DE10118383A1

DE10118383A1 - Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure

Info

Publication number: DE10118383A1
Application number: DE10118383A
Authority: DE
Inventors: Paul Hofmann; Franz Josef Sanden; Walter Doerflinger
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-10-24
Also published as: TWI228488B; JP4349806B2; EP1379467A2; US20050074389A1; WO2002083554A3; WO2002083554A2; JP2004529841A

Abstract

Demgemäß wurde ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure durch Destillation oder Rektifikation von Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische in einer Kolonne, indem man 85 bis 95 Gew.-% Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische bei Temperaturen von 70 bis 110 DEG C und einem Druck von 0,1 bis 2 bar destilliert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure durch Destillation oder Rektifika tion von Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische in einer Kolonne, wobei man 85 bis 95 Gew.-% Salpetersäure, Roh salpetersäure oder deren Gemische bei Temperaturen von 70 bis 110°C und einem Druck von 0,1 bis 2 bar destilliert.

Aus der SU-A-11 01 249 ist ein Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure aus 60%iger Rohsalpetersäure durch auf wendige Mehrfachdestillation bekannt.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß Kationen wie Calcium, Magnesium, Natrium und Zink als Verunreinigungen in der Größen ordnung von mehr als 1 ppm vorkommen.

Der vorliegende Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den zu vor genannten Nachteilen abzuhelfen.

Demgemäß wurde ein neues und verbessertes Verfahren zur Her stellung von hochreiner Salpetersäure durch Destillation oder Rektifikation von Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische in einer Kolonne gefunden, welches dadurch gekenn zeichnet ist, daß man 85 bis 95 Gew.-% Salpetersäure, Rohsal petersäure oder deren Gemische bei Temperaturen von 70 bis 110°C und einem Druck von 0,1 bis 2 bar destilliert.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie folgt durchgeführt wer den:

Die hochreine Salpetersäure kann durch diskontinuierliche oder bevorzugt kontinuierliche Destillation, bevorzugt Rektifikation von 85 bis 95 Gew.-%iger Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische bei Temperaturen von 70 bis 115°C, bevorzugt 75 bis 100°C, besonders bevorzugt 80 bis 90°C drucklos oder gegebenen falls bei leichtem über- oder Unterdruck, also im Bereich von 0,1 bis 2 bar, bevorzugt 0,5 bis 1,5 bar, besonders bevorzugt bei At mosphärendruck (Normaldruck) erhalten werden. Die Sumpftemperatur der Destillation liegt in der Regel bei 100 bis 140°C, bevorzugt bei 110 bis 130°C, besonders bevorzugt bei 115 bis 125°C.

Dabei kann 85 bis 95 Gew.-%ige Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische direkt im Sumpf der Kolonne oder an jeder be liebigen Stelle der Kolonne zugeführt oder bevorzugt hochkonzen trierte Rohsalpetersäure eingesetzt und mit einem Verdünnungsmit tel an jeder beliebigen Stelle der Kolonne zugeführt werden, so daß sich ein zu reinigender Salpetersäuregehalt nach dieser Zu gabe von 85 bis 95 Gew.-% einstellt. Diese 85 bis 95 Gew.-%ige Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische durchläuft anschließend ein bis fünf, bevorzugt ein bis drei, besonders be vorzugt ein bis zwei theoretische Böden. In der Regel kann der Zulauf Umgebungstemperatur haben, jedoch ist es vorteilhaft den Zulauf in der Regel auf 40 bis 90°C aufzuheizen, bevorzugt wird der Zulauf auf Temperaturen von 70 bis 90°C, bevorzugt 75 bis 85°C, besonders bevorzugt 78 bis 82°C erwärmt.

Hochkonzentrierte Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische enthält 95 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 96 bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt 97 bis 98 Gew.-% Salpetersäure und ist nach allgemein üblichen Verfahren erhältlich, beispielsweise durch Um setzung von NO_x und Wasser im Autoklaven oder der Umsetzung von NO_x und Wasser und Aufkonzentration mittels azeotroper Destilla tion durch Zusatz von Schwefelsäure.

Die erfindungsgemäße hochreine Salpetersäure enthält in der Regel 0,005 bis 0,1 [mg/kg] Sulfat, bevorzugt 0,01 bis 0,09 [mg/kg] Sulfat, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,08 [mg/kg] Sulfat und in der Regel 0,005 bis 0,1 [mg/kg] Chlorid, bevorzugt 0,01 bis 0,09 [mg/kg] Chlorid, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,08 [mg/kg] Chlorid und 0,05 bis 1 [ppb] Natrium, bevorzugt 0,07 bis 0,8 [ppb] Natrium, besonders bevorzugt 0,09 bis 0,5 [ppb] Natrium, insbesondere 0,1 bis 0,3 [ppb] Natrium und zusätzlich Verunreinigungen von jeweils 0,1 Gew.-ppb (ppb = parts per bil lion) oder weniger pro Kation (ausgenommen H⁺). So liegt der Ge halt an Chrom in der Regel bei 0,001 bis 0,09 [ppb], bevorzugt 0,005 bis 0,07 [ppb], besonders bevorzugt 0,007 bis 0,05 [ppb]. Der Gehalt an Calcium liegt in der Regel bei 0,005 bis 0,1 [ppb], bevorzugt 0,01 bis 0,09 [ppb], besonders bevorzugt 0,015 bis 0,07 [ppb]. Der Gehalt an Kalium liegt in der Regel bei 0,005 bis 0,1 [ppb], bevorzugt 0,01 bis 0,09 [ppb], besonders bevorzugt 0,015 bis 0,07 [ppb]. Der Gehalt an Eisen liegt in der Regel bei 0,005 bis 0,1 [ppb], bevorzugt 0,01 bis 0,09 [ppb], besonders be vorzugt 0,015 bis 0,07 [ppb]. Der Gehalt an Magnesium liegt in der Regel bei 0,001 bis 0,09 [ppb], bevorzugt 0,005 bis 0,07 [ppb], besonders bevorzugt 0,007 bis 0,05 [ppb]. Der Gehalt an Zink liegt in der Regel bei 0,005 bis 0,1 [ppb], bevorzugt 0,01 bis 0,09 [ppb], besonders bevorzugt 0,015 bis 0,07 [ppb]. Der Gehalt an Kupfer liegt in der Regel bei 0,005 bis 0,1 [ppb], bevorzugt 0,01 bis 0,09 [ppb], besonders bevorzugt 0,015 bis 0,07 [ppb]. Der Gehalt an Mangan liegt in der Regel bei 0,005 bis 0,1 [ppb], bevorzugt 0,008 bis 0,09 [ppb], besonders bevorzugt 0,01 bis 0,07 [ppb]. Der Gehalt an Aluminium liegt in der Regel bei 0,005 bis 0,1 [ppb], bevorzugt 0,01 bis 0,09 [ppb], besonders bevorzugt 0,02 bis 0,08 [ppb].

Als Verdünnungsmittel eignen sich neben Wasser, das bevorzugt deionisiert eingesetzt wird, zur Einstellung der 85 bis 95 Gew.-%igen Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische auch verdünnte Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemi sche, in der Regel 5 bis 95 Gew.-%ige, bevorzugt 50 bis 95 Gew.-%ige, besonders bevorzugt 60 bis 95 Gew.-%ige Salpeter säure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische, wässrige anorgani sche Lösungen wie verdünnte Salzlösungen, wässrige organische Lösungen wie Alkohole oder Laugen verwendet werden. Ebenso kann hochkonzentrierte Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische auch in der Kolonne mit wasserhaltigen Lösungen gemischt werden, anstelle der Mischung im Zulauf.

Die gesamte Kolonne und ihre Nebenapparate oberhalb des Kolonnen sumpfes bestehen in der Regel aus nicht metallischen Bauteilen, bevorzugt aus Glas oder temperaturbeständigem Kunststoff wie hochfluorierte Werkstoffe, beispielsweise Teflon, das bevorzugt zur Auskleidung dient. Besonders bevorzugt verwendet man Boro silikatglas. Der Verdampfer kann Heizstäbe z. B. aus Tantal ent halten.

Die Kolonne besteht in der Regel aus zwei oder mehreren wie zwei bis zwölf, bevorzugt drei bis zehn, besonders bevorzugt vier bis neun, insbesondere fünf bis acht Abschnitten. An den jeweils unteren Abschnitten befindet sich in der Regel ein Tragrost, der eine Kolonnenpackung trägt. Die Packung der Kolonne kann entweder aus einer Füllkörperschüttung oder aus einer strukturierten Pac kung aus Glas, Teflon oder deren Gemische bestehen. Solche Kolon nen haben in der Regel ein oder zwei bis zwölf, bevorzugt drei bis zehn, besonders bevorzugt vier bis neun, insbesondere fünf bis acht theoretische Böden. Als Füllkörper eigenen sich alle bekannten Füllkörper oder deren Gemische wie beispielsweise Raschigringe, Pallringe, Berl-Sattel oder Prymringe.

Oberhalb der Kolonne kann ein Kondensator, z. B. ein Rohrbündel wärmetauscher aus Glas, der mit Kühlwasser oder gegebenenfalls mit einem anderen Kühlmittel betrieben wird, die erfindungsgemäße hochreine Salpetersäure kühlen. Ein Teil des gereinigten Produk tes kann in die Kolonne zurückgeführt werden.

Beispiele Beispiel 1

In einer Kolonne aus Borosilikatglas und einem Verdampfer mit Tantalheizstäben, einem Verhältnis von Kolonnenhöhe zum Kolonnen durchmesser von 3 : 1,6 Glasschüssen aus Glasraschigringen (Durchmesser 25 mm) mit Tragerost und einem Zulauf zwischen dem 2. und 3. Glasschuß wurde hochkonzentrierte 95 bis 100 gew.-%ige Rohsalpetersäure im Sumpf vorgelegt und 75 bis 95 Gew.-%ige Roh salpetersäure durch den Zulauf zugeführt, daß eine Salpetersäue konzentration von 85 bis 95 Gew.-% entstand. Es wurde ein Rück laufverhältnis von 0,4 und eine Kopfabzugskonzentration von 98,5 bis 99,5 Gew.-% Salpetersäure eingestellt. Die Sumpftempera tur betrug 120 bis 125°C und die Kopftemperatur 82 bis 84°C. Man erhielt eine hochreine Salpetersäure mit folgender Spezifikation:

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure durch Destillation oder Rektifikation von Salpetersäure, Rohsal petersäure oder deren Gemische in einer Kolonne, dadurch gekennzeichnet, daß man 85 bis 95 Gew.-% Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische bei Temperaturen von 70 bis 115°C und einem Druck von 0,1 bis 2 bar destilliert.

2. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Destilla tions- oder Rektifkationskolonne bei Atmosphärendruck betreibt.

3. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillations- oder Rektifkationskolonne mindestens drei theoretische Böden enthält.

4. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillations- oder Rektifkationskolonne mindestens vier theoretische Böden enthält.

5. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man 85 bis 95 Gew.-% Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische im Sumpf vorlegt oder an jeder beliebigen Stelle der Kolonne einfügt, mit der Maßgabe, daß oberhalb des Zulaufes noch ein bis fünf theoretische Böden liegen.

6. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man hochkonzentrierte Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische im Sumpf vorlegt und durch ein Verdünnungsmittel über einen Zulauf die Konzentration auf 85 bis 95 Gew.-% einstellt und diese 85 bis 95 Gew.-%ige Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische anschließend noch ein bis fünf theoretische Böden durchläuft.

7. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man hochkonzentrierte Salpetersäure, Rohsalpetersäure oder deren Gemische im Sumpf vorlegt und durch ein Verdünnungsmittel über einen Zulauf die Konzentration auf 85 bis 95 Gew.-% einstellt und diese 85 bis 95 Gew.-%ige Salpetersäure, Roh salpetersäure oder deren Gemische anschließend noch ein bis drei theoretische Böden durchläuft.

8. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Verdünnungsmittel Wasser, verdünnte Salpetersäure, wäßrige anorganische oder organische Lösungen oder deren Gemische einsetzt.

9. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zulauf auf 40 bis 90°C heizt.

10. Verfahren zur Herstellung von hochreiner Salpetersäure nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kolonnenmaterial nicht metallische Bauteile einsetzt.