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Verfahren zur Herstellung von Natriumcarbonat bei gleichzeitiger Gewinnung
von Calciumoxyd Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Natriumcarbonat,
wobei von Natriumcarbonat, das sich im Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse befindet, ausgegangen wird bei gleichzeitiger Gewinnung von Calciumoxyd aus
ebenfalls in diesem Zustand befindlichen Calciumcarbonat.
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Bekanntlich (vgl. z. B. Chem.Eng. 54, S. 112 bis 115, Dezember
1947) kann man durch Erhitzen von im Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse befindlichem Calciumcarbonat, das in einer Einrichtung, in der z. B. drei
Behandlungsräume zur Überführung in den Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse übereinander angeordnet sind, kontinuierlich durchgeführt werden kann, Calciumoxyd
herstellen. Mittels aus dem mittleren Raum aufsteigender Heißgase wird im oberen
Raum feinkörniges, im Zustande einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse befindliches Rohcalciumcarbonat bis auf eine Temperatur von etwa 6oo° vorgewärmt.
Das vorgewärmte Material wird dem mittleren Raum zugeführt, in welchem bei einer
etwa 95o° betragenden Temperatur, die man dadurch erhält, daß zur selben Zeit im
nämlichen Raum ein Brennstoff verbrannt wird, die Zersetzung des Calciumcarbonats
erfolgt. Mittels im unteren Raum vorgewärmter Luft wird währenddessen der Zustand
einer dichten, wirbelnden, füssigkeitsähnlichen Masse, im dem das Material sich
befindet, aufrechterhalten. Das so erhaltene Calciumoxyd wird dem unteren Raum zugeführt,
in dem der Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen Masse, in welchem
sich
das Calciumoxyd befindet, mit Hilfe von mittels heißen Reaktionsproduktes vorgewärmter
Luft beibehalten wird.
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Weiterhin ist aus der amerikanischen Patentschrift 2 459 414 die Herstellung
von Natriumcarbonat durch Erhitzung mittels kohlensäurehaltiger Gase aus im Zustand
einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen Masse befindlichem Natriumbicarbonat
bekannt. Zur Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur wird eine Teilmenge des Reaktionsprodukts
über die Reaktionstemperatur hinaus erhitzt, wonach diese Teilmenge aufs neue in
den Behandlungsraum zur Überführung in den Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse hineingeleitet wird. Auch können zum Zwecke der Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur
kohlendioxydhaltige Gase, wie z. B. Abgase, deren Temperatur durch Erhitzung über
die Reaktionstemperatur gesteigert worden ist, in den Behandlungsraum zur Überführung
in den Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen Masse hineingeleitet
werden. Ebenfalls kann neben der Reaktion im Behandlungsraum zur Überführung in
den Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen Masse ein Brennstoff
verbrannt werden. Meistens aber ist die Reinheit des so erhaltenen Reaktionsproduktes
gering.
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Nach der Erfindung wird deshalb eine Vereinigung der Calcinierung
vom Natriumbicarbonat zu Natriumcarbonat, gegebenenfalls dessen Caustizierung, und
des Brennens von Kalkstein zu Calciumoxvd unter Verwendung der in beiden Prozessen
eingesetzten festen Ausgangsstoffe in fein verteilter Form und als eine dichte,
wirbelnde, flüssigkeitsähnliche Masse vorgeschlagen, wobei bei der Calcinierung
des Bicarbonats als Trag- und Fördermittel für die fein verteilten Feststoffe die
beim Brennen des Kalksteins, vorzugsweise des bei der Caustizierung anfallenden
Calciumcarbonats, entstehenden Abgase dienen.
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Das erfindungsgemäß angewandte Gasgemisch, das aus der Calciumcarbonatbehandlungsvorrichtung
abgeführt wird, hat eine Temperatur, die genügend hoch ist, um das Bicarbonat ohne
sonstige Behandlung in den Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse zu versetzen. Eine Erwärmung der Behandlungsvorrichtung, in welcher die Zersetzung
des Natriumbicarbonats erfolgt, ist nicht notwendig. Die Temperatur des Heißgasgemisches
kann durch Anwendung einer Behandlungsvorrichtung zur Überführung in den Zustand
einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen Masse, bei der die Zahl der zur
Vorerwärmung des Calciumcarbonats dienlichen Behandlungsräume mehr als eine beträgt,
geregelt werden.
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Das Gasgemisch, das zur Anwendung gelangt, soll vorzugsweise eine
Temperatur aufweisen, die innerhalb des Bereiches von 4oo bis 625° liegt, wodurch
es leicht wird, eine Reaktionstemperatur von Zoo bis 35o° innerhalb des Behandlungsraums
für das Natriumcarbonat aufrechtzuerhalten.
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Die vom Gasgemisch mitgeführtenCalciumcarboiiatfestpartikeln werden
vorzugsweise nicht aus demselben entfernt und wandern, wenn sie in ihm belassen
werden, vom nämlichen Gemisch getragen zum Natriumbicarbonatbehandlungsgefäß, wo
sie sowohl die Überführung in den Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse wie auch die Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur fördern. Die hierbei
auftretende Verunreinigung des Natriumcarbonats mit dem Calciumcarbonat ist bei
der Weiterverarbeitung des Natriumcarbonats zu Natriumhydroxyd durchaus nicht nachteilig.
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Zur Erläuterung sind in der Zeichnung die verschiedenen Behandlungen,
die gemäß der Erfindung durchzuführen sind, veranschaulicht. Wie aus dieser Zeichnung
hervorgeht, kann das Überführen in den Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse in einer Einrichtung, in der vier Behandlungsräume übereinander angebracht
sind, durchgeführt werden. In den unteren drei Räumen erfolgt die Herstellung des
Calciumoxyds, bei der die festen Partikeln im Gegenstrom mit den aufsteigenden Gasen
durch die erwähnten drei Räume geleitet werden. Anschließend werden die Gase dem
vierten Behandlungsraum zugeführt, in welchem unter Bildung von Natriumcarbonat
die Umsetzung des Natriumbicarbonats vor sich geht. Als Endprodukt des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden Natriumcarbonat und Calciumoxyd erhalten, aus denen, wie in der
Zeichnung angegeben, Natriumhydroxyd hergestellt werden kann, wobei zugleich Calciumcarbonat
erhalten wird. Dieses kann wieder als Ausgangsmaterial verwendet werden. Dadurch
erreicht man eine Wiedergewinnung des bei diesem Verfahren zur Verwendung gelangten
Calciumcarbonats.
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Die aus dem für das Natriumbicarbonat vorgesehenen Behandlungsgefäß
zur Überführung in den Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen
Masse entweichenden Gase führen Natriumcarbonatfestpartikeln mit sich, die man z.
B. mit Hilfe eines Zyklons abscheiden und sodann entweder aufs neue dem Reaktionsgefäß
zuführen oder dem erhaltenen Natriumcarbonat zusetzen kann. Ebenfalls können, wie
in der Zeichnung angegeben, die mitgeführten Partikeln durch Waschen mit Wasser
von den Gasen getrennt werden, wonach man die Waschflüssigkeit bei der Weiterverarbeitung
des Natriumcarbonats zu Natriumhvdroxvd verwenden kann. Auf diese Weise erzielt
man zugleich eine Kühlung der Gase, die hernach zur Herstellung des Natriumbicarbonats
verwendet werden können.
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Das als Ausgangsmaterial zur Verwendung gelangende Natriumbicarbonat
kann auf jede geeignete Weise gewonnen werden, z. B. gemäß dem Solvayverfahren.
Das Natriumbicarbonat kann ähnlich dem Calciumcarbonat in feuchtem Zustand verarbeitet
werden, so daß sich eine Verwendung von Vorrichtungen zum Trocknen erübrigt.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man von
den Maßnahmen Gebrauch machen, die hinsichtlich der Erzielung eines Systems der
Überführung in clen Zustand einer dichten, wirbelnden, flüssigkeitsähnlichen Masse
von festen Partikeln und der Aufrechterhaltung des Zustandes einer dichten, wirbelnden,
flüssigkeitsähnlichen Masse bekannt sind. An Stelle der in der Zeichnung angegebenen
Einrichtung, die vier Behandlungsräume
aufweist, können auch Einrichtungen,
die eine darüber hinausgehende Zahl besitzen, Anwendung finden; auch die Anwendung
von Einrichtungen, die gewünschtenfalls eine geringere Zahl von Behandlungsräumen
haben, führt zum Erfolg. Weiter können die Reaktionstemperaturen und Reaktionszeiten,
die bei der in einem System zur Überführung in den Zustand einer dichten, wirbelnden,
flüssigkeitsähnlichen Masse erfolgenden Herstellung von Natriumcarbonat und Calciumoxyd
üblich sind, angewandt werden.