DE929304C

DE929304C - Verfahren zur Herstellung von Soda oder AEtznatron und Ammonsulfat

Info

Publication number: DE929304C
Application number: DEZ1718A
Authority: DE
Inventors: Herbert Furkert
Original assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Current assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Priority date: 1951-02-17
Filing date: 1951-02-17
Publication date: 1955-06-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Soda oder Ätznatron und Ammonsulfat

Die bisher ausgeübten \-erfahren zur Her-

stellung von _\atritunbicarbonat für die Soda- und

,'@tziliiti'piige@cinnting gehen coin Kochsalz ans. Ein

ariderer _\usgaugsstoli für diese \vichtigen Cheini-

kalien 1«itinte das Glaubersalz sein. das sowohl

natürlich vorkommt als auch bei zahlreichen tech-

nischen Prozessen anfällt. Glaubersalz kann zwar

in Natriumsulfat unigewandelt und als Alkaliträger

zur Glasherstellung nutzbar gemacht werden, je-

doch geht dalxi der Schwefelgehalt verloren.

Der Ixstgeeignete M-eg zur Verwertung des

Glaubersalzes wäre eine Verarbeitung nach dem

_\ninioniaksodaverfahren in Analogie zum Koch-

salz. Nach diesem @'erfalireli wird bekanntlich

eine gesättigte oder nahezu gesättigte Kochsalz-

lösung zunächst mit Ammoniak und dann mit

Kolilelidio@tcd liehandeIt. um Natriunihicarbonat

auszufällen, das Bicarbonat abgetrennt, durch Er-

hitzen in Natriunicarhonat und Kohlensäure zer-

legt und das holilendiotvd im Kreislauf wieder-

vencendet, während die Mutterlauge des Bicarbo-

nats destilliert wird. uni Kolilendiolvd und durch

Zusatz voii halkinilch das _lnimoniak zuriickzu-

g-ewinnen. @colxi das entstehende Calciumclilori(1

mit der Endlauge verlorengeht. Es ist auch 1)e-

kannt. aus der Mutterlauge des Bicarhonats

Ammoliiumchlorid zli kristallisieren und die dabei

abgetrennte Mutterlauge zur Umsetzung weiteren

Kochsalzes iin Kreislauf wiederzuverwenden.

Beide _@rlxits@ceisen lassen sich aber nicht ohne

weiteres auf Glaubersalz als Rohstoa übertragen.

Die Alunerlauge des I)icarbonats könnte nicht feit

halhinilch destilliert werden, denn dabei würde

eine große _\Ienge Gipsschlamm entstehen, dessen

Bewältigung in der Destillation-sapparatur große

Schwierigkeiten bereitet. Außerdem wurde finit

dein Gips der Schwefelgehalt des Glaubersalzes

verlorengehen, also gegenüber der Verwendung in

Glashütten kein Vorteil erreicht werden. Bei der Kristallisation von Ammonsulfat aus der Mutterlauge des Bicarbonats analog der Gewinnung von Salmiak stört die Bildung eines Doppelsalzes der Zusammensetzung a2 S 04 (1H 4)2S 04 - 4H., O.

Es wurde nun gefunden, daß Soda oder Ätznatron gewonnen «-erden können, wenn eine Lösung, die mindestens die gleiche Gewichtsmenge Ainmoniumsulfat wie Natriumsulfat enthält, mit Ammoniumbicarboirat oderAmmoniak undKohlendioxvd behandelt und das dabei ausfallende \atriumbicarbonat abgetrennt wird. Wird die '-Mutterlauge dann durch Erhitzen bis oder bis fast zur beginnenden Salzausscheidung eingeengt und auf z. B. 35° abgekühlt, so scheidet sich reines kristallisiertes Ammoniumsulfat aus. Die nach der- Abtrennung verbleibende 'Mutterlauge kehrt nach N,%'iederanreicherung mit N atriumsulfat an den Anfang des Verfahrens zurück.
Dieser Arbeitsweise liegt der große Unterschied zwischen der Löslichkeit des Natriumsulfats und des Ainmoniumsulfats zugrunde. Der Unterschied bewirkt, daß die Lösung, nachdem ein bestimmter Gewichtsanteil Natriumsulfat als Natriumbicarbonat ausgefällt wurde, mehr Ammoniumsulfat lösen könnte, als durch die Umsetzung entstanden ist. Daher ist es möglich, durch Wiederverwendung der 'Mutterlauge im Kreislauf den Ammoniumsulfatgehalt anzureichern, ohne die Bicarbonatfällung zu stören. Die Beobachtung, daß Mutterlaugen, die entsprechend dem genannten Mengenverhältnis in der Ausgangslösung mehr Ammoniumsulfat als -Natriumsulfat enthalten, nach dein Einengen Annnoniumsulfat ausscheiden, das frei von dem obenerwähnten Doppelsalz ist, beruht nicht nur auf dein Löslichkeitsunterschied. Dabei spielt sicher auch eine Rolle, daß die Löslichkeit des latriuinsulfats mit fallender Temperatur zunimmt, die des Ammoniumsulfats jedoch abnimmt.
Bei der Festlegung des Mengenverhältnisses von Ammonium- zu Natriumsulfat in der Ausgangslösung ist die Ausbeute der Umsetzung maßgebend. Je höher die Ausbeute, desto weniger Ammoniumsulfat kann die Ausgangslösung enthalten, um auf ein Mengenverhältnis von Ammonium- zu Natriumstilfat gleich z. B. 3 in der eingeengten Mutterlauge zti kommen. Da die Ausbeute von der Kohlendioxydkonzentration. Temperatur u. 3g1. abhängt, sind auch die Konzentrationsbedingungen zur Durchführung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung von Fall zu Fall festzulegen.
Das Verfahren kann sowohl von Glaubersalz als auch von Natriumsulfat ausgehen. Steht Glaubersalz zur Verfügung. so ist es nicht erforderlich, das Kristallwasser durch besondere Maßnahmen zu entfernen.
Glaubersalz hat einen Schmelzpunkt von 3-2,d.°. Oberhalb desselben nimmt die Löslichkeit des Natriumsulfats mit steigender Temperatur ab, so daß sich auf allen Heizflächen, mit denen die gesättigte Lösung in Berührung kommt, harte Krusten von wasserfreiem Sulfat bilden. Um daraus erwachsende Schwierigkeiten bei der Entwässerung von Glaubersalz zu vermeiden, sind umständliche und kostspielige 'Maßnahmen erforderlich. Da bei dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung eine Lösung eingedampft wird, die an Natriumsulfat nicht gesättigt ist, findet die gefürchtete Verkrustung der Heizflächen nicht statt. Demnach kann die mit dem Glaubersalz in das Verfahren eintretende Wassermenge auf eine einfachere Weise mit verdampft «-erden als bei den bekannten Arbeitsweisen zur Entwässerung von Glaubersalz.
Die Mutterlauge des Bicarbonats enthält außer nicht umgesetztem Natriumsulfat und Ammoniumsulfat noch Aminoniumcarbonat und -bicarbonat. Letztere zerfallen heim Eindampfen, so daß die Brüden anfangs Ammoniak und Kohlendioxyd enthalten. Diese Gase können nach Auskühlung von Wasser zur Umsetzung von Glaubersalz wiederverwendet werden. Die Eindampfung wird anfangs zweckmäßig unter gewöhnlichem Luftdruck vorgenommen, um die bei etwa 6o"= liegende Zersetzungstemperatur des Ammoniumcarbonats möglichst weit zu überschreiten und so die Zersetzung zu beschleunigen. Wenn alles Ammoniumcarbonat abgetrieben ist, können auch die Vorteile der Vakuumverdampfung ausgenutzt werden.
Das N atriumbicarbonat kann wie bekannt in Natriumcarbonat und Kohlensäure zerlegt und das Kohlendioxyd ebenfalls zur Umsetzung mit atriumsulfat wiederbenutzt werden. Wenn das 1 atriumcarbonat nicht als solches verwendet «erden soll, wird es in bekannter Weise mit Branntkalk caustiziert, um konzentrierte Natronlauge oder festes Ätznatron herzustellen. Auch das im Kalkofen bei der Herstellung des Branntkalks erzeugte Kohlendioxyd wird zweckmäßig zur Umsetzung mit \ atriumsulfat verwertet. Der bei der Caustizierung anfallende Calciunicarbonatschlamm kann getrocknet und an Stelle von Kallzstein in Branntkalk und Kohlendioxyd gespalten werden. Durch Rückführung dieser beiden Stoffe schließt sich das Verfahren nach vorliegender Erfindung zu einem Kreislauf. Dann sind außer den Rohstoffen Glaubersalz oder Natriumsulfat und Ammoniak nur Wärine und mechanische Energie aufzuwenden, um Ammonsulfat und Ätznatron ohne irgendwelche Nebenprodukte oder Abfälle zti gewinnen.

Das Verfahren nach der Erfindung gestattet, aus einem bisher kaum verwertbaren Ausgangsstoff zwei wertvolle Produkte zu erzeugen. Große Mengen Glaubersalz fallen als Nebenprodukt der Spinnfaserherstellung nach dein Viskosev erfahren an, wobei es letzten Endes aus Ätznatron und Schwefelsäure entsteht. Durch die Überführung seines Natriumgehaltes in Ätznatron bietet sich der Vorteil, den Ätznatronbedarf zur Viskoseherstellung aus dem eigenen Nebenprodukt zu erzeugen. Ferner wird durch die Gewinnung von Ammoniumsulfat aus dem Schwefelgehalt von Glaubersalz Schwefelsäure eingespart, denn bei der Herstellung von Ammonstilfat zur Deckung

des Düngelnittelbedarf@_s werden große 'Mengen

Schllefels:iure uninitteibar all Ammoniak ge-

bLllldell. Durch das `eriahrell geInltß der Erfindung

e1-öftilet sich die @löglichkeit, diesen @ch«-efel-

säurebedarf aus Glaubersalz zu decken.

L`in die Durchführbarkeit der Arbeitsweise nach

vorliegender El-findiing, insbesondere die Kreis-

,

luuf@chliel.@ung zu zeigen. folgen Beispiele.

i. K=reislauf der -Natrium- und @ninion-itiin-

slilfatlösting

Zur Erleichterung der Übersicht sind die Ein-

führung und Abdestillation des Aninioniaks und

Kohlendiowds fortgelassen.

Na_SO,

H._ O

kg kg kg

:@llSgallg@l@l@tlllg , , , @0 =.=d 130

_@1I712llllli@atIlgLlllg,

(` arbOTlatlei't111g

und Abtrennung

des \atri;inihicctr-

li@@llitts ......... -=-t 22 -6

Mutterlauge ...... 10 `6 12.I

Einengung ....... - i9

Konzentrat ....... i6 SC= 1o3

Kristallisation und

Abtrenmlng des

AInnionittnistllfats -22 -

\lutterlallge ...... 16 6d 100

GlauberSalz-

a@it@ii@Allg . . . , . . - 2-y 30

:@Ll@g:tilg@li)@IlIlg , , , .10 64 130

-. Deckun - des 1iolilendiol@'d- und Brannt-

halhhedarfs

Iledarf zur

t-@ewinntuig von Soda 990,'o ..... . . . . ioo kg

Kohlendiozid aus Kalkofen ........ 72

-

entsprechend Kalkstein ......... . . . io7 -

Bedarf zur

tie«-inntiilg von Ätznatron 98°/o .. .. . 74 kg

Soda 99"'0....................... 100 -

Bralllltkalk ...................... 80

-

elitspreehend Kalkstein ............ 107

Der Kohlendioxyd- und Branntkalkl}edarf des

Verfahrens kann also durch Brennen von Kalkstein

oder auch getrocknetem Caustizierschlamm gedeckt

«-erden, ohne daß ein Überschuß des einen oder

anderen Stoffes erzeugt «-erden müßte.

Claims

PATE\T:1\SPI;CCIIE: I. Verfahren zur Gewinnung von Soda oder Ätznatron und Annnonitimsulfat aus Natriuni- sulfat, Ammoniak und Kohlensäure, wobei das ausfallende N atriumbicarbonat abgetrennt, er- hitzt und catlstifiziert wird, dadurch gekenn- zeichnet, daß inan von Lösungen ausgeht, die mindestens die gleiche Gewichtsmenge Ain- inoniumsulfat wie Natriumsulfat enthalten, die Mutterlauge des Bicarbonats einengt, bis sie gesättigt ist, oder beim Abkühlen auf z. B. 33` festes -@ilimolllilln-#tilfat ausscheidet, in der Mutterlauge flach Abtrennung des Alllmonitlm- sillfats neues Glaubersalz oder _\atrlunisulfat auflöst und die Lösung im Kreislauf wieder- verwendet. 2. @-erfahren nach Allspruch i, dadurch ge- l;eiinzeicllllet. daß inali in der Mutterlange nach Abtrennung des \ atriuinbicarbonats Glauber- salz oder \ atritnnsulfat auflöst und die Lösung zur Anreicherung des Gehalts an Ainnioniuln- sulfat im Kreislauf wiederverwendet. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2. da- durch gekennzeichnet, daß beim Einengen der Mutterlauge des Natriumbiearbonats frei- werdendes Aninlonlak und Kohlendlolvd, ge- gebenenfalls nach Auskühlung voll Wasser. zur Unl#etzung mit -Natrltlmsttlfat verwendet «-erden. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, da- durch gel;entizeiclitiet, daß das Kohlendioxvd volle Zersetzen des N atriumbicarbonats und voll der Herstellung des Branntkalks für die Causti- zierung des 1Natriumcarbonats oder vom Brennen des getrockneten Calciumcarbonat- schlaninies der Caustizierung zur Umsetzung finit \atritimsttlfat verwendet wird.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift 322 6oi.