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Verfahren zur Gewinnung von Lösungen der Sulfate aliphatischer Amine
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100 g Wasser enthält. Das Arbeiten mit einer so verdünnten Lösung von Ammoniumsulfat ist für eine industrielle Anwendung ohne Interesse.
Daher wurde diese Reaktion für die Herstellung von Ammoniumsulfat nicht verwendet.
Auf Grund dieser für Ammoniak genau bekannten Verhältnisse und auf Grund der zwischen den Aminen und Ammoniak bestehenden
Analogie, insbesondere bei der Bildung von
Doppelsulfaten, musste bei einer analogen Reaktion des Amins die Ausfällung von Amindoppel- sulfaten und/oder Amindoppelcarbonaten erwartet werden.
Überraschenderweise gelang es aber unter
Verwendung eines Amins eine Reaktion durch- zuführen, die auf Grund des Standes der Technik bisher für praktisch undurchführbar gehalten wurde.
Man kann nach dem Verfahren gemäss der
Erfindung Aminsulfatlösungen beliebiger Konzentration herstellen ; das Verfahren bietet jedoch den wesentlichen Vorteil, dass konzentrierte
Lösungen erhalten werden können. Insbesondere ist es möglich, Lösungen mit einer Konzentration herzustellen, die unter sehr günstigen Bedingungen eine Herstellung von Kaliumsulfat durch doppelte Umsetzung zwischen einem Aminsulfat und Kaliumchlorid nach der deutschen Patentschrift Nr. 1007750 vom 1. Juli 1956 der Anmelderin gestatten.
Für die praktische Durchführung des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung genügt es, die Reaktionspartner in stöchiometrischen Verhältnissen zu benutzen, d. h. man kann zwei Moleküle des Amins und ein Molekül Kohlensäure je mit einem Molekül des Sulfats reagieren lassen. Wenn die ändern Durchführungsbedingungen des Verfahrens festliegen, begünstigt ein Überschuss an Amin die Reaktion und erhöht die Menge des in Aminsulfat umgewandelten Sulfates. So wurde beispielsweise festgestellt, dass ein Aminüberschuss von ungefähr 10% gegenüber der stöchiometrischen Menge besonders günstige Ergebnisse in bezug auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens liefert.
Man benutzt im allgemeinen eine Kohlensäuremenge, die einem neutralen Amincarbonat entspricht, d. h. ein Molekül CO2 für zwei Moleküle
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des Amins. Die Gegenwart eines Überschusses an Kohlensäure in der Reaktionsmasse wirkt nicht störend ; es ergibt sich dadurch jedoch keine besondere Verbesserung des Verfahrens.
Es wurde weiter gefunden, dass die Reaktion durch höhere Temperaturen begünstigt wird. Ein Sulfat, das leichter reagiert, wie beispielsweise das durch Fällung erhaltene Magnesiumsulfat, wird unter günstigen Bedingungen umgewandelt, wenn man bei normaler Temperatur von ungefähr 200 C arbeitet. Anderseits ist es günstiger, bei wesentlich höheren Temperaturen zu arbeiten, wenn man die natürlichen Sulfate benutzt, die im allgemeinen schwerer reagieren. Bei der Verwendung von natürlichem Kieserit
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HgO)100 C.
Bei der praktischen Durchführung des neuen Verfahrens kann man entweder das vorher in Carbonat umgewandelte Amin einer Lösung oder Aufschwemmung des Magnesiumsalzes in Wasser zugeben oder das feste Salz in eine wässerige Lösung des Amincarbonats einbringen. Die Mischung wird dann während der für die Umwandlung notwendigen Zeit gerührt und gegebenenfalls erwärmt. Dann wird der gebildete Niederschlag durch irgendeine bekannte Massnahme von der Aminsulfatlösung getrennt. Es ist auch möglich, das Verfahren in der Weise durchzuführen, dass man einen Strom reiner oder durch ein inertes Gas verdünnter Kohlensäure durch eine wässerige Lösung des Amins hindurchleitet, die das Magnesiumsalz in aufgelöstem Zustand oder als Suspension enthält und ständig gerührt wird, wobei Kohlensäure absorbiert wird.
Die zweckmässige Durchführungsart des Verfahrens hängt in gewissem Masse von der Konzentration der Aminsulfatlösung ab, die man zu erhalten wünscht. So kann beispielsweise das verhältnismässig leicht in Wasser lösliche Magnesiumsulfat in Form seiner wässerigen Lösung verwendet werden, um selbst stark konzentrierte Aminsulfatlösungen zu gewinnen.
Bei dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung kann man ein primäres, sekundäres oder tertiäres aliphatisches Amin verwenden. Man benutzt vorzugsweise Amine, deren Siede-
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radikal 1-4 Kohlenstoffatome enthält.
Die Aminsulfatlösungen werden hergestellt, um sie als Lösungen weiterzuverwenden, insbesondere zur Herstellung von Kaliumsulfat nach dem Verfahren, wie es in der schon genannten deutschen Patentschrift Nr. 1007750 beschrieben ist. Dieses Verfahren, das aus einer doppelten Umsetzung zwischen dem Aminsulfat und Kaliumchlorid besteht, führt zur Bildung von Aminchlorhydrat, aus dem man das Amin zurückgewinnen kann, um es erneut in einem Kreislaufverfahren zu benutzen. Man hat infolgedessen ein Interesse daran, solche Amine auszuwählen, deren Siedepunkt nicht zu hoch liegt, damit sich die Rückgewinnung leicht durchführen lässt.
Die als Ausgangsstoffe benutzten Salze sind entweder Naturprodukte oder Rückstände anderer Fabrikationsverfahren.
Man benutzt beispielsweise als Magnesiumsalze das Heptahydrat des Magnesiumsulfates (MgS04. 7 H2O) oder das als Kieserit bekannte Monohydrat (MgS04. H2O).
Die Verwendung der Magnesiumsalze erweist sich als sehr vorteilhaft, denn man erhält als Nebenprodukt Magnesiumcarbonat, das ein wertvolles Produkt darstellt. Je nach der Temperatur, bei der die Reaktion durchgeführt wird, gewinnt man entweder das Trihydrat des Magnesium-
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3 H2O),Magnesiumcarbonat, wenn die Temperatur wesentlich höher liegt. Es wurde ausserdem festgestellt, dass Magnesiumsulfat beliebigen Ursprungs mit einem aliphatischen Amin reagiert, selbst wenn keine Kohlensäure verwendet wird, und dass sich dabei Aminsulfat und Magnesia bildet.
Diese Variante des Verfahrens gestattet es-wie oben als Verfahrensweise beschrieben-wenigstens 90% des eingesetzten Sulfats in Form des Aminsulfats in Lösung zu bringen, wobei man die
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verwendet. Je nach den gewählten Temperaturbedingungen und den Reaktionspartnern kann man also die wirtschaftlichen Bedingungen und die Art der Durchführung des Verfahrens variieren und eine Wiedergewinnung des Magnesiums in der günstigsten Form erzielen, d. h., entweder als Magnesia, als basisches Carbonat oder als Carbonat-Trihydrat.
Im folgenden werden-ohne dass hiedurch eine Begrenzung der Erfindung bedingt wäre- einige Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäss der Erfindung beschrieben.
In allen diesen Beispielen sind die Verhältniszahlen als Gewichte oder Gewichtsprozente angegeben.
Beispiel 1 : Zu 155 Teilen einer Lösung, die 52% neutrales Isopropylamincarbonat enthält, gibt man lCO Teile Magnesiumsulfat mit einem Gehalt von 99% an MgSO. PHO.
Diese Mischung wird 4 Stunden lang bei normaler Temperatur von etwa 20 C gerührt, dann trennt man das bei der Reaktion Gefällte durch Filtrieren ab. Nach Entfernen der noch in dem Filtrierrückstand verbliebenen Mutterlauge erhält man 55 Teile Feststoff, der aus dem Trihydrat des Magnesiumcarbonats (MgCO 3. 3 HaO) besteht und 17, 1% Magnesium und 42, 5% COJ enthält. Es sind also 96% des eingesetzten Magnesiumsulfats in Aminsulfat überführt worden.
Die gewonnene Lösung enthält 76, 5 Teile Isopropylaminsulfat in 100 Teilen Wasser.
Beispiel 2 : Man schlämmt 100 Teile natür-
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anMgSO. H O in 200 Teilen Wasser auf. Zu dieser Aufschlämmung gibt man 120 Teile N-Butylamin hinzu, das 96, 5 Gew.-% Amin enthält und rührt die Mischung während 4 Stunden, wobei die Temperatur auf etwa 70 C gehalten wird. Nach Abfiltern des ausgefallenen Niederschlages erhält man eine Lösung, die 83 Teile Butylaminsulfat in 100 Teilen Wasser enthält. Nach Entfernen der Mutterlauge aus dem Niederschlag bekommt man 47 Teile Feststoff, der 82, 5% Mg (OH), und
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siumsulfats in das entsprechende Aminsulfat übergeführt wurden.
Beispiel 3 : In einen Autoklaven, der 544 Teile einer wässerigen Lösung mit einem Gehalt von 52% an neutralem Isopropylamincarbonat enthält, gibt man 200 Teile natürlichen Kieserits mit einem
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Temperatur während etwa 4 Stunden, während die Mischung durchgerührt wird. Nach dem Abkühlen filtriert man und erhält eine Lösung, die 121 Teile Isopropylaminsulfat in 100 Teilen Wasser enthält. Nach vollständiger Entfernung der Mutterlauge besteht der Niederschlag aus 143 Teilen eines festen Stoffes mit folgender Zusammensetzung : 24, 3% Mg, 51% COs und 2, 9% S04. Der Feststoff besteht im wesentlichen aus basischem Magnesiumcarbonat und enthält einen geringen Anteil von Magnesiumsulfat, das
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sind im Laufe des Verfahrens als Aminsulfat in
Lösung gegangen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von Lösungen der Sulfate aliphatischer Amine, bei dem als
Ausgangsstoff Magnesiumsulfat verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass man das Magnesium- sulfat in wässerigem Milieu mit einem aliphati- schen Amin-vorzugsweise in Gegenwart von Kohlensäure-reagieren lässt und die dabei aus- gefällte Magnesiumverbindung von der entstan- denen Lösung des Aminsulfats trennt.