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Verfahren zur Darstellung von Salpetersäure aus Nitraten und Schwefelsäure.
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der Schwefelsäure und die Abdestinierung der Salpetersäure. Bei diesen Verfahren zeigt sich jedoch der Nachteil, dass sich nur zunächst ein Teil des Salpeters mit der Schwefelsäure umsetzt. weit bei niedriger Temperatur (bei etwa 140 C) die Umsetzung des Salzes mit der Schwefelsäure im Sinne der Polysulfatbildung erfolgt, während der übrige Teil des Salpeter sich als Kristall- huste am Boden des Rt'aktiol1sraumes ansetzt.
Diese Salpeterkruste wird hier leicht überhitzt und gibt dadurch Veranlassung zum Überschäumen des Reaktionsraumes oder zu explosionsartigen Gasentwicklungen, wodurch trotz sorgfältigster Überwachung der Retortenfeuerung ein häufiges Ausblasen von Salpetersäuredämpfen und damit eine Gefährdung der Arbeiter ver- anfasst, wird. Ausserdem findet auch infolge der tberhitzung der Salpeterkruste am Boden der
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säure beendet, so wird der Reaktionsrückstand der Phase 2 in einen besonderen Reaktionsraum übergeführt und hier unter weiterer Steigerung der Temperatur das vorhandene Wasser und die letzten Reste von Salpetersäure ausgetrieben (Phase 3).
Die praktische Ausführung des Verfahrens soll im folgenden an dem Beispiel der Verwendung von Chitisalpeter näher beschrieben werden.
Für die Ausführung des Verfahrens eignet sich am besten ein System von drei Kesseln, von denen zwei parallelgescbaltet sind, während der dritte mit den beiden anderen Kesseln in Verbindung steht. Alle drei Kessel werden in bekannter Weise geheizt. Zweckmässgerweise arbeitet man so, dass während in dem ersten Kessel die eine Phase, in dem zweiten Kessel die andere Phase stattfindet, während der dritte Kessel zur Austreibung des Restes der Salpetersäure dient. Angenommen, Kessel i ist neu zu chargieren.
Ohne dass eine Abkühlung des Kessels erforderlich wäre, wird nun in den Kessel, am besten mittels einer mechanischen Aulgabeschnecke oder dgl., almählich ein Teil, bis etwa zur Hälfte der Salpetercharge und gleichzeitig die gesamte Menge Schwefelsäure, welche zur Umsetzung der ganzen Salpetercharge nötig ist, eingeführt. Die Zufuhr des Salpeters wird so geregelt, dass stets ein Überschuss von Schwefelsäure in dem Kessel vorhanden ist. Dies kann auch in der Weise bewirkt werden, dass die Schwefelsäure mit dem entsprechenden Teil der Nitrateharge, in kaltem Zustande vor Einführung in den Kessel gemischt wird, worauf dann die Mischung eingetragen wird.
Die Temperatur wird in dem Kessel während
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Da bei der herrschenden Temperatur von etwa 14 (J1 C das vorhandene Wasser von der überschüssigen Schwefelsäure bzw. dem gebildeten Polysulfat zurückgehalten wird, destilliert nur hochkonzentrierte Salpetersäure ab. Der Rückstand besteht aus Natriumpolysulfat. Nachdem diese Phase des Prozesses beendet ist, wird die Schwefeläurezufuhr unterbrochen und der Rest bzw. die zweite Hälfte der Salpetercharge wiederum allmählich und dem Fortgang der Reaktion entsprechend in den Kessel eingeführt. Gleichzeitig wird die Temperatur auf 160 bis 1709C gesteigert.
Es findet nun eine Umsetzung zwischen dem frischen Salpeter und dem vorhandenen Polysulfat statt, und zwar nach folgender Gleichung :
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Die erhaltene Säure ist ebenfalls noch konzentriert, jedoch je nach der Temperatursteigerung etwas schwächer, wie von Phase 1. Nach Beendigung dieser Phase des Prozesses wird der Reaktionsrückstand, bestehend ans Bisulfat, Wasser und Saipetersäureresten, in den dritten Kessel übergeführt und hier unter Steigerung der Temperatur bis auf etwa 250 C und höher vollständig entwässert und von den letzten Spuren Salpetersäure befreit, die als schwache Säure gewonnen wird.
In dem Kessel 2 findet derselbe Vorgang wie in dem Kessel 1 statt, nur immer um eine Phase verschoben. Anstatt von den drei Kesseln zwei parallel zu schalten, kann man auch die drei Kessel hintereinanderschalten und dann in dem ersten Kessel die erste Phase, m dem zweiten Kessel die zweite Phase und in dem dritten Kessel die dritte Phase des Prozesses stattfinden lassen. In diesem Falle wird in dem ersten Kessel etwa ein Äquivalent Salpeter und zwei Äquivalente Schwefelsäure eingeführt und die Temperatur auf 1401) gehalten. Ist die erste Phase des Prozesses beendet, so wird der Reaktionsrückstand dieser Phase in den zweiten Kessel übergeführt und dazu allmählich der Rest der Satpetercharge, jedoch kerne Schwefelsäure eingebracht.
In dem zweiten Kessel wird die Temperatur auf 160 bis 170 C gehalten. Nach Beendigung der zweiten Phase des Prozesses wird dann der Rückstand in dem dntten Kessel übergeführt und hier der Schlussbehandlung unterworfen.
Man kann auch alle Phasen m ein und demselben Kessel durchführen.
Verwendet man als Ausgangsmaterial statt Chilisalpeter andere Nitrate, z. B. Kalksalpeter, so sind natürlich die erforderlichen Temperaturen und Mengenverhältnisse in'den einzelnen Phasen entsprechend abzuändern.
Der Fortschritt des neuen Prozesses besteht darin, dass man einerseits, wie bereite erwahnt, die Übetstände der bisherigen Verfahren vermeidet, andererseits aber noch folgende Vorteile erzielt :
Zunächst erhält man durch die Teilung des Prozesses in die verschiedenen Phasen sehr
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sehr hygienischen und gefahrlosen Betrieb zur Folge. Schliesslich erhält man auch eine gesteigerte Produktionsleistung, weil es nicht notwendig ist, die Kessel von einer Charge zur anderen, wie bisher, abzukühlen.
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Verfahren zur Darstellung von Salpetersäure aus Nitraten und Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze zur Zeisetzung einer gegebenen Nitratcharge erforderliche Menge Schwefelsäure zunächst nur mit einem Teil der Nitratcharge in die Retorte eingeführt und auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der zwar die ganze Menge des eingeführten Nitrats umgesetzt wird, jedoch nur hochprozentige Salpetersäure überdestilliert (Phase 1), worauf die Einführung des Restes der Nitratcharge erfolgt und durch gesteigerte Erhitzung die vollständige Umsetzung des Nitrates und die vollständige Austreibung der Salpetersäure und des vorhandenen Waters bewirkt wird (Phase 2).
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Process for the preparation of nitric acid from nitrates and sulfuric acid.
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sulfuric acid and the destructiveness of nitric acid. However, these processes have the disadvantage that initially only part of the nitric acid reacts with the sulfuric acid. the reaction of the salt with the sulfuric acid in the sense of the formation of polysulphate takes place far at a low temperature (at about 140 C), while the remaining part of the saltpetre takes place as a crystal cough at the bottom of the lactic acid space.
This nitric acid crust is slightly overheated here and causes the reaction space to foam over or to explosive gas development, which in spite of the most careful monitoring of the retort furnace causes frequent blowing out of nitric acid vapors and thus a hazard for the workers. In addition, as a result of the overheating of the saltpeter crust at the bottom of the
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Acid ends, the reaction residue from phase 2 is transferred to a special reaction chamber and the water present and the last residues of nitric acid are expelled here with a further increase in temperature (phase 3).
The practical implementation of the method will be described in more detail below using the example of the use of chitis nitrate.
A system of three boilers, two of which are connected in parallel, while the third is connected to the other two boilers, is best suited for carrying out the process. All three boilers are heated in a known manner. It is expedient to work in such a way that one phase takes place in the first tank and the other phase in the second tank, while the third tank is used to drive off the remainder of the nitric acid. Assume that boiler i is to be recharged.
Without the boiler having to cool down, a part, up to about half of the saltpeter charge and at the same time the entire amount of sulfuric acid, which is necessary to convert the entire saltpetre charge, is now gradually fed into the boiler, preferably by means of a mechanical discharge screw or the like , introduced. The supply of nitric acid is regulated in such a way that there is always an excess of sulfuric acid in the boiler. This can also be achieved in such a way that the sulfuric acid is mixed with the corresponding part of the nitrate charge in the cold state before it is introduced into the boiler, whereupon the mixture is added.
The temperature is in the boiler during
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Since at the prevailing temperature of about 14 (J1 C the existing water is retained by the excess sulfuric acid or the polysulphate formed, only highly concentrated nitric acid distills off. The residue consists of sodium polysulphate. After this phase of the process has ended, the supply of sulfuric acid is interrupted and the remainder or the second half of the saltpetre charge is again gradually introduced into the boiler as the reaction progresses, while the temperature is raised to 160 to 1709C.
There is now a conversion between the fresh saltpeter and the existing polysulphate, according to the following equation:
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The acid obtained is also still concentrated, but somewhat weaker depending on the increase in temperature, as in phase 1. After completion of this phase of the process, the reaction residue, consisting of bisulfate, water and saipitic acid residues, is transferred to the third kettle and here while increasing the temperature completely dehydrated up to about 250 C and higher and freed from the last traces of nitric acid, which is obtained as a weak acid.
The same process takes place in boiler 2 as in boiler 1, only shifted by one phase. Instead of connecting two of the three boilers in parallel, you can also connect the three boilers in series and then let the first phase take place in the first boiler, the second phase in the second boiler and the third phase of the process in the third boiler. In this case, about one equivalent of nitric acid and two equivalents of sulfuric acid are introduced into the first kettle and the temperature is kept at 1401). When the first phase of the process has ended, the reaction residue from this phase is transferred to the second kettle and the remainder of the Satpeter charge, but no sulfuric acid, is gradually introduced.
The temperature in the second kettle is kept at 160 to 170 ° C. After the end of the second phase of the process, the residue is then transferred to the third vessel and subjected to the final treatment here.
All phases can also be carried out in one and the same boiler.
If you use other nitrates instead of chilli nitrates as the starting material, e.g. B. calcium nitrate, so of course the required temperatures and proportions in the individual phases have to be changed accordingly.
The progress of the new process is that on the one hand, as already mentioned, one avoids the excesses of the previous procedures, on the other hand the following advantages are achieved:
First of all, by dividing the process into the different phases, you get a lot
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very hygienic and safe operation. Ultimately, you also get an increased production output because it is not necessary to cool the boiler from one batch to another, as before.
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Process for the preparation of nitric acid from nitrates and sulfuric acid, characterized in that the entire amount of sulfuric acid required for the formation of a given nitrate charge is initially introduced into the retort with only part of the nitrate charge and heated to a temperature at which the entire amount of the introduced Nitric acid is converted, but only high-percentage nitric acid is distilled over (phase 1), whereupon the remainder of the nitrate charge is introduced and, through increased heating, the complete conversion of the nitrate and the complete expulsion of the nitric acid and the existing water is effected (phase 2).