147646. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nátriumszulfit vagy nátriumbiszulfit előállítására cellulózgyártási szennylúgokból
2 147.646 gokból elégetés útján kapott nátriumszulf id tartalmú zöldlúgökból az ismert eljárások hátrányainak és hiányosságainak elkerülése mellett lehet nátriumszulfitot vagy nátriumbiszulfitot kinyerni, csökkentett nyomáson és az oldat forrpontját megközelítő hőmérsékleten lefolytatott kéndioxidbevezetés útján. A találmány szerinti eljárás, amelynek során a zöldlúgot közvetlen .kéndioxid bevezetéssel kezeljük, azon a felismerésen alapul, hogy tioszulfátban szegény szulfiüúgok nyerése szempontjából az irányadó tényező a bevezetésre kerülő kéndioxidgáz misnél finomabb elosztása. Ezt a tényt az eddig javasolt eljárásokban nyilvánvalóan nem vették kellő mértékben figyelembe, amennyiben a tioszulfátképződés visszaszorítására eddig javasolt rendszabályok — mint p<l. a kezelendő oldatnak a toronyba helyezett töltőtestek segítségével történő eloszlatása, a kéndioxidgáz közömbös gázokkal való hígítása, a reakcióoldat erős keverése, a reakcióoldat hígítása és a folyamat három szakaszra való felosztása — nem bizonyultak az elért eredmények alapján eléggé hatásosnak, vagy pedig — mint a háromfokozatú keresztáramú eljárás — túlságosan bonyolultak voltak a gyakorlati kivitel szempontjából. Ezzel szemben a jelen találmány értelméiben, beható kísérleti vizsgálatok alapján a kéndioxidgáz igen finom eloszlatását javasoljuk, ami fúvókavagy kapilláros-rendszerek segítségével történhet, mimellett a fúvóka furata ill. a kapillárisok nyílása 0,3—0,5 mm átmérőjű lehet. Ez az intézkedés teljesen feleslegessé teszi az oldat keverését a gáz vagy az oldat hígítását és az eljárás háromfokozatra történő felosztását; az eddig szokásos reakciófeltételek közül csupán a felemelt hőmérséklet és a csökkentett nyomás alkalmazását tartjuk meg. Az alábbiakban kísérletileg kapott értékeket mutatunk be, amelyekből kitűnik, hogy milyen számottevő mértékben befolyásolja a gázkilépő-nyílások átmérője a tioszulfátképződés mértékét: Kapilláris- A szulfitlúg átmérő Na2 S 2 03 tarmm talma (%) 0,095 0,33 0,216 1,03 0,470 2,50 1,000 7,90 Ezekből az eredményekből következik a gázbevezető nyílások felső határértékeként! fentebb megadott 0,5 mm-es érték indokolt volta. Ha figyelembe vesszük, hogy minden további segédeszköz nélkül, 100%^os kéndioxidgáz és viszonylag tömény, sőt csupán nátriumszulfidot tartalmazó oldatok alkalmazása esetén is 5% alatti nátriumszulfát-tartalmú szulfitlúgok állíthatók elő a gáz igen finom eloszlatásának elve segítségével, akkor világosan láthatjuk ennek az eljárásnak a műszaki haladást jelentő voltát, az isimert szulfitképző módszeriekhez viszonyítva. A találmány szerinti eljárás további előnyeként I. 2 Na2S + S0 2 + H 2 0 II. 2 NaHS + S02 + H 2 0 2 Na2 C0 3 + S0 2 + H 2 0 III. 2 NaHCO.-s + SO> kell kiemelni, hogy ilyen eljárásmód esetén nagytöménységű kéndioxidgázzal dolgozhatunk, mert a kéndioxidgáz hígítása esetén e hígítással egyező mértékben hígul fel a szabaddá váló kénhidrogén is, ami megnehezíti ennek az elégetés útján kén-, dioxiddá történő regenerálását. Az alábbi 1. táblázatban az egyes ismert eljárásokat soroljuk fel és megadjuk összehasonlításképpen az általuk elérhető eredményekre vonatkozó adatokat. Bár az 1—4. alatti eljárások adatai közvetlen összehasonlításra nem teljesen alkalmasak, minthogy ezek az adatok különböző forrásokból származnak, mégis jól felismerhető a közölt adatok alapján a találmány szerinti eljárás kétségtelen pozitív hatása. A táblázatban közölt adatokkal kapcsolatban felmerülhet az: a feltevés, hogy a kéndioxidgáz finom kapillárisokon keresztül történő bevezetése következtében csökken az időegységben az oldaton keresztülvezetett abszolút gázmennyiség és csupán ennek kÖLSZönhető, hogy kisebb nátriumszulfáttartalmat kapunk: Ezért az 1. táblázat 5. és 6. rovatában két olyan szulfitképzési kísérlet adatait mutatjuk be, amelyeket pontosan ugyanolyan kísérleti feltételek mellett folytattunk le, de amelyek során az első kísérletben óránként 8 liter igen finoman eloszlatott kéndioxidgázt, a másodikban pedig óránként 8 liter kevésbé finoman eloszlatott kéndioxidgázt vezettünk a rendszeren keresztül. Ez a kéndioxidmennyiság viszonylag igen csekély, látható azonban, hogy egyáltalán nem a kéndioxidadag nagysága, hanem döntő módon a kéndioxidgáz eloszlatásának módja befolyásolja az eredményeket. Megjegyezzük, hogy e két kísérletet rendkívül kedvezőtlen feltételek mellett, nevezetesen 100%-os kéndioxidgáz és tiszta nátriumszulfidoldat alkalmazásával folytattuk le. A találmány szerinti eljárás alapját képező felismerést, hogy ti. a bevezetett kéndioxidgáz kapilláris finom eloszlatását még az oldat igen erélyes keverése sem pótolhatja, megvilágítják az alábbi 2. táblázat adatai is. E táblázatban az 1. és 2. kísérlet adatai azt .mutatják meg, hogy a bevezetett kéndioxidgáz mérsékelten finom eloszlatása esetén milyen mérvű javulás érhető egyáltalán el a tioszulfátképződés szempontjából, ha az oldatot erélyesen keverjük. Bizonyos eredmény kétségkívül mutatkozik ily módon is, minthogy a nátriumtioszulf áttártalom növekedése 10,39 g/literről keverés esetén 7,22 g/literre csökkent. A 3. és 4. kísérlet eredményei azonban világosan mutatják, hogy az oldat keverésének hatása egyáltalán nem éri el a keverés nélkül alkalmazott kapilláris finomságú gázeloszlatás hatásának mértékét, minthogy a találmány szerinti eljárás alkalmazása esetén csupán fele annyi tioszulfát képződik, mint a keverés alkalmazása esetén. Nátriuimkarbotnátot és nátriumszulf időt tartalmazó, 12 és 13 közötti pH-értékű olvadék oldat esetében a szulfitképzési folyamat kémiai szempontból, egyenletekben kifejezve a következőiképpen folyik le: F= Na2 S0 3 + 2 NaHS = Na2 SO a + 2 H 2 S = Na2 S0 3 + 2 NaHC0 3 = Na2 SQ 3 + H 2 0 + 2 C0 2 ;
