AT82650B - Verfahren zur Herstellung von Alkalinitraten. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Alkalinitraten. 
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   Das Verfahren spielt sich beispielsweise wie folgt ab : In einem mit Anwärmevorrichtung und Kühlung versehene Behälter werden 250 1   550/piger   wässriger Salpetersäure unter Erwärmen auf   800 mit   200 kg Kaliumsulfat unter gutem Umrühren versetzt. Sobald sich das Sulfat gelöst hat, wird die Erwärmung unterbrochen und die Kühlung angestellt. 



  Während nun umgerührt wird und der Inhalt des Behälters sich allmählich auf 200   abkühlt,   scheidet sich Kaliumnitrat aus. Man trennt nun die Mutterlösung vermittelst einer Nutsche aus säurefestem Material von dem ausgeschiedenen Salze ab und verdrängt die noch anhaftende Mutterlösung mittels Wasser oder mittels   wässriger Salpetersäure.   Der so gewonnene Kalisalpeter, noch etwas Feuchtigkeit oder Spuren von Salpetersäure haltend, kann in bekannter Weise umkristallisiert, oder je nach dem Verwendungszwecke lediglich getrocknet und sodann weiterverarbeitet werden. In letzterem Falle wendet man zweckmässigerweise als letztes Waschwasser ein solches an, das geringe Mengen Kaliumhydroxyd und Kaliumkarbonat enthält, um die letzten noch anhaftenden Spuren freier Säure zu neutralisieren.

   Wenn es sich um Gewinnung besonders reinen Salpeters handelt, kann man das Abkühlen der Lösungen von Zeit zu Zeit unterbrechen und das ausgeschiedene Nitrat fraktioniert aus dem Prozess ziehen. Die bei höheren Temperaturen ausgeschiedenen Fraktionen zeichnen sich durch grosse Reinheit aus. Die anfallenden Mutter-und Waschlösungen gehen wieder zum Teil oder ganz in das Verfahren zurück oder werden sonstigen Zwecken zugeführt. 



   Mit dem beschriebenen Verfahren sind folgende technische Vorteile veibunden : Es gelingt damit, aus Salpetersäure von noch ziemlich niedriger   Konzentiation,   lediglich unter Aufwendung der wohlfeileren Alkalisulfate und einer nur wenig grossen   Wärmezufuhr   in einer einzigen Operation feste Alkalinitrate aus wässrigen Lösungen abzuscheiden, ohne die teuren Alkalikarbonate oder Hydroxyde verwenden und weitgehende Verdampfung vornehmen zu müssen. Feiner ist es bei diesem Verfahren nicht nötig, die freie Energie des chemisch sehr wertvollen freien Wasserstoffjons in der wässrigen Lösung, durch einfache Neutralisation fast ungenutzt zu zerstören, sondern das energiereiche freie Wasrerstoffjon geht zu beliebiger Verwendung in die Mutter-und Waschlösungen über.

   Derart ermöglicht dieses Verfahren es auch, die in den grossen Salzlagerstätten vorhandenen in Form von Alkali-und Erdalkalisulfaten gebundenen Mengen Schwefelsäure über die Alkalisulfate, welche daraus hergestellt werden, mittels Salpetersäure in eine aktive oder teilweise freie Form überzuführen. 



   Selbstverständlich kann man auch als Sulfate Mischungen oder Doppelsalze aus den Sulfaten mehrerer Alkalien benutzen und insbesondere die in der Stassfurter Industrie 
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 sulfat, das ganz oder zum Teile wieder dem ursprünglichen Verfahren unterzogen werden kann, oder sonstigen Verwendungszwecken zugeführt wird. 



   Oder man gibt zu ca.   300l 600f0iger   Salpetersäure von   350 420g NaNH4S4. Ha   unter gutem Umrühren hinzu und lässt auf etwa 50 abkühlen. Durch Trennen in üblicher Weise erhält man ca. I00 kg Natrium-Ammoniumnitrat, während die Mutterlösung wie bei dem vorhergehenden Beispiele weiterbehandet ein saures Natrium-Ammonium-Sulfat ergibt. 



   Man erhält auf diese Weise in einem Arbeitsgange Alkalinitrate von je nach ihrem Nitratgemisch verschieden grossem Nitrat-Stickstoffgehalt ohne andere Beimischungen. Will man, wie oben angedeutet, von Magnesiumdoppelsulfaten ausgehen, so verfährt man beispielsweise wie folgt :
300 kg vom Calcinieren noch warme Kaliummagnesiasulfate werden in ein druckfestes verschlossenes Gefäss, in dem sich bereits 4001 Salpetersüure von 22 Be befinden, unter Rühren eingebracht und entweder durch Erwärmen oder Kühlen auf eine Temperatur von   910 gebracht.   Ist völlige Lösung eingetreten, so wird von Trübungen abfiltriert und in gasdicht   abschliessbare   mechanische Kristallisierapparate, die mittels eines Gasabzuges mit einer Salpetersäurekondensation in Verbindung stehen, gebracht.

   Während nun die Temperaturentziehung im Gange ist, befördert man das sich abscheidende Kaliumnitrat aus dem Kristallisierapparat, bis kein weiteres Salz mehr ausfällt. 



   Oder man verfährt wie folgt :
In einem mit Rührwerk versehenen Behälter, der mittels gasdichten Abzuges mit einer Salpetersäurekondensation in Verbindung steht, lässt man zu heisser Salpetersäure von 33   Be,   und zwar   300 1   davon, 250 kg Natriummagnesiumsulfat in feingemahlener Form einlaufen, und rührt unter eventuellem Erhitzen so lange, bis das Natriumsulfat in der Hauptsache in Lösung gegangen ist. Mittels geschlossener Nutsche wird von dem grossenteils 

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 sodann mit Wasser gewaschen, wodurch man, falls noch etwas getrocknet wird, 100 kg Kieserit sehr reiner Qualität bekommt.

   Die abgetrennte Mutterlösung nun wird in Kristallisiertröge gebracht und soweit als möglich auf 10 bis 150, sei es einfach durch Stehenlassen an der Luft oder sonstwie gebracht, worauf man die'Mutterlösung ablaufen lässt, den auskristallisierten Natronsalpeter noch etwas abnutscht und je nach dem weiteren Verwendungszwecke weiterbehandelt. So erhält man ca. go kg eines   90%gen   Natriumnit ates, das für die meisten Zwecke genügend rein ist oder höchstens noch einer gelinden Trocknung bedarf. 



   In ganz analoger Weise kann auch   mit Ammoniummagnesiumsulfat   verfahren werden, um entsprechende Nitrate zu erhalten. 



   Die einzelnen Arbeitsvorgänge können unter Umständen zweckmässigerweise unter 
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 um einen Anschluss des Reaktionsgefässes an eine Kondensationsvorlage bei dem etwaigen Erwärmen entweichende Salpetersäuregase zu vermeiden. Will man umgekehrt mit einer Kondensationsanlage arbeiten, so kann man je nach den Verhältnissen mit Unterdruck arbeiten. Man muss dann das Reaktionsgefäss mit einer Kondensationsanlage verbinden, deren Druck an der Anschlussstelle niedriger als Atmosphärendruck gehalten wird. 



   Ferner kann beispielsweise in der Arbeitsphase der Wärmeentziehung die nach dem Verfahren erhaltene Lösung in geschlossenen Gefässen und unter Überdruck gekühlt werden, um ein Entweichen von Salpetersäuregas und damit einen Rückgang der Reaktion zu vermeiden, oder man kann dieses auch dadurch erzielen, dass man mit Unterdruck arbeitend, solche Luft-oder Gasgemische über der zu kühlenden   Lösung   passieren lässt, die bei der gerade herrechenden Temperatur der Lösung der Salpetersäure gesättigt sind. 



   Diese Modifikationen des Verfahrens können je nach den Arbeitsbedingungen nützlich sein, um Verluste an Salpetersäure zu vermeiden, um den Umsatz zu erhöhen. 



   Bei dieser Gewinnung von Nitraten aus verdünnter Salpetersäure und Sulfaten entfallen Mutterlaugen, die neben Bisulfaten noch Salpetersäure teils frei, teils in gebundener Form enthalten. Wenn man diese Mutterlaugen der Destillation unterwirft, so erhält man eine verdünnte Salpetersäure, die man entweder anderweitig verwendet oder durch stickoxydhältige Gase mit und ohne Beimengung von Luft anreichert. Die so erhaltene Salpetersäure kann wieder in den Process zurückkehren, indem sie wieder mit Sulfaten umgesetzt wird. 



   Dadurch ist es möglich, die gesamte in das Verfahren eingehende Salpetersäure lediglich mittels Sulfaten in feste Nitrate überzuführen. Das in den abdestillierten Mutterlaugen zurückbleibende saure Sulfat kann in verschiedener Weise verwendet werden. Zweckmässig wird es wieder in neutrales Sulfat übergeführt, das für den Prozess wieder verwendet wird. Dies kann beispielsweise geschehen, indem die von der Destillation der verdünnten    Salpetersäure   zurückbleibenden Rückstände durch Behandeln mit Wasser in an sich bekannter Weise von den sauren Bestandteilen im wesentlichen befreit werden, so dass nahezu neutrales Sulfat zurückbleibt. 



   Die Nutzbarmachung des bei der'Destillation der freien Salpetersäure zurückbleibenden Bisulfates kann aber auch derart geschehen, dass das Bisulfat zur Zersetzung anderer Salze beispielsweise von Kochsalz verwendet werden kann, als in bekannter Weise im Gemisch mit Salz erhitzt wird. 



   Man erhält dann wieder Sulfat für die Behandlung der verdünnten Salpetersäure und gleichzeitig Salzsäure, macht also das Alkali des Chlorides für den   Prozess   der Gewinnung der Nitrate selbst dienstbar, indem man auf diesem Wege mittelbar von den Chloriden zu den Nitraten gelangt. Schliesslich kann man die sauren Sulfate der Mutterlaugen, die selbstverständlich je nach der Art der angewandten Ausgangsmaterialien auch Gemische von
Sulfaten sein können, auch auf Salpeter, der eventuell aus dem Verfahren stammen kann, zur Einwirkung bringen, um aus den sauren Sulfaten und den Nitraten wasserfreie bzw. hoch konzentrierte Salpetersäure zu gewinnen. 



   Man erzielt also mittelbar aus der angewandten verdünnten Salpetersäure hochkonzentrierte Salpetersäure. 



   Der Prozess spielt sich beispielsweise wie folgt ab :
Zu   300l Salpetersäure   von ca.   ziBe   fügt man unter Erwärmen   300 kg   eines aus einer früheren Operation gewonnenen Mutterlaugenrückstandes zu der etwa aus 65% Natriumsulfat,   30%   Natriumbisulfat und 5% Natronsalpeter besteht. Man gewinnt in der eben beschriebenen Weise aus diesem   Gemisch 130kg eines 98/oigen   Natronsalpeters. Sodann wird die verbleibende Mutterlösung durch Destillation von der nicht als Nitrat ausgeschiedenen
Salpetersäure und dem Wasser befreit, wodurch ungefähr 200kg eines Bisulfates mit etwa   33%   freier Schwefelsäure entstehen. 

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   Dieses Gemisch wird etwas zerkleinert und nunmehr in einer mit Rührwerk-und Vakuumanschluss versehenen Destillationsretorte mit den oben gewonnenen   130 kg   Salpeter zusammengebracht. Wird nun in bekannter Weise z. B. bei einem Vakuum von 300   MM   Quecksilber und allmählich steigender Temperatur destilliert, so erhält man konzentrierte Salpetersäure von 48   Be.   Zweckmässig ist es nach Übergang von   45 l   Salpetersäure den Prozess zu unterbrechen, denn es ist nicht erforderlich, dass sämtlicher Salpeterstickstoff aus dem Rückstand abgetrieben werde, denn die hinterbleibenden 300 Rückstand können sofort wieder von neuem mit verdünnter Salpetersäure in Reaktion gebracht werden. 



   Eine weitere Verwendungsart der von der Salpeterherstellung zurückbleibenden schwefelsauren Mutterlauge ist die, dass die abdestillierten Mutterlaugen, also'die bisulfathaltigen   Rückstände, mit   Ammoniakgas abgesättigt werden und aus den entstehenden Ammoniakdoppelsulfaten in bekannter Weise Ammonsulfat einerseits und neutrale Sulfate andrerseits gewonnen werden, welche letztere wieder in den ursprünglichen Prozess zurückgehen. 



   Für diese Art der Nutzbarmachung der sauren Sulfatmutterlaugen von der Salpeterherstellung ist es selbstverständlich nicht notwendig, dass die Mutterlaugen nur das Sulfat einer Base enthalten, es können vielmehr selbstverständlich auch in den Mutterlaugen gemischte Sulfate enthalten sein. Die Rückstände der mehrere Sulfate enthaltenden Mutterlaugen werden in gleicher Weise verwendet ; wie in dem Falle, in dem die Mutterlaugen nur ein Sulfat enthalten. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :   1.   Verfahren zur Herstellung von Alkalinitraten, dadurch gekennzeichnet, dass wässrige freie Salpetersäure enthaltende Flüssigkeiten mit Alkalisulfaten in einer derartigen Menge behandelt werden, dass das Alkalisulfat in Bisulfat übergeführt wird, worauf die festen Abscheidungen, die im wesentlichen aus Alkalinitraten bestehen, von den Mutterlaugen, die Alkalinitrat, Alkalisulfat, Alkalibisulfat, freie Salpetersäure und Schwefelsäure enthalten, in bekannter Weise getrennt werden.

Claims (1)

1. 2. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung des Alkalisulfats in der wässrigen salpetersäurehaltigen Flüssigkeit unter Zufuhr von Wärme geschieht und die Ausscheidung des gebildeten Alkalinitrats durch Entziehung von Wärme gefördert wird.

   3. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Einwirkung von Salpetersäure auf Alkalisulfat enthaltene feste, im wesentlichen aus Alkalinitrat bestehende Anteil mit neuen Mengen einer Salpetersäure enthaltenden wässrigen Flüssigkeit mit oder ohne Wärmezufuhr zusammengebracht, und das mit oder ohne Wärmeentziehung erhaltene feste Salz von der Lauge getrennt wird.

   4. Eine Ausführungsform'des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Sulfate Doppelverbindungen oder Mischungen aus verschiedenen Alkalisulfaten oder aus Alkalibisulfaten und Erdalkalisulfat, insbesondere Magnesiumsulfat, benutzt werden.

   5. Bei dem Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4, die Massnahme, dass zur Beeinflussung der Reaktion und zur Vermeidung von Salpetersäureverluste das gesamte Verfahren oder einzelnen Arbeitsphasen desselben unter vom atmosphärische verschiedenem Druck durchgeführt werden.