DE1244749B

DE1244749B - Verfahren und Vorrichtung zur unmittelbaren und gleichzeitigen Herstellung von anorganischen Alkalisalzen und von Chlorgas

Info

Publication number: DE1244749B
Application number: DES80631A
Authority: DE
Inventors: Ugo Gardella; Giorgio Morandi; Alberto Omacini
Original assignee: EDISONI SETTORE CHIMICO SOC
Current assignee: EDISONI SETTORE CHIMICO SOC
Priority date: 1961-08-11
Filing date: 1962-07-27
Publication date: 1967-07-20
Also published as: BE621091A; CH474449A; NL281571A; GB1014805A; US3278403A

Description

DEUTSCHES ^PIW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 121 -11/00

Nummer: 1 244 749

Aktenzeichen: S 80631IV a/121

J 244 749 Anmeldetag: 27. Juli 1962

Auslegetag: 20. Juli 1967

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur unmittelbaren und gleichzeitigen Herstellung von anorganischen Alkalisalzen, wie Nitrate, Sulfate, Phosphate, Fluoride, und von Chlorgas auf elektrolytischem Wege.

Bekanntlich fällt bei der Herstellung von Chlor aus wässerigen Lösungen von Alkalichloriden auf elektrolytischem Wege gleichzeitig kaustisches Alkali an, dessen Nachfrage auf dem Markt nicht mehr im Verhältnis zur Nachfrage nach Halogenen steht. Aus diesem Grunde ist die Industrie in den letzten Jahren bekanntlich dazu übergegangen, Chlor mittels elektrolytischer Verfahren aus HCl-haltigen Lösungen herzustellen, welche normalerweise als Nebenprodukte bei organischen und anorganischen Verarbeitungsprozessen anfallen.

Nach der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, Chlor unabhängig von der Produktion kaustischen Alkalis durch Elektrolyse von Alkalichloriden zu gewinnen, wobei die Herstellungskosten des Chlors durch die gleichzeitige unmittelbare Produktion leicht verkäuflicher anorganischer Alkalisalze in wirtschaftlichen und im Vergleich zu den aktuellen Herstellungsverfahren konkurrenzfähigen Grenzen gehalten werden.

Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung können demnach aus Alkalichloriden andere Alkalisalze, wie z. B. Nitrate, Phosphate und Fluoride, die sich reger Nachfrage erfreuen und deren Anwendungsmöglichkeiten zahlreich sind, gewonnen werden.

Schon seit einiger Zeit sind Verfahren bekannt, durch welche, von Alkalichloriden und Mineralsäuren ausgehend, in weiteren Verarbeitungsgängen Chlor und die Alkalisalze der verwendeten Mineralsäure erhalten werden. So erfordert z. B. die Herstellung von Chlor, Sulfaten und Bisulfaten aus Alkalichlorid eine Behandlung des Alkalichlorids mit konzentrierter Schwefelsäure in drehbaren Öfen bei hohen Temperaturen, wobei Alkalisulfat und Alkalibisulfat entstehen und wobei die gleichzeitig frei werdende HCl gekühlt, in Wasser absorbiert und aus der so erhaltenen Lösung mittels Elektrolyse schließlich Chlor und Wasserstoff erhalten wird.

Das gesamte Verfahren zur Herstellung von Chlorgas und Alkalisalzen aus Alkalichlorid und Mineralsäure ist demnach kompliziert und teuer, weil unter anderem konzentrierte Mineralsäuren, hohe Reaktionstemperaturen und mehrere aufeinanderfolgende Verfahrensschritte erforderlich sind. Besonders im Falle der Herstellung von Alkalinitraten durch chemische Umsetzung der entsprechenden Chloride mit Verfahren und Vorrichtung zur unmittelbaren
und gleichzeitigen Herstellung von anorganischen Alkalisalzen und von Chlorgas

Anmelder:

Soc Edison — Settore Chimico,
Mailand (Italien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. O. R. Kretzschmar, Patentanwalt,
Hamburg 1, Beim Strohhause 34

Als Erfinder benannt:
Ugo Gardella,
Giorgio Morandi,
Alberto Omacini, Mestre (Italien)

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 11. August 1961 (14 695),
vom 2. November 1961 (19 763)

Salpetersäure wird direkt ein Chlorgas erhalten, dessen Reinigung und Abtrennung von anderen nicht erwünschten Gasen, in der Hauptsache Stickstoffoxyden, schwierig und teuer ist, die durch Korrosion entstehenden Probleme dabei nicht mitgerechnet.

Bekanntlich können Alkalisalze auch durch Neutralisation der entsprechenden Hydroxyde mit Mineraisäuren erhalten werden. Diese Alkalihydroxyde können in den üblichen Chlor-Soda-Anlagen durch Elektrolyse von Chloriden, neben dem anfallenden Chlorgas hergestellt werden. Dieses Verfahren stellt sich aber sehr teuer wegen des erheblichen Strom-

to Verbrauches bei der Herstellung der Alkalihydroxyde und wegen des gründlichen Reinigungsverfahrens, das zur Gewinnung von für die Elektrolyse geeigneten Produkten erforderlich ist.
Bei einer bekannten Verarbeitung in einer Elektrolysezelle nach der deutschen Auslegeschrift 1 111 155, bei welcher eine Dreikammerzelle verwendet wird, ist der Mittelteil für Alkalichloride vorgesehen, so daß die saure oder alkalische Verbindung sich mit den Kationen oder Anionen umsetzt, die elektrolytisch abgeschieden wurden und dank der Selektivpermeabilität der Wände in die Mittelzelle eingewandert sind; auf diese Weise wird ein Salz ge-

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bildet, welches sich von dem Salz in der Ausgangslösung unterscheidet. Bei der Elektrolyse von Salzsole wird neben dem in der mittleren Zelle erhaltenen Salz immer auch eine bestimmte Menge Natriumhydroxyd erhalten, die von einem mittleren Wert an unverändert bleibt. Damit ermöglicht das bekannte Verfahren nicht, daß neben H₂ und Cl₂ unmittelbar verschiedene Alkalisalzlösungen ohne störende Nebenprodukte von NaOH gewonnen werden. Die Miterzeugung von Abfallprodukten vergrößert die bereits oben angegebenen Nachteile.

Die vorliegende Erfindung gestattet die Herstellung von anorganischen Alkalisalzen, wie Nitrate, Sulfate, Phosphate und Fluoride, in nur einem Verarbeitungsgang und von einer Reinheit, die derjenigen der als Ausgangsmaterial zur Verwendung gekommenen Chloride und Mineralsäuren entspricht, wobei das gleichzeitig entstehende Chlorgas in seiner Reinheit demjenigen entspricht, welches in den üblichen elektrolytischen Chlor-Soda-Anlagen erhalten wird, aber mit sehr geringem Stromverbrauch und ohne die Notwendigkeit besonderer Reinigungsverfahren für den Elektrolyten.

Bei dem der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Verfahren ist es darüber hinaus möglich, verdünnte Mineralsäuren (z. B. 47%ige HNO₃, d. h. die billigste im Handel befindliche Form) zu verwenden, wodurch praktisch gar keine Korrosionsprobleme entstehen.

Bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Verfahren wird eine wäßrige Lösung der Elektrolyse unterworfen, die wenigstens ein Chlorid eines Alkalimetalls und wenigstens eine starke Mineralsäure enthält, wobei als starke Säure entweder Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Flußsäure zu verstehen ist, bei Temperaturen, die oberhalb der Kristallisationstemperatur der Lösung liegen, in der Weise, daß Chlor an der Anode, Wasserstoff und/ oder andere Kathodenprodukte an der Kathode und das entsprechende anorganische Alkalisalz, wie Nitrat, Sulfat, Phosphat oder Fluorid, durch Kristallisation der Elektrolytflüssigkeit beim Austreten aus der Zelle erhalten werden.

Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren geht von der Idee aus, die Freisetzung der Salzsäure aus dem Chlorid mit Hilfe einer starken anorganischen Säure zu erreichen und in der Lösung gleichzeitig die elektrolytische Spaltung der frei gewordenen Salzsäure durchzuführen:

2MeCl + 2HA2MeA + 2HC1
2HC1-^2H+ + 2C1-2H⁺ + 2e-^ H₂

2 Cl--ν Cl₂+ 2e

oder insgesamt in der gleichen Zelle

2MeCl + 2HA-> 2MeA + H₂ + Cl₂

Im Falle, daß ein Salpetersäure enthaltender Elektrolyt vorliegt, kann der kathodische Wasserstoff unter besonderen, bei der Elektrolyse vorliegenden, in der Folge beschriebenen Bedingungen teilweise oder vollständig durch die gasförmigen Reduktionsprodukte des Nitrations (NO₂, NO, N₂O, N₂) ersetzt werden, d. h., es ist möglich, die in der Lösung vorhandenen NO₃-Ionen durch die vorhandenen Wasserstoffionen zu reduzieren.

Auf Grund der Eigenart des Produktionsvorganges ist die auf jedes Element der Reaktionszelle ange-

wandte Zerfallspannung äußerst niedrig; diese Spannung ist gleich oder niedriger als diejenige, welche in Elektrolisatoren für HCl, bei gleichen Konzentrationsbedingungen der IonenH⁺ und Cl^- im Elektrolyt und bei gleicher Temperatur und Stromdichte auftritt. Die niedrigeren Spannungen sind durch die größere Leitfähigkeit des Elektrolyten bedingt, welche ihrerseits wiederum durch die Gegenwart dissoziierter alkalischer Salze und durch eventuelle exotherme Reaktionen (z. B., wie bereits bemerkt, durch die Reduktion des Nitrations durch H⁺) hervorgerufen wird. Bei einer Stromdichte von 5 bis 20 A/dm² resultieren in den verschiedenen Fällen Zerfallspannungen zwischen 1,0 und 2,5 V.

Der Konzentrationsbereich der Alkalichloride bei der Elektrolyse kann zwischen 5 und 30% schwanken, je nach der Art des Produktes, welches erzielt werden soll, und demnach der verwendeten Mineralsäure. Im gleichen Verhältnis schwanken die Reak-

ao tionstemperaturen zwischen einem von der Salzkonzentration der zu elektrolysierenden Lösung abhängenden Minimum und einem Maximum, das auch 90° C erreichen kann, welches seinerseits jedoch sowohl durch die chemische Korrosion als auch von der Dampfspannung der zur Verwendung kommenden Säuren und daher also auch von deren Konzentration und dem sich ergebenden Strom abhängt.

Die Säurekonzentration ist veränderlich und schwankt, in Ionenkonzentrationen ausgedrückt, je nach der Art der verwendeten Säure zwischen einem Minimum von 0,05 bis 0,06% und bis zu einem Maximum von 0,7 bis 0,8%.

An den Anoden, welche aus Graphitscheiben bestehen, die zweckmäßigerweise geformt und geriffelt sind, oder die aus Scheiben anderen Materials bestehen, welches ebenfalls als Leiter geeignet ist und der durch den Elektrolyten oder durch das Chlorgas hervorgerufenen Korrosion widersteht, oder die eine Füllung aus Graphitkörnern aufweisen, bildet sich Chlorgas mit einer Reinheit, welches nach einer Wäsche in Wasser demjenigen entspricht, welches in den elektrolytischen, mit Quecksilberkathode ausgestatteten Chlor-Soda-Zellen erhalten wird.

An den Kathoden, welche aus Graphitscheiben bestehen, die zweckentsprechend geriffelt oder geformt sind oder die aus Scheiben anderen Materials bestehen, welches ebenfalls als Leiter geeignet ist und welches der durch das reduzierende Milieu des Elektrolyten hervorgerufenen Korrosion widersteht, und die dem sich an der Kathode entwickelnden Gas eine geringe Oberflächenspannung entgegenstellen oder die wiederum aus einer Füllung mit Graphitkörnern bestehen können, entwickelt sich normalerweise gasförmiger Wasserstoff (und/oder Stickstoffoxyd im Falle, daß ein salpetersäurehaltiger Elektrolyt vorliegt), welcher nach einer Wäsche mit Wasser die gleiche Reinheit aufweist, welche in den gebräuchlichen elektrolytischen Chlor-Soda-Zellen vom Diaphragmatyp erreicht wird. Im Vergleich zu dem in kathodischen Quecksilberzellen hergestellten Wasserstoff hat der nach der vorliegenden Erfindung hergestellte Wasserstoff den Vorteil, keinerlei Quecksilberdampfreste zu enthalten, ein Element, das bekanntlich für die in zahlreichen Synthesen, in denen Wasserstoff angewendet werden kann, gebräuchlichen Katalysatoren gefährlich ist.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird ein Diaphragmazellentyp mit zwei-

poliger Elektrode angewendet, der mehrere nebeneinanderliegende Elemente aufweist, die ihrerseits für den Strom in Serie und für den Elektrolyten parallel geschaltet sind, d. h. jede der Elektroden wirkt auf der einen Seite als Kathode und auf der entgegengesetzten Seite als Anode und bringt somit den Strom von einem Pol zum anderen mittels Ohmscher Leitung. Das Diaphragma kann vorteilhafterweise aus Polypropylengewebe bestehen, dessen Korrosionsbeständigkeit und Ionendurchlässigkeit hervorragend ist.

Die aus der Zelle austretende Lösung muß so zusammengesetzt sein, daß sie eine vollständige oder teilweise Kristallisation des gewünschten Alkalisalzes nach vorhergehendem Verdampfen des eventuell im Überschuß vorhandenen, durch die Mineralsäure oder auf andere Weise in den Zyklus gelangten Wassers oder durch einfaches vorhergehendes Abkühlen des Elektrolyten erlaubt, ohne eine Kristallisation des noch vorhandenen Alkalichlorids hervorzurufen.

Während das kristallisierte Alkalimetallsalz auf zweckmäßige Weise (Zentrifugieren, Filtrieren, Absetzen usw.) abgetrennt, gewaschen, eventuell neutralisiert und getrocknet wird, je nach den Erfordernissen und den gebräuchlichen Verfahren, wird die ausgezogene, erschöpfte Lösung in die Zelle zurückgeleitet und durch Zusatz von Alkalichlorid, Mineralsäure und Wasser in entsprechender Menge und durch eventuelle Erhitzung zur Ausgangslösung regeneriert.

Das an der Anode gewonnene Chlorgas wird gewaschen und seinen verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten zugeführt, desgleichen der an der Kathode entwickelte Wasserstoff (und/oder die im Falle der Verwendung eines HNO₃ enthaltenden Elektrolyten entstehenden Stickstoffoxyde).

Im Falle der Elektrolyse von Salpetersäure enthaltenden Lösungen können, wie schon bemerkt, an der Kathode verschiedenartige gasförmige Produkte entstehen (H₂, N₂, N₂O und NO usw.), und zwar je nach der Art des Kathodenmaterials, seiner Form, der Elektrolysiertemperatur, der angewandten Spannung, der Stromdichte und der Zusammensetzung der elektrolysierten Lösung. Von besonderem Interesse ist unter wirtschaftlichen und industriellen Gesichtspunkten die Gewinnung von H₂ und NO.

So können z. B. beim Elektrolysieren von Lösungen, die

HNO₃ 5 bis 25%

MeCl 10 bis 30%

MeNO₃ Obis 10%

H₂O 85 bis 35%

aufweisen, bei Temperaturen zwischen 40 und 90° C, bei einer Stromdichte von 5 bis 20A/dm² Anoden aus Graphitkörnern oder aus in zweckentsprechender Weise profilierten Graphitscheiben, Kathoden aus Platin, platinierten Metallen, Metallen und Legierungen mit niedriger H₂-Ladung (z. B. Duriron) verwendet werden, solange man H² erhalten will. Soll NO mit besonderer Reinheit gebildet werden, werden Kathoden aus Graphitkörnern verwendet, während Kathoden aus verschiedenartig profilierten Graphitscheiben und anderen Materialien verwendet werden, um Stickstoff, N₂O und verschieden zusammengesetzte Mischungen aus H₂, N₂ und Stickstoffoxyden zu erhalten.

Wird NO-Gas hergestellt, so ergibt sich nach alkalischer Wäsche ein Produkt von solcher Reinheit, daß es sofort für verschiedene Arbeitsgänge verwendet werden oder durch Oxydation mit Sauerstoff in verdünnter Säure in Salpetersäure mittlerer Konzentration (60 bis 65 %) oder auch, beim Arbeiten unter Druck, in Salpetersäure hoher Konzentration (98 bis 99%) umgesetzt werden kann, welche entweder für den Verkauf bestimmt ist oder einfach ohne Oxydation in den Zyklus zurückgeleitet wird. Der einzige Salpetersäureverbrauch erfolgt somit bei der Umsetzung des Alkalichlorids.

Das der Erfindung entsprechende Verfahren ist zur Herstellung verschiedener Mischungen geeignet, und zwar in allen möglichen Mischungsverhältnissen mit zwei oder mehr Alkalisalzen starker Säuren, von wässerigen Lösungen ausgehend, welche in zweckmäßigem Verhältnis gemischte Alkalichloride und/ oder Mischungen der entsprechenden Mineralsäuren enthalten, je nach der Art des Produktes, welches man zu erhalten wünscht.

Beispiel 1

Es sollen Kaliumsulfat, Chlorgas und Wasserstoff erhalten werden.

Zu diesem Zweck kommt als Mineralsäure Schwefelsäure zur Verwendung. Der Elektrolyse werden 1000 kg einer Lösung mit folgender Zusammensetzung unterworfen:

KCl 15 bis 19%

K₀SO₄ 9 bis 13%

H₀SO₄ 12 bis 16%

HÖO 64 bis 52%

Die Elektrolyse erfolgt zwischen Anode aus Graphit oder Graphitkörnern und Kathode aus Platin oder platiniertem Metall oder glattem oder geriffeltem Graphit oder Graphitkörnern und einem Diaphragma aus Polypropylentuch.
Die Arbeitstemperatur liegt zwischen 65 und 75° C. Es ergibt sich eine Stromausbeute zwischen 90 und 96%. Die Spannung liegt bei 1,8 bis 2,5 V. Die erzielten gasförmigen Produkte sind Chlor und Wasserstoff, welche nach entsprechender Wäsche eine besondere Reinheit aufweisen und welche in Mengen von 35 kg Cl₂ und 0,9 kg H₃ pro Tonne elektrolysierter Lösung erzielt werden. Nach beendeter Elektrolyse erhält man etwa 964 kg einer Lösung folgender Zusammensetzung:

KCl 8 bis 12%

K₀SO₄ 18 bis 22%

H₀SO₄ 8 bis 12%

HÖO 66 bis 54%

Diese Lösung scheidet bei 40° C durch kombiniertes Abkühlen und Verdampfen einen Niederschlag von Kaliumsulfat ab. Es ist möglich, etwa 70 bis 90 kg Kaliumsulfat pro 1000 kg Anfangslösung zu erhalten.

Die erhaltenen Chlor- und Wasserstoffgase werden nach der Wäsche dem entsprechenden Verwendungszweck zugeführt, während die erschöpfte Lösung durch Zusatz der entsprechenden Mengen KCl, H₂SO₄ und Wasser auf die Anfangskonzentration gebracht oder regeneriert wird.

Wenn eine Lösung unter den gleichen Bedingungen und der gleichen Zusammensetzung, bei der lediglich KCl vom Typ Kunstdünger Verwendung

findet, elektrolysiert wird, erhält man ein Kaliumsulfat vom gleichen Reinheitsgrad (K₂SO₄ Kunstdüngertyp). Kommt als Ionenquelle (Ionenspender) raffiniertes oder normal reines Natriumchlorid zur Verwendung, erhält man, je nach den Arbeitsbedingungen, wasserfreies oder teilweise hydratisiertes Natriumsulfat.

Beispiel 2

Es sollen Kaliumnitrat, Chlorgas und Stickstoffmonoxyd erhalten werden. Zu diesem Zweck wird als Mineralsäure Salpetersäure verwendet. Die Elektrolyse erfolgt mit IOOOkg einer Lösung folgender Zusammensetzung:

HNO₃ 18bis22«/o

KCl 16 bis 20 »/o

KNO₃ 7 bis 8 "/ο

H_pO 59 bis 50 o/o

Die Elektrolyse erfolgt zwischen Elektroden aus Graphitkörnern mit Diaphragma aus Polypropylen. Die Stromdichte ist gleich 10 bis 15 A/dm², die Arbeitstemperatur liegt bei 60 bis 80° C, die Zerfallspannung bei 1,6 bis 1,9 V, die Stromausbeute bei 94 bis 960/0.

Als gasförmige Produkte fallen Chlor und NO mit besonderer Reinheit nach der entsprechenden Wäsche an. Es werden, von 1000 kg Lösung ausgehend, ungefähr 35 kg Chlor und 10 kg Stickstoffmonoxyd erhalten.

Am Ende der Elektrolyse werden 955 kg Lösung folgender Zusammensetzung erhalten:

HNO₃ 11 bis I30/0

KCl 10 bis I20/0

KNO₃ 18 bis 20 0/0

H₂O 61 bis 55%

Die Lösung wird durch Verdampfen unter Vakuum bei einer Temperatur konzentriert, die so niedrig gehalten wird, daß sie keine Kristallisation des Salzes hervorruft. Nach Verdampfen einer Quantität von 80 bis 110 kg Wasser erhält man eine neue Lösung, die beim Abkühlen auf 40 bis 45° C Kaliumnitrat in Mengen von 100 bis 110 kg pro 1000 kg der Elektrolyse unterworfener Lösung ausscheidet.

Das Chlorgas und das während der Elektrolyse erhaltene NO werden getrennt gewaschen und danach ihren jeweiligen Verwendungszwecken zugeführt.

Das NO kann mit Sauerstoff oxydiert und nach der folgenden Summenformel in Salpetersäure umgewandelt werden:

4 NO + 3 O₂ + 2 H₂O-^ 4 HNO₃

Bei diesem Arbeitsgang erhält man pro Kilogramm NO₂ 2,095 kg HNO₃ 100%. Wenn eine Aufnahme des "oxydierten Produktes durch verdünnte Salpetersäure erfolgt, kann eine Säure mittlerer Konzentration (60 bis 65 %) oder, sollte man unter Druck arbeiten, eine Säure von hoher Konzentration erhalten werden.

Wenn man nach dem gleichen Prinzip eine Lösung der gleichen Zusammensetzung, jedoch mit KCl vom Typ Kunstdünger an Stelle des KCl für Elektrolyse verwendet, wird ein Kaliumnitrat vom Kunstdüngertyp erhalten.

Wird als Chlorionenspender Natriumchlorid entweder raffinierten oder normalen Typs verwendet,

erhält man nach der gleichen Arbeitsweise Natriumnitrat.

Beispiel 3

Es sollen Natriumnitrat sowie Chlorgas und Wasserstoff erhalten werden.

Man führt die Elektrolyse mit einer folgendermaßen zusammengesetzten Lösung durch:

HNO₃ 8 bis lOo/o

NaCl 18 bis 220/0

NaNO₃ 6 bis 7 Vo

H₂O 61 bis 68 0/0

Die Elektrolyse erfolgt zwischen einer Anode aus Graphit oder Graphitkörnern und einer Kathode aus Platin oder platiniertem Metall und einem Diaphragma aus Polypropylen. Die Stromdichte beläuft sich auf 10 A/dm².

Die Arbeitstemperatur liegt zwischen 60 und ao 80° C. Die sich ergebende Spannung liegt bei 2,4 bis 2,6 V. Die Stromausbeute ist 90- bis 95%ig. Nach der entsprechenden Wäsche fallen Chlor und Wasserstoff als Gase besonderer Reinheit an.
Pro 1000 kg Ausgangslösung erhält man, nach dem üblichen Schema arbeitend, 35 kg Chlor, 0,9 kg H₂ und ungefähr 80 bis 100 kg NaNO₃.

Beispiel 4

Es soll ein Alkaliphosphat erhalten werden. In diesem Falle wird als Mineralsäure Phosphorsäure verwendet, wobei praktisch nur das erste Wasserstoffion der Säure reagiert.

Die Elektrolyse wird mit 1000 kg einer zweckentsprechend zubereiteten Lösung folgender Zusammensetzung durchgeführt:

KCl 15 bis I90/0

KH₀PO₄ 8,5 bis 12,5o/o

H₃PO₄ 17,5 bis 21,5o/o

H₉O 59 bis 470/0

*

Die Elektrolyse erfolgt zwischen einer Anode aus Graphit oder Graphitkörnern und einer Kathode aus Platin oder platiniertem Metall und glattem Graphit oder geriffeltem Graphit oder Graphitkörnern und einem Diaphragma aus Polypropylen.

Die Arbeitstemperatur liegt zwischen 30 und 60° C, die Spannung zwischen 1,5 und 2,5 V, die Stromdichte zwischen 10 und 20 A/dm². Die Stromausbeute beläuft sich auf 90 bis 95 9/₀. Die nach der Wäsche in sehr reiner Form anfallenden Gase sind Chlor und Wasserstoff in Mengen von 35 kg Chlor und 0,9 kg H₂ pro Tonne Anfangslösung.

Nach beendigter Elektrolyse erhält man ungefähr 964 kg einer Lösung folgender Zusammensetzung:

KCl 8 bis 120/0

KH₂PO₄ 23 bis 270/0

H₃PO₄ 8 bis I20/0

H₂O 61 bis 49 %

Durch Abkühlen dieser Lösung auf 20 bis 30° C erhält man einen salzförmigen Niederschlag mit einem mittleren Titer von 50 bis 52% P₂O₅ und einem Titer von 33 bis 34 % K₂O. Diese Verbindungen entsprechen dem Kaliummonophosphat. Bei diesem Arbeitsgang können 100 bis 140 kg Kaliummonophosphat erhalten werden. Wenn Kaliumchlorid vom Kunstdüngertyp verwendet wird, erhält man Kaliummonophosphat des gleichen Typs.

Claims

Kommt als Chlorspender Natriumchlorid zur Verwendung, so erhält man je nach den Bedingungen wasserfreies oder hydratisiertes Mononatriumphosphat. Patentansprüche:

1. Verfahren zur unmittelbaren und gleichzeitigen Herstellung von anorganischen Alkalimetallsalzen und von Chlorgas, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Elektrolysezelle eine wenigstens ein Alkalimetallchlorid und wenigstens eine starke Mineralsäure enthaltende wäßrige Lösung, wobei als starke Säure entweder Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure oder Flußsäure zu verstehen ist, so der Elektrolyse bei einer oberhalb der Kristallisationstemperatur dieser Lösung liegenden Temperatur unterworfen

wird, daß Chlor an der Anode, Wasserstoff und/ oder andere Kathodenprodukte an der Kathode und das entsprechende anorganische Alkalisalz, wie Sulfat, Nitrat, Phosphat oder Fluorid, durch Kristallisation der elektrolysierten, aus der Zelle austretenden Lösung gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine neben Alkalimetallchlorid Salpetersäure enthaltende wässerige Lösung der Elektrolyse unterworfen wird, so daß Chlor an der Anode, Wasserstoff und/oder Stickstoffoxyd, insbesondere Stickstoffmonoxyd, an der Kathode und Alkalinitrat durch Kristallisation der aus der Elektrolysezelle austretenden elektrolysierten Lösung gewonnen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 111 155.