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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Ammoniak-Soda Nach
den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Ammoniak-Soda wird in nahezu
gesättigte Kochsalzlösung Ammoniakgas eingeleitet, wobei die Reinigung der Sole
vorher oder nachher oder während der Absorption des Ammoniakgases vorgenommen werden
kann.
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Die gereinigte ammoniakalische Sole wird dann über Kochsalzsättiger
in die bekannten Carbonatoren, Türme oder Gefäße geleitet und carbonisiert. Das
hier ausgefällte Natriumbicarbonat wird in Zellenfiltern oder Zentrifugen von der
Mutterlauge getrennt, mit `'Wasser gewaschen und in Calcinieröfen calciniert.
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Als sehr nachteilig bei diesen Verfahren hat sich die zum Einleiten
des Ammoniaks in die Sole und die zum Carbonisieren erforderliche Großapparatur
erwiesen, die einen beträchtlichen Raumbedarf erfordert. Die än den großen Innenflächen
der Apparate auftretenden Verkrustungen während des Betriebes machen eine öftere
Reinigung, welche mit nicht unwesentlichen Unkosten verbunden ist, notwendig. Des
weiteren vergrößern sich die Anlage- und Betriebskosten durch die teilweise diskontinuierliche
Arbeitsweise erheblich.
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Weiterhin ist es auch bekannt, daß gesättigte Kochsalzlösung in feinverteilter
Form mit Kohlensäure oder solche enthaltenden Gasen in Berührung gebracht wird,
wobei der Vorgang der Sättigung und der Vorgang des Ausfällens von Natriumbicarbonat
entweder getrennt in zwei verschiedenen Behältern erfolgt, oder
beide
Vorgänge erfolgen in einem gemeinsamen Behälter, wobei das Gas in einen geschlossenen
Behälter unten eintritt und über den Gefäßquerschnitt verteilt wird, während gleichzeitig
von oben die Lösung in feinverteilter Form innerhalb des Gefäßes herabfällt und
so mit dem Gas in Berührung kommt.
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Demgegenüber werden nach dem Verfahren der Erfindung an Stelle der
Apparate zur Herstellung der ammoniakalischen Sole und der Carbonatoren Absorptionsapparate
oder Absorptionsvorrichtungen mit anschließenden Rohr- oder sonstigen Zirkulationssystemen
verwendet, bei denen die Möglichkeit gegeben ist, die Verweilzeit der Gase infolge
einer intensiven Durchmischung und Berührung in feinverteilter Form ganz erheblich
abzukürzen als auch die Häufigkeit des Gas-und Flüssigkeitsumlaufes nach Wahl zu
regeln. Dabei ist es für das vorliegende Verfahren ohne Belang, ob die Gase durch
das Gasansauge- und-verteilungsmittel in Kombination mit dem Fördermittel -für die
Flüssigkeit (z. B. Flügelrad, Propeller usw. auf einer gemeinsamen Welle sitzend,
in gemeinsamem Gehäuse angeordnet) in die Flüssigkeit eingeleitet werden oder ob
das Gasansauge- und -verteilungsmittel einerseits und das Fördermittel für die Flüssigkeit
andererseits durch getrennte Wellen angetrieben und in getrennten Gehäusen arbeiten.
Außerdem besteht die Möglichkeit, die Gase sowohl bei der Einleitung des N H3 Gases
als auch beim Carbonisieren bei der Einleitung des C02 Gases dadurch restlos zu
absorbieren, daß man die nicht absorbierten Gase erneut mit dem Frischgas ansaugt.
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Die bei den Absorptionsvorgängen erforderliche Kühlung bzw. Erwärmung
läßt sich bei dem Verfahren der Erfindung in einfacher Weise durch Einbau von Heiz-
bzw. Kühlflächen innerhalb und außerhalb der Absorptionsapparate bzw. Vorrichtungen
erreichen. Als wesentlicher Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren ergibt sich
daher, daß es- möglich ist, bei geringen Anlagekosten und kleinem Raumbedarf sowie
niedrigen Betriebs- und Unterhaltungskosten kontinuierlich unter erheblicher Einsparung
von Zeit Ammoniak-Soda herzustellen.
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Die Absorptionsvorgänge nach Abb. i sind folgende: Durch den Stutzen
a fließt dem Absorptionsapparat i Kochsalzsole zu, und gleichzeitig gelangt durch
den Stutzen b Ammoniakgas in den gleichen Apparat, wo es z. B. mit Hilfe eines Rotorverteilers
oder einer ähnlichen Vorrichtung in die Kochsalzsole in möglichster Feinverteilung
eingeleitet wird. Dieses Gemisch von Kochsalzlösung und Ammoniakgas wird nun z.
B. mit Hilfe eines oder mehrerer Förderorgane innerhalb des Apparates in einem geeigneten
System von Führungswänden oder Rohren in Zirkulation gebracht und verläßt durch
den Stutzen c als ammoniakalische Sole den Apparat i und gelangt durch die Leitung
e und den Stutzen f in den Absorptionsapparat 2. Durch den Stutzen g wird dem Apparat
2 Kohlendioxydgas zugeleitet und wird beispielsweise in der gleichen Weise wie in
Apparat i in die ammoniakalische Sole eingeleitet und das Gemisch in Zirkulation
gebracht. Nachdem auch in diesem Apparat 2 das Gemisch die vorbeschriebenen oder
ähnlichen Systeme passiert hat, geht durch den Stutzen h das Natriumbicarbonat ab,
das sich gebildet hat. Die schwach ammoniakgashaltigen Restgase gehen im Apparat
i durch den Stutzen d, und die ebenfalls schwach kohlensäurehaltigen Restgase gehen
durch den Stutzen i aus dem Apparat 2 ab.
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Je nach den gestellten Anforderungen und den vorliegenden Betriebsverhältnissen
lassen sich verschiedene Ausführungsarten des Verfahrens durchführen, wovon außer
dem obigen Beispiel noch einige weitere Ausführungsarten des Verfahrens in den Abb.
=a, 2, 2 a, 3, q. und 5 veranschaulicht sind.
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In Abb. i a sind die gleichen Absorptionsvorgänge wie in Abb. i dargestellt,
mit dem Unterschied, daß die Restgase, welche durch die Stutzen d und
i in den Apparaten r und 2 anfallen, sofort wieder über die Rücklaufleitungen
k und l den Apparaten i und 2 durch die Stutzen b und g zugeleitet werden
können.
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Die Absorptionsvorgänge nach Abb.2 verlaufen sinngemäß wie in Abb.
i mit dem Unterschied, daß die Absorption des Ammoniakgases und die der Kohlensäure
in einem gemeinsamen Apparat erfolgen, wobei die Kochsalzsole bei a, das Ammoniakgas
bei b und die Kohlensäure bei g eingeleitet und das fertige Natriumbicarbonat bei
lt und die Restgase bei d den Apparat verlassen.
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Der in Abb. 2 a dargestellte Absorptionsvorgang ist dem, der in Abb.
2 dargestellt ist, gleich; mit dem Unterschied, daß hier die Restgase aus dem Stutzen
d über die Verbindungsleitung k und k' in den Apparat zurückgeführt werden können.
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In Abb. 3 entsprechen die Absorptionsvorgänge den in Abb. i beschriebenen
Vorgängen, mit dem Unterschied, daß die Restgase aus den Apparaten i und 2 durch
die Stutzen d und i über die Leitungen k und l
in die
Sammelleitung sn in einen dritten Absorptionsapparat durch den Stutzen ya gelangen
und in gleicher oder ähnlicher Weise, wie bei Abb. i beschrieben, der bei o einfließenden
Kochsalzsole zugeleitet und nach vollendeter Zirkulation das Natriumbicarbonat durch
den Stutzen $ entnommen wird. Durch den Stutzen n, entweichen kohlensäure- und anunoniakgasfreie
Abgase.
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Die nachfolgenden Abb. q. und 5 stellen Ausführungsmöglichkeiten des
Verfahrens dar, bei denen die die Gase einleitenden Organe in Verbindung mit den
Förderorganen in gesonderten Gehäusen als Vorrichtung ausgebildet untergebracht
und außerhalb des eigentlichen Zirkulationsapparates angeordnet sind.
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Nach Abb. q. treten die Kochsalzlösung durch den Stutzen a und die
Ammoniakgase bei b in die Absorptionsvorrichtung ein, werden durchgemischt,
zum Teil absorbiert und über c und Leitung e bei f in das Zirkulationssystem =d
gepumpt. Bei cl tritt die ammoniakalische Sole aus und wird durch ei in die zweite
Absorptionsvorrichtung 2 bei f1 eingepumpt und hier mit dem bei g eintretenden Kohlendioxyd
vermischt, durch h, e2 und f2 in das Zirkulationssystem 2" eingepumpt und verläßt
als Natriumbicarbonat durch hl das System. Die Abgase aus dem System =g und 2" gehen
durch d und i ab und können von hier aus über k und l
in die
jeweiligen Gaszuleitungen bei b und g den Vorrichtungen i und 2 zugeführt werden.
Diese Abgase können aber auch von d und i aus durch die Sammelleitung
m einer dritten Absorptionsvorrichtung 3 bei st
zugeführt
werden, wobei die Kochsalzsole bei o zugeführt und bei P das Gemisch über q und
o1 in das ZirkulationssYstem 3a eingepumpt wird, wobei dann bei p1 Natriumbicarbonat
und bei r die von Ammoniakgas und Kohlensäure freien Abgase abgehen.
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Das Verfahrensschema nach Abb.5 arbeitet mit zwei Absorptionsvorrichtungen,
aber nur mit einem Zirkulationsapparat eines zweckentsprechenden Systems beliebiger
Bauart, wobei auch hier die Kochsalzsole bei a und das Ammoniakgas bei
b in die Absorptionsvorrichtung i eingeleitet, bei c über e und f in das
Zirkulationssystem i" eingepumpt, bei cl über e1 und f 1 der Absorptionsvorrichtung
2 zugeführt und die Kohlensäure bei g und das Gemisch über lt, e. und g1
zurück in das System i2 gepumpt wird. Bei lrl geht das entstandene Natriumbicarbonat
und bei d das Restgas ab. Es besteht auch die Möglichkeit, die Restgase durch Leitung
k oder l über b und-g den jeweiligen Vorrichtungen i und 2
zuzuführen..
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In den Abb. 6 und 7 sind die Ausführungsmöglichkeiten des Verfahrens
in einer besonderen Form veranschaulicht, und zwar sind hierbei die Gaseinführungsorgane
von den Förderorganen getrennt, wobei diese Organe auf getrennten Wellen sitzen
und in getrennten Gehäusen bzw. Gefäßen arbeiten.
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Die Anordnung nach Abb. 6 zeigt den Kochsalzsoleeintritt bei
a und den Ammoniakgaseintritt bei b in den Apparat i, wobei die Ammoniakgase
durch einen Rotorverteiler oder ein ähnliches Organ in die Sole eingeleitet werden.
Die notwendige Zirkulation beider Medien erfolgt durch eine Pumpe oder ein ähnliches
Förderorgan in der Vorrichtung i", wobei das Gemisch von c über die Leitung e nach
f und durch das Förderorgan in i" über cl, e1 und f1 in den Apparat i zurückgeführt
und hier ein System von Leitwänden oder Rohren durchläuft und bei c. über e. nach
f2 in den Apparat 2 gepumpt wird. Durch den Stutzen g werden Kohlendioxydgase eingesaugt
und das Gemisch bei lt über e3 in das Förderorgan 2" bei f3 eingesaugt und über
lall e1 und f4 in den Apparat 2 zurückgeführt, worauf bei k. das Natriumbicarbonat
abgeht. Die Restgase gehen bei d und i ab, können aber auch durch
die Leitungen k und l bei b und g den Frischgasen zugeführt
und erneut in die Apparate i und 2 eingeleitet werden. Es besteht aber auch die
Möglichkeit, diese Restgase durch die Leitung nt einem dritten Apparat 3 bei za
zuzuführen. Die Kochsalzsole geht bei o in den Apparat 3 und verlädt diesen als
Gemisch bei P, worauf letzteres über q und o1 in das Förderorgan 3" gelangt und
durch dieses über P1, q1 und o. erneut in den Apparat 3 einläuft und diesen bei
p. als Natriumbicarbonat verlädt. Die bei i# ausströmenden Abgase sind frei von
Ammoniakgas und Kohlensäuregas.
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Das in Abb. 7 dargestellte Verfahrensschema zeigt die Eintritte für
Kochsalzsole bei a und für das Ammoniakgas bei b. Das Gemisch läuft durch den Apparat
i, geht bei c über e nach f in das Förderorgan i", von hier über cl, e1 und f1 zurück
nach Apparat i und kommt dann diese ammoniakalische Sole mit dem bei g eingeleiteten
Kohlendioxydgas in Mischung. Nach dem Durchlaufen des Apparates i geht das Gemisch
von f3 über e3 und lal zum Förderorgan ib und wird von diesem durch den Apparat
i und bei lag kontinuierlich entnommen. Die Restgase können bei d abgehen,
oder sie werden über k
und L erneut dem Prozeß unterworfen.