142998. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szódagyártásra ioncserélő anyagok segítségével
Megjelent: 1956. június hó 1-én ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 142.998. SZÁM 12. 1. OSZTÁLY — Va-339. ALAPSZÁM Eljárás szériagyártásra ioncserélő anyag ak segítségével A Magyar Állam, mint a feltaláló, dr. Vájna Sándor vegyészmérnök, budapesti lakos, jogutóda A bejelentés napja: 1951. szeptember 26. Pótszabadalom a 142.664 sz. szabadalomhoz A 142664 sz. törzsszabadalomban eljárást jelentettünk be Na,_,C'0.rp -nak Na-ionokiat tartalmazó oldatból — főleg NaCl oldatból — lúgos pH-ra nem érzékeny, polisztirol-szulfosavból álló kationcsetélő műgyanta segítségével történő előállítására. Ezen eljárás megvalósításánál a kationcserélő műgyantaágyon NaCl oldatot vezetünk át, majd a Na-gyantává alakult ioncserélőn ellenkező irányban NH„HCO., tartalmú (NH4 ) 2 CO, oldatot vezetünk keresztül, amikor is Na2 C0 3 oldat keletkezik A törzsszabadalom szerinti ioncserélő eljárás gazdaságosságának egyik alapfeltétele, hogy az átalakulás hatásfoka minél nagyobb legyen. Azonban az ioncserélő folyamat természete szerint a gyantaágyon áthaladó oldatban teljes átalakulás csak akkor történhet, ha az oldattal érintkező kationcserélő teljesen az ellenkező ionokkal van telítve. Pl. a NaCl oldat csak akkor alakul át teljesen NH4 C1 oldattá, ha a kationcserélő 100%-ban NH4 -ionokkal van telítve és viszont. Ezért arra kell törekednünk, hogy mind a karbonát-oldat, mind a klorid-oldat cseréjénél a kationcserélő gyanta lehetőleg teljes mértékben átalakuljon és így a következő alkalommal rávezetett oldat ionjait szintén lehetőleg teljes mértékben átcserélje. Azt találtuk, hogy ezt a célt legjobban úgy érhetjük el, hogy ha megfelelő hosszúságú (magasságú) gyantaágyat alkalmazunk és ezt a hosszú (magas) ágyat több — pl. 3 — részre (oszlopra) bontva használjuk úgy, hogy pl. az első oszlop csak Na-ionnal telített gyantát tartalmazzon, a második oszlop már részben átalakultat, a. harmadik oszlop pedig már majdnem teljesen átalakultat, tehát majdnem ' teljesen NH^-ionnal telítettet. A gyantaágyak ilyen elrendezése mellett a friss (NH4 ) 2 C0 3 -oldatot a harmadik (NH,-ionnal majdnem telített) oszlopra vezetve elérjük, hogy a harmadik oszlop gyantájának átalakulása befejeződjék, míg eközben az oldat összetétele csak keveset változik. A harmadik oszlopról lefolyt oldatot a második oszlopra vezetjük, ami az ioncsere továbbhaladásával és ugyanakkor a gyanta összetételének további átalakulásával jár. Végül az oldatot az első oszlopra visszük, ahol kationjai most már majdnem teljesen kicserélődnek (Na-ionokká alakulnak),, míg a gyanta oszlop telítettsége az előbbi második oszlop telítettségét éri el. Vagyis a folyamatot ellcnáramban vezetjük oly módon, hogy a karbonát oldat .kationcseréje alkalmával az oszlopok sorrendje ellenkező legyen, mint a klorid kationcseré^ jénél. Ezzel a módszerrel elérjük azt, hogy a folyamatban résztvevő mindkét oldatban az átalakulás hatásfoka 90% körüli értéket mutasson, vagyis, hogy (NaCl mint nyersanyag esetében) a kifolyó NH4 C1 oldat legfeljebb 10% NaCl-ot, a kifolyó Na2 CÖ 3 pedig legfeljebb 10% (NH4 ) 2 CO 3 -0t tartalmazzon. A szódagyártáshoz — mint láttuk — NaCl és (NH4 ) 2 C0 3 -oldatra van szükség, amely utóbbi a folyamatban NH4 Cl-dá alakul. Ez azonban ismét könyen (NH4 ) 2 C0 3 -tá alakítható. E célból az NH4 C1 oldatot NH, tartalmával equivalens menynyiségű mésztejjel forraljuk, amikor az NH3 a vízrgőzökkel együtt elszáll és NH4 OH-dá kondenzálható, amely azután CO., bevezetésével ismét (NH4) 2 CO :t -tá, ill. NH4HCO.-tá alakítható vissza. Melléktermékként CaCl2 oldat keletkezik. . A szódaoldat ammóniumkarbonát tartalmának eltávolítása hasonló módon történhet: az oldatot annak NH, tartalmával equivalens mennyiségű mésztejjel forraljuk, mire az ammónia elszáll és az ammóniumkarbonáttal equivalens mennyiségű kalciumkarbonát kicsapódik. így a folyamat teljesen zárt kört alkot, amelybe a Na-iont. tartalmazó nyersanyag oldatán kívül csupán mésztejet és széndioxidot kell bevinnünk. Áz ammónia fogyasztás elméletileg elhanyagolható, gyakorlatilag 5% alatt marad, ami alig gyakorol élezhető befolyást a folyamat gazdaságosságára. A mésztej és széndioxid mészégetés révén nyerhető, amelynek termékei equivalens mennyiségben kerülnek felhasználásra. A folyamat eredménye CaC03 oí csak nyomokban tartalmazó szódaoldat, továbbá kevés NaCl-ot tartalmazó CaCl2 oldat és CaC03 iszap. A törzsszabadalom szerinti eljárásnál kapott híg vizes oldatból a Na2 CO :: -ot az oldat teljes befőzé-
