DE63164C - Verfahren zur Darstellung von Kalium- und Natriumhydroxyd und -Carbonat - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

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Vorstehendes Verfahren bezweckt die Darstellung von kaustischem und kohlensaurem Natron und Kali, ohne dafs die bei der Bereitung verwendeten Substanzen verloren gehen, sondern sämmtlich derartig wiedergewonnen werden, dafs sie entweder zur neuen Darstellung von Alkali wieder in den Procefs eingeführt oder direct in den Handel gebracht werden können. Man erhält also auch keinerlei werthlose oder lästige Nebenproducte.

I. Die Darstellung von kaustischem Alkali, welche darauf beruht, dafs die schwefelsauren Alkalien sich leicht und vollständig mit den Hydraten der alkalischen Erden, des Baryts und des Strontians, zum Hydrat des Alkalis und schwefelsaurer alkalischer Erde umsetzen, geschieht nach diesem Verfahren durch folgende drei Operationen:

1. die Darstellung des Baryum- bezw. Strontiumhydrats;

2. die Ueberführung des, wie aus dem Folgenden hervorgehen wird, in 1. erhaltenen alkalischen Sulfhydrats in schwefelsaures Salz, indem der in demselben enthaltene Schwefel wiedergewonnen wird;

3. die Zersetzung des in 2. erhaltenen schwefelsauren Alkalis mit dem in 1. erhaltenen Hydrat der alkalischen Erde, wobei kaustisches Alkali und schwefelsaure alkalische Erde entstehen.

II. Die kohlensauren Salze der Alkalien werden durch Einleiten von Kohlensäure in die in I. erhaltene kaustische Lauge hergestellt.

Im Folgenden werden die verschiedenen Operationen näher erläutert, wobei der Kürze wegen die alkalischenErdmetalle durch Strontium und die Alkalimetalle durch Natrium bezeichnet sind.

I. i. Die Darstellung des Strontiumhydrats beruht auf dem bisher nicht bekannten Umstand, dafs Schwefelstrontium und Schwefelnatrium in Lösung sich leicht und vollständig mit Wasser in Strontiumhydrat und Natriumsulfhydrat umsetzen, wie durch folgende Reactionsformel veranschaulicht wird:

Sr S + Na² S + 2 H* O = S + 2 Na SH.

Das sehr schwer lösliche Strontiumhydrat scheidet sich aus, während das leicht lösliche Natriumsulihydrat in Lösung bleibt.

Bei der Darstellung des Strontiumhydrats verfährt man demnach folgendermafsen.

Man mischt gleiche Molecule Strontiumsulfat und in gewöhnlicher Weise dargestelltes Natriumsulfat innigst mit einander und mit etwa Y₄ des Gesammtgewichts der Mischung möglichst fein vertheilter und reiner Steinkohle. Die Mischung wird zur starken Rothglut in einem Reductionsofen erhitzt. Die schwefelsauren Salze werden dabei zu Schwefelmetallen reducirt nach folgender Gleichung:

Sr SO₄ + Na₀ SO₄ +8 C= Sr S+ Na₂S + 8CO.

Die aus dem Ofen herausgenommene, je nach der im Ofen herrschenden Temperatur mehr oder weniger zusammengeschmolzene und compacte Masse wird in Wasser von ioo° C. gelöst. Nach dem Erkalten der Lösung scheidet sich alles Strontium als gut

krystallisirtes Strontiumhydrat aus, während alles Natrium als Natriumsulfhydrat in Lösung bleibt. Ist die Lösung auch nur einigermafsen concentrirt, so enthält sie nach dem Erkalten nur noch Spuren von Strontiumhydrat. Das Strontiumhydrat wird möglichst vollständig von der Mutterlauge befreit und, wenn er-' forderlich, durch Umkrystallisiren gereinigt.

2. Das in i. erhaltene Natriumsulfhydrat kann in verschiedener Weise in schwefelsaures Salz übergeführt werden, unter gleichzeitiger Gewinnung des in demselben enthaltenen Schwefels.

a) Man zerlegt das Natriumsulfhydrat ohne Weiteres mit Schwefelsäure, wobei schwefelsaures Salz und Schwefelwasserstoff entstehen: 2 Na SH + H₂ SO₄ = Na₂ SO₄ +.2H₂ S.

Aus dem hierbei entweichenden Schwefelwasserstoff kann nun der Schwefel in bekannter Weise entweder als freier Schwefel oder als Schwefelsäure wiedergewonnen werden. ■ b) Man führt durch Einleiten von schwefliger Säure in die Natriumsulfhydratlösung diese erst in ein solches Gemisch von unterschwefligsaurem Natron und unverändertem Natriumsulfhydrat über, dafs das Gemisch beim Zusatz von Schwefelsäure ohne Gasentwickelung und bei gleichzeitiger Fällung alles in der Lösung enthaltenen Schwefels in schwefelsaures Salz umgewandelt wird. Dieser Punkt ist erreicht, wenn gerade die Hälfte des Natriumsulfhydrats in unterschwefligsaures Salz verwandelt worden ist. Hierauf wird die Lösung mit Schwefelsäure zersetzt und der dabei ausgeschiedene Schwefel von der Lösung getrennt.

Die Reactionen, die bei diesen Operationen vor sich gehen, können, obgleich mehrere Nebenreactionen eintreten, die jedoch nicht wesentlich auf das Endresultat einwirken, durch folgende Reactionsformeln ausgedrückt werden:

a) 2 Na SH + 2 SO₂ = Na₂ S₂ O₃ + S₀

+ H₂ O.

b) Na.₂ S₂ O₃ + 2 NaSH+ 2 H₂ S O₄
= 2 Na₂ S O₄ + 2 S₂ + 3 H₂ O.

Wie ■ man hieraus ersieht, gewinnt man hierbei sämmtlichen Schwefel der Lösung, sowohl denjenigen, welcher ursprünglich in ihr enthalten war, wie auch den, der als schweflige Säure zugeführt wurde.

Anstatt wie oben schweflige Säure in die Lösung nur so lange einzuleiten, bis gerade die Hälfte des Natriumsulf hy drats in unterschwefligsaures Salz umgewandelt worden, kann man natürlich auch eine gewisse Menge der Lösung vollständig mit schwefliger Säure zersetzen und diese Lösung dann mit einer gleichen Menge unveränderter Lösung und der zur Zersetzung nöthigen Menge Schwefelsäure zusammenbringen.

c) Schliefslich kann man auch das Natriumsulfhydrat ohne Anwendung von schwefliger Säure nur durch Oxydation mit dem Sauerstoff der Luft in unterschwefligsaures Natron verwandeln. Der Sauerstoff wirkt nämlich auf Natriumsulf hydrat nach folgender Formel:
2 Na SH + 2 O₂ = Na₂ S₂ O₃ + H₂O.

Man oxy dirt daher das Natriumsulf hydrat mittelst Luft, bis sich ein passendes Gemenge von unterschwefligsaurem Natron und unverändertem SuIf hydrat gebildet, und zersetzt nachher in obiger Weise mit Schwefelsäure. Die Oxydation mit Luft erfordert aber lange Zeit. Diese Art des Vorgehens scheint daher weniger geeignet, als die unter a) und b) erläuterten.

3. Die in 2. erhaltene Lösung von schwefelsaurem Natron wird mit dem in 1. erhaltenen Strontiumhydrat zersetzt. Es entstehen schwefelsaures Strontiumoxyd, welches als krystallinischer schwerer Niederschlag zu Boden sinkt, und Natriumhydrat, welches in Lösung bleibt. Die Reaction geht leicht und vollständig vor sich und braucht nicht näher erörtert zu werden.

War das Strontiumhydrat vollständig von Mutterlauge befreit, so erhält man ohne Weiteres chemisch reine Natronlauge. Wurde die Mutterlauge dagegen nicht vollständig entfernt, so enthält die Lösung etwas Schwefelnatrium. Die Menge des letzteren· ist jedoch bei genauer Arbeit gering im Verhältnifs zu der Menge, welche bei der jetzigen Bereitungsweise auch bei bester Arbeit die rohe Natronlauge verunreinigt.. Die Natronlauge wird in gewöhnlicher Weise eingedampft und schliefslich geschmolzen, wobei sie, wenn nöthig, durch Oxydation mit Salpeter gereinigt wird.

Das schwefelsaure Strontiumoxyd wird ausgewaschen und aufs Neue mit Natriumsulfat und Kohle vermischt, um den oben beschriebenen Procefs behufs Darstellung neuer Mengen von Natriumhydrat aufs Neue durchzumachen.

II. Aus der durch den obigen Procefs erhaltenen Natronlauge kann natürlich leicht kohlensaures Natron oder Soda durch Einleiten der aus den. verschiedenen Oefen entweichenden Verbrennungsproducte erhalten werden .(eine Art der Darstellung, die in der Praxis noch nie angewendet ist).

Will man kaustisches 'und kohlensaures Kali statt entsprechender Natriumverbindungen darstellen, so verfährt man in vollkommen gleicher Weise, nur mit dem selbstverständlichen Unterschied, dafs man bei Beginn des Processes das Strontiumsulfat mit Kaliumsulfat statt mit Natriumsulfat vermischt.

Statt Strontiumsulfat kann man, wie oben schon hervorgehoben ' wurde, bei dem beschriebenen Procefs auch Baryumsulfat ver-

wenden, obgleich weniger gut. Die Ursache davon ist, ' dafs das Schwefelbaryum sich weniger leicht als Schwefelstrontium mit Schwefelnatrium oder Schwefelkalium und Wasser zu ■ Baryumhydroxyd und Sulfhydrat des Alkalis umsetzt. Statt reines Baryumhydroxyd scheidet sich nämlich ein in hexagonalen Tafeln krystallisirendes Oxysulfuret aus, welches erst nach verschiedenen Umkrystallisirungen einigermafsen, aber nie ganz schwefelfrei erhalten werden kann. Handelt es sich jedoch darum, kohlensaures Alkali nach diesem Verfahren darzustellen, so ist dies von wenig Belang, da das in der kaustischen Lauge enthaltene Schwefelnatrium bezw. Schwefelkalium bekanntlich von der Kohlensäure unter Austreiben des Schwefelwasserstoffes zersetzt und in kohlensaures Salz verwandelt wird.

Die Vorzüge des oben beschriebenen Verfahrens vor dem bisherigen sind augenscheinlich. Das Verfahren gründet sich nämlich ausschliefslich auf Reactionen, welche schnell, leicht und vollständig vor sich gehen. Man erhält direct eine verhältnifsmäfsig concentrirte und sehr reine Lauge von kaustischem Alkali und aus dieser, wenn erwünscht, sehr reines kohlensaures Salz. Man erleidet keinerlei Verluste der in dem -Procefs eingeführten Substanzen,' aufser denen, welche von den Verunreinigungen der zur Reduction der Sulfate verwendeten Steinkohlen herrühren; aber auch diese Verluste lassen sich zum Theil dadurch wiedergewinnen, dafs man die in Wasser unlöslichen Rückstände in geeigneter Weise mit Salzsäure und Wasser in Lösung bringt und das in der Lösung enthaltene Strontium mit Schwefelsäure fällt.

Man erhält daher auch keinerlei werthlose oder lästige Nebenproducte. Um dies zu veranschaulichen, sind nachstehend die schliefslichen Resultate aller in diesem Procefs vor sich gehenden Umsetzungen (die Darstellung des Natriumsulfats aus Chlornatrium einbegriffen) in einer Formel zusammengestellt:

2 Na Cl + H₂ S O₄ + Sr S O_i + 8 C + S O₂ -+H₂SOi=ZHCl+8CO+3 S+ SrSOi

+ 2NaOH.

Man geht folglich von Chlornatrium aus und versetzt nach einander mit Schwefelsäure, Strontiumsufat, Kohle, schwefliger Säure und wiederum Schwefelsäure und erhält:

ι. alles Chlor des Chlornatriums als Salzsäure;

2. allen Schwefel der Schwefelsäure sowohl, wie der schwefligen Säure, als freien Schwefel;

3. alles Strontiumsulfat in derselben Form, und

4. alles Natrium als Natronhydrat.

Als ein besonderer Vorzug, meines Verfahrens mufs noch hervorgehoben werden, dafs alle Operationen in denselben Oefen, Apparaten und' Vorrichtungen ausgeführt werden können, welche in solchen Fabriken schon vorhanden sind, die Soda nach Leb la nc's Verfahren darstellen und dabei mit Vorrichtungen zur Schwefelregeneration aus den Sodarückständen versehen sind.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Darstellung von Kalium- und Natriumhydroxyd und -Carbonat aus dem entsprechenden Alkalisulfid und Strontium- oder Baryumsulfid, die, in wässeriger Lösung zusammengebracht, sich in Strontium- bezw. Baryumhydroxyd und Alkalihydrosulfid umsetzen , welch letzteres nach irgend einer bekannten Methode in schwefelsaures Salz übergeführt wird, das durch das im Verlauf des Processes erhaltene Strontium- bezw. Bariumhydroxyd in Alkalihydroxyd und schwefelsaures Strontium bezw. Baryum verwandelt wird, welche Sulfate durch Kohle zu Sulfiden reducirt werden.