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Herstellung von Natriumcarbonat oder -hydroxyd unter Nebengewinnung
von Ammoniak oder Ammoniumsalzen Das Hauptpatent 58i 504 schütztein Verfall. ren
zur Herstellung von Pottasche oder Ätzkali unter Nebengewinnung von Ammoniak oder
Ammoniumsalzen, bei dem Kaliumsulfat in Mischung mit Kohlenstoff bei erhöhter Temperatur
mit Wasserdampf und Kohlensäure behandelt, dann durch Einwirkung von Stickstoff
bei hoher Temperatur in Kaliumcyanid übergeführt, dieses zwecks Herstellung von
Pottasche oder Ätzkali unter Nebengewinnung von Ammoniak verseift und schließlich
aus dem Verseifungsprodukt das Carbonat oder Hydroxyd ausgelaugt wird.
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Nach der zusätzlichen Erfindung soll die Verfahrensweise des Hauptpatents
zwecks Gewinnung von Natriumcarbonat oder -hydroxyd auf Natriumsulfat angewendet
werden. Hierdurch werden die gleichen Vorteile erzielt wie beim Hauptpatent.
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Durch die Behandlung von Natriumsulfat-Kohle-Gemischen mit Wasserdampf
und Kohlensäure bei etwa 5oo bis 8oo° C wird bekanntlich das Natriumsulfat in Natriumcarbonatumgewandelt,
während der Schwefelbestandteil in der Form von Schwefelwasser-Stoff frei wird.
Infolge dieser Vorbehandlung bzw. Umbildung ergibt sich, wie sich bei Versuchen
zeigte, eine einfach durchzuführende und überraschend gute Umsetzung der Natrium-Kohle-Masse
zu Natriumcyanid. Offenbar wird das Gemenge durch die in der Vorbehandlung durchgeführte
Schwefelentziehung in einen Zustand gebracht, in welchem es der nachfolgenden Einwirkung
des Stickstoffs ausgezeichneteVorbedingungen für die Umsetzung zu Cyanid bietet.
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Dieses günstige Verhalten des Gemenges ist wahrscheinlich daraus zu
erklären, daß während der Vorbehandlung ein äußerst poriges, mit vielen kleinen
Kanälen und Röhrchen durchsetztes Gefüge der Reaktionsmasse entsteht. Die Umsetzungen
verlaufen bekanntlich nach folgenden Gleichungen: Nag S O4 + a C - Nag S -[- 2C02
Na, S + C 02 --f" H20 - Nag C 0s '-f-' S H2, wobei bekanntlich
die erste Reaktion Temperaturen von etwa 8oo° C erfordert, während
die
zweite bei etwa 5oo bis 6oo° C durchgeführt wird.
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Es tritt also bei der Schwefelentziehung eine große Anzahl gasförmiger
Stoffe auf, die teils in die Masse ein- und teils aus der Masse ausströmen. Da das
Gemenge von Natriumsulfat und Kohle stets beide Reaktionsstoffe in fein zerteilter
Form enthält, so ergibt sich die Bildung eines hochporigen Gefüges als zwangsläufige
Folgeerscheinung der Vorbehandlung. Da aber bekannt ist, daß die Form oder der Zustand
eines Natrium-Kohle-Gemenges von entscheidender Bedeutung für das Ergebnis. einer
Stickstoffeinwirkung zwecks Cyanisierung ist, so ist aus den überraschend günstigen
Ergebnissen wohl zu folgern, daß das durch die Vorbehandlung gebildete besondere
Gefüge der Masse den festgestellten überraschenden technischen Vorteil bringt.
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Gegenüber der bisherigen Verfahrensweise zur Darstellung von Natriumcyanid
aus Natriumsulfat besteht zunächst der Vorteil, daß das neue Verfahren ohne zusätzliche
Verwendung von Kalk durchführbar ist.
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Der wichtigste Vorteil des neuen Verfahrens aber liegt insbesondere
darin, daß eine Reinigung der Soda nach der Wasserdampf-Kohlensäure-Behandlung(Carbonisieren)
nicht erforderlich ist, sondern eine Weiterverarbeitung der unreinen Soda stattfindet.
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Ferner liegt auch ein Vorteil in der Möglichkeit einer besseren Auslaugung
gegenüber der Leblanc-Rohsoda.
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Mit besonderem Vorteil kann die Reaktionsmasse in brikettiertem Zustand
angewendet werden, wodurch der Vorteil einer dichten Lagerung der einzelnen Reaktionskörper
neben dem einer sehr wirksamen Porigkeit der Masse erzielt wird. Bei den angestellten
Versuchen hat sich erwiesen, daß die Brikette auch ohne Zusatz eines Bindemittels
im allgemeinen genügende Festigkeit aufweisen.
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Bei den Versuchen wurde ohne die Anwendung eines besonderen Katalysators
und ohne daß bisher Gelegenheit zu einer auf die verwendeten Stoffe genauer abgestimmten
Versuchsführung gegeben war, bereits eine Darstellung von Cyanid in Höhe von etwa
8o °/o der theoretisch möglichen Menge in wenigen Stunden bei mäßigen Temperaturen
(85o bis 95o°) erzielt. Ausführungsbeispiel iooo kg Natriumsulfat (von
98 °/o Reinheit) werden mit 2750 kg Braunkohle (auf Trockensubstanz
bezogen) gemischt und zu Pulverfeinheit vermahlen. Das Gemisch hat einen durch die
Feuchtigkeit der Braunkohle und durch besondere Wasserzugaben bedingten Wassergehalt
von 16 °/o der Gesamtmasse. Die pulverförmige Masse wird zu kleinen Briketten gepreßt
und in einen beheizbaren Schachtofen eingetragen.
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Nach Einfüllung in den Schachtofen erfährt die Masse eine Aufheizung
auf etwa goo° C, wodurch das Sulfat zu Sulfid reduziert wird. Wenn die Reduktion
beendet ist, was sich dadurch anzeigt, daß keine CO,- und CO-Gase mehr abgehen,
wird die Beheizung so eingeregelt, daß der Ofeninhalt nur noch 40o bis 500° C aufweist.
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Bei der geringeren Temperatur (4oo bis 50o° C) wird durch die Brikettmasse
Kohlensäure und Wasserdampf geleitet, um das Natriumsulfid in Carbonat umzuwandeln
und den Schwefel als Schwefelwasserstoff abzutreiben gemäß der Gleichung: Na2S -f-
H20 -I- CO, -Na2C03 + H,S. Dabei wird der Wasserdampf und die Kohlensäure
zweckmäßig im Überschuß angewendet. Im allgemeinen wird die bei der vorherigen Reduktion
erhaltene Kohlensäure naturgemäß mitverwendet.
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Sodann wird die Masse erneut auf höhere Temperatur erhitzt und dabei
Stickstoff auf die Brikette zur Einwirkung gebracht. Die bei etwa iooo° C erfolgende
Einwirkung des Stickstoffs bewirkt dieUmsetzung inNatriumcyanid.
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Nach vollzogener Cyänisierung wird die Masse aus dem Ofen ausgetragen
und in einen Behälter überführt, in welchem die Verseifung bei etwa 400'. durchgeführt
wird. Bei der- Einwirkung des Wasserdampfes auf das Cyanid entweichen igo kg Ammoniak,
die in bekannter Weise in Wasser aufgefangen werden.
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Nach der Verseifung wird die abgekühlte Masse in einem Auslaugebehälter
eingeführt und die Soda durch Wasser ausgelaugt. Der feste Rückstand und die Lauge
sind in bekannter Weise zu trennen, und die Lauge ist gegebenenfalls von etwa vorhandenen
Verunreinigungen zu befreien. Aus der Lauge werden dann 69o kg Natriumcarbonat von
einer Reinheit -von 98 % gewonnen.
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Es kann bei der Verseifung des Natriumcyanids an Stelle von Natriumcarbonat
aber auch Natriumhydroxyd oder ein Gemisch von Natriumhydroxyd und Natriumcarbonat
erhalten werden. So zeigen z. B. Laugen auch Zusammensetzungen von 50 °1o jedes
Stoffes, so daß nach Reinigung und Trennung der kaustischen undcalcinierten Sodaa6okgNaOH
und 345 kg Nag CO, erhalten werden.
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Der feste Rückstand, bestehend aus Kohle und Asche, wird zu Heizzwecken
benutzt. Der bei der Einwirkung von Kohlensäure und Wasserdampf auf das Sulfid gewonnene
Schwefelwasserstoff wird zwecks Bildung von Anhydrid verbrannt, und das Anhydrid
wird
sodann nach dem Kontaktverfahren in Schwefelsäure umgesetzt.
Dadurch werden 56o kg Schwefelsäure erhalten.
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Die Umsetzung dieser Schwefelsäure mit dem bei der Verseifung gewonnenen
Ammoniak liefert 750 kg Ammoniumsulfat.