DE889290C - Verfahren zur Herstellung von Ammonsulfat und Natriumbicarbonat aus Natriumsulfat, Ammoniak und Kohlensaeure - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Ammonsulfat und. Natriumbicarbonat aus Natriumsulfat, Ammoniak und Kohlensäure Die Herstellung von Ammonsulfat aus Gips, Ammoniak und Kohlensäure ist ein im größten Maßstabe durchgeführtes Verfahren, welches dadurch besonders erleichtert wird, daß das Calciumcarbonat wenig wasserlöslich ist und daß man in dieser Weise leicht eine reine Ammonsulfatlösung erhalten kann.
• Da Calciumcarbonat einen Rückstand von nur geringem Wert darstellt, hat man versucht, das Calcium durch Natrium zu ersetzen, welches einerseits Natriumbicarbonat und andererseits ein verwertbares Ammoniumsalz ergibt.
• Das Solvayverfahren verwendet Natriumchlorid mit Ammoniak und Kohlensäure unter Bildung von Natriumbicarbonat und Chlorammonium. Die Ausbeute dieses Verfahrens ist nicht sehr hoch, und man hat versucht, es zu verbessern, indem man der Mutterlauge einige sehr lösliche Salze hinzusetzte, beispielsweise Nitrate oder Rhodanide. Dadurch erhielt man eine fast vollständige Fällung des Natriumbicarbonats und des Chlorammoniums, wenn man von Natriumchlorid und Ammonbicarbonat ausging. Das Verfahren wurde nach folgendem Prinzip durchgeführt: Eine Lösung A, welche reich an Na-Ionen ist, wird mit Ammonbicarbonat gesättigt. Es scheidet sich Natriumbicarbonat aus, welches abfiltriert wird. Dieses Filtrat, welches die Lösung B bildet und welche reich an NH,- Ionen ist, wird mit Natriumehlorid gesättigt, wodurch das Ammoniumchlorid ausfällt, worauf es filtriert wird und das Filtrat als Lösung A wieder in den Kreislauf zurückkehrt.
• Das Chlorammonium hat nur sehr wenig Wert, und man mußte es mit Kalk zersetzen, um das Ammoniak dieses Salzes wiederzugewinnen.
• Ein Ammoniumsalz aber, welches sehr wertvoll ist, ist das Ammonsulfat, und es war daher interessant, Natriumsulfat zu verwenden, um es mittels Ammonbicärbönat in Ämrnonsulfat und' Natriumbicarb;onat zu verwandeln. Wenn man das Verfahren jedoch nach den bisher bekannten Methoden durchführte, so war es bis jetzt unmöglich, die Fällung- so durchzuführen, daß beide Endprodukte in reiner Form erhalten wurden, denn jeder Niederschlag enthielt immer noch einen sehr großen Anteil der anderen Substanz als Verunreinigung. Beispielsweise enthielt das Ammonsulfat bis zu 33 °/o Bicarbonat und Natriumsulfat, welches gleichzeitig niedergeschlagen worden war, umgekehrt war auch das Natriumbicarbonat sehr unrein, infolge der Gegenwart von Ammonsulfat. Diese Tatsache ist leicht erklärlich, wenn man die gegenüber dem Natriumchlorid vollkommen anders geartete Löslichkeit" des ; Natriumsulfats und dessen Fähigkeit, mit: Ammonstilfat:.ein Doppelsalz zu bilden, in Betracht zieht.
• Es wurde gefunden, daß--man- Ammensulfat -und Natriumbicarbonat in technischer Reinheit- erhalten kann, wenn man das Verfahren -in - folgender Weise durchführt: Man verwendet einen Kreislauf von zwei Verfahrensstufen, bei welchen in der ersten Ammansulfat ausgefällt wird, indem man Natriumsulfat-und Ammoniak einer Lösung zusetzt, welche äls, Mutterlauge am Ende des Prozesses anfällt. Bei der zweiten Stufe wird Natriumbicarbonat niedergeschlagen, indem man zum Filtrat der ersten Stufe= neues Natriumsulfat hinzufügt und die Lösung mit C02 sättigt.
• Der Hauptunterschied des Verfahrens ,gegenüber dem bekannten liegt darin, daß das Natriumsulfat" in zwei Partien hinzugesetzt wird und nicht auf einmal und daß Kohlensäure und Ammoniak getrennt zugesetzt werden, und zwar- in jeder -Stufe, z. B. in der ersten Stufe Ammoniak und in der zweiten Kohlensäure.
• Diese Arbeitsweise ist dadurch begründet, daß gefunden wurde; daß man Ammensulfat nur dann in reinem Zustande ausfällen kann, wenn die Lösungen kein oder nur wenig Bicarbonat enthalten und die CO.-Ionen in Form von Carbonat -vorliegen und relativ wenig Natriumsulfat als solches in der Lösung vorliegt.
• Da nun die Mutterlaugen nach der Filtration des Natriumbicarbonats mit diesem Salz gesättigt sind, diese Lösungen aber für die Fällung des Ammensulfats verwendet werden müssen, ist es notwendig, zunächst den größten Teil des Bicarbonats durch Überführung in Carbonat unschädlich zu machen. - Dies geschieht erfindungsgemäß durch Ammoniak, welches der Lösung in Gasform zugesetzt wird, wodurch- die Bicärbonate in die bedeutend leichter löslichen Carbonate übergeführt werden: Fügt man einen Teil des Natriumsulfats zu der Lösung, so erhält man einen Niederschlag von technisch @ reinem Ammensulfat, das leicht abfiltriert werden kann. Würde man an dieser Stelle aber die Gesamtmenge des Natriumsulfats zusetzen; so würde der Niederschlag stets eine große Menge des Doppelsalzes Natrium-Ammoniumsulfat enthalten, welches sich zwar -nach bekannten Methoden entfernen läßt, -was aber, wenn größere Mengen an diesem Doppelsalz vorhanden . sind, zeitraubend und kostspielig ist: --Der erfindungsgemäße Zusatz des-Nati'iumsulfats in `zwei Stufen; sowohl - einerseits vor=- der`- Fällung - des Ammonsulfats als äuch -andererseits vor der Bicarbonatfällung, vermeidet diesen Übelstand völlig, so daß höchstens nur ganz geringe Mengen Doppelsalz in dem rohen Ammonsulfat vorhanden sind, welche sich"leicht entfernen lassen. Die in der ersten Stufe zuzusetzende Natriumsulfatmenge soll die Hälfte der totalen zu verarbeitenden Menge zweckmäßig nicht übersteigen. Es ist unter Umständen vorteilhaft, in der ersten Stufe eine geringere Menge als die Hälfte zuzusetzen.
• Das Filtrat, welches das C03 Ion in Form von Carbonat enthält, wird nun mit Kohlensäure gesättigt. Da jedoch die Menge der positiven Ionen (N H4+, Na+) infolge der vorhergehenden Ausfällung von Ammonsulfat verringert .ist, muß man Natriumionen in Form von Natriumsulfat zusetzen, um einen Niederschlag von -Natriumbicarbonat-zu erhalten, der dem in der ersten Stufe des Verfahrens niedergeschlagenen Ammonsulfät äquivalent ist. Diese Fällungen werden dadurch erleichtert, daß man der Lösung stark lösliche Salze zusetzt, beispielsweise Chloride oder Phosphate des Natriums. Ausführungsbeispiel Man stellt bei 35° eine Lösung her (die Mutterlauge A}, welche pro Liter enthält:

  NH4+ 116 g 6,43M01

  Na+ 53,49 2,52M01

  S0411 264 g 2,75 Mol

  - (oder 5,50 Mol im

  Verhältnis zu den

  - einwertigen Ionen)

  HCO3, 94 g I,54 M01

  Cl' 6o,5 g 1,7O Mol

  Indem man -die Temperatur auf 35° konstant hält, fügt man zu dieser Lösung 13,6 g gasförmiges Ammoniak -(= o,$ Mol) und 28,4 g Nag S 04 (= 0,2 Mol oder 0,4 Mal, bezogen auf Na).
• . Man rührt während einer gewissen Zeit, beispielsweise, 4 Stunden, filtriert das ausgefallene Ammensulfat und wäscht den Niederschlag mit etwas Wasser oder zweckmäßiger mit gesättigter Ammonsulfatlösung. - Man erhält 52,8 g (N H4) 2 S 04 (= 0,4 Mol oder o,8 Mol, bezogen auf NH4+). Das Waschwasser wird dem Filtrat zugesetzt, welches die Mutterlauge B bildet. Diese Lösung hat folgende Zusammensetzung:

  NH4+ 116 g 6,43M01

  Na+ 62,5g 2,73M01

  S031, 245 g 2,55 Mol

  (oder 5,10 Mol,

  _ bezogen auf ein-

  . wertige Ionen)

  HCO3' 44,5g 0,73M01

  C03' 48,5g o,81 Mol

  - (oder 1,61 Mol,

  bezogen auf ein-

  wertige Ionen)

  Cl, 6o,59 1,70M01

  Im Verhältnis zur Lösung A zeigt diese Lösung eine Verringerung-im Gehalt an S04", infolge der Ausfällung von Ammonsulfat, und eine Verringerung in H C 03', infolge des Überschusses an positiven Na-Ionen. Die NH4-Ionen, welche man hinzugefügt hatte, wurden jedoch als Sulfat entfernt. Die Verringerung des Gehaltes der Lösung an H C03' bewirkt, daß das Bicarbonat nicht mehr gleichzeitig mit dem Ammonsulfat ausfallen kann.
• Zu der so erhaltenen Lösung B fügt man von neuem 28,2 g(1 Na, S04 (o,2 Mol oder o,¢ Mol, bezogen auf Na+), rührt bei Aufrechterhaltung der Temperatur von 35'' und fügt gasförmige Kohlensäure hinzu. Man bildet also von neuem Bicarbonat, und in Anbetracht der Erhöhung der Natrium-Ionen-Konzentration in der Lösung wird Natriumbicarbonat ausgefällt. Der Niederschlag wird gewaschen, und man erhält 67 g Na H C 03 (= o,8 Mol) in fester Form. Das Waschwasser wird dem Filtrat zugefügt, welches die gleiche Zusammensetzung der Lösung A hat, worauf der Kreislauf von neuem beginnen kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Ammonsulfat und Natriumbicarbonat aus Natriumsulfat, Ammoniak, und Kohlensäure, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine konzentrierte, am Ende des Prozesses anfallende Mutterlauge Ammoniak und einen Teil des zu verarbeitenden Natriumsulfats einträgt, wobei der größte Teil der in der Lqsung vorhandenen Bicarbonate in Carbonate übergeführt und Ammonsulfat niedergeschlagen wird, welches abfiltriert wird, worauf man zu dem Filtrat eine frische Menge Natriumsulfat zusetzt und Kohlensäure einleitet, wodurch das Natrium des Natriumsulfats, das in zwei Partien hinzugefügt worden war, als Bicarbonat ausfällt und abfiltriert wird, worauf die Lösung als Mutterlauge im Kreislauf zurückkehrt und von neuem mit Natriumsulfat und Ammoniak versetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zu Beginn der Reaktion hinzugefügten Ammoniaks und Natriumsulfats im Verhältnis von minimal q. N H,: Nag S 04 steht, da die Lösung der Mutterlauge bereits eine genügend große Anzahl SO,-Ionen aufweist, um alles Ammoniak als Sulfat auszufällen, und daß in der zweiten Stufe des Verfahrens die Menge der Kohlensäure und des Natriumsulfats, die der Lösung zugesetzt werden, ebenfalls im Verhältnis minimal 4 C 0,.- Na, S 04 stehen.