191871. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrenezés klórszulfonsav és nátrium-szulfát együttes előállításátra
1 2 191 87 i A találmány tárgya eljárás klórszulfonsav és nátriumszulfát együttes előállítására konyhasó és kénsav 550—600 °C hőmérsékleten való reagáltatásával, a keletkezett olvadék hűtésével és őrlésével, valamint a keletkezett sósavgáz hűtésével és mosásával, továbbá száraz sósavgáznak kéntrioxiddal, klórszulfonsawal való locsolás közbeni reagáltatásával, valamint kapcsolási elrendezés, amelynek szulfátkemencéje, hűtő és őrlő forgódobja, sósavgáz hűtője és mosótornya, végül klórszulfonsavval locsolt toronyreaktora van. Minden klórszulfonsav (C1S020H) ipari méretekben való előállítására vonatkozó eljárás száraz hidrogénklorid (HC1) és kéntrioxid (S03) addíciós, exoterm reakcióján alapszik a következő reakcióegyenlet szerint: HCI + SO3 -----* CISÖ2OH A reakciót egy vagy több oszlopreaktorban, rendszerint klórszulfonsavban, mint reakcióközegben, 60-120°C-on, hűtéssel hajtják végre. A kéntrioxidot a kénsavüzemek kontaktgázából, vagy az óleumgyártásból, vagy óleum részleges desztillációjával nyerik. A hidrogénkloridot klórnak hidrogénben való elégetésével közvetlenül állítják elő, vagy hidrogénklorid vizes oldatából (sósavból) koncentrált kénsavval kihajtják és szárítják (561841. Ijsz. angol, 914733.1jsz.német, 113664.Ijsz. szovjet,7024648 és 7610840. Ijsz. japán szabadalmi leírás). Nátriumszulfát előállítására legelterjedtebb eljárások a konyhasó és kénsav alábbi endoterm reakcióján alapszanak: 2NaCl + H2SO4 —» Na2S04 + 2HC1 A reakciót fűtött, tokos- ill. forgókemencében, vagy más, pl. fluidágyas berendezésben, 550-600 °C-on hajtják végre. Konyhasóként kősó, tengeri só vagy üledéksó alkalmazható és a nyert nátriumszulfát ipari célra közvetlenül felhasználható. A felhasznált kénsav koncentrációja korróziós okok miatt előnyösen 78-98 s% között van. A képződő hidrogénkloridot hűtik, tömény kénsavval mossák, majd vízben elnyeletve sósavat állítanak elő (503917. és 514502. Ijsz. német szabadalmi leírások). Látható a fentiekből, hogy a klórszulfonsavat előállító eljárásokhoz hidrogénklorid szükséges, a nátriumszulfátot előállító eljárások pedig hidrogénkloridot is szolgáltatnak melléktermékként. Ugyanakkor a klórszulfonsav gyártáshoz költséges berendezés szükséges a hidrogénklorid előállítására vagy felszabadítására; a nátriumszulfát gyártáshoz szintén költséges berendezés szükséges a képződő hidrogénklorid megkötésére. A találmány célja a két ismert eljárás összevonásával mindkét termék előállításához egyszerűbb és olcsóbb eljárás kidolgozására. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a két ismert eljárás anyagmérlege összekapcsolható a következő reakcióegyenlet szerint: 2NaCl + H2 SO4 + 2SO3----*• Na2S04 + 2C1S02 OH Az egyes eljárások elemeinek megfelelő összekapcsolásával együttes eljárás nyerhető, amely a két céltermék, a klórszulfonsav és a nátriumszulfát — optimális esetben sztöchiometrikus arányban való — gyártását lényegesen olcsóbbá teszi azáltal, hogy a hidrogénklorid kezelésének beruházási és üzemeltetési költségeit mindkét eljárásból kiküszöböli. A nátriumszulfát gyártásban keletkező hidrogénkloridot tehát mosás és szárítás után részben vagy optimális 5 esetben egészben közvetlenül felhasználhatjuk klórszulfonsav gyártására, mellőzve a hidrogénklorid vizes abszorpcióját és tárolási, szállítási műveleteit, valamint a klórszulfonsav gyártáshoz szükséges hidrogénklorid hidrogénből és klórból való előállításának vagy vizes oldat- 10 ból való felszabadításának, valamint a tárolásának és szállításának a műveleteit. A találmány szerinti eljárással igen jelentős mintegy 50 %-os üzemeltetési költségmegtakarítás érhető el. A találmány szerinti eljárás lényege tehát, hogy a kén- 15 trioxiddal a konyhasó és kénsav reakciója során keletkezett hűtött és mosott sósavgázt reagál ta tjük. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege, hogy a sósavgáz mosótornya a klórszulfonsawal locsolt toronyreaktorral sósavgáz csővezeték útján van össze- 20 kapcsolva. A találmány szerinti eljárás példaképpeni foganatosítási módját a találmány szerinti kapcsolási elrendezés működésével kapcsolatban ismertetjük. A mellékelt rajzokon 25 az 1. ábra a nátriumszulfát, a 2. ábra a klórszulfonsav ismert módon való előállítására szolgáló berendezés kapcsolási elrendezését, a 3. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezést áorázolja. 30 1. pé lda Nátriumszulfátot állítunk elő ismert módon (1. ábra). 35 Konyhasót és 98 % töménységű kénsavat megfelelő arányban folyamatosan adagolunk a fűtött, tokos, 550—600 °C hőmérsékletű l szulfátkemencébe, amelyhez a 2 rekuperátor csatlakozik. Az 1 szulfátkemencében képződő nátriumszulfát olvadék a hűtő és őrlő 3 forgó- 40 dobba kerül. A szilárd nátriumszulfát terméket kiszerelik. Az 1 szulfátkemencében a nátriumszulfát mellett képződött hidrogénklorid (sósav) gázt a 4 hűtőben lehűtjük, az 5 mosótoronyban mossuk, majd egy vagy több vizes 6 abszorberbe vezetjük, amelyből 30 % töménységű só- 45 savat nyerünk. 2. példa Klórszulfonsavat ' állítunk elő ismert módon (2. ábra). Ehhez 30 % töménységű sósavat és 98 % töménységű kénsavat vezetünk be a sósav deszorpciójára szolgáló 7 töltetes toronyba, amelyből felül száraz sósav gáz, a 8 hűtőn át pedig felhígult, sósavval szennyezett hulláig dek kénsav távozik. Ezt a hulladéksavat tárolják, megö semmisítik vagy feldolgozzák. A 9 kemence füstgázával üzemeltetett 10 desztillálóból óleum desztillációjával nyert kéntrioxidot és a száraz sósavgázt a háromrészes, töltetes és a hűtött klórszulfon„Q savval locsolt 11 toronyreaktorban reagáltatjuk egymássá! olymódon, hogy a felső töltetrészben a klórszulfonsavban elnyeletett kéntrioxid a középső töltetrészben reagál az ennek aljába bevezetett hidrogénkloriddal; a reakció az alsó töltetrészben fejeződik be, ahonnan a „ klórszulfonsav terméket a 12 hűtőn át vezetjük el. 2
