DE1207926B

DE1207926B - Process for the production of ammonium perchlorate and sodium ammonium phosphate

Info

Publication number: DE1207926B
Application number: DEA38552A
Authority: DE
Inventors: Hidso Arita
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1961-10-12
Filing date: 1961-10-12
Publication date: 1965-12-30

Description

Verfahren zur Herstellung von Ammoniumperchlorat und Natriumammoniumphosphat Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumperchlorat und Natriumammoniumphosphataus einerNatriumperchloratlösung. Ammoniumperchlorat wird gewöhnlich durch Umsetzen einer wäßrigen Lösung von Natriumperchlorat mit Ammoniumchlorid oder Ammoniumsulfat hergestellt. Diese Umsetzung verläuft jedoch nicht vollständig, so daß Natriumperchlorat mit den anderen Salzen unumgesetzt in Lösung verbleibt. Die vollständige Gewinnung von NatriumperchIorat ist daher nicht einfach. Ammoniumperchlorat ist auch nach einem Verfahren umgesetzt worden, bei dem eine wäßrige Lösung von Natriumperchlorat mit Ammoniak und einer 35%igen Salzsäurelösung bei erhöhter Temperaturumgesetzt, dasdabei erhaltene Umsetzungsgemisch in einer Vakuumkristallisationsvorrichtung konzentriert wird, in der Ammoniumperchlorat zuerst abgeschieden und dann abgetrennt wird, und bei dem dann die Lösung weiter konzentriert und anschließend das Natriumchlorid von der konzentrierten Lösung abgetrennt wird. Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine wirksame Verwendung von Natriumperchlorat, es ist aber auch von vielen Nachteilen begleitet. Die verwendeten Vorrichtungen z. B. werden stark korrodiert, weil die Umsetzung bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird und die zu behandelnde Lösung sauer ist. Ferner ist die Abtrennung von Natriumchlorid nicht einfach, das darüber hinaus nur ein Nebenprodukt mit geringem Wert ist, das aus der teureren Salzsäure gebildet worden ist.Process for the production of ammonium perchlorate and sodium ammonium phosphate The present invention relates to a process for the production of ammonium perchlorate and sodium ammonium phosphate from a sodium perchlorate solution. Ammonium perchlorate is usually made by reacting an aqueous solution of sodium perchlorate with ammonium chloride or ammonium sulfate. However, this implementation is not complete, so that sodium perchlorate remains unreacted in solution with the other salts. The complete recovery of sodium perchlorate is therefore not easy. Ammonium perchlorate has also been implemented by a process in which an aqueous solution of Sodium perchlorate reacted with ammonia and a 35% hydrochloric acid solution at an elevated temperature, the resulting reaction mixture in a vacuum crystallization device is concentrated, in the ammonium perchlorate first deposited and then separated is, and in which then the solution is further concentrated and then the sodium chloride is separated from the concentrated solution. This procedure allows An effective use of sodium perchlorate, but it has many disadvantages accompanied. The devices used z. B. are severely corroded because the Reaction is carried out at elevated temperature and the solution to be treated is angry. Furthermore, the separation of sodium chloride is not easy, that about it In addition, only one by-product of little value is that of the more expensive hydrochloric acid has been formed.

Erfindungsgemäß wird ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Ammoniumperchlorat und Natriumammoniumphosphat vorgeschlagen, bei dem Ammoniumperchlorat und das Phosphat in einer Ausbeute von etwa 100 % erhalten werden.According to the invention, an economical process for production is provided suggested by ammonium perchlorate and sodium ammonium phosphate, with ammonium perchlorate and the phosphate can be obtained in a yield of about 100%.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Ammoniumperchlorat in hoher Ausbeute erfolgt durch Umsetzung von Natriumperchlorat mit Ammoniak und Phosphorsäure und führt zur Gewinnung des Natriums im Ausgangsmaterial (Natriumperchlorat) in Form des Phosphats der Formel NaNH4HP04, das als antiphlogistisch wirkendes Mittel und nach dem Vermischen mit Natriumhydroxyd auch als Reinigungsmittel für Kesselspeisewasser geeignet ist.The inventive method for the production of ammonium perchlorate takes place in high yield by reacting sodium perchlorate with ammonia and Phosphoric acid and leads to the extraction of sodium in the starting material (sodium perchlorate) in the form of the phosphate of the formula NaNH4HP04, which acts as an anti-inflammatory agent and after mixing with sodium hydroxide also as a cleaning agent for boiler feed water suitable is.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst Ammoniumperchlorat durch Zugeben von Ammoniak und Phosphorsäure zu einer wäßrigen Natriumperchloratlösung hergestellt. Die Umsetzung erfolgt nach der folgenden Gleichung: NaC104 -f- NH3 + H,PO4 , NH4C104 -I- NaH.P04 (1) Das Ammoniumperchlorat scheidet sich dabei als feste Substanz ab, während das Natriumdihydrogenphosphat der Formel NaH2P04 in Lösung bleibt. Die Lösung wird auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6,8, vorzugsweise von 4 bis 6, eingestellt. Bei dieser Umsetzung ist eine Erhöhung der Temperatur nicht wesentlich. Vorzugsweise wird eine Temperatur von 15 bis 35°C verwendet.In the process according to the invention, ammonium perchlorate is first produced by adding ammonia and phosphoric acid to an aqueous sodium perchlorate solution. The implementation takes place according to the following equation: NaC104 -f- NH3 + H, PO4, NH4C104 -I- NaH.P04 (1) The ammonium perchlorate is deposited as a solid substance, while the sodium dihydrogen phosphate of the formula NaH2P04 remains in solution. The solution is adjusted to a pH of from 3.5 to 6.8, preferably from 4 to 6. In this reaction, an increase in temperature is not essential. Preferably a temperature of 15 to 35 ° C is used.

Bei der zweiten Stufe des Verfahrens wird nach dem Abtrennen des Ammoniumperchlorats von der Lösung Ammoniak in das NaH1P04 enthaltende Filtrat eingeleitet. Die Umsetzung erfolgt nach der folgenden Gleichung: NaH2P04 -I- 4 H20 + NH3 -+- NaNH,HP04 - 4 H20 (2) Damit die Umsetzung (2) erleichtert wird, wird das Umsetzungsgemisch auf einen pH-Wert von 7,5 bis 9,5, vorzugsweise zwischen 8 und 9 pH, eingestellt. Die Zusammensetzung des Phosphats wird von der verwendeten Ammoniakkonzentration bestimmt, wobei jedoch NaNH4HP04 - 4 H20 vorwiegend gebildet wird.In the second stage of the process, after the ammonium perchlorate has been separated off from the solution, ammonia is passed into the filtrate containing NaH1PO4. The implementation takes place according to the following equation: NaH2P04 -I- 4 H20 + NH3 - + - NaNH, HP04 - 4 H20 (2) So that the reaction (2) is facilitated, the reaction mixture is adjusted to a pH of 7.5 to 9.5, preferably between pH 8 and 9. The composition of the phosphate is determined by the ammonia concentration used, but NaNH4HPO4-4H20 is predominantly formed.

Beide Umsetzungen (1) und (2) können bei nahezu der gleichen Temperatur durchgeführt werden, weil durch die Regelung des pH-Wertes bei jeder Umsetzung die vollständige Abtrennung von Ammoniumperchlorat und Phosphat erzielt wird. Vorzugsweise soll jedoch die Temperatur, bei der die Abtrennung von Natriumammoniumphosphat erfolgt, etwa 5 bis 10°C oberhalb der Abtrennungstemperatur von Ammoniumperchlorat liegen. Dieses Merkmal stellt einen der großen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens dar; d. h., wenn der pH-Wert der Mutterlauge nach der Abtrennung des Ammoniumperchlorats durch Zusatz von Ammoniak auf 7,5 bis 9,5 eingestellt wird, verringert sich die Löslichkeit des Phosphats merklich, so daß das Phosphat ausfällt, während das Ammoniumperchlorat seine Löslichkeit nahezu beibehält und in Lösung bleibt. Dementsprechend kann die Trennung der beiden Salze ohne Einengen der Mutterlauge bei der gleichen Temperatur durchgeführt werden. Diese Verfahrensweise beruht also auf einer geschickten Ausnutzung der Methode der doppelten Umsetzung. Nach dem Abtrennen des Phosphats bei der Umsetzung (2) kann die Mutterlauge zu den Umsetzungen (1) und (2) zurückgeleitet werden. Sowohl die Ausbeute an Ammoniumperchlorat als auch an Phosphat kann daher auf 100% der theoretischen Ausbeute durch Wiederholung der Umsetzungen erhöht werden.Both reactions (1) and (2) can take place at almost the same temperature be carried out because by regulating the pH value for each implementation the complete separation of ammonium perchlorate and phosphate is achieved. Preferably however, should the temperature at which the separation of sodium ammonium phosphate takes place, about 5 to 10 ° C above the separation temperature of ammonium perchlorate. This feature represents one of the great advantages of the invention Procedure dar; d. i.e. when the pH of the mother liquor after the ammonium perchlorate has been separated off is adjusted to 7.5 to 9.5 by adding ammonia, the The solubility of the phosphate is noticeable, so that the phosphate precipitates while the ammonium perchlorate almost retains its solubility and remains in solution. Accordingly, the Separation of the two salts without concentrating the mother liquor at the same temperature be performed. This procedure is therefore based on skillful use the double implementation method. After separating off the phosphate in the implementation (2) the mother liquor can be returned to reactions (1) and (2). As well as the yield of ammonium perchlorate as well as of phosphate can therefore be 100% theoretical yield can be increased by repeating the reactions.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein Konzentrieren durch Verdampfen der Mutterlauge kaum erforderlich, weil das Wasser in der Mutterlauge in Form des Kristallisationswassers des Phosphats aus dem Gemisch entfernt wird. Wenn die verwendeten Ausgangsmaterialien Natriumperchlorat und Phosphorsäure eine größere Menge Wasser enthalten, muß gegebenenfalls die Mutterlauge konzentriert werden; aber selbst in diesem Fall wird die Korrosion der zum Konzentrieren verwendeten Vorrichtung wegen des neutralen oder alkalischen pH-Wertes des Gemisches vermieden. Beispiel l 83g Ammoniak und 660g Natriumperchlorat (1 Mol Kristallisationswasser enthaltend) wurden in 1000g Wasser unter Rühren gelöst, worauf 720g 65%iger Phosphorsäure zugesetzt wurden, bis der pH-Wert der erhaltenen Lösung 3,8 war. Die Lösung wurde auf 25°C eingestellt. Das abgeschiedene Ammoniumperchlorat wurde abfiltriert und mit 60 g Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde dann mit der Mutterlauge vermischt. Das gewonnene Ammoniumperchlorat wies einen hohen Reinheitsgrad auf. Ausbeute: 290 g reine kristalline Substanz. Nach dem Abtrennen des Ammoniumperchlorats wurde der pH-Wert der Mutterlauge durch Absorbieren von 76 g Ammoniak auf 8,5 gebracht, wobei eine beträchtliche Menge von kristallinem Phosphat abgeschieden wurde. Die Lösung wurde auf 30°C abgekühlt und dann abfiltriert, worauf die abgeschiedene Substanz mit 100 g Wasser gewaschen wurde. Das Waschwasser wurde mit der Mutterlauge vermischt. Die abgetrennte Substanz bestand aus 770 g reinem kristallinem Phosphat der Formel NaNH,HP04 - 4 H20-52,5 % des anfänglich verwendeten Natriumperchlorats wurden in Form von kristallinem Ammoniumperchlorat wiedergewonnen, der Rest (etwa 470/0) verblieb in der Mutterlauge. Diese zurückbleibenden Perchlorate wurden im nachfolgenden Verfahrensschritt wieder verwendet und stellten keinen Verlust dar. Beispiel 2 .Der im Beispiel l erhaltenen Mutterlauge wurden nach dem Abtrennen des Phosphats 32 g Ammoniak und 420g 65%iger Phosphorsäure zugesetzt, wobei ein pH-Wert von 4,0 erreicht wurde. Der noch warmen Lösung wurden 400 g Natriumperchlorat unter Rühren zugesetzt, wobei sich beim Auflösen des Natriumperchlorats gleichzeitig kristallines Ammoniumperchlorat abschied. Die Lösung wurde auf 30°C abgekühlt und abfiltriert. Die abgetrennte Substanz wurde mit 60 g Wasser gewaschen. Das Waschwasser wurde mit der Mutterlauge vermischt. Das gewonnene Perchlorat bestand aus praktisch reinem Ammoniumperchlorat. Ausbeute: 300 g reines Ammoniumperchlorat. Nach dem Abtrennen des Ammoniumperchlorats wurde der pH-Wert durch Einleiten von 84 g Ammoniak auf 9,2 gebracht, wobei kristallines Phosphat abgeschieden wurde. Die Lösung wurde auf 30°C abgekühlt und abfiltriert. Die abgetrennte Substanz wurde mit 100 g Wasser gewaschen. Dabei wurden 560 g des Phosphats erhalten, dessen Zusammensetzung 33,7% P,05 und 9,8% NH3 entsprach und das einen entsprechenden Rest von Na und Kristallisationswasser aufwies.In the method according to the invention there is concentration by evaporation the mother liquor is hardly required because the water in the mother liquor is in the form of Water of crystallization of the phosphate is removed from the mixture. If the used Starting materials sodium perchlorate and phosphoric acid a larger amount of water contain, the mother liquor may have to be concentrated; but even in in this case the corrosion of the device used for concentrating is due the neutral or alkaline pH of the mixture avoided. Example l 83g Ammonia and 660g sodium perchlorate (containing 1 mol of water of crystallization) Dissolved in 1000g of water with stirring, whereupon 720g of 65% phosphoric acid was added until the pH of the resulting solution was 3.8. The solution was at 25 ° C set. The separated ammonium perchlorate was filtered off and 60 g Water washed. The wash water was then mixed with the mother liquor. That The ammonium perchlorate obtained had a high degree of purity. Yield: 290 g pure crystalline substance. After the ammonium perchlorate had been separated off, the The pH of the mother liquor was brought to 8.5 by absorbing 76 g of ammonia, whereby a significant amount of crystalline phosphate was deposited. The solution was cooled to 30 ° C and then filtered off, whereupon the deposited substance was washed with 100 g of water. The washing water was mixed with the mother liquor. The separated substance consisted of 770 g of pure crystalline phosphate of the formula NaNH, HP04-4 H20-52.5% of the sodium perchlorate used initially were in Recovered form of crystalline ammonium perchlorate, the remainder (about 470/0) remained in the mother liquor. These remaining perchlorates were used in the subsequent process step used again and represented no loss. Example 2 .The in example l obtained mother liquor were 32 g of ammonia and after separation of the phosphate 420 g of 65% phosphoric acid were added, a pH of 4.0 being reached. 400 g of sodium perchlorate were added to the still warm solution, with stirring When the sodium perchlorate dissolves, crystalline ammonium perchlorate is formed at the same time taking leave. The solution was cooled to 30 ° C. and filtered off. The separated substance was washed with 60 g of water. The washing water was mixed with the mother liquor. The perchlorate obtained consisted of practically pure ammonium perchlorate. Yield: 300 g of pure ammonium perchlorate. After separating the ammonium perchlorate the pH was brought to 9.2 by introducing 84 g of ammonia, whereby crystalline Phosphate was deposited. The solution was cooled to 30 ° C. and filtered off. The separated substance was washed with 100 g of water. 560 g of the Phosphate obtained, the composition of which corresponded to 33.7% P, 05 and 9.8% NH3 and which had a corresponding residue of Na and water of crystallization.

90 % des im Verfahrensschritt des vorliegenden Beispiels zugesetzten Natriumperchlorats wurden in Form von kristallinem Ammoniumperchlorat zurückerhalten, der Rest verblieb in der Mutterlauge. Diese zurückbleibenden Perchlorate stellten keinen Verlust dar; sie ergeben sich aus der Tatsache, daß zuviel Waschwasser verwendet worden war, bis das kristalline Ammoniumperchlorat in der Mutterlauge gelöst wurde.90% of that added in the process step of the present example Sodium perchlorate was recovered in the form of crystalline ammonium perchlorate, the rest remained in the mother liquor. These remaining perchlorates provided no loss; they result from the fact that too much wash water is used until the crystalline ammonium perchlorate was dissolved in the mother liquor.

Claims

Claims: 1. Process for the production of ammonium perchlorate and sodium ammonium phosphate, characterized by being ammonia and phosphoric acid Dissolve in an aqueous solution of sodium perchlorate that the resulting solution adjusts to a pH of 3.5 to 6.8 with the formation of a precipitate of Ammonium perchlorate in the mother liquor, the ammonium perchlorate thus formed at room temperature separates ammonia to the mother liquor until a pH value between 7.5 and 9.5 are added and sodium ammonium phosphate is deposited.

2. Procedure according to Claim 1, characterized in that the temperature at which the separation of the Phosphate is made to 5 to 10 ° C higher than the temperature at which the ammonium perchlorate is separated off.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the mother liquor remaining after the phosphate has been separated off with addition recycling of ammonia and phosphoric acid and then sodium perchlorate introduces into this.