DE63189C - Verfahren und Ofen zur Darstellung von Soda und Schwefel, sowie von Alkalisulfat aus den Bisulfaten - Google Patents

Description

PATENTAMT.

KAISERLICHES

Bisulfaten.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung der Soda und von Schwefel, oder von calcinirtem Glaubersalz, schwefliger Säure und Kohlensäure aus den bei der Fabrikation der Salpetersäure erhaltenen Rückständen durch ein Verfahren, welches zugleich die Rückgewinnung der in dasselbe eingeführten Stoffe, soweit sie nicht in der erzeugten Soda enthalten sind, in leichter Weise gestattet. Indem es nur die Abfälle anderer Fabrikationen oder in der Natur sehr verbreitete Substanzen, ohne sie chemisch weiter zu behandeln, in Anwendung bringt und sie fast gänzlich wieder in verkaufsfähige Producte überführt, stellt es ein sehr wohlfeiles Verfahren der Sodaerzeugung dar und zugleich ein solches, bei dem keine lästigen oder gefahrbringenden Nebenproducte entstehen.

Natriumbisulfat, welches als Rückstand .bei der Darstellung der Salpetersäure aus Natriumsalpeter gewonnen wird, wird mit gepulvertem Koks gemischt und in einem Muffelofen bis zur Rothglut erhitzt. Es bildet sich dabei Natriummonosulfat, Kohlensäure und schweflige Säure. Das Natriumsulfat wird dann mit pulverförmiger Steinkohle in einem Flammofen durch Glühen in Schwefelnatrium und Kohlensäure verwandelt und aus der Lösung des ersteren in Wasser durch Einleiten von natürlicher .Kohlensäure, Soda und Schwefelwasserstoff erhalten. Die bei diesen Processen entstehenden Gase, schweflige Säure und Schwefelwasserstoffgas, werden in einem geschlossenen Räume gemischt und bilden Schwefel und Wasser, während die bei dem Verfahren gebildete Kohlensäure zusammen mit den Flammengasen abgeführt werden . kann, um sie mit der natürlichen und der aus den Flammengasen gewonnenen Kohlensäure wieder in den Procefs einzuführen.

In der beiliegenden Zeichnung ist Fig. 1 ein Längsschnitt des Sodaofens, welcher hierbei zur Verwendung .kommt, in der Linie C-D der Fig. ia mit theilweiser Ansicht; derselbe besteht aus einem Flammofen b und einem Muffelofen M, die beide von der Feuerung eines Rostes α aus ihre Wärme empfangen. Fig. ι a stellt einen Querschnitt des Sodaofens in der Linie A-B der Fig. 1 dar. Fig. 2 ist ein Grundrifs des Muffelofens M, um die Führung der Feuerungsgase unter demselben zu erläutern. Fig. 3 ist ein Längsschnitt des Zersetzungsapparates S für die Schwefelnatriumlösung und des Apparates P zur Rückgewinnung des Schwefels, in ihrer Verbindung mit dem Muffelofen, und Fig. 4 die Einführungsvorrichtung für die Kohlensäure in den Sodaapparat in Unteransicht.

Der Muffelofen M wird mit einem Gemisch von Natriumbisulfat und gepulvertem Koks oder pulverisirter Holzkohle beschickt. Das Natriumbisulfat wird bei der Fabrikation der Salpetersäure als Abfallproduct gewonnen und als solches benutzt; es wird mit ι οprocentigem Kohlenpulver versetzt. Aus dieser Mischung wird unter der Einwirkung der Wärme Natrium-

monosulfat gebildet und dieses mit gepulverter Steinkohle sorgfältig gemengt auf den Herd b des Flammofens gebracht. Bei der starken Erwärmung dieses Gemenges entsteht dann Schwefelnatrium und Kohlensäure. Ersteres wird in Wasser gelöst, in den Behälter p¹ des Abscheidungsapparates S gebracht, und in die Lösung dann natürliche gasförmige Kohlensäure geleitet. In der Lösung bildet sich dann Soda, während Schwefelwasserstoff entweicht. Zwei Zersetzungsgefäfse p^l und p², Fig. 3, sind mit einander verbunden, um die Zersetzung des Schwefelnatriums vollständig zu bewirken.

Die Führung der Feuerungsgase geschieht in folgender Weise:

Vom Rost α, Fig. 1, schlägt die Flamme über die Brücke c und den Herd b und geht über den Muffelofen M hin; die Feuerungsgase strömen seitlich in der Richtung der Pfeile (Fig. 1) an ihm herab und in den Kanälen κ, Fig. 2, unter ihm hin, ihn von unten erwärmend. Aus ihnen gelangen sie in den Kanal m, Fig. 1 und 2, durch den sie den Ofen verlassen, um auf dem Wege nach dem Kamin die Sodaabdampfpfanne noch zu heizen. Durch diese Anordnung des Flammofens und des Muffelofens und durch die Anlage der Kanäle zur Führung der Feuerungsgase wird erreicht, dafs von einem Rost aus die Feuerung beide Oefen heizt, und dafs ferner die Wärme des Herdes des Flammofens sich auf den Muffelofen übertragen kann, da, der letztere im Mauerwerk des ersteren liegt. Ebenso bewirkt auch die Leitung der Feuerungsgase um den Muffelofen herum eine vollständige Ausnutzung der Feuerungswärme und dadurch eine Erniedrigung der Heizungskosten. Der Muffelofen wird hierbei nicht so stark erwärmt wie der Herd des dem Rost α näher liegenden Flammofens; aber es genügt hier auch, wenn er nur zur Rothglut erhitzt wird, da bei dieser schon die in ihm sich vollziehende chemische Umsetzung vor sich geht.

Die hier zum ersten Mal ausgeführte Erzeugung des Natriummonosulfats aus einem Gemisch von Natriumbisulfat und Kohle geschieht nach folgender Gleichung:

2 Na₂ S₂ O₇ + C — 2 Na₂ S O₄ + C O₂ 4- 2 S O₂.

Es entwickelt sich also dabei Kohlensäure und schweflige Säure. Beide zusammen entweichen aus der Oeffnung /, Fig. 1, in der Wandung des Muffelofens und treten in die thönerne Rohrleitung /', welche durch das Mauerwerk des Sodaofens führt. In derselben Weise kann auch Kaliummonosulfat aus einer Mischung von Kaliumbisulfat nnd Kohle erzeugt werden.

Das gebildete schwefelsaure Natron läfst sich unmittelbar als calcinirtes Glaubersalz verwerthen.

Das Gasgemisch von schwefliger Säure und Kohlensäure kann in Sodalauge geleitet und so schwefligsaures Natron dargestellt werden. Die Kohlensäure entweicht dabei in reinem Zustand aus der Lauge und kann dann gut verwerthet werden. Statt dessen können diese Gase auch bei der Herstellung von Soda, wie in Fig. 3 dargestellt ist, in den Schwefelgewinnungsapparat, die Schwefelkammer P, in der sie sich mit Schwefelwasserstoffgas mischen, geleitet werden.

Das oben gewonnene Natriummonosulfat wird im Flammofen im innigsten Gemenge mit Steinkohlenpulver bei starker Glut zu Schwefelnatrium reducirt. Die hierbei stattfindende chemische Verwandlung erläutert die folgende Gleichung:

Na₂ S O₄ + 2 C = Na₂ S + 2 CO₂.

Die Beschickungsthüren d, Fig. 1, welche bei gröfseren Ofenanlagen an Ketten gehoben werden, die über Rollen laufen, gestatten den Zugang zu den Oefen. Die Kohlensäure, welche hierbei entweicht, geht mit den Feuerungsgasen zum Schornstein. Die Schmelze, das gewonnene Schwefelnatrium, wird in Wasser gelöst und in den Zersetzungsapparat S, Fig. 3, gebracht, in dem Soda durch Einleiten von natürlicher Kohlensäure erzeugt wird. Die Umsetzung geschieht nach folgender Gleichung: Na.₂ S + C O₂ + H₂O = Na₂ CO₃ + H₂ S.

Die im vorigen Verfahren gewonnene schweflige Säure kann auch dem feuchten Schwefelnatrium zugeführt werden zur Bildung von unterschwefligsaurem Natron. Auch in diesem Falle entweicht die mit ihr zugleich zugeführte Kohlensäure in reinem Zustand und kann dann weiter verwerthet werden.

Die Einrichtung des Zersetzungsapparates S, Fig. 3, ist die folgende:

Der Apparat besteht aus zwei durch Röhren verbundenen Gefäfsen p¹ und p². In p^l fliefst durch das Rohr 0 beständig die Schwefelnatriumlösung; durch das Verbindungsrohr t gelangt die halb zersetzte Lauge nach p², und durch ν fliefst die inzwischen ganz zersetzte und in Sodalauge umgewandelte Flüssigkeit ununterbrochen nach den Abdampfpfannen ab. Durch das Rohr h wird natürliche oder auch auf billige Weise künstlich erzeugte gasförmige Kohlensäure in die in p² befindliche Lauge eingeleitet. Das Hauptrohr h mündet nahe dem Boden des Behälters in ein Querrohr q, Fig. 3 und 4, welches sich in eine Anzahl durchlochter Röhren r r verzweigt. Fig. 4 zeigt diese Vorrichtung in Unteransicht. Die Röhren r r liegen in gleicher Höhe dicht über dem Boden des Behälters p^l und ρ², mit den Löchern nach unten. Die Kohlensäure vertheilt sich so gleichmäfsig ' durch die ganze Lösung. Aus dem Behälter p² gelangt dann

ein Gemisch von übrig gebliebener Kohlensäure und Schwefelwasserstoffgas durch das Rohr h', das in derselben Weise wie h verzweigt ist, in den Behälter p^l, woselbst der Rest der Kohlensäure auf die frische Schwefelnatrmmlösung einwirkt und ganz absorbirt wird. Durch das Rohr u entweicht dann reines Schwefelwasserstoffgas in die Schwefelkammer P, um sich daselbst mit der schwefligen Säure aus dem Muffelofen zu mischen. Das Abdampfen der Sodalauge geschieht in besonderen Pfannen, welche durch die Feuergase des Flammofens auf dem Wege nach dem Fabrikschornstein erwärmt werden, um deren Wärme vollkommen auszunutzen.

Um den in der schwefligen Säure und dem Schwefelwasserstoff enthaltenen Schwefel wieder zu gewinnen, wird die erstere von dem Muffelofen her durch das Rohr Z¹, der letztere durch das Rohr u vom Behälter p¹ aus in die Kammer P geleitet. Wenn beide Gase durch Mischen in innige Berührung kommen, so scheidet sich reichlich Schwefel ab, während die mit der schwefligen Säure eintretende Kohlensäure durch das Rohr %, Fig. 3, abgeführt wird. Die beiden Zuleitungsröhren Z¹ und u treten mitten durch die Decke der gemauerten Kammer P, Fig. 3, so dafs nur ein mäfsiger Zwischenraum zwischen ihnen bleibt. Die Gase werden dadurch in wirksamster Weise zusammengeführt. Die Schwefelkammer P ist mit einer dicht verschliefsbaren Thür versehen, durch welche von. Zeit zu Zeit der am Boden abgesetzte Schwefel entfernt wird. Der so zurückgewonnene Schwefel kann dann durch Schmelzen in fester Form, als Stangenschwefel, verwendet werden.

Die Kohlensäure ist, wenn irgend möglich, als natürliche gasförmige Kohlensäure dem Erdboden zu entnehmen. Auch die in der Schwefelkammer P übrig bleibende, mit schwefliger Säure etwas verunreinigte Kohlensäure kann zum Zersetzen der Schwefelnatrmmlösung benutzt werden. Es ist aber nöthig, dafs das durch eine · Luftpumpe abgesaugte Gas durch einen Koksthurm oder Scrubber geführt wird, in dem Sodalösung herunterrieselt, bevor es mit der Schwefelnatrmmlösung in Berührung gebracht wird. Durch die Sodalösung wird die schweflige Säure absorbirt, so dafs reine Kohlensäure übrig bleibt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von Soda und Schwefel aus Natriumbisulfat, dadurch gekennzeichnet, dafs das durch Glühen von Bisulfat mit Kohle erhaltene neutrale Sulfat durch weiteres Glühen mit Kohle in Natriumsulfid und durch Behandlung des letzteren mit Kohlensäure in Natriumcarbonat übergeführt wird, während der hierbei erhaltene Schwefelwasserstoff durch die aus der Zersetzung des Bisulfats herrührende schweflige Säure behufs Gewinnung von Schwefel zersetzt wird. ■

2. Unter theilweiser Benutzung des unter 1. gekennzeichneten Verfahrens die Herstellung von Natrium- oder Kaliumsulfat, schwefliger Säure und reiner Kohlensäure durch Erhitzen eines Gemenges von Natrium- oder Kaliumbisulfat mit Kohle, und die Benutzung der hierbei gebildeten schwefligen Säure zur Erzeugung von unterschwefligsaurem Natron und schwefligsaurem Natron durch Einleiten derselben in Schwefelnatrmmlösung oder in Sodalösung.

3. Zwecks Darstellung von Natriumsulfat bezw. -sulfid aus Bisulfat nach Anspruch 1. ein Ofen, bestehend aus einem Flammofen, in dessen Sohle an dem der Feuerung entgegengesetzten Ende eine Muffel (M) angeordnet ist, welche von den Gasen der Feuerung zwecks Ausnutzung der Feuerwärme umspielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.