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Verfahren zur Herstellung von konzentriertem Schwefeldioxyd Ammonsulfat
kann man bekanntlich in. der Weise herstellten, daß man aus Ammoniak und schwefliger
Säure oder .schweflige Säure enthaltenden Gasen, z. B. Röstgasen, solche saure Ammonsulfitlösungen
bereitet, die auf r Mol Ammomsulfit 2 Mole Ammonbisulfit enthalten, und dann diese
Lösungen bei erhöhter Temperatur unter Druck, etwa im Sinne der Gleichung (N H4)2
S03-@--2NH4HS03 -2 (NH4)2 S04+S+H20 umsetzt.' Dieses Verfahren hat gegenüber
der Herstellung des Sulfats aus Schwefelsäure den Vorteil, daß man aus den Röstgasen,oder
anderen schwefeldioxydhaltigen Ausgangsgasen nicht erst Schwefelsäure herstellen
muß; ferner gestattet es, beträchtliche .Mengen des im Schwefeldioxyd der Röstgase
@o. dgl. ;gebundenen Schwefels gleichzeitig in wertvollen elementaren Schwefel überzufiihnen.
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Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise auch konzentriertes
Schwefeldioxydgas neben Ammonsulfat und Schwefel bei der Umsetzung saurer Ammonsulfitlösungen,
die auch noch andere wenig beständige Schwefelverbindungen, wie Thiosulfate oder
Polythionate,enthalten können, unter Druck gewinnen kann, wann man solche Ammotnsulfitlösungen
verwendet, die mehr schweflige Säure, als für die Bildung von Ammansulfat und Schwefelerforderlich,
enthalten, und wenn man das durch die Umsetzung unter Druck in Freiheit gesetzte
Schwefeldioxydgas durch Abführen und Abkühlen der Reaktionsbrüden abtrennt.
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Die überschüssige schweflige Säure stört nicht nur die Umsetzung nicht,
sondern sie ist für die Einleitung der Reaktion sogar förderlich. Während saure
Ammonsulfitlösungen,
die Ammoniak und schweflige Säure genau oder
nahezu in dem durch die Reaktionsgleichung geforderten 'Mengenverhältnis N H., :
SO , = i oo : 282 enthalten, verhältnismäßig schwer, erst bei 17o bis
i90° reagieren und sich nicht- vollständig umsetzen, beginnt in sauren Arnmonsulfitlösungen,
die mehr als die theoretische Menge schweflige Säureenthalten, die gewünschte Verkochung
zu Ammonsulfat und Schwefel schon bei niedrigeren Temperaturen, etwa bei iao bis
16o' C, und sie verläuft schnell und praktisch vollständig.
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Um in der angegebenen Weise bei der Verkochung konzentriertes Schwefeldioxyd
als Nebenerzeugnis zu erhalten, ist es lediglich erforderlich, saurere Lösungen
als üblicherweise zu bereiten und dem Verkocher zuzuführen. Die Mengen Schwefeldioxyd,
die man über das theoretische Verhältnis NH3: S02 = 100: 282 hinaus in die Ammonsulfitlösungen
einbringen kann, sind durch die Dampfdrucke dieser Lösungen und die Schwefeldioxydkonzentration
der für die Bereitung der Lösungen verwendeten Röst- oder sonstigen Gase gegeben.
Z. B. können bei etwa 25' C und mit einem Röstgas von nur 5 0f0 Schwefeldioxyd Lösungen
erzeugt werden, die auf i oo Teile N H" etwa .loo Teile SO.,
enthalten; man kann also bei der Verkochung auf je 2 Teile für die Umsetzung zu
Sulfat und Schwefel benötigtes Schwefeldioxyd nahezu i Teil konzentriertes Schwefeldioxyd
ge%vinnen.
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Das in den Lösungen überschüssig vorhandene Schwefeldioxyd wird bei
der Verkochung freigesetzt und entweicht bei de,x Entspannung der verkochten. Lösung
mit den Brüden. Um das Schwefeldioxyd konzentriert zu gewinnen, ist es dann nur
noch erforderlich, die entspannten Brüden auf gewöhnliche Temperatur abzukühlen.
Zweckmäßig verwendet man hierbei mindestens als erste Stufe einen direkten Kühler,
in dem unter Abkühlung der Brüden das erhaltene und abzuführende Brüdenkondensat
so weit aufgewärmt wird, daß es keine oder nur noch geringe Mengen Schwefeldioxyd
gelöst enthält.
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Sehr einfach gestaltet sich die Gewinnung des Schwefeldioxyds, wenn
inan die Druckumsetzung kontinuierlich durchführt. In diesem Falle werden die Brüden
aus dein Druckgefäß laufend in dein Maße, wie Lösung zugeführt und entnommen wird,
entspannt und gekühlt. Führt man die Druckverkochung diskontinuierlich durch, so
empfiehlt es sich, Druckgefäße mit verhältnismäßig großem Gasraum zu wählen, damit
das frei werdende Schwefeldioxyd nicht zu große Drucksteigerungen verursacht.
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Für das Verfahren können auch andere wenig beständige Schwefel-Sauerstoft-Verbindungen,
wie z. B. Thiosulfate oder Polythionate, herangezogen werden. Die Verkochung verläuft
dann beispielsweise nach der folgenden Gleichung: fNI-I@)=S=03-'-2NH;HS03 =2 (NH,)=SO,-r-25-t-H#,
O. Immer, wenn Lösungen derartiger Verbindungen im Gemisch mit Sulfiten überschüssiges
Schwefeldioxyd aufzunehmen vermögen und sich zu Sulfat und Schwefel verkochen lassen,
kann man die Umsetzung in der oben beschriebenen Weise mit der gleichzeitigen Erzeugung
von konzentriertem Schwefeldioxyd verbinden. Beispiel In der Absorptionsanlage einer
Ammonsulfatfabrik werden stündlich aus i t Ammoniak und 20 ooo cbm Röstgasen mit
etwa 70/0 Schwefeldioxyd etwa i o m3 saure Ammonsulfitlösung erzeugt, die im Liter
i oo g Ammoniak und q.oo g Schwefeldioxyd enthält. Diese io cbm saurer Ammonsulfitlösung
werden gleichmäßig in einen für kontinuierlichen Betrieb eingerichteten Autoklaven
gepumpt, in dem die Lösung bei einer ständig aufrechterhaltenen Temperatur von 170°
schnell zu Sulfatlösung und Schwefel umgesetzt wird. Umzusetzende und umgesetzte
Lösung werden im Autaklaven im Gegenstrom zueinander geführt. Die erhaltene Sulfatlösung
wird laufend in einen unter 3 atü stehenden Beruhigungsbehälter zur Abs.cheidung
von Schwefel und von hier unter Entspannung auf Normaldruck in Vorratsbehälter geführt.
Aus dem Autoklaven wird der größte Teil des gebildeten Schwefels in flüssiger Form
entnommen, und es werden laufend so viel Brüden entspannt, daß der Druck des Autoklaven
nicht über etwa ioatü steigt. Die bei der Entspannung des Autoklaven und der Sulfatlösung
erhaltenen, Schwefeldioxyd enthaltenden Brüden werden vereinigt. Sie machen etwa
2ooo-m3 aus,- in denen 315m3 Schwefeldioxyd enthalten sind. Diese Brüden werden
einer Kühleinrichtung zugeführt, die sich aus einem mit Füllkörpern versehenen Turm
und einem indirekten Gaskühler bzw. Kondensator zusammensetzt. Die Brüden durchstreichen
zuerst den Turm und hierauf den Kühler, in dem der Brüdendampf kondensiert wird.
Die sich hierbei bildenden etwa 13001 schwefeldioxydhaltiges Kondensat läßt man
durch den Turm rieseln, wodurch sie weitgehend von Schwefeldioxyd befreit werden.
Den Kühler verlassen etwa 315m3 auf gewöhnliche Temperatur abgekühltes Schwefeldioxydgas
mit einem Gehalt von 99,9% SO-