DE925408C - Verfahren zur Gewinnung von Ammoniumsulfat durch Behandlung von Schwefelwasserstoff enthaltendem Ammoniakwasser - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Ammoniumsulfat durch Behandlung von Schwefelwasserstoff enthaltendem Ammoniakwasser Das Patent 902 973 betrifft ein Verfahren und eine zur Durchführung desselben besonders geeignete Vorrichtung zur oxydativen Behandlung von Schwefelwasserstoff enthaltendem Ammoniakwasser unter wahlweiser Gewinnung von Ammoniumthiosul:fat oder Ammoniumsulifat. Im wesentlichen besteht d as Verfahren darin, .daß man ein. oxydierend wirkendes Gas, vorzugsweise Luft, bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck in feinverteiltem Zustand durch eine zusammenhängende Flüssigkeitssäule von schwefelwasserstoffhaltigem . Ammoniakwasser hirndurchperlen läßt. Je nach den Arbeitsbedlin:gu:ngen, insbesondere je nach ,der Konzentration des oxydierend wirkenden: Gases und der Berührungsdauer desselben: mit der zu behandelnden Flüssigkeit, kann man hierbei eine wässerigeLösung von Ammoniumthiosü,lfat oder eine solche von, Ammoniumsu.l,fat erhalten, die in beiden Fällen noch überschüssiges Ammoniak enthält, wenn man nämlich, wie meistens der Fall; von einer Flüssigkeit ausgeht, die von vornherein einen Überschuß an freiem Ammoniak aufweist.
• Im einfachsten Fall kann man. das Verfahren. in einem senkrecht stehenden Druckrohr durchführen, in - dem die zu behandelnde Flüssigkeit eine zusammenhängende Säule bildet und- an dessen unterem Ende das Oxydationsgas, in der Regel -Luft, in feinverteiltem Zustand eingeführt wird. Da die Oxydation stark exotherm verläuft, so genügt ein Aufheizen des Druckrohres zu Beginn des Betriebes auf die erforderliche Reaktionstemperatur, etwa i5o bis 16o°; nach Einsetzen der. Reaktion muß ein. Teil der Rea!kti.onswärme abgeführt werden, was zweckmäßig dadurch geschieht; daß man das Reaktionsrohr mit einem Mantel umgibt, durch den, je nach. Bedarf, eine Kühl- oder eine Heizflüssigkeit geleitet werden kann. Bei größeren Einheiten kann man auch ein Bündel senkrechter, parallel geschalteter Reaktion-sro@hre verwenden., die von einem gemeinsamen Küha- bzw. Heizmantel umgeben sind.
• Wie bereits in der Beschreibung ,des Hauptpatents ausgeführt, kann man erforderlichenfalls die Apparatur in mehrere Stufen zerlegen und Gas sowie Flüssigkeit entweder im Gleich- oder -im Gegenstrom zueinander führen.
• Es wurde nun gefunden, d.aß rnan'däs Verfahren nach demHauptpatent, vor allem, wenn diieBildung von Ammoniumsulfat bezweckt wird, mit besonderem Vorteil derart durchführen kann, daß man in zwei oder :mehreren Stufen arbeitet, aber Gas und Flüssigkeit -derart zueinander führt, daß sich beide innerhalb der einzelnen Stufen im Gleichstrom, also beide von unten nach oben, in" Ansehung des ganzen Systems dagegen. im Gegenstrom zueinander bewegen. Die Kombination des Gleichstrom- und Gegenstromprinzips der vorerwähnten Art bietet den großen Vorteil, daß man das Oxydationsgas praktisch- quantitativ ausnutzen kann und somit dessen Kompressionskosten auf ein Minimum reduziert.
• Diese günstige Wirkung wied bereits bei Unterteilung des Verfahrens in nur zwei Stufen, etwa eine Thiosulfatvorstufe und eine Sulfatendstufe, erzielt. Von diesem Gesichtspunkt aus betrachtet, würde daher eine Unterteilung der Sulfatstufe in mehrere Unterstufen, z. B. drei, die der Reihe nach von Gas und Flüssigkeit durchströmt werden, wenig Zweck haben. Gleichwohl bietet fliese Unterteilung, wie weiter gefunden wurde, den zusätzlichen Vorteil einer erheblichen Steigerung der Leistungsfähiga`keit .der Apparatur, und zwar umgelegt auf die Zeiteinheit und die Volumeinheit des Reaktionsraumes. Der Grund hierfür dürfte in folgerndem liegen: Gasbläschen, die sich in einer Flüssigkeit aufwärts bewegen, neigen bekanntlich mehr oder weniger stark zum Zusammenballen, je nach Art und Höhe der betreffenden Flüssigkeit. Es hat sich- nun gezeigt, daß dieses Zusammenballen gerade in ammonsulfathaltigen Flüssigkenten hesonders laicht uuftritt, während Lösungen von Schwefelammonium oder Ammoniumthio,sulfat diese Erscheinung in weit geringerem Maße aufweisen. Unterteilt man nun: die Sulfatstufe in mehrere Unterstufen, d. h. wählt man statt eines einzigen sehr hohen Reaktionsrohres ein Aggregat. von mehreren, grundsätzlich beliebig vielen kürzeren Rohren, so hat man es in der Hard, das Oxydationsgas vor Eintritt in. die einzelnen Rohre immer wieder durch geeignete Vorrichtungen, z. B. poröse, keramische Platten, fein zu unterteilen, wobei eine erheblich innigere Berührung zwischen Gas und Flüssigkeit erzielt wird. als bei Verwendung von nur einem einzigen hohen Rohr.
• Die Zeichnung veranschaulicht das Schaltungsschema einer Vierstufenapparatur. Die Darstellung erklärt sich von selbst; sie zeigt, wie in den einzelnen. Stufen Gas und Flüssigkeit sich beide von unten nach oben, also im Gleichstrom, bewegen, während in Bezug auf das ganze System dass Gegenstromprinzip angewendet wird. Stufe I ist im -\vesentliohen die Thiosulfatstufe; in den folgenden Stufen II bis IV erfolgt die 'schrittweise Weiteroxydation des- Thiosulfats zu_ Sulfat. Bei Apparaturen mit mehr oder weniger als vier Stufen erfolgt die Schaltung sinngemäß.
• Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele beschrieben, eines über Verwendung von zwei und ein anderes unter Verwendung von vier Oxydationsstufen. In beiden Fällen ist die erste Stufe die Thiosulfatstufe. Die einzelnen Stufen bestehen aus senkrechten Reaktionsroheren-, arr deren. unteren Enden Flüssigkeit und Gas eingeführt werden, letzteres in feinverteiltem Zustand, zweckmäßig unter Hindurchdrücken durch Stöpsel aus porösem, keramischem Material. Als Oxydationsgas dient Luft. Der Druck in den-Reaktions-rohren beträgt etwa 25 atü, die Temperatur 15o bis 16o°. Die Reaktionsrohre sind niit Mänteln zum Kühlen oder Aufheizen, je nachdem, versehen. Verwendet wird ein Ammonia`kwasser, enthaltend 183 g Ammoniak, iio g Schwefelwasserstoff und 69 b Kohlendioxyd pro Liter. Beispiele i. Verwendet werden zwei Stufen. Die Oxydationssreaktionen-finden nachfolgenden Gleichungen statt II. Stufe: (N H4)2 S203 + 2 NH3 -E- H20 + 4 02 = 2 (NHj2S04 -E- 2 02 I. Stufe: 2 (NH4)2S -I-- 2 02 = + 2 NH3 -f- H20. Die Abmessungen der beiden Reaktionsrohre sind folgende: Länge lichter Durchmesser Volumen

  II. Stufe: 8 m 20 cm 25o 1.

  I. Stufe: io m 10 cm 78,51 .

  Es werden pro Stunde 721 Ammoniakwasser (= 8 kg H2 S) und 5 0 bis 51 N-ms Luftdurchgesetzt. Nach dem Abkühlen enthält die aus der zweiten Stufe austretende Flüssigkeit den gesamten als Sulfid eingeführten Schwefel in Form von Ammoniurnsulfat. Es werden stündlich - 31 kg Ammoniumsulfat gebildet. Das aus der ersten Stufe austretende Abgas ist praktisch frei von Sauerstoff, der zu 99 bis iooo/o ausgenutzt wird.
• Die Leistungsfähigkeit dieses Zweistu.fensystems beträgt 7,5 kg stündlich umgesetzten Schwefel und bezogen auf ein Gesamtapparatevolumen von 328,51; die spezifische Leistungsfähigkeit ist danach 226o g (N H4) 2 S 04 pro 1 pro Tag.
• 2. Hier werden vier Stufen, eine Thiosulfatstufe und drei folgende Sulfatstufen, verwendet. Abmessungen der Reaktionsrohre:

  Länge lichter Durchmesser Volumen

  I. Stufe: -io m 16 cm 2001

  II. Stufe: 8 m 20 cm :2511

  III. Stufe: 7 m 20 cm --201

  IV. Stufe: 6 m 20 cm 189 1.

  insgesamt 86o l

  Pro Stunde wenden 26o 1 Ammoniakwasser und 182 biss i 83-N-m3 Luft durchgesetzt. Die die vierte Stufe verlassende, abgekühlte Flüssigkeit enthält den gesamten, als Sulfid eingeführten Schwefel in Form von Ammoni:ums.u.lfat, von dem pro Stunde 111 kg gebildet werden. Auch hier ist das Abgas praktisch sauerstofffrei wie im Beispiel i. Die Leistungsfähigkeit beträgt 27 kg Schwefel, umgesetzt pro Stunde und bezogen auf ein gesamtes Apparatevolumen von 86o 1, die spezifische Leistungsfähigkeit beträgt somit 31109 (iNT H4)2S04 pro 1 pro Tag; sie ist also im Vergleich zu Beispiel i e,rheb@lich höher: Das Verhältnis ist ioo : 138,

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur,Gewinnung von Ammoniumsulfat durch Behandlung von Schwefelwasserstoff enthaltendem Ammoniakwasser nach Patent 902 973, dadurch gekennzeichnet, @daß man die Flüssigkeitssäule in ein System von zwei oder mehreren räumlich voneinander getrennten Flüssigkeitssäulen zerlegt und Gas sowie Flüssigkeit derart führt, daß sich in den einzelnen: Flüssigkeitssäulen beide im Gleichstrom, also von unten nach oben, in bezug auf das ganze System jedoch im Gegenstrom, zueinander bewegen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das Oxydationsgas bei Eintritt in die einzelnen Flüss-igkeitssäulen@ fein verteilt, vorzugsweise durch Hindurchpressen durch poröses, keramisches Material..