bestandteile. Im allgemeinen ist bei jeder Dissoziation und Kondensation
eine etwa 50 °/oige Oxydation des Sulfits zu erzielen, wenn dafür gesorgt ist, daß
durch Sauberhalten der Niederschlags- und Sprühelektroden eine möglichst gute Abscheidung
erzielt wird. Bei iooo kg Gesamtdurchsatz erhält man hiernach in Ei 5oo kg, in E;
25o kg, in E3 I:25 kg Sulfat, im ganzen also 875 kg oder 8;,5 °/o
Ammonsulfat. In E4 verbleiben 125 kg oder 12,5 °/o eines Sulfat-Sulfit-Gemisches,
das erneut bei A1 in den Prozeß eingeführt werden kann. Auch kann statt der im Beispiel
angegebenen vier Filter eine kleinere oder größere Stückzahl genommen werden. Ausführungsbeispiel
2 In C und D der Abb. 2 erfolgt der Zutritt der Röstgase bzw. des Ammoniaks. Im
Raum A wird eine Temperatur von etwa 130
bis i5o° C aufrechterhalten. Dies
geschieht durch Regelung der Eintrittstemperatur der Gase, ihrer Strömungsgeschwindigkeit,
ihrer Konzentration und ihres Feuchtigkeitsgrades sowie durch Regelung des Wärmeverlustes
der Apparatur. Die Gase streichen in der Apparatur langsam nach oben in den Filterraum
B, wo sie allmählich bis auf unter .4o° C abgekühlt werden. Die kondensierten Salze
(Sulfit und Sulfat) . scheiden sich hier ab und gelangen bei der Abreinigung der
Elektroden nach unten in den Raum A.
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Auf ihrem Weg strömen ihnen die heißen Gase entgegen und nehmen die
bei i5o° C dissoziierbaren Ammonsulfite oder Bisulfite mit sich nach oben, wo neuerdings
die Kondensation und Abscheidung erfolgt usf. Das nicht sublimationsfähige Sulfat
gelangt nach dem Raum E und wird aus diesem kontinuierlich gewonnen. Auch hier ist
zu beachten, daß für gute Reinigung der Elektroden und für starke Verdünnung der
Reaktionsgase mit Luft oder anderen sauerstoffhaltigen Gasen gesorgt wird.
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Die Zufuhr von SO. und N H3 kann in beiden Beispielen
auch durch eine gemeinsame Leitung erfolgen.