DE1102756B - Verfahren zur Herstellung von waessrigen Loesungen der schwefelsauren Salze aliphatischer Amine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wäßriger Lösungen der schwefelsauren Salze aliphatischen Amine.

Es ist bekannt, Ammoniumsulfatlösungen großtechnisch durch Einwirkung von wäßrigen Ammoniaklösungen bei gleichzeitiger Anwesenheit von Kohlensäure auf ein Metallsulfat zu gewinnen und die dabei entstehende Animoniumsulfatlösung vom ausgefällten Metallcarbonat zu trennen.

Bei der Anwendung dieses bekannten Verfahrens auf die Herstellung von Ammoniumsulfatlösungen unter Verwendung von Magnesiumsulfat als Ausgangsmaterial kann man jedoch keine zufriedenstellende Ausbeute erzielen, da sich bei dieser Reaktion ein Doppelcarbonat des Ammoniums und des Magnesiums bildet, das entweder allein oder zusammen mit Magnesiumcarbonat —· entsprechend dem jeweils verwendeten Mengenanteil der Reaktionspartner — ausfällt. Infolgedessen wird ein erheblicher Anteil des zu der Reaktion benutzten Ammoniaks nicht in Ammoniumsulfat umgewandelt. Es fällt in dem Niederschlag an, aus dem es zur weiteren Verwendung in einem besonderen Verfahrensschritt wieder freigesetzt werden muß.

Es ist anderseits auch bereits bekannt (vgl. Gmelin, Handbuch der anorganischen Chemie, 8. Auflage [1939], Magnesium, Teil B, System-Nr. 27, S. 55, Abs. 2), daß bei der Umsetzung von Magnesiumsulfat mit Ammoniak Magnesiumhydroxyd und Ammoniumsulfat entstehen, wenn unter völligem Ausschluß von Kohlensäure gearbeitet wird.

Da sich aliphatisch« Amine im wesentlichen ähnlich verhalten wie Ammoniak, war zu erwarten, daß auch bei der Umsetzung von aliphatischen Aminen mit Magnesiumsulfat bei gleichzeitiger Anwesenheit von Kohlensäure Doppelsalze anfallen wurden und die Ausbeute an schwefelsauren Salzen der Amine nur gring sein könnte, zumal aliphatische Amine mit verhältnismäßig kleinem Molekulargewicht in gewissen Reaktionen zur Bildung von Aminverbindungen führen, die den ammoniakhaltigen Doppelsalzen entspreche^ beispielsweise aminhaltige Alaune).

Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß man wäßrige Lösungen der schwefelsauren Salze aliphatischer Amine in besonders wirtschaftlicher Weise herstellen kann, wenn man Magnesiumsulfat in wäßrigem Milieu mit mindestens der stöchiometrischen Menge eines primären, sekundären oder tertiären aliphatischen Amins in Gegenwart von Kohlensäure umsetzt und anschließend das ausgefallene Ma- gnesiumcarbonat von der Lösung des schwefelsauren Salzes des Amins abtrennt.

Hierbei werden wenigstens 90% des eingesetzten Magnesiumsulfats ausgenutzt; das gefällte Magne-Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Lösungen der schwefelsauren Salze

aliphatischer Amine

Anmelder:

Societe d'ßtudes Chimiques

pour !'Industrie et !'Agriculture,

Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt, München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 9. November 1956

Maurice Rubin, Paris, ist als Erfinder genannt worden

siumcarbonat kann leicht durch Filtrieren oder eine entsprechende bekannte Maßnahme von der Lösung des schwefelsauren Salzes des Amins getrennt werden. Die Einwirkung der Kohlensäure und des Amins auf das Magnesiumsulfat erfolgt, ohne daß dabei sekundäre Reaktionen auftreten. Auch die Ausnutzung des Amins liegt bei 90Vo.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, Aminsulfatlösungen beliebiger Konzentration herzustellen; ein besonderer Vorteil liegt darin, daß man konzentrierte Lösungen erhalten kann.

Als Ausgangsstoffe verwendet man vorzugsweise primäre, sekundäre oder tertiäre aliphatische Amine, deren Siedepunkt niedriger liegt als 100° C, und insbesondere diejenigen, deren Kohlenwasserstoffreste 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthalten.

Das als Ausgangsstoff verwendete Magnesiumsulfat kann ein Naturprodukt sein, oder es kann ein bei anderen Fabrikationsverfahren als Rückstand anfallendes Magnesiumsulfat eingesetzt werden. Man verwendet beispielsweise das Heptahydrat des Magnesiumsulfats (Mg S O₄ · 7 H₂ O) oder das als Kieserit bekannte Monohydrat (MgSO₄-H₂O). Man kann die Reaktionspartner in stöchiometrischen Mengen einsetzen, d. h., man kann 2 Mol des Amins und 1 Mol Kohlensäure mit 1 Mol Magnesiumsulfat reagieren lassen. Jedoch begünstigt ein Überschuß an Amin die

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Reaktion und erhöht die Ausbeute an schwefelsaurem Salz des Amins. So wurde 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 1 Mol Kohlensäure für 2 Mol Amin. Die Gegenwart eines Überschusses an Kohlensäure im Reaktionsgemisch wirkt nicht störend; es ergibt sich dadurch jedoch keine Verbesserung des Verfahrens.

Was die Reaktionstemperatur betrifft, so läßt sich ein durch Fällung erhaltenes Magnesiumsulfat bei einer Temperatur von ungefähr 20° C in befriedigender Weise umsetzen. Jedoch ist die Anwendung wesentlich höherer Temperaturen günstiger, wenn man ein natürliches Sulfat benutzt, da dieses im allgemeinen langsamer reagiert. Bei der Verwendung von natürlichem Kieserit (MgSO₄-H₂O) erhält man beispielsweise Ausbeuten in der Größenordnung vom 90°/o, wenn man bei ungefähr 70° C arbeitet; die Ausbeute steigt auf 95 % bei Temperaturen von ungefähr 100° C. Die Steigerung der Reaktionstemperatur stellt also ein Mittel dar, um auch natürliches Magnesiumsulfat mit gutem Wirkungsgrad umzusetzen.

Bei der praktischen Durchführung des neuen Verfahrens kann man entweder das kohlensaure Salz eines Amins einer Lösung oder Aufschwemmung von Magnesiumsulfat in Wasser zugeben oder festes Magnesiumsulfat in eine wäßrige Lösung des kohlensauren Salzes eines Amins einbringen. Die Mischung wird dann während der für die Umwandlung notwendigen Zeit gerührt und gegebenenfalls erwärmt. Dann wird der gebildete Magnesiumcarbonatniederschlag in an sich bekannter Weise von der Lösung fk-s schwefelsauren. Salzes des Amins 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 wäßrige Lösung des Amins hindurchleitet, die das Magnesiumsulfat gelöst oder suspendiert enthält und ständig gerührt wird, wobei Kohlensäure absorbiert wird.

Die zweckmäßige Durchführungsart des Verfahrens hängt in gewissem Maße von der gewünschten Konzentration der Lösung des schwefelsauren Salzes des Amins ab. So kann beispielsweise gefälltes Magnesiumsulfat, das sich verhältnismäßig schnell in Wasser löst, in Form seiner wäßrigen Lösung verwendet werden, um selbst stark konzentrierte Lösungen des schwefelsauren Salzes des Amins zu gewinnen, während natürliches Magnesiumsulfat, das sich nur langsam in Wasser löst, in Form einer Suspension umge¹-setzt wird, ganz unabhängig davon, welche Konzentration der Lösung des schwefelsauren Salzes des Amins erreicht werden soll.

Als Nebenprodukt erhält man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wertvolles Magnesiumcarbonat.

Wird die Reaktion unterhalb von etwa 50° C durchgeführt, gewinnt man das Trihydrat des Magnesiumcarbonate (Mg C O₃-3H₂O), dagegen erhält man basisches Magnesiumcarbonat, wenn die Temperatur wesentlich höher liegt.

Die Aminsulfatlösungen werden als solche weiterverwendet, insbesondere zur Herstellung von Kaliumsulfat nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 1 007 750.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäß der Erfindung beschrieben.
In diesen Beispielen beziehen sich die Mengenangaben auf Gewichtsteile oder Gewichtsprozente.

Beispiel 1

Zu 155 Teilen einer Lösung, die 52% des neutralen,

ίο kohlensauren Salzes des Isopropylamins enthält, gibt man 100 Teile Magnesiumsulfat mit einem Gehalt von 99% an Mg S O₄-7 H₂ O. Diese Mischung wird

4 Stunden bei etwa 20° C gerührt, dann filtriert man das bei der Reaktion ausgefällte Magnesiumcarbonat ab. Nach Entfernen der noch in dem Filtrierrückstand verbliebenen Mutterlauge erhält man 55 Teile festes Trihydrat des Magnesiumarbonats (Mg C O₃ · 3 H₂ O), das 17,1% Magnesium und 42,5% CO₃ enthält. Es sind also 96 °/o des eingesetzten Magnesiumsulfats in

ao das schwefelsaure Salz des Amins übergeführt worden.

Die gewonnene Lösung enthält 76,5 Teile des schwefelsauren Salzes des Isopropylamins in 100 Teilen Wasser.

Beispiel 2

In einen Autoklav, der 544 Teile einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 52% an neutralem, kohlensaurem Salz des Isopropylamins enthält, gibt man 200 Teile natürlichen Kieserits mit einem Gehalt von 98,7% MgSO₄-H₂O. Man erwärmt bis ungefähr 100° C und hält diese Temperatur etwa 4 Stunden, während die Mischung durchgerührt wird. Nach dem Abkühlen filtriert man und erhält eine Lösung, die 121 Teile des schwefelsauren Salzes des Isopropylamins in 100 Teilen Wasser enthält. Nach vollständiger Entfernung der Mutterlauge besteht der Niederschlag aus 143 Teilen einer festen Substanz mit folgender Zusammensetzung: 24,3% Mg, 51% CO₃ und 2,9% SO₄. Die feste Substanz besteht im wesentlichen aus 'basischem Magnesiumcarbonat und enthält einen geringen Anteil an Magnesiumsulfat, das nicht reagiert hat. 97% des eingebrachten Magnesiumsulfats wurden in das schwefelsaure Salz des Amins umgewandelt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Lösungen der schwefelsauren Salze aliphatischer Amine, dadurch gekennzeichnet, daß man Magnesiumsulfat in wäßrigem Milieu mit mindestens der stöchiometri sehen Menge eines primären, sekundären oder tertiären, aliphatischen Amins in Gegenwart von Kohlensäure umsetzt und anschließend das ausgefallene Magnesiumcarbonat von der Lösung des schwefelsauren Salzes des Amins abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Amin höchstens in einem Überschuß von etwa 10% angewendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
K. A. Hofmann, Lehrbuch der anorganischen Chemie, 2. Auflage (1919), S. 419, Abs. 3.

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