DE900088C

DE900088C - Process for converting aqueous sodium sulfide solutions into sodium salts of carbonic acid

Info

Publication number: DE900088C
Application number: DER6113A
Authority: DE
Inventors: Hartzell Lance Crosby; Kenneth Russel Gray; John Charles Steinberg
Original assignee: Rayonier Inc
Current assignee: Rayonier Inc
Priority date: 1950-06-07
Filing date: 1951-06-08
Publication date: 1953-12-21

Description

Verfahren zur Umwandlung wäßriger Natriumsulfidlösungen in Natriumsalze der Kohlensäure Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung wäßriger Lösungen von Natriumsulfid unter Umwandeln der Sulfide in kohlensaure Salze und Freisetzen von Schwefelwasserstoff.Process for converting aqueous sodium sulfide solutions into sodium salts of carbonic acid The invention relates to the treatment of aqueous solutions of sodium sulphide, converting the sulphides into carbonic acid salts and releasing them of hydrogen sulfide.

Die Herstellung von Natriumsulfit oder Bisulfit durch direkte Oxydierung oder Reduzierung anderer Natrium-Schwefel-Verbindungen ist bisher nicht mit Erfolg durchgeführt worden, da die Reaktionen entweder nicht vollständig vor sich gehen oder ein komplexes, Polysulfide, Thiosulfat, Polythionate oder andere unerwünschte Nebenprodukte enthaltendes Gemisch bilden. Die Erfindung hat ein Verfahren der indirekten Oxydierung von Natriumsulfid zum Gegenstand, gemäß dem Natrium und Schwefel zeitweilig durch Ersetzen des Sulfidschwefels durch Kohlensäure voneinander geschieden werden, das die Oxydierung des Schwefelbestandteils unter überwachbaren Bedingungen zu Schwefeldioxyd (SO.) gestattet, das, da es verhältnismäßig stabil ist, ohne unerwünschte Nebenprodukte erhalten werden kann. Die Wiedervereinigung von S02 mit dem Natrium durch Ersetzen des. Kohlendioxyds kann gewünschtenfalls zur Erzeugung der Natriumsalze der schwefeligen Säure, und zwar frei von einem Überschuß unerwünschter, Schwefel enthaltender Verunreinigungen, wie Sulfide, Schwefel, Thiosulfate, Polythionate usw., leicht durchgeführt werden. -Bisher war es nicht möglich, durch eine einzige Behandlung mit Kohlensäure unter Druck Natriumsulfid in wäßriger Lösung vollständig in Natriumsalze der Kohlensäure umzuwandeln und Schwefelwasserstoff in konzentrierter Form zu gewinnen. Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß Natriumsulfid in wäßriger Lösung leicht in Natriumsalze der Kohlensäure umgewandelt werden kann, indem die Lösung einer Mehrzahl von Kohlensäuredruckbehandlungen unterworfen wird, vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, wobei auf jede Kohlensäuredruckbehandlung ein Abtreiben im Vakuum mit Dampf oder ein Entspannen (Entspannen einer aufgeheizten Flüssigkeit unter teilweiser Verdampfung) in ein Vakuum folgt. Unter diesen Umständen ist die Umwandlung des Natriumsulfids in Natriumsalze der Kohlensäure im wesentlichen vollständig, und es wird im wesentlichen der gesamte Schwefelwasserstoff in konzentrierter Form gewonnen. Die Erfindung schlägt zwei oder mehr Kohlensäurebehandlungen einer Natriumsulfid-Lösung mit gasförmigem Kohlendioxyd oder einem Kohlendioxyd enthaltendem Gas mit zwischengeschalteter bzw. nachgeschalteter Behandlung der Lösung unter Vakuum mit Dampf für die Entfernung des Schwefelwasserstoffs in verhältnismäßig hoher Konzentration vor.The production of sodium sulfite or bisulfite by direct oxidation or reduction of other sodium-sulfur compounds has so far not been carried out with success, since the reactions either do not proceed completely or form a complex mixture containing polysulfides, thiosulfate, polythionates or other undesirable by-products . The invention relates to a process for the indirect oxidation of sodium sulphide, according to which sodium and sulfur are temporarily separated from one another by replacing the sulphide sulfur with carbonic acid, which allows the sulfur constituent to be oxidized to sulfur dioxide (SO.) Under controllable conditions is stable, can be obtained without undesirable by-products. The reunification of SO2 with the sodium by replacing the carbon dioxide can easily be carried out, if desired, to produce the sodium salts of sulphurous acid, free of excess undesirable sulfur-containing impurities such as sulphides, sulfur, thiosulphates, polythionates, etc. Up to now it has not been possible to completely convert sodium sulphide in an aqueous solution into sodium salts of carbonic acid and to obtain hydrogen sulphide in concentrated form by a single treatment with carbonic acid under pressure. The invention is based on the observation that sodium sulfide in aqueous solution can easily be converted into the sodium salts of carbonic acid by subjecting the solution to a number of carbonic acid pressure treatments, preferably at elevated temperature, with each carbonic acid pressure treatment being followed by a stripping in vacuo with steam or relaxation ( Relaxation of a heated liquid with partial evaporation) in a vacuum follows. Under these circumstances the conversion of the sodium sulfide to the sodium salts of carbonic acid is essentially complete and essentially all of the hydrogen sulfide is recovered in concentrated form. The invention proposes two or more carbonic acid treatments of a sodium sulfide solution with gaseous carbon dioxide or a gas containing carbon dioxide with intermediate or subsequent treatment of the solution under vacuum with steam for the removal of the hydrogen sulfide in a relatively high concentration.

Nach einer besonderen Ausführungsform ist es möglich, verdünntes Kohlendioxyd ohne Verluste an verdünntem Schwefelwasserstoff anzuwenden. Diese Ausführungsform besteht in der Umsetzung der Lösung mit verdünntem Kohlendioxyd im Gegenstromverfahren mittels Druckkohlensäurebehandlungen.According to a special embodiment, it is possible to use diluted carbon dioxide to use without loss of dilute hydrogen sulfide. This embodiment consists in the reaction of the solution with dilute carbon dioxide in a countercurrent process by means of pressurized carbonic acid treatments.

Das in der Beschreibung als Abtreiben mit Dampf bezeichnete Verfahren führt zur Entfernung von gelöstem Gas durch Behandlung der Lösung mit Dampf. Üblicherweise wird das Abtreiben mit Dampf durchgeführt durch Behandlung der Lösung im Vakuum im Gegenstrom mit von außen zugeführtem Dampf; betont sei, daß das Abtreiben auch durchgeführt werden kann mit dem bei der Druckentlastung einer vorher auf eine geeignete erhöhte Temperatur erhitzten Lösung entstehenden Dampf.The process referred to as steam stripping in the specification leads to the removal of dissolved gas by treating the solution with steam. Usually the steam stripping is carried out by treating the solution in vacuo in countercurrent with externally supplied steam; it should be emphasized that the abortion also can be carried out with the pressure relief one beforehand on a suitable one increased temperature of the heated solution, resulting in steam.

Bei der Durchführung der Erfindung wird vorzugsweise im Gegenstrom geführter Dampf für das Abtreiben im Vakuum verwendet, jedoch sei bemerkt, daß bei einem solchen Vorgehen auch ein Abtreiben durch Entspannen eintritt, da die heiße Lösung unter Druck in die Vakuumabtreibekolonne (Abstreifer) eintritt.Countercurrent flow is preferred when practicing the invention guided steam is used for stripping in vacuum, but it should be noted that at Such a procedure also leads to an abortion by relaxing, since the hot Solution enters the vacuum stripping column (stripper) under pressure.

Die im wesentlichen vollständige Umwandlung von Natriumsulfid in Natriumsalze der Kohlensäure unter Hauptreaktion H2C03 -f- S-- q=--t HS- +. HC03 Kohlensäure Sulfid-Ion Schwefelwasserstoff Bicarbonat-Ion In geringerem Ausmaß vor sich gehende Sekundärreaktionen: H S- H+ 7--1> H2 S (z) Schwefelwasserstoff-Ion Wasserstoff-Ion gelöster Schwefelwasserstoff Zusätzlich dazu wird, wenn in der Natriumsulfidlösung von vornherein Natriumcarbonat vorhanden C03 - H2C03 a HCO3 (3) Carbonat-Ion Kohlensäure Bicarbonat-Ion gleichzeitiger Gewinnung von Schwefelwasserstoff hoher Konzentration wird gemäß der Erfindung durch ein nur in Lösungsphase arbeitendes Verfahren erzielt. Dadurch wird das kontinuierliche Vorgehen und die Steuerung und Überwachung des Verfahrens vereinfacht und eine kostspielige Ausfällung oder Kristallisierung mit anschließendem Filtrieren, Zentrifugieren, Waschen usw. erspart. Ein wesentliches, dieses erwünschte Resultat herbeiführendes Merkmal ist die Unterteilung des Vorganges in eine Anzahl gesonderter, mindestens zwei Stufen, wobei jede der Stufen aus einer Kohlensäurebehandlung unter Druck mit nachfolgendem Abtreiben mit Dampf zur Entfernung von flüchtigem Schwefelwasserstoff aus der Lösung besteht.The essentially complete conversion of sodium sulfide into the sodium salts of carbonic acid with the main reaction H2C03 -f- S-- q = - t HS- +. HC03 Carbonic acid sulfide ion Hydrogen sulfide bicarbonate ion Secondary reactions occurring to a lesser extent: H S- H + 7--1> H2 S (z) Hydrogen sulfide ion Hydrogen ion Dissolved hydrogen sulfide In addition, if the sodium sulfide solution is intrinsically present, sodium carbonate will be present C03 - H2C03 a HCO 3 (3) Carbonate ion carbonic acid bicarbonate ion simultaneous recovery of high concentration hydrogen sulfide is achieved according to the invention by a process that operates only in the solution phase. This simplifies the continuous procedure and the control and monitoring of the process and saves costly precipitation or crystallization with subsequent filtration, centrifugation, washing, etc. An essential feature producing this desired result is the division of the process into a number of separate, at least two stages, each of the stages consisting of a carbonic acid treatment under pressure followed by steam stripping to remove volatile hydrogen sulfide from the solution.

Das nach dem Verfahren der Erfindung erzeugte Natriumcarbonat oder -bicarbonat kann als solches verwendet werden oder es kann gewünschtenfalls entweder zu Ätznatron durch Caustizierung mit Kalk umgewandelt werden, oder es kann auch durch eine Behandlung mit Schwefelverbindungen zu Natriumsulfit- bzw. -bisulfit umgewandelt werden. Unter einer Behandlung mit Schwefelverbindungen wird die Behandlung einer Lösung von Natriumsalzen der Kohlensäure mit SO, entweder in Gasform oder gelöst in Wasser verstanden.The sodium carbonate or bicarbonate produced by the process of the invention can be used as such or, if desired, it can either be converted to caustic soda by causticization with lime, or it can also be converted to sodium sulfite or bisulfite by treatment with sulfur compounds. Treatment with sulfur compounds is understood to mean the treatment of a solution of sodium salts of carbonic acid with SO, either in gaseous form or dissolved in water.

Der in Lösung arbeitende Kohlensäureprozeß trennt den Schwefel zeitweise von der Base, so daß der Sulfidschwefel (in Form von HZ S) vollständig in gasförmigem Zustand oxydiert werden kann zu der Sulfitstufe, ohne Bildung unerwünschter Nebenprodukte. Nach der Oxydation wird der Schwefel (in Form von SO.) wieder mit der Base verbunden unter Erzeugung von Natriumsulfit oder -bisulfit.The carbonic acid process working in solution temporarily separates the sulfur from the base so that the sulfide sulfur (in the form of HZ S) can be completely oxidized in the gaseous state to the sulfite stage without the formation of undesired by-products. After the oxidation, the sulfur (in the form of SO.) Is combined again with the base to produce sodium sulfite or bisulfite.

Die vor sich gehenden Reaktionen sind nicht bis in alle Einzelheiten genau bekannt, jedoch wird im folgenden eine mögliche Erklärung gegeben.The reactions going on are not in great detail exactly known, but a possible explanation is given below.

a) Kohlensäureeinwirkung Die Behandlung mit Kohlendioxyd unter Druck ergibt ein Gleichgewichtsgemisch, das im wesentlichen aus Na H C 03 und NaH S mit geringen Anteilen von freiem, gelöstem H2 S besteht. Diese Schwefel freisetzende Reaktion kann durch die Gleichungen (r) und (2) ausgedrückt werden. ist, dieses in wesentlichem Ausmaß zu Natriumbicarbonat umgewandelt. Das Bicarbonat der beiden Gleichungen (i) und (3) bewirkt die Entfernung von Schwefelwasserstoff bei dem folgenden Abtreiben.a) Effect of carbonic acid Treatment with carbon dioxide under pressure results in an equilibrium mixture which essentially consists of Na HC 03 and NaH S with small amounts of free, dissolved H2 S. This sulfur releasing reaction can be expressed by equations (r) and (2). is, this is converted to a substantial extent to sodium bicarbonate. The bicarbonate of equations (i) and (3) acts to remove hydrogen sulfide in the subsequent stripping.

Die Verwendung von Druck bei der Kohlensäurebehandlung erleichtert die Bildung der gewünschten Gleichgewichtsmischung, wahrscheinlich auf Grund der Tatsache, daß Druck die Absorption von C02 und daher die Konzentration von H2C03 in der Lösung erhöht.The use of pressure in the carbonation makes it easier the formation of the desired equilibrium mixture, probably due to the The fact that pressure is the absorption of C02 and therefore the concentration of H2C03 increased in solution.

Die Verwendung von hohem Druck jedoch gestattet nicht den vollkommenen Kohlensäureaustausch in einem Verfahrensgang (bei Fehlen von Abtreiben), wahrscheinlich wegen a) der hindernden Gegenwart der Reaktionsprodukte H. S und Na H S und b) der Schwierigkeit der Reaktionsführung über den NaHS-Zustand hinaus wegen der schwach sauren Natur der H2 C O3.The use of high pressure, however, does not allow a complete carbonic acid exchange in one process step (in the absence of stripping), probably because of a) the hindering presence of the reaction products H. S and Na HS and b) the difficulty of carrying out the reaction beyond the NaHS state the weakly acidic nature of H2 C O3.

Beschränkung des in jeder Stufe zugegebenen Kohlendioxyds Die Verwendung von Verbrennungsgas als kohlensäurezuführendes Mittel in einem Kohlensäureaustauschturm würde eine beträchtliche Entwicklung von verdünntem H, S in den Abgasen bewirken, wenn mehr als etwa 1,2 Äquivalente C02 pro Äquivalent Sulfid in dem ersten Kohlensäureaustauschprozeß absorbiert würden.Limitation of Carbon Dioxide Added at Each Stage The use of combustion gas as a carbonating agent in a carbonic acid exchange tower would cause a significant evolution of dilute H, S in the exhaust gases if more than about 1.2 equivalents of CO 2 per equivalent of sulfide were absorbed in the first carbonic acid exchange process.

Selbst bei Verwendung von reinem C02 in einer praktisch geschlossenen Kammer gibt es eine praktische Grenze für die Menge des zuzugebenden Kohlen- 2 HCO3- -E- Hitze = ' C03- 1- CO, (5) Bicarbonat-Ion Carbonat-Ion gasförmiges Kohlendioxyd Überraschenderweise jedoch tritt bei den Bedingungen des Abtreibens gemäß der Erfindung, d. h. durch Entspannen der heißen unter Druck stehenden, mit Kohlensäure behandelten Lösung in ein Vakuum und Behandlung der Lösung auf diese Weise mit Dampf von niedriger Temperatur, nur eine sehr geringe Bicarbonatzersetzung ein, so daß das entwickelte Gas im wesentlichen aus Schwefelwasserstoff und Wasserdampf besteht. Der Wasserdampf kann leicht auskondensiert werden, so daß konzentrierter Schwefelwasserstoff zurückbleibt.Even when using pure C02 in a practically closed chamber, there is a practical limit to the amount of carbon that can be added. 2 HCO3- -E- heat = 'C03- 1- CO, (5) Bicarbonate ion Carbonate ion Gaseous carbon dioxide Surprisingly, however, under the conditions of the stripping according to the invention, ie by releasing the hot, pressurized, carbonated solution into a vacuum and treating the solution in this way with low-temperature steam, only very little bicarbonate decomposition occurs, so that the gas evolved consists essentially of hydrogen sulfide and water vapor. The water vapor can easily be condensed out, so that concentrated hydrogen sulfide remains.

Unabhängig davon, ob reines C02 oder Verbrennungsgase für die Kohlensäurebehandlung verwendet werden, wird nicht versucht, die Lösung vollständig bei der ersten Abtreibestufe abzutreiben, und zwar aus folgenden Gründen: i. Infolge der obenerwähnten praktischen Beschränkung, die eine Durchführung der Kohlensäurebehandlung in zwei (oder mehr) Stufen notwendig macht, würde kein praktischer Nutzen in einem solchen Handeln liegen.Regardless of whether pure C02 or combustion gases for carbon dioxide treatment no attempt is made to completely dissolve during the first stage of abortion abortion for the following reasons: i. As a result of the aforementioned practical Restriction on performing carbonation in two (or more) Makes stages necessary, there would be no practical benefit in doing so.

2. Wenn das Abtreibeverfahren sich der Vollständigkeit annähert, läßt die Wirksamkeit des Abtreibens im Vergleich zu dem Dampfverbrauch in außerordentlichem Maße nach.2. When the abortion procedure approaches completeness, leave the efficiency of the expulsion compared to the steam consumption is extraordinary Dimensions according to.

Es ist also bei der ersten Abtreibestufe nicht möglich, eine vollständige Sulfidentfernung durchdioxyds, da der Kohlensäureaustauschprozeß nur schwer über die NaH S-Stufe hinausgeht. Infolge Verwendung des praktisch geschlossenen Systems und größerer Energie ist diese Grenze jedoch etwas höher als die bei Verwendung von Verbrennungsgasen erreichte.So it is not possible to have a full abortion at the first stage of abortion Sulphide removal by dioxyds, since the carbonic acid exchange process is difficult over goes beyond the NaH S stage. As a result of the use of the practically closed system and greater energy, however, this limit is slightly higher than that when using of combustion gases reached.

Bei Verwendung von reinem C02 in einer geschlossenen Kammer würden keine Hinderungsgründe bestehen zu versuchen, C02 in einer wesentlich über der zur Umwandlung von Na, S in Na H S und des gesamten N a2 C 03 zu Na H C 03 notwendigen Menge zuzugeben; doch würde eine solche Zugabe eine unerwünschte Verdünnung des gewonnenen H, S in der folgenden Abtreibestufe verursachen, ohne daß die vollständige Umwandlung in einer einzigen Kohlensäureeinwirkung und einem Abtreiben erreicht werden würde.If pure C02 was used in a closed chamber, there would be no reason to try to add C02 in an amount that is significantly greater than the amount necessary to convert Na, S to Na HS and all of the N a2 C 03 to Na HC 03; however, such an addition would cause an undesirable dilution of the H, S obtained in the subsequent stripping step without the complete conversion being achieved in a single carbonic acid action and stripping process.

b) Abtreiben Der wesentliche Zweck des Abtreibeverfahrens ist die Entfernung von Schwefel aus der Lösung als flüchtiger H2 S und die Gewinnung von möglichst viel H. S aus dem in viel größerer Menge anwesenden NaHS. Dies verursacht die Verschiebung des Reaktionsgleichgewichts, wie das durch die Gleichung angedeutet wird: Es wäre theoretisch möglich, durch Zersetzung von Bicarbonat Kohlendioxyd (gleichzeitig mit dem H2 S) zu entwickeln durch die Reaktion: zuführen. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei einer danach folgenden zweiten Kohlensäurebehandlung das Reaktionsgleichgewicht weiter nach der Vollständigkeit zu verschoben werden kann mit daraus folgender Erhöhung der Wasserstoff-Ionen-Konzentration, so daß eine im wesentlichen vollständige Umwandlung leicht und bequem mit mäßigem Dampfverbrauch in der zweiten Abtreibestufe erreicht werden kann.b) Abortion The main purpose of the abortion process is the removal of sulfur from the solution as volatile H2 S and the recovery of as much H. S as possible from the much larger amount of NaHS. This causes the equilibrium of the reaction to shift, as indicated by the equation: Theoretically it would be possible to develop carbon dioxide (simultaneously with the H2 S) through the decomposition of bicarbonate through the reaction: supply. It has been found, however, that with a subsequent second carbonic acid treatment, the reaction equilibrium can be shifted further towards completion with a consequent increase in the hydrogen ion concentration, so that an essentially complete conversion can be carried out easily and conveniently with moderate steam consumption in the second stripping stage can be reached.

Es wird Dampf als Abtreibemittel verwendet, da eine Gewinnung von konzentriertem Schwefelwasserstoff durch einfache Kondensation des Dampfes aus dem abgehenden Gemisch von Dampf und Schwefelwasserstoff durchgeführt werden kann. Die Verwendung von niedrigem Druck bei dem. Abtreiben ist ein wesentliches technisches Merkmal der Erfindung. Verminderter Druck verbessert merkbar die Umwandlung und vermindert offenbar Kohlendioxydverluste durch Bicarbonatzersetzung.Steam is used as a stripping agent because it is a recovery of concentrated hydrogen sulfide by simply condensing the vapor from the outgoing mixture of steam and hydrogen sulfide can be carried out. the Use of low pressure in the. Abortion is an essential technical Feature of the invention. Decreased pressure noticeably improves conversion and apparently reduces carbon dioxide losses through bicarbonate decomposition.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Verfahrensschema gemäß der Erfindung. Es kann Alkalimetallsulfidirgendwelcher Herkunft, z. B. Rückstände der Verbrennung von Sulfidablaugen, verwendet werden, und es kann eine gewünschte Anzahl von Stufen der Kohlensäurebehandlung benutzt werden.The drawing schematically illustrates a process scheme according to the invention. It can be alkali metal sulfide of any origin, e.g. B. Residues the incineration of sulphide waste liquors, can be used, and there may be a desired one Number of levels of carbonation can be used.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Sulfid enthaltende Lösung min- Bestens zwei Kohlensäurebehandlungen unterworfen, wobei die Lösung, vorzugsweise im Gegenstrom unter Druck, mit einem Kohlensäure enthaltenden Gas behandelt wird, und auf jede solche Kohlensäurebehandlung ein Dampfabtreiben unter einem Vakuum von 125 bis 735 nun Quecksilber, vorzugsweise mindestens 5oo mm Quecksilber; erfolgt, zur Entfernung von flüchtigem Schwefelwasserstoff in konzentrierter Form unter Umwandlung im wesentlichen des gesamten Gehalts an Natriümsulfid dieser Lösung in Natriumsalze der Kohlensäure. Bei dieser bevorzugten Art der Durchführung wird die erste Kohlensäurebehandlung im allgemeinen bei einer Temperatur von 5o bis 15o° mit einem Gasdruck von 1,3 bis 11,2 Atm. absolut durchgeführt, so daß das Molverhältnis von absorbiertem Kohlendioxyd zu dem Gesamtgehalt an titrierbarem Alkali (TA) in der Lösung im Bereich von o,6 bis 1,2 liegt. Die zweite Kohlensäurebehandlung wird durchgeführt bei einer Temperatur von 5o bis 15o° und einem Gasdruck in dem' Bereich von 1,1 bis 1o,2 Atm. absolut, so daß das absorbierte Kohlendioxyd hinreicht, während des endgültigen Abtreibens den gesamten Gehalt der Lösung an Natriumsulfid in Natriumsalze der Kohlensäure umzusetzen ohne Übersteigen der Löslichkeitsgrenze des Natriumbicarbonats in der Lösung. Bei der Verwendung bevorzugter Bedingungen in- der zweiten Kohlensäurebehandlung ist das Molverhältnis von Kohlendioxyd zu dem Gesamtgehalt an titrierbarem Alliali (TA) in dem Bereich von 0,3 bis o,7. Da diese Kohlensäurebehandlung bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird und Natriumbicarbonat bei der Reaktion mit Natriumhydrosulfid beim Abtreiben verbraucht wird, so können verhältnismäßig konzentrierte Lösungen von Natriumsalzen, z. B. in der Größenordnung von Zoo g pro Liter, als Na20, ohne Bildung von Fällungen während des Verfahrens behandelt werden.According to the preferred embodiment of the invention, the sulfide-containing solution is subjected to at least two carbonic acid treatments, the solution being treated, preferably in countercurrent under pressure, with a carbonic acid-containing gas, and for each such carbonic acid treatment, steam stripping under a vacuum of 125 to 735 now mercury, preferably at least 500 mm of mercury; takes place to remove volatile hydrogen sulfide in concentrated form with conversion of essentially the entire content of sodium sulfide of this solution into sodium salts of carbonic acid. In this preferred mode of implementation, the first carbonic acid treatment is generally carried out at a temperature of 50 to 150 ° with a gas pressure of 1.3 to 11.2 atm. carried out absolutely, so that the molar ratio of absorbed carbon dioxide to the total content of titratable alkali (TA) in the solution is in the range from 0.6 to 1.2. The second carbonic acid treatment is carried out at a temperature of 50 to 150 ° and a gas pressure in the range of 1.1 to 10.2 atm. absolute, so that the absorbed carbon dioxide is sufficient to convert the entire sodium sulfide content of the solution into sodium salts of carbonic acid during the final expulsion without exceeding the solubility limit of the sodium bicarbonate in the solution. When using preferred conditions in the second carbonic acid treatment, the molar ratio of carbon dioxide to the total titratable alliali (TA) content is in the range from 0.3 to 0.7. Since this carbonic acid treatment is carried out at an elevated temperature and sodium bicarbonate is consumed in the reaction with sodium hydrosulfide in the stripping process, relatively concentrated solutions of sodium salts, e.g. On the order of zoo g per liter, as Na 2 O, can be treated without the formation of precipitates during the process.

Das Endprodukt des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einer Lösung, die sowohl Natriumcarbonat als auch -bicarbonat enthält. Je nach der verwendeten Anlage und der Art des Verfahrens variieren die gegenseitigen Verhältnisse von fast reinem Carbonat bis zu einem Gemisch von Carbonat und Bicarbonat, das die Löslichkeitsgrenzen des Bicarbonats erreicht. In einem speziellen Beispiel enthielt das Produkt 75 °/u Carbonat und 25 °/o Bicarbonat; ein solches Gemisch kann mit Vorteil bei der Herstellung - von Sulfiten oder Bisulfiten verwendet werden.The end product of the process consists essentially of a solution, which contains both sodium carbonate and bicarbonate. Depending on the used Facility and the nature of the procedure, the mutual proportions vary by almost pure carbonate up to a mixture of carbonate and bicarbonate, which is the solubility limit of bicarbonate reached. In a specific example the product contained 75% Carbonate and 25% bicarbonate; such a mixture can be used with advantage during manufacture - are used by sulfites or bisulfites.

Wenn oben von dem gesamten titrierbaren Alkali gesprochen wird, so ist damit die Basizität äquivalent einer Standardsäuretitration bis zum Methylorangeumschlag gemeint. Im Falle von Natriumrückständen schließt dies die Gesamtheit des Sulfids, Carbonats und Ätznatrons ein und die Hälfte des Sulfits, während Thiosulfat, Sulfat und Chlorid und- ähnliche Salze nicht dazugehören.If the total titratable alkali is mentioned above, so the basicity is therefore equivalent to a standard acid titration up to the methyl orange change meant. In the case of sodium residues, this includes all of the sulphide, Carbonate and caustic one and a half of the sulfite, while thiosulfate, sulfate and chloride and similar salts are not included.

Die Behandlungen mit Kohlensäure und das Abtreiben können- in irgendeiner üblichen Einrichtung durchgeführt werden, wie sie für Gasabsorption oder Abtreibeverfahren verwendet werden. Es wurden für die Kohlensäurebehandlung und die Abtreibeverfahren gefüllte Kolonnen, Bodenkolonnen, Sprühkolonnen und Kolonnen mit kontinuierlicher Flüssigkeitsphase verwendet. Eine Einrichtung zum Bewegen zur Dispersion des Gases kann in der Kohlensäurebehandlungsstufe mit Vorteil verwendet werden.The aerated treatments and abortions can be in either usual facility such as those for gas absorption or evacuation processes be used. It was used for the carbonation and abortion procedures filled columns, tray columns, spray columns and columns with continuous Liquid phase used. Means for agitating to disperse the gas can be used with advantage in the carbonic acid treatment stage.

Die folgende Tabelle veranschaulicht einige der bei Durchführung der Erfindung als Zweistufenverfahren erreichten Vorteile. Tabelle 1 Durch- Durch- Menge schnitt- Schnitt- des liche liche Thio- Konzen-- ver- Konzen- sulfat- - wendeten tration tration anfall des C02 erhaltenen des H2 S Sulfids Mol C02/Mol TA Volum- o% e/o of TA prozent 2n Vernach- Reines CO2 . . 1,5 92 99,2 lässigen Verbrennungs- gas (18 0/0 C 02) 1,7 87 *) 99,5 3,2 *) 9q. °/e des gesamten mit dieser Konzentration durch das auf jede der beiden Druckkohlensäurebehandlungen unter Verwendung des Gegenstromprinzips folgende Abtreiben freigesetzten H2 S. Das bei der Kohlensäurebehandlung verwendete Kohlendioxydgas kann irgendeiner geeigneten Herkunft sein, die durch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gegeben wird. Es wurden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt bei Verwendung von reinem Kohlendioxyd, wie es in Flaschen im Handel ist oder wie es bequem in großem Maßstabe durch Absorption-Freisetzungs-Verfahren unter Verwendung von Natriumcarbonat oder eines Alkanolaminabsorbierungsmittel verwendenden Verfahrens erzeugt werden kann.The following table illustrates some of the advantages achieved by practicing the invention as a two-step process. Table 1 Through through Amount cut cut the liche thio- Concentrates-- ver concentrate sulfate - applied tration tration seizure of C02 obtained des H2 S sulfide Mol C02 / Mol TA Volume o% e / o of TA percent 2n neglect Pure CO2 . . 1.5 92 99.2 casual Incineration gas (18 0/0 C 02) 1.7 87 *) 99.5 3.2 *) 9q. ° / e of the whole with this concentration by the on each of the two pressurized carbonic acid treatments Using the countercurrent principle, the following drifts released H2 S. The carbon dioxide gas used in the carbonic acid treatment can be of any suitable origin given by the economics of the process. Excellent results have been obtained using pure carbon dioxide, such as is commercially available in bottles or as conveniently produced on a large scale by absorption-release methods using sodium carbonate or a method using an alkanolamine absorbent.

Mit Vorteil können Verbrennungsgase verwendet werden, die nur wenig höhere Drucke bei der Behandlung bzw. wenig größere Einrichtungen benötigen. Wenn ein hoher Reinheitsgrad des Endproduktes erwünscht ist, kann - es angezeigt sein, die Verbrennungsgase durch Entfernung mitgerissener Stoffe und Auswaschen von Schwefeldioxyd oder anderen unerwünschten Verunreinigungen zu reinigen. Kalkofengas kann, wenn es zur Verfügung steht, von Flugstaub usw. befreit und mit Vorteil verwendet werden, da es normalerweise 3o bis 45 °/o Kohlendioxyd enthält.Combustion gases can be used with advantage, which only a little require higher pressures for treatment or fewer larger facilities. if a high degree of purity of the end product is desired, it may - be indicated, the combustion gases by removing entrained substances and washing out sulfur dioxide or other unwanted contaminants. Lime furnace gas can, if it is available, freed from airborne dust etc. and used with advantage, since it normally contains 3o to 45 per cent. carbon dioxide.

Bei einem Gesamtprozeß, bei dem das mit Kohlensäure behandelte Produkt mit Schwefelverbindungen behandelt wurde zur Erzeugung von Natriumsulfit oder -bisulfit, wurde verdünntes Kohlendioxyd als Abgas der Behandlung in einer Konzentration gewonnen, die proportional der Konzentration des für die Behandlung verwendeten Schwefeldioxyds ist. Kohlendioxyd einer solchen Herkunft kann in hinreichend hoher Konzentration und hinreichend frei von Schwefeldioxyd erhalten werden und also eine wesentliche Menge des für die Kohlensäurebehandlung benötigten Kohlendioxyds liefern.In an overall process in which the carbonated product has been treated with sulfur compounds to produce sodium sulfite or bisulfite, diluted carbon dioxide was obtained as waste gas from the treatment in a concentration that is proportional to the concentration of sulfur dioxide used for the treatment is. Carbon dioxide of such origin can be found in sufficiently high concentrations and be kept sufficiently free of sulfur dioxide and thus an essential one Supply the amount of carbon dioxide required for the carbonic acid treatment.

Bei Verwendung von verdünntem Kohlendioxyd, z. B. Verbrennungsgasen, Kalkofengas oder Abgas einer Behandlung mit Schwefelverbindungen bei der Kohlensäurebehandlung unter Druck, wird mit Vorteil das Gegenstromprinzip angewendet. Unter diesen Umständen ist das das Kohlensäurebehandlungsgefäß oben verlassende Gas in Kontakt mit stark alkalischer Lösung, d. h. Lösung von Rückständen oder Natriumsulfidlösung in der ersten Kohlensäurebehandlung und eine einen höheren Prozentsatz von Natriumcarbonat enthaltende Lösung in jeder der folgenden Kohlensäurebehandlungsstufen. Wahrscheinlich wegen der hohen Alkalität in der Zone des Gasaustritts ist die Menge des den oberen Teil des Kohlensäurebehandlungsgefäßes in verdünnter Form verlassenden Schwefelwasserstoffs sehr gering. Infolgedessen wird die entsprechende Menge des gesamten erzeugten Schwefelwasserstoffs bei den Abtreibeverfahren in hochkonzentrierter leicht verwendbarer Form freigesetzt. (Siehe Tabelle i.) Bei Verwendung von reinem Kohlendioxyd für die Kohlensäurebehandlung ist die Bildung von Thiosulfat zu vernachlässigen. Bei Verwendung von verdünntes Kohlendioxyd enthaltenden Gasen, die Sauerstoff enthalten, z. B. Verbrennungsgase, wird etwas Thiosulfat gebildet, jedoch ist die Menge überraschend gering, und das erzeugte Natriumcarbonat kann in vielen Fällen ohne Reinigung angewendet werden. Die geringe Menge an gebildetem Thiosulfat bei Benutzung von Sauerstoff enthaltenden Verbrennungsgasen in der Lösung des Kohlensäurebehandlungsverfahrens gemäß der Erfindung steht in striktem Gegensatz zu den sehr großen Mengen Thiosulfat, die erzeugt werden, wenn feste Rückstände einer Kohlensäurebehandlung mit Verbrennungsgasen unterworfen werden.When using dilute carbon dioxide, e.g. B. combustion gases, Lime furnace gas or waste gas a treatment with sulfur compounds In the case of carbonic acid treatment under pressure, the countercurrent principle is advantageously used applied. In these circumstances this is the carbonation vessel above leaving gas in contact with strongly alkaline solution, d. H. Solution of residues or sodium sulfide solution in the first carbonic acid treatment and one a higher one Percentage of solution containing sodium carbonate in each of the following carbonic acid treatment stages. Probably because of the high alkalinity in the zone of gas leakage, the amount is the one leaving the upper part of the carbonic acid treatment vessel in diluted form Hydrogen sulfide very little. As a result, the corresponding amount of the of the total hydrogen sulphide produced in the abortion process in a highly concentrated form easily usable form released. (See table i.) When using pure Carbon dioxide for the carbonic acid treatment, the formation of thiosulphate is negligible. When using gases containing diluted carbon dioxide and containing oxygen, z. B. combustion gases, some thiosulfate is formed, but the amount is surprising low, and the generated sodium carbonate can be applied without purification in many cases will. The small amount of thiosulphate formed when using oxygen containing combustion gases in the solution of the carbonic acid treatment process according to the invention is in stark contrast to the very large amounts of thiosulfate, which are generated when solid residues are carbonated with combustion gases be subjected.

Wenn hier von einer Lösungsphase gesprochen wird, so sind darunter auch Lösungen mit etwaigen zeitweisen Ausfällungen zu verstehen, die sich bilden können, die jedoch wie Flüssigkeiten in für die Behandlung von Flüssigkeiten bestimmten Anlagen behandelt werden können und die sich während des Verfahrens wieder lösen. Auch wird unter diesem Ausdruck verstanden, daß das behandelte Produkt sich in Lösung befindet, und es soll nicht bedeuten, daß nicht verhältnismäßig kleine Mengen unlöslicher Verunreinigungen vorhanden sind, die jedoch auch durch Filtrieren, Absetzenlassen usw. entfernt werden können.If a solution phase is spoken of here, then are among them also understand solutions with any intermittent precipitations that form can, however, like liquids in intended for the treatment of liquids Plants can be treated and which come off again during the process. This term is also understood to mean that the treated product is in solution is located, and it is not intended to mean that relatively small amounts are not insoluble Impurities are present, but can also be caused by filtration, settling etc. can be removed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for converting aqueous sodium sulfide solutions in sodium salts of carbonic acid with simultaneous production of hydrogen sulfide, characterized in that the sodium sulfide solution undergoes a plurality of carbonic acid treatments subjected to gaseous carbon dioxide at elevated temperature and pressure after each carbonic acid treatment, the hydrogen sulfide is expelled takes place in concentrated form with steam under vacuum yielding a Solution with an increased content of sodium salts of carbonic acid, which is essentially is free of sulfide.

2. The method according to claim i, characterized in that the Carbonic acid treatment is carried out at temperatures of 5o to 15o °.

3. Procedure according to claim x, characterized in that dilute carbon dioxide is used and the solution and the gas containing carbon dioxide are passed in countercurrent. q ..

Process according to Claim i, characterized in that the stripping process is carried out under a vacuum of 125 to 135 mm of mercury. will.

5. Method according to claim i, characterized in that two carbonic acid treatments and two abortion treatments used in series, with on each carbonic acid treatment abortion treatment follows.

6. The method according to claims i to 5, characterized in that the first carbonic acid treatment at temperatures of 5o to 15o ° with a gas pressure of 1.3 to ii, 2 atm. is carried out absolutely, so that the molar ratio of absorbed carbon dioxide to the total content of titratable alkali is in the range from 0.6 to 1.2, while the second carbonic acid treatment is carried out at temperatures of 50 to 150 ° and with a gas pressure of i, i to io, 2 atm. absolute, so that the ratio of absorbed carbon dioxide to the total content of titratable alkali is in the range from 0.3 to 0.7 .

7. The method according to claims i to 6, characterized in that a sodium sulfide-containing solution is subjected to a plurality of carbonic acid treatments at elevated temperature and under pressure with an at least partially carbon dioxide gas, with each carbonic acid treatment releasing this solution in a vacuum of at least 500 mm optionally treated with sulfur dioxide to form a solution containing sodium salts of sulphurous acid. B. Process according to Claims i to 7, characterized in that the hydrogen sulphide removed in volatile, concentrated form is oxidized to sulfur dioxide and the sodium salts of the carbonic acid-containing solution with sulfur dioxide, which originates at least in part from this oxidation of hydrogen sulphide, to form a sodium salt the sulfurous acid containing solution is treated.