Die Fabrikation der Soda nach dem Ammoniakverfahren PDF
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Die Fabrikation der Soda nach dem Ammoniakverfahren. Von H. Schreib, FabrikdJrektor. :mt 104 'fextfignrell und 3 lithograph. 'fafeill. BERLIN. Verlag von Julius Springer. 1905. ISBN-13: 978-3-642-90376-2 e-ISBN-13: 978-3-642-92233-6 001: 10.1007/978-3-642-92233-6 Alle Rechte, insbesondere das der Ubersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1905 Vorwort. Die Fabrikation der Ammoniaksoda bildet einen der wich tigsten Teile der chemischen Großindustrie. Es werden in Deutschland jährlich rund 300000 tons Soda nach dem Ammoniak verfahren hergestellt; dieselben repräsentieren einen Wert von rund 30000000 Mark. Das Fabrikationsverfahren ist im technischen Sinne un gemein interessant; das Studium desselben ist für den tech nischen Chemiker so lehrreich wie kaum ein zweites. Apparate und Verfahrungsweisen der Ammoniaksodafabrikation können vorbildlich fär andere Industrien wirken. Die Herausgabe einer größeren Monographie des Am moniaksodaverfahrens erscheint aus obigen Grnnden angezeigt; bisher ist eine solche nicht vorhanden. Allerdings ist im dritten Bande des ausgezeichneten Werkes von G. Lunge "Handbuch der Soda-Industrie und ihrer Nebenzweige" auch das Ammoniak verfahren ziemlich ausführlich behandelt; indessen enthält jener Band in der Hauptsache die Beschreibung anderer Materien. Die Ammoniaksoda nimmt nur den fänften Teil des Bandes ein. Im vorliegenden Werke sind sowohl die Einzeloperationen wie auch der Betrieb im Zusammenhang gena u beschrieben. Zu diesem Zwecke sind ausführliche Pläne ganzer Fabrikanlagen beigegeben. Natürlich kann und soll das Werk nicht dazu dienen, jemand, der die Ammoniaksodafabrikation nicht aus der Praxis kennt, zum Bau und Inbetriebsetzung einer Anlage zu befähigen. So speziell kann man ein Werk kaum verfassen. Es muß Vorwort. IV hier stets im Auge behalten werden, daß bei jedem Neubau lokale Verhältnisse berücksichtigt werden müssen. Das gilt wie für alle Fabrikationen, so ganz besonders für die Ammoniak soda. Es ist ferner auch sehr schwierig, eine Anlage in Betrieb Zu setzen, selbst wenn sie tadellos angelegt ist. Dazu gehört stets ein praktisch erfahrener Fachmann. Es ist versucht, bei jedem einzelnen Teile des Betriebes thermochemische Berechnungen durchzuführen, um den Wärme bezw. Kraftverbrauch theoretisch festzustellen. Diese Berech nungen konnten selbstverständlich nur annähernd ausgeführt werden, da es an den nötigen Grundlagen vielfach noch fehlt. Ich muß in diesem Falle um gütige Nachsicht bitten. Aber wenn man sich auch auf die betreffenden Berechnungen nicht überall fest stützen kanu, so haben dieselben doch immerhin einen gewissen Wert. Über die Größe der Produktion einzelner Fabriken und auch der einzelnen Länder konnten solch gen aue Mitteilungen, wie sie wünschenswert sind, leider nicht gegeben werden. Be stimmte statistische Angaben liegen nicht vor, man ist auf Notizen in der Literatur und Mitteilungen unter der Hand an gewIesen. Es wird in der Ammoniaksoda-Industrie noch viel Geheimniskrämerei getrieben. Bremen, Januar 1904. H. Schreib. Inhaltsverzeichnis. Selte Vorwort ....... . .III Einleitung. Entwicklung der Ammoniaksodafabrikation. Geschichtliches über Soda 1 Leblancprozeß. . 1 Kryolithsoda . . ~ . . . 2 Erste Entdecker der dem Ammoniaksodaprozeß zu GrLlnde liegenden Re- aktion, Vo gel, Fresnel . . . . . . 3 Erste AnwendLlng des Verfahrens in der Praxis, Thom . . . . . 4 Dyar &, Hemming . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Kunheim, Seybel, Bower, Gossage, Deacon, Schlosing &, Rolland 6 Honigmann, Solvay . . • . . . . . . . . . . 7 Ausdehnung der Gesellschaft Solvay . . . . . . . . 9 Entwicklung der Ammoniaksodafabrikation in Deutschland 10 Entwicklung in anderen Ländern. . . . . . . 13 Erstes Kapitel. Brennen des Kalkes und Gewinnung der dabei entwickelten Kohlensäure. Allgemeines . . . . . . . . . . 15 Schachtofen mit FeuerungeD, Fig. 1-1 c . 17 Betrieb dieser Ofen . . . • . . . . 18 Schachtofen mit GeneratorfeueruDg, Fig. 2 20 Schachtofen mit kurzer Flamme, Fig. 3 und 4 21 Etagenofen von Dietzseh, Fig.5 24 Ofen von Solvay, Fig.6-6c 25 Betrieb der Schachtöfen. . . . 26 Wichtigkeit guter Beschaffenheit der Kalksteine 28 Verbrauch an Brennmaterial zum Kalkbrennen . 29 Einfluß fremder Bestandteile im Kalkstein 30 Gehalt der Kalkofengase an Kohlensäureanhydrid 33 Berechnete Beispiele . . . . . . . . . . 34 VI Inhaltsverzeichnis. Seite Einfluß des Gehalts der Kalkofengase auf den ganzen Prozeß 37 Absaugen und Waschen der Kalkofengase 38 Einfacher Scrubber, Fig.7 39 Kolonnenscrubber, Fig. 8 39 Dimensionen der Scrubber 40 Berechnung der nötigen Größe der KalkOfen 40 Kalkulation des Kalkofenhetriebes 43 Besondere Arten des Kalkbrennens . . . 43 Indirektes Brennen, Brennen mit überhitztem Wasserdampf nach Sol v a y 44 Gewinnung reiner Kohlensaure 45 Verfahren von Ozouf 45 Natürliche Kohlensaure . 46 Theoretisches nber Kalkbrennen, Versuche von Herzfeld 47 Höhe der Temperatur beim Brennen . . . . . . . 48 Zweites Kapitel. Herstellung der ammoniakalischen Salz)öSJlng. Verschiedene Arten der Herstellung. 50 Festes Salz oder S'61e . . . . . 51 Preise von Salz und Sole 52 Zusammensetzung der natürlichen Solen 53 Steinsalz und dessen Vorkommen 56 Zusammensetzung von Steinsalz . 57 Herstellung und Reinigung der einfachen Sole 59 Verfahren von Mond, Solvay, Collins . . 60 Gefaße zum Auflosen des Salzes, Fig.9-12 62 Dimensionen der Gefaße. . . . . . 63 Sättigung der Sole oder Salzlösung mit Ammoniak 64 Apparate von Solvay, Fig.13-15. . 66 Ammoniakabsorber nach Faßbender, Fig. 16 69 Einfacher Ammoniakabsorber, Fig. 17 70 Ammoniakabsorptionskolonne, Fig. 18 . . . 72 Kühlung bei der Ammoniakabsorption . 73 Kühlung nach Cogswells System für Kolonnen, Fig.19-22 74 Einfache Schlangenkühlung für Kolonnen, Fig. 23. . . . 75 Röhrenkühler fur ammoniakalische Sole, Fig.24 76 Aufstellung der Apparate für Herstellung der ammoniakalischen Sole, Fig. 25 77 Klargefaß für ammoniakalische Sole, Fig. 26 . . . . . . . . 78 Herstellung der ammoniakalischen Sole durch Lüsen von Salz in waßriger Ammoniaklösung . . . . . . . . . .. 78 Zusammensetzung der ammoniakalischen Salzlösungen fnr den Betrieb 79 Berechnung der Größe der Apparate 81 Wärmeentwicklung bei der Ammoniakabsorption 82 Dimensionen der Knhleinrichtungen. . . . . 86 Inhal tsverzeichnis. VII Drittes Kapitel. Die FälIung des Natriumbikarbonats. Seite Theorie der chemischen Vorgänge 91 Versuche von Heeren. . 93 Theorien von Alex. Bauer 93 Versuch von Ost. . . 94 Versuche vou Honigmann 95 Versuche von Schreib .. 97 GtlllS b urgs Ansichten. . 101 Ausführung der Fällung in der Praxis 102 Theorie der Arbeit in den einfachen Kesseln 103 Theorie der Arbeit in den Kolonnen 104 Solvayturm, Fig. 27-29-.. 108 Arbeit im Solvayturm 110 Fällapparat von Honigmann, Fig.30-31 116 Kolonne mit schiefen Sieb böden , Fig. 32-33 118 Kolonne mit konischen Böden nach Schreib, Fig.36 119 Kolonne mit mechanisch bewegtem Rührwerk nach de Grousilliers, Fig.37-38 .... 121 Apparate von Unger 122 Apparate der Societe anonyme des produits chimigues cle l'est zu Naney, Fig.39-42 . 123 Kessel mit konischem Unterteil, Fig.43-44 128 Apparat nach Gossage, Fig.45 130 Apparat nach Boulouvarcl, Fig 46 .. 131 Apparat nach Pechiney . . ... 131 Apparate der Soci6te ano ny me des p rod ui ts chimiq u es du Sut!- Ouest, Fig.47 132 Apparat von Wood, Fig.48. . . . . . . . . . 134 Fällungsverfahren, welche von der gewöhnlicheu Methode abweichen 135 Verfahren von Claus, Sulman und Berry 135 Apparate von Claus, Sulman und Berry, Fig. 49-51. 136 Verfahren von Schlosing 138 Regenerierung der Filterlaugen . 143 Verfahren von Schreib, Fig.52-53 . 149 Verfahren von Jarmay 154 Verfahren von Gerlach, de Grousilliers u. a. 155 Dimensionen der Fallapparate, Fig. 54-55 . 156 Berechnung der Wärmeentwicklung bei der Fällung 159 Kühlung bei der Fällung . 160 Schlußbetrachtung über den Fällungsprozeß 163 :Mechanische Schwierigkeiten . 163 Vernachlässigung des chemischen Teiles bei der Fällung 164 Einfluß des Gehalts der Kalkofengase beim Fallprozeß 165 VUI Inhaltsverzeichnis. Seite Einfluß der Konzentration der Lösungen beim Fallprozeß . 166 Beispiel schlechten Arbeitens bei der Fällung . 167 Die zm· Fällung dienenden Luftpumpen 169 Luftpumpe Patent Strnad, Fig.56 . . . 171 Luftpumpe Patent Köster, Fig. 57 172 Compound-Kompressoren fur höheren Druck 173 Viertes Kapitel. Die Trennung des Natriumbikarbonates von der Mutterlauge oder Filtration. Trennung durch Zentrifugen oder auf Filtern 174 Sol v a y s Filterapparate, Fig. 58-61 . 175 Angaben Bradburns ub('r Filtration 180 Filter nach Boulouvard. . . . . 181 Gewöhnliche Nutschfilter von Eisen und von Holz, Fig. 62-63 182 Schema einer Filterbatterie mit Montejus verbunden, Fig. 640 183 Betrieb der Nutschfilter . . . . . . . 183 Menge des Waschwassers. . . . . . . 184 Nutschfilter mit konischem Unterteil, Fig. 65 185 Fünftes Kapitel. Zerlegung des Natriumbikarbonates in Natriumkarbonat und I{ohlensäure oder I{alzinieren 187 Ältere Apparate von Solvay, Fig.66-74 188 Neuerer Kalzinierofen Solvays, Fig. 75. . . . . . 198 Kalzinierofen von Rube, Fig.76-79 . . . . . . 199 Kalzinieren durch Kalkofengase nach Honigmann, Fig.80 201 Thelenofen, Fig.81-83 . . . . . . . . . . . 202 Wärmeverbrauch beim Kalzinieren. . . . . . . . . . 204 Zersetzung des Bikarbonates durch Kochen in wäßriger Lösung 205 Vergleich der Vm fahren durch Kalzinieren und Kochen 206 Sechstes Kapitel. Regenerierung oder Destillation des Ammoniaks 209 Kolonnen und Kesselsystem • . . . . . . . . . . 210 Ältere Apparate von Solvay, Kesselsystem, FIg.84-86 . 212 Älteres Kolonnensystem Solvays, Fig.87-88 . . . • 216 Neuere Kolonne nach Solvay, Fig.89 . . . . . . . 218 Apparate nach Faßbender, Schema der Aufstellung, Fig.90-91 219 Destillierkessel nach Faß ben der, Fig.92-93 • . . . . . . 220 Inhaltsverzeichnis. IX Seite Wechsler für die Dl'stilIation nach Faßbander, Fig.94-95 223 Vorwärmerkolonne Faßbenders, Fig.96 . • .. 225 MutterIaugenbassin, Fig.97-97a . . . . . 226 Größe der Destilliel'kessel nach Faßbendel', Fig.98 228 Dampfverbrauch für die Destillation nach Faßbender 229 Destillierappal'ate von Honigmanu, Fig.99 . . . . 231 Apparate der Societe anonyme des produils chimiques de Pest, Fig. 100 233 Kalkverbrauch zur Destillation . . . 285 Einführung des Kalkes in festet· Form 286 Destillation mit Kalziumkarbonat 237 Wirkung VOll Kalziumkarbonat auf Salmiaklösungen, Versuche VOll Schreih 238 Dimensiollen der Destil1ierapparnte . . . . . . . . 241 Größe der Kes~tll für die Prndukti0n von 10000 kg Soda, Fig. 101-102 242 Grüße der VOl'wärmel'kolOllnc . . . . . 244 Witl'meverbl'auch in der V orwitrmerkolonne 246 Gesamtwärmeverbrauch zur Df'stillation·. • 247 Einfluß yerschiedener Faktol ell auf den Witrmeverbrallch . 260 Angaben FaßbenJers ul,er den WärnHlverbmuch znr Destillation 251 Destillation mit Abdampf . . . . . . . . . . , . , . . 252 Sie ben tes Ka pi tel, Behandlung und Verwertung der Ablaugen 255 Menge der Destilliel'ablaugen. . . . . 255 Zusammensetzung der Destitlierablaugen . 256 Suspendif'cte Stoffe der Ablaugen . . . 256 Wirkung der AbJaugeu im Flusse . 2f>7 Verwertung des Schlammes der Ablaugen 259 Verwertung der in den Ablaugen gelosten Salze 259 Verarbeitung des Chlorkall.iums ,Ier Ablaugen ant' ehlol' oder Salzsäure nach SoIvay . . 260 Verarbeitung nach Pecldney 262 Verwertung des hystallisierteu ChlorkalziuUls Zlll' Kälteerzeugung . 263 Herstellung "on gefälltem Kalziumsulfat (AnnaHne) aus den Ablaugen, Fig. 103 267 Verarbeitung des Salmiaks der Filterlaugen auf Salzsäure oder Chlor nach Witt , . . . . . . . 269 Verarbeitung auf Chlor nach Mo IJ rl . 26il Achtes Kapitel. Berechnung des I(raftverbrauches zur Ammoniaksodafabrikation 273 Angaben von Faßbender . . . . . . . . . 275 Anwendung einer Zentraldampfmaschine . '. . . . • . . 277 Kraftverbrauch bei Anwendung des Vakuums zur Destillation 278 x InhaltsverzeichnL~. Neuntes Kapitel. Seite Materialienverbrauch und Herstellungskosten der Ammoniaksoda 281 Ältere Kalkulationen, Schlösing & Rolland 282 Gestehungskosten nach Solvay . 283 Angaben von Honigmann 284 Verschiedene Kalkulationen 286 Vergleichende Berechnung der Zahlen aus der Praxis mit den Zahlen der Theorie . . • . . . . . . . ~7 Einfluß der Preise der Roh- und Hilfsmaterialien _ Lage der Ammoniaksodaindllstrie ;290 Sodakartell • . . . . 291 Preisbewegung der Soda 291 Gesellschaft So lv a y. • 293 Zahl der Sodafabriken in Deutschland und Österreich 294 Konkurrenz durch Soda welche durch Elektrolyse hergestellt wird 295 t Zehntes Kapitel. Betriebsaufsicht 296 Kalkofenkontrolle . . . . 297 Herstellung der ammoniakalischen Sole • . . . 298 Probierventile, Fig. 104. . . . . . . . . . 299 Tabelle über den Gehalt der ammoniakalischen Lösung aus der Absorptions- kolonne ...... . 301 Bikarl,ond.tfalllln~: . . . . . . . . . . . . 802 Tabello über den Gehalt des Inhalts der Solreservoirs B03 Tabellen übel' die Arbeit der Fällkessel . . . 804 Tabelle nach B rad b u rn fiber die Arbeit eines Sol v a y turmes 306 Filtration. . . 307 Kalzinieren • . . . . . . . . 307 Gehalt der Kalzinierofengase an Kohlensäurettnhydrid 308 Destillation . . . . . . . . . . . . . . . 308 THbelle iiber die Arbeit einer Solvaykolonne nach Bradburn 309 Gehalt der Ablaugen an Ammoniak 310 Anhang. Beschreibllog der Tafeln (Pläne von .\ m moniaksodafat..riken ver"chiedener Grüße) . ....... . . . . . . 311 Tafel 1. Anlage für die Produktion von 10000 kg per 2! Stunden. n. Tafel Anlage für die Produktion von 40000 kg per 24 Stunden. TafellIl. Anlage für die Produktion von 25000 kg per 24 Stunden.
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