158434. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vizes ammóniumrodanid oldatok előállítására
3 158434 4 láló kazánra (2) helyezett szemcsés aktívszénnel töltött reakcióscsőből (1) áll. Az ammóniát vizes oldiat, előnyösen azonban gáz formájában a (3) csővezetéken át és a folyékony vagy gáz alakú széndiszulfidot a (4) csővezetéken át a reakcióscső fenekétől számítva kb. a második negyedrész tartományába, 2 : 1,2—2 : 2, előnyösen 2 :. 1^2—,2 : ,1,5 közötti mólarányban bevezetjük, és a (2) kazánból egyidejűleg vízgőzt desztillálunk fel. A desztilláló kazán fűtésének szabályozásával (fűtés 5) és/vagy a reakcióscsőben elhelyezett fűtő-, ill. [hűtőberendezésekkel ügyelünk arra, hogy a vízgőz főtömege, kb. az ammónia és széndiszulfid réakcióscsőbe való belépése helyéig kondenzáljon. A reakcióscső tetejéről a (8) csővezetéken át oxigénmentes vizet adagolunk. ' A „második negyedrész tartományban" meghatározást a következő módon kell értelmezni: Hia a reatocióscsövet képzeletben négy egyenlő, egymás felett elhelyezkedő tartományra osztjuk, akkor második negyedrészen az alulról számított második tartományt értjük. A reakcióscső belsejében különböző reakciók mennek végbe. Ezeket a következő egyenletekkel magyarázhatjuk: Ammónia addíciójia széndiszulfidra ammóniumditiokarbamát képződése közben: S / 2NH3 + CS2- •NHÜ — C (I) \ SNH4 Ezenkívül kénhidrogén jelenlétében ammóniumtritioikarbonát képződik : 2 NH3 + CS 2 + H 2 S • (NH4 ) 2 iCS 3 (II) Ammóniumditiotoarbamát és ammóniumtritiokarbamát bomlása ammóniumrodanidra és kénhidrogénre: S / NH2 —C • NH4 SCN + H2 S (III) \ SNH4 (NH4 ) 2 CS 3 •NH 4 SCN + 2 H2 S (IV) A (III) és (IV) reakciók szerint képződő kénhidrogén az (V) egyenlet értelmében mellékreakcióban ammóniával ammóniumhidrogénszulfiddá reagál: NH3 + H 2 S • NH4 SH (V) Az ammónia és széndiszulfid bevezetésének helye feletti tulajdonképpeni reakciós zónában lényegében az (I) és (II) reakciók mennek végbe. Ezenkívül a (III) és (IV) egyenleteknek megfelelőes már itt tekintélyes mennyiségű ammóniumditiokarbamát és ammóniumtritiokarbamát bomlik el. Ezekhez a reakciókhoz 60—100 C° közötti hőmérséklet beállítása kívánatos. Optimális eredményeket 70^—85 C° között érünk el. A reakciós zóna alatt, azaz a reakciós partnerek bevezetésének magasságában kb. 50—70 C° közötti hőmérséklet alakul ki. A reakciós zónából lefelé folyó vizes ammóniumrodanid oldat, amely ammóniumditiokarbamáton és ammóniumtritiokarbamáton kívül ammóniumihidrogénszulfidot is tartalmaz, a reakcióscső alján olyan zónába jut, amelyben kb. 100 C° és a lefolyó ammóniumrodanid oldat forráspontja közötti hőmérséklet alakul ki. A maradék ammóniumditiokaríbamát és ammóniumtritáokarbamát elbomlása itt következik be. Az ebben a zónában uralkodó hőmérsékleten az (V) reakció egyensúlya balra van eltolva, tehát az arnmónium'hidrogénszulfid ammóniára és kénhidrogénre teljesen széíbomlik. Mindkét gáz felszáll a tulajdonképpeni reakciós zónába. Mivel az ammónia kisebb mennyiségben van jelen, mint a sztöchiometrikus, ezért a reakcióscső tetején az eltávozó gázban ammóniumszulfid nincs jelen. A kénhidrogén eltávolítása az ammóniumrodanid oldatból az előzőekben megadott műveleti körülmények mellett kvantitatív. A kénhidrogént a feleslegben levő széndiszulfiddal együtt a (6) csővezetéken át felfelé kihajtjuk, és a reaktorból eltávolítjuk. A gázelegyből a széndiszulfidot ismert módon. el lehet választani, és a berendezésbe ismét visszatáplálni. A vizes ammóniumrodanid oldatot a desztillálóoszlop aljáról a (7) csővezetéken át elvezetjük. A reakcióscső átmérőjére vonatkozóan elvi kötöttség nincs, Nem túl nagy átmérőjű, pl. 100 mm-ig terjedő átmérőjű reakcióscső alkalmazásánál a reakciós zónában külön fűtésre vagy hűtésre nincs szükség, mert a reakcióhőt a sugárzás elvezeti. Nagyobb pl. 150 mm-es vagy annál nagyabb átmérőjű reakcióscsövek alkalmazásánál az aktívszén rétegben a (3) és (4) hozzávezetések felett nagyobb hőmérséklet alakul ki, mivel a reakcióhő elvezetése sugárzás útján nem kielégítő. Ez a túlhevülés a kitermelés csökkenését eredményezi. Ha a nagyobb átmérőjű réakcióscsőbe csak annyi ammóniát és széndiszulfidot táplálunk be, hogy az aktív szén réteg belsejében, a reakciós zónában a hőmérséklet az optimális értéket ne lépje túl, akkor az aktívszén réteg kihasználása rossz. Annak érdekében, hogy nagyobb átmérőjű csövekben is a reakciós zóna 60—100 G°-os, előnyösen 70—85 C°-os hőmérséklete és a beadagolt aktívszén teljes kihasználása biztosítva legyen, hőmérsékletszabályozás bevezetése célszerűnek bizonyult. A hőmérsékletszabályozást pl. hűtők segítségével lehet elvégezni, amelyek az aktív szénréteget egyenletesen átjárják (1. 4. és 5. példa). : 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
