DE69804855T2 - Herstellung von wasserfreiem soda - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von wasserfreier Soda (Natriumcarbonat, Na&sub2;CO&sub3;) mit einer Schüttdichte zwischen 1300 und 1600 kg/m³, im Allgemeinen mittels Kristallisation der Soda, gegebenenfalls nach oder während der Calcinierung des Natriumhydrogencarbonats, aus einer Zusammensetzung die ein wässriges Medium, Natriumcarbonat, gegebenenfalls Natriumhydrogencarbonat und ein wassermischbares organisches Lösungsmittel umfasst.
• Ein derartiges Verfahren wird durch D. A. Weingaertner, et al., in Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 30, Nr. 3, 1991, pp. 490-501 beschrieben. Im Einzelnen wird offenbart, dass ein warmes, trockenes und (teilweise) wassermischbares Lösungsmittel zu einem wässrigen Medium, welches Natriumcarbonat enthält, hinzugegeben wird, um Wasser zu extrahieren. Die Extraktion von Wasser aus dem Medium verursacht, dass die Soda (teilweise) kristallisiert. Die Soda wird abfiltriert, das feuchte Lösungsmittel als trockenes Lösungsmittel zurückgeführt und das Filtrat als Ausgangsstoffzurückgeführt. Um sicherzustellen, dass wasserfreie Soda produziert wird, wird die Temperatur oberhalb der Monohydratübergangstemperatur von 109ºC gehalten, solange die Soda in Kontakt mit Wasser ist. Da diese Temperatur oberhalb des Siedepunkts der Zusammensetzung bei Atmosphärendruck ist, wird das gesamte Verfahren bei erhöhtem Druck durchgeführt. Bevor der Druck gesenkt wird, werden die Sodakristalle mit warmem Lösungsmittel gewaschen, um ferner das Wasser zu entfernen. Zusätzlich werden die Kristalle auf eine derartige Art und Weise getrocknet, dass die gesamte an ihnen heftende Flüssigkeit entfernt wird, bevor die Temperatur unterhalb von 109ºC sinkt, um jede Möglichkeit der Kristallhydratbildung auszuschließen.
• Dieses Verfahren erfordert, wenn es bei Temperaturen unterhalb von 140ºC durchgeführt wird, die Verwendung großer Mengen von Lösungsmitteln, da bei derartigen Temperaturen die organische Phase ein Maximum von 35% Wasser enthält. Um die Verwendung derartig großer Mengen Lösungsmittel zu verhindern, wird die Temperatur auf 180ºC oder höher angehoben. Der Druck bei der Kristallisation, Waschen und in der Filtrationsausrüstung wird folglich hoch sein.
• Die Verwendung großer Mengen von Lösungsmitteln während der Kristallisation ist sowohl vom wirtschaftlichen als auch vom Standpunkt der Handhabbarkeit unerwünscht. Eine hohe Temperatur während der Kristallisation ist auf Grund der damit verbundenen Energieverbrauchs unerwünscht. Ein hoher Druck im Kristallisator und dem Aufarbeitungsabschnitt ist unerwünscht, da es die Verwendung aufwändiger Ausrüstung erfordert und die Steuerung und Handhabung des Verfahrens schwieriger macht. Ebenfalls ist der Waschschritt unerwünscht, da er die Gesamtverfahrensdauer erhöht und die Verwendung von zusätzlichem Lösungsmittel mit den damit verbundenen Nachteilen erfordert.
• Daher gibt es eine Notwendigkeit für ein Verfahren zur Herstellung wasserfreier Soda mit einer hohen Schüttdichte, das weder die Verwendung großer Mengen von Lösungsmittel, hoher Temperaturen, hoher Drücke noch, vorzugsweise, von Waschschritten erfordert.
• Während unserer Untersuchungen wurde gefunden, dass alle unerwünschten Verfahrensbedingungen und/oder Verfahrensschritte mit dem grundlegenden Problem verbunden sind, dass es kein durchführbares Verfahren zur Kristallisation oder Handhabung von wasserfreier Soda in einem wässrigen Medium bei Atmosphärendruck gibt. In herkömmlichen Verfahren ist der Siedepunkt (bei Atmosphärendruck) des wässrigen Mediums, aus dem die Soda präzipitiert wird, geringer als die Monohydratübergangstemperatur. Weitere Studien führten uns zu einem neuen und überraschend einfachem Verfahren zur Herstellung von wasserfreier Soda mit einer hohen Schüttdichte, in welchem die Kristalle bei Atmosphärendruck und in der Gegenwart von Wasser behandelt und bearbeitet werden können, ohne dass sich Monohydrat bildet.
• Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Verfahrens, wenn sowohl Natriumcarbonat als auch Wasser anwesend sind, bei Atmosphärendruck durchgeführt wird, während wenigstens 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtzusammensetzung, von wenigstens einem wassermischbaren organischen Lösungsmittel verwendet wird, um den Siedepunkt der Zusammensetzung über die Monohydratübergangstemperatur von Soda in der Zusammensetzung zu erhöhen.
• Es ist zu erwähnen, dass GB-A-2,024,187 ein wässriges Medium mit Soda offenbart, wobei 10 bis 22 Gew.-% Natriumchlorid verwendet werden können, um den Siedepunkt des Mediums zu erhöhen und die Monohydratübergangstemperatur zu senken, so dass die Siedepunkttemperatur höher als die Übergangstemperatur wird. Jedoch ist die Verwendung von Salz höchst unerwünscht, da es die wasserfreie Soda kontaminiert, und weil die warme, natriumchloridhaltige Lösung stark korrodierend wirkt, was zu zahlreichen Problemen in Großanlagen führt. GB-A-2,024,187 schlägt nicht die Verwendung eines wassermischbaren Lösungsmittels anstelle von Natriumchlorid vor.
• FR-A-1,266,274 offenbart ein Verfahren für die Herstellung von calcinierter Soda mit einer Schüttdichte von 800 bis 1600 kg/m³.
• Es ist zu erwähnen, dass US 4,183,901 ein Verfahren zur Herstellung von wasserfreier Soda offenbart, in dem 25 bis 5000 ppm, bezogen aufs Gewichts eines Zusatzstoffes, spezifisch ausgewählt aus der aus Maleinsäure- Alkanoltelomeren, Natriumtripolyphosphat, Benzoesäure, Phenol und Mischungen davon bestehenden Gruppe, verwendet werden. Die Additive verringern die Übergangstemperatur des Natriumcarbonatmonohydrats zu kristallinem wasserfreiem Natriumcarbonat und werden bevorzugt in derartig kleinen Mengen verwendet, dass keine nachweisbare Änderung im Siedepunkt zu beobachten ist.
• Aus Gründen der guten Ordnung ist anzumerken, dass der Fachmann verstehen wird, dass das Lösungsmittel, welches in dem neuen Verfahren verwendet wird, eine Reihe von Erfordernissen erfüllen muss, wenn seine Verwendung, insbesondere im wirtschaftlich genutzten Verfahren, ermöglicht werden soll. Neben der Erfüllung der Erfordernisse in Bezug auf Sicherheits-, Umwelt-, und Wirtschaftsbelange, darf das Lösungsmittel bevorzugt nicht nachteilig beeinflussen: a) die Erzeugung und das Wachstum von Sodakristallen durch Wirkung als ein Keimbildungs- bzw. Wachstumsinhibitor, b) die Löslichkeit der Soda in der wässrigen Phase und c) die Viskosität der Kristallisationsmischung. Ferner haben die Lösungsmittel bevorzugt d) einen ausreichend hohen Siedepunkt, e) sind akzeptabel in Spurenmengen in der Soda, da eine derartige Kontaminierung der Soda nur schwerlich verhindert werden kann, und f) sind unter feuchten Calcinierungsbedingungen bis 150ºC stabil. Mit "stabil unter feuchten Calcinierungsbedingungen" ist gemeint, dass das Lösungsmittel unter derartigen Bedingungen im Wesentlichen nicht hydrolysiert, nicht mit anderen Verbindungen in der Zusammensetzung reagiert und nicht Ringschluss- oder Ringöffnungsreaktionen unterläuft. In einem Verfahren, in dem Kristallisation während der Nasscalcinierung auftritt geht ein derartiger Kristallisation-/Calcinierungsschritt im Allgemeinen einem oder mehreren weiteren Schritten voran, welche bei Atmosphärendruck und in der Gegenwart von Wasser ohne Bildung von Sodamonohydrat durchgeführt werden können.
• Ohne zu wünschen auf eine derartige Theorie beschränkt zu sein, glaubt der Anmelder, dass durch die Verwendung eines Lösungsmittels in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Monohydratübergangstemperatur der Soda gesenkt ist. Zur gleichen Zeit wird der Siedepunkt des wässrigen Mediums von verschiedenen Parametern abhängen, wie etwa der Art und der Konzentration der Verbindungen darin. Das Ansteigen der Menge eines geeigneten Lösungsmittels in dem wässrigen Medium erhöht den Siedepunkt. Um die Notwendigkeit der Verwendung großer Mengen von Lösungsmittel zu verhindern, was erforderlich ist, wenn die Monohydratübergangstemperatur zu sehr gesenkt wurde, ist der Siedepunkt des Lösungsmittels bevorzugt oberhalb 80ºC. Mehr bevorzugt ist der Siedepunkt des Lösungsmittels oberhalb von 95ºC, während es am meisten bevorzugt ist ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt oberhalb 100ºC zu verwenden. Wenn das Lösungsmittel ein azeotropes Gemisch mit einem oder mehreren der anderen Verbindungen im wässrigen Medium bildet, ist der Siedepunkt des azeotropen Gemisches für den Siedepunkt des Lösungsmittels einzusetzen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfasst die Stammlösung Wasser, Lösungsmittel, Soda und Kontaminanten, welche nach der Kristallisation der Soda verbleiben, welche zum Ausgangsmaterial des Sodaverfahrens zurückgeführt wird. Ein derartig existierender oder erwünschter Zurückführungsstrom im Gesamtverfahren (z. B. des Filtrats der Kristalle) kann erfordern, dass das Lösungsmittel (teilweise) zu dem Calcinierungsschritt des Verfahrens zurückgeführt wird. Folglich ist vorherzusehen, dass das Lösungsmittel während des Calcinierungsschritts vorhanden ist. Wenn derartige Zurückführungsströme in der Tat vorhanden sind, können bestimmte Kontaminierungen, die in dem Ausgangsmaterial vorhanden sind, können angehäuft werden, da idealerweise nur wasserfreie Soda entfernt wird. Um derartige Kontaminierungen zu entfernen, wird der Zurückführungsstrom bevorzugt (teilweise) gereinigt oder weiterbehandelt. In dem letzteren Fall wird zunächst der Zurückführungsstrom (teilweise) gegebenenfalls einem zusätzlichen Verdampfungsschritt unterzogen, in dem das Wasser entfernt wird, um weiterhin Soda daraus zu kristallisieren. Da das Lösungsmittel in diesem Schritt weiter vorhanden ist, kann dieser Kristallisationsschritt bei Atmosphärendruck ohne Bildung von Sodamonohydrat durchgeführt werden. Bevorzugt wird (teilweise) die Stammlösung, welche aus dem ersten oder gegebenenfalls dem zweiten Schritt resultiert, einem zusätzlichen Verdampfungsschritt unterzogen, in welchem Wasser verdampft wird. Folglich wird das Lösungsmittel/Wasserverhältnis weiter angehoben, und das Verhältnis von Wasser + Lösungsmittel zu den Salzen weiter abgesenkt, was in der (teilweisen) Präzipitation der Kontaminanten resultiert. Falls so erwünscht, kann das Lösungsmittel/Wasserverhältnis ebenfalls durch andere Mittel, wie etwa die Zugabe von Lösungsmittel, selektive Pervaporation, Membrantrennung und Ähnliches erhöht werden. Durch Präzipitation der Kontaminanten kann ihre Anreicherung im Sodakristallisationsverfahren vermieden werden. In Abhängigkeit von den Arten und Mengen der präzipitierten Kontaminanten, kann der Fachmann sie entfernen oder sie zu anderen Abschnitten des Sodaverfahrens oder zu anderen Verfahren zurückführen, z. B. zu dem Natriumchloridausgangsmaterial zur Herstellung von (Hydrogen)Carbonat. Bevorzugt wird die nach diesen Verdunstungsschritten verbleibende Stammlösung zu dem Ausgangsmaterial des ersten Kristallisations-/Calcinierungsschritts in der ersten Ausführungsform zurückgeführt.
• Ob ein Lösungsmittel die vorherigen Erfordernisse erfüllt oder nicht, und folglich für die Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist, kann durch einfache Untersuchungen bestimmt werden. Ein erstes Vorauswahlverfahren für geeignete Lösungsmittel ist festzustellen, ob das Lösungsmittel in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-% (% w/w), basierend auf dem Gesamtgewicht der Endzusammensetzung, mit einer Lösung von 15 Gew.- Teilen (pbw) von Soda und 85 pbw Wasser bei 90ºC ohne Präzipitation der Soda mischbar ist. Um ferner die wirtschaftliche Brauchbarkeit des Lösungsmittels sicherzustellen, wird vorgeschlagen zu überprüfen, dass eine Mischung aus 95 pbw Wasser und 5 pbw Lösungsmittel bei 90ºC wenigstens 15 pbw wasserfreie Soda lösen kann. Mehr bevorzugt ist wenigstens 20 pbw wasserfreie Soda in einer Mischung von 95 pbw Wasser und 5 pbw Lösungsmittel bei 90ºC löslich. Weitere Untersuchungen schließen die Überprüfung der resultierenden Zusammensetzungen in Bezug auf den Siedepunkt, die Zusammensetzung bei der Siedepunkttemperatur, Stabilität und Viskosität, jeweils unter Atmosphärendruck, ein. In diesem Zusammenhang wird festgestellt, dass die Anwesenheit oder Abwesenheit von Sodamonohydrat in der Zusammensetzung bei der Siedepunkttemperatur, einfach durch eine der folgenden drei Methoden, nachdem ausreichend Wasser aus der Lösung verdunstet wurde, um eine Aufschlämmung zu erhalten, bestimmt werden:
• 1) Eine Probe der Aufschlämmung wird zentrifugiert oder filtriert um die anhaftende Flüssigkeit (meistenteils) bei einer Temperatur, welche der Siedepunkttemperatur entspricht, zu entfernen. Gegebenenfalls wird die Probe mit einem trockenen wassermischbaren Lösungsmittel (wie etwa Aceton) ausgespült. Nachfolgend wird der Wassergehalt der Probe auf herkömmliche Weise mittels einer Karl-Fisher Titration oder durch gravimetrische Analyse nach (thermischer) Trocknung, und die Menge an HCO&sub3;- und CO&sub3;²&supmin; mittels Titration mit einer Säure (Beobachtung der Titrationsendpunkte bei etwa pH 6,3 und etwa pH 10,2) analysiert.
• 2) Bestimmung der Morphologie der Kristalle in der Aufschlämmung mit Hilfe eines Mikroskops. Sodaanhydrat ist in der Form von tafelförmigen, hexagonalen Plättchen sichtbar, während Monohydratkristalle die Form von verlängerten flachen Kristallen mit entweder acht Seitenflächen (typische Winkel 140,9º und 129,1º) oder sechs Seitenflächen (typische Winkel 117,7º und 127,8º). Das Verfahren ist in "Separation and purification by crystallization, ACS symposium series 667, Ed. G. D. Botsaris and K. Toyokura, p. 233" beschrieben.
• 3) Röntgenstrahlpulverdiffraktion unmittelbar an der Aufschlämmung.
• Falls in einer derartigen Untersuchung die Soda in der siedenden Aufschlämmung in der wasserfreien Form ist, kann das Lösungsmittel in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.
• Bevorzugt werden die Lösungsmittel aus Monoalkoholen, Polyolen, Ethern, Aldehyden, Aminen und Ketonen ausgewählt. Insbesondere:
• - Sind die Monoalkohole bevorzugt aliphatische Alkohole.
• - Wurde gefunden, dass die Polyole, bestehend aus Verbindungen mit mehr als einer Hydroxylgruppe, sehr geeignete Lösungsmittel umfassen, wenn jedoch ein Polyol ausgewählt wird, ist sicherzustellen, dass das Polyol ausreichend stabil unter den Kristallisations/Calcinierungsbedingungen ist. Z. B. sind Saccharide in der Gruppe der Polyole, wurden aber als von geringem Interesse befunden, hauptsächlich weil das Aussetzen mit den Kristallisations/Calcinierungsbedingungen über eine längere Zeitdauer in Ringöffnungen und Gluconsäurebildung resultierte, wobei diese Säure in dem Kristallisationsverfahren störte. Gluconsäure wird, wie die meisten organischen Säure, ein Carboxylatanion bilden, welches als ein Wachstumsverlangsamerer/Inhibitor wirkt. Dennoch sind die meisten Polyole ohne weiteres als Lösungsmittel geeignet.
• - Amine, insbesondere diejenigen mit zwei oder mehreren Amingruppen pro Molekül, sind im Allgemeinen als das Lösungsmittel in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar. Jedoch können der Geruch, die Kosten und die mögliche Carbamatbildung ihre Verwendung verhindern.
• - Aus Gründen der Löslichkeit und des Siedepunkts sind sowohl Monoalkohole als auch Ether, Aldehyde und Ketone weniger favorisiert als die Gruppe der Polyole.
• Ebenfalls ist zu erwähnen, dass die Lösungsmittel bevorzugt keine Esterfunktion umfassen, da diese Ester unter den Kristallisations-/Calcinierungsbedingungen hydrolysieren können, was in einem unerwünschten Carboxylatanion resultierend.
• Mehr bevorzugt sind die Lösungsmittel aus Polyolen mit geringem Molekulargewicht ausgewählt, wie Diole und Triole mit einem Molekulargewicht unterhalb 2000 Dalton, am meisten bevorzugt unterhalb 1000 Dalton, kondensierte Polyole, wie etwa Diethylenglycol und Polyethylen- /Propylenglykole und Polyamine. Typische Beispiele für derartige stärker bevorzugte Lösungsmittel, verwendbar in dem erfindungsgemäßen Verfahren, sind Ethylenglycol, Diethylenglycol, Glycerin, 1,2-Propandiol, 1,3- Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, Polyethylenglycol, wie etwa PEG200 und PEG400 mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 190-210 bzw. 380-420, Polypropylenglycol, Polyethylen/Propylenglycol und/oder Mischungen davon. Die am meisten bevorzugten Lösungsmittel schließen die aus Ethylenglycol, Glycerin und 1,2-Propandiol bestehende Gruppe ein.
• Typischerweise werden die Lösungsmittel in einer Konzentration von 1 bis 50% w/w der gesamten Kristallisationsmischung verwendet. Bevorzugt wird eine Konzentration zwischen 2 bis 40% w/w verwendet. Um die Kontaminierung der wasserfreien Soda mit dem Lösungsmittel auf ein Minimum zu reduzieren, insbesondere wenn für die kristallisierte Soda kein Waschschritt vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, das Lösungsmittel in einer Menge unterhalb 20% w/w, mehr bevorzugt unterhalb 15% w/w der gesamten Kristallisationsmischung zu verwenden. Günstige Ergebnisse werden unter Verwendung von Konzentrationen zwischen 5 und 10% w/w der gesamten Kristallisationsmischung erzielt.
• Aufgrund der Verwendung des Lösungsmittels, ist das Kristallisationsverfahren der wasserfreien Soda einfach zu steuern, da es bei Atmosphärendruck durchgeführt werden kann. In den herkömmlichen Kristallisationsverfahren wird Wasser in das Kristall eingeführt (vorhanden in der Form von Monohydraten oder anderen Hydraten von Soda) welches später, z. B. durch Erwärmen, entfernt werden muss. Die Entfernung von Wasser aus dem Gitter resultiert in Fehlstellen, welche die Schüttdichte der Sodakristalle am Ende verringert. Das wasserfreie Soda aus den herkömmlichen Verfahren hat deshalb oftmals eine Schüttdichte unterhalb von 850 kg/m³. Selbst nach Verdichtung, z. B. durch Wärmeverdichtungstechniken, verbleibt die Schüttdichte unterhalb von 1200 kg/m³. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wasserfreie Soda kristallisiert, welche im Wesentlichen frei von Kontaminierungen ist, und eine sehr viel geringeren Anteil von Fehlstellen enthält.
• Folglich ist die Schüttdichte der so erhaltenen wasserfreien Soda sehr viel höher, und von etwa 1300 bis 1600 kg/m³. Derartige Soda wird typischerweise als "überdichte Soda" bezeichnet. Nach wie vor kann eine weite Schwankung in der Schüttdichte des Produkts vorhanden sein, da nicht die gesamte kristallisierte Soda in der wasserfreien Form sein muss. In Abhängigkeit vom tatsächlich verwendeten Kristallisationsverfahren ist bevorzugt, dass wenigstens 10% w/w, bevorzugt mehr als 25% w/w und noch mehr bevorzugt mehr als 50% w/w der Sodakristalle wasserfrei ist. Am meisten bevorzugt ist ein Verfahren, in dem mehr als 75% w/w der gesamten kristallisierten Soda wasserfrei ist.
• Der nasse Calcinierungs-/Kristallisationsschritt gemäß der Erfindung kann Teil jedes herkömmlichen Verfahrens sein, in welchem Soda kristallisiert wird. Die Kristallisation der Soda kann während der Calcinierung des Hydrogencarbonats erfolgen, welches im Allgemeinen der Hauptbestandteil des Ausgangsmaterials ist, in einem getrennten Kristallisationsschritt oder in beiden Schritten. Im Allgemeinen wird die Nasscalcinierungsreaktion bei einer Temperatur bis zu 150ºC durchgeführt, und in der Regel ist die Verwendung eines Lösungsmittels in diesem Teil des Verfahrens nicht erforderlich (da die Temperatur oberhalb des Monohydratübergangspunkts ist). Folglich sind die Vorteile des Verfahrens am deutlichsten in einem getrennten Kristallisationsschritt oder in weiteren Verfahrensschritten, wie im folgenden dargestellt, die nun bei Atmosphärendruck durchgeführt und gesteuert werden können.
• Nach der Kristallisation wird die kristallisierte Soda gewöhnlicherweise aufgearbeitet, um getrocknete Sodakristalle zu produzieren. Im Allgemeinen schließt der Aufarbeitungsvorgang eine Filtration und einen Trocknungsschritt ein. Da diese Schritte nun bei Atmosphärendruck durchgeführt werden können, ohne das Sodamonohydrat gebildet wird, ist das gesamte Verfahren zur Herstellung von wasserfreier Soda mit einer Schüttdichte zwischen 1300 und 1600 kg/m³ wesentlich verbessert.
• Ferner ist zu erwähnen, dass das Lösungsmittel während jedem Abschnitt des Calcinierungs- /Kristallisationsverfahrens vorhanden sein kann. In dieser Hinsicht ist es unerheblich, welche Verfahrensart verwendet wird, z. B. kontinuierlich oder schubweise Verarbeitung, hoher oder niedriger Druck, hohe oder niedrige Temperatur, und es ist ebenfalls unerheblich, welche Quelle verwendet wird, um das wässrige Medium mit Soda herzustellen, z. B. (calcinierte) Trona und andere Erze, (calciniertes) Natriumhydrogencarbonat, hydrierte Soda oder wasserfreie Soda mit geringer Dichte.
• Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
Beispiele Verwendete Materialien
• Natriumcarbonat, wasserfrei von Baker (Baker Reinheit) Natriumhydrogencarbonat von Baker (Baker Reinheit) Glycerin von Baker (Baker analysiertes Reagens) 1,2-Propandiol von Fluka Chemica (Purum ≥ 98% GC) Ethylenglycol von Fluka Chemica (Puriss. p.a. ≥ 99,5% GC)
Verfahren
• Die Mengen von Carbonat und Hydrogencarbonat in einer Probe wurden auf die übliche Weise durch Analyse einer herkömmlichen Säure-Basetitration einer Lösung von etwa 100 mg von Sodakristallen in 20 ml demineralisiertem Wasser mit einer 0,1 mol/l Standard-HCl-Lösung berechnet.
Beispiel 1
• 1380 g demineralisiertes Wasser, 120 g Ethylenglycol und 400 g wasserfreie Soda werden gemischt und in einem heizbaren Glasbehälter erwärmt. Bei 107ºC begann die Lösung zu sieden. Durch Aufrechterhalten ihrer Temperatur bei 107ºC wurde die Lösung durch Verdampfen des Wassers langsam konzentriert. In 10-minütigen Abständen wurde 1 g wasserfreie Sodakristalle (Keime) in die kochende Lösung hinzugegeben. Als sich diese Kristalle nicht länger in der Lösung lösten, wurde die dann erhaltene Aufschlämmung weiter für eine Dauer von 45 min eingekocht. Nachfolgend wurde eine Probe von 300 ml aus der Aufschlämmung entnommen und sofort für 5 min bei 4500 U/min zentrifugiert. Die Zentrifuge wurde auf 80ºC vorgeheizt und hatte einen Rotordurchmesser von 15 cm.
• Die Analyse der so erhaltenen Kristalle zeigte, dass 94 Gew.-% davon Na&sub2;CO&sub3; Kristalle waren. Weitere Untersuchungen zeigten, dass wenigstens 4% w/w der Probe aus anhaftender Flüssigkeit bestand. Folglich waren höchstens 2% w/w Wasser in den Kristallen in der Form von Sodamonohydrat vorhanden. Daher ist die Menge von wasserfreier Soda in der Probe wenigstens 85% w/w und die Menge von Monohydrat ist weniger als 15% w/w von allen Kristallen.
Vergleichsbeispiel A
• Das vorhergehende Experiment wurde wiederholt, außer dass das Ethylenglycol weggelassen wurde. Der Siedepunkt der Lösung war 104,5ºC.
• 74,2% w/w der Kristalle bestanden aus Na&sub2;CO&sub3; was zu 100% Sodamonohydrat korrespondiert, wobei etwa 13% w/w Flüssigkeit an den Kristallen haftete.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung von wasserfreier Soda mit einer Schüttdichte zwischen 1300 und 1600 kg/m³ aus einer Zusammensetzung, die ein wässriges Medium, Natriumcarbonat und gegebenenfalls Natriumhydrogencarbonat umfasst, wobei das Verfahren wenigstens zum Teil in der zusätzlichen Anwesenheit von 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Gesamtzusammensetzung, wenigstens eines wassermischbaren organischen Lösungsmittels durchgeführt wird, um den Siedepunkt der Zusammensetzung auf oberhalb der Monohydratübergangstemperatur von Soda in der Zusammensetzung bei Atmosphärendruck zu erhöhen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wassermischbare organische Lösungsmittel in einer Konzentration zwischen 2 und 40 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung verwendet wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel zwischen 5 und 10 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung ausmacht.

4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Siedepunkt des Lösungsmittels höher als 80ºC, vorzugsweise höher als 90ºC und am meisten bevorzugt höher als 100ºC ist.

5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei 90ºC wenigstens 15 Gewichtsteile wasserfreies Soda in einem Gemisch von 95 Gewichtsteilen Wasser und 5 Gewichtsteilen Lösungsmittel gelöst werden können.

6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel unter Calcinierungsbedingungen stabil ist.

7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Monoalkoholen, Polyolen, Ethern, Aldehyden, Aminen, Ketonen und Gemischen davon besteht.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus niedermolekularen Polyolen mit einem Molekulargewicht von unter 2000 Dalton, am meisten bevorzugt unter 1000 Dalton, kondensierten Polyolen, Polyaminen und Gemischen davon besteht.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglycol, Diethylenglycol, Glycerin, 1,2- Propandiol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polyethylen/Propylenglycol und/oder Gemischen davon besteht.

10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserfreie Soda nach dem Trocknen eine Schüttdichte von 1300 bis 1400 kg/m³ hat.

11. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Filtrations- oder Zentrifugationsschritt und einen wahlfreien Trocknungsschritt beinhaltet.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Filtrations- oder Zentrifugationsschritt und der wahlfreie Trocknungsschritt unter Atmosphärendruck durchgeführt werden.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei das Filtrat aus dem Filtrations- oder Zentrifugationsschritt zum Calcinierungs- und/oder Kristallisationsschritt zurückgeführt wird und ein Teil des Filtrats aufgereinigt wird.

14. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei wenigstens ein Teil des Filtrats aus dem Filtrations- oder Zentrifugationsschritt wenigstens einem zusätzlichen Kristallisationsschritt unterzogen wird, um andere Salze als Soda, die als Kontaminanten des Zustroms in das Verfahren eingeschleust wurden, durch Kristallisation zu entfernen.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das gesamte resultierende Filtrat zum Calcinierungs- und/oder Kristallisationsschritt zurückgeführt wird.