DE1567596A1 - Verfahren zur Herstellung von Hydroxylaminsulfatloesung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Hydroxylaminsulfatloesung

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DE1567596A1 DE1966J0030641 DEJ0030641A DE1567596A1 DE 1567596 A1 DE1567596 A1 DE 1567596A1 DE 1966J0030641 DE1966J0030641 DE 1966J0030641 DE J0030641 A DEJ0030641 A DE J0030641A DE 1567596 A1 DE1567596 A1 DE 1567596A1
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Description

Verfahren zur Herstellung von HydroxylaminsuifatlÖBung
Es ist bekannt, dass sich Stickoxyd mit Wasserstoff in Gegenwart von platinhaltigen Katalysatoren in wässriger, schwefelsaurer Lösung zu Hydroxylamin reduzieren lässt und als Sulfat anfällt. Die Bildungsgeschwindigkeit von Hydroxylaminsulfat steigt mit zunehmender Temperatur, was eine erhöhte Temperatur wünschenswert macht. Andererseits steigt mit zunehmender Temperatur auch die Bildungsgeschwindigkeit von Nebenprodukten, besonders von Ammonsulfat. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass man Hydroxylaminsulfat auf dem oben beschriebenen Wege auch bei relativ hohen Temperaturen mit entsprechender erhöhter Ausbeute ohne einen vergrößerten Anfall von Nebenprodukten erhalten kann, indem man im Reaktionsgemisch im Molverhältnis von freier Schwefelsäure zur Gesamtmenge von Hydroxylaminsulfat und Ammoniumsulfat deutlich die freie Schwefelsäure überwiegen lässt.
Die bei zunehmender Reaktionstemperatur erwartungsgemäß eintretende vemehrte Bildung von Ammoniumsulfat kann gemäß dem nachfolgend geschilderten Verfahren der Erfindung praktisch verhindert werden, so dass auch bei erhöhter Raumzeitausbeute das Verhältnis von Hydroxylamin- zu Ammomiumsulfat nahezu unverändert bleibt, d.h. , dass bei der Herstellung von Hydroxylamin durch Reduktion von Stickoxyd eine bisher unerreichte Raumzeitausbeute erzielt wird.
Das Verfahren der Erfindung zur Herstellung von Hydroxylaminsulfat durch Reduktion von Stickoxyd mittels Wasserstoff in Gegenwart von platinhaltigen Katalysatoren und in wässriger schwefelsaurer Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatur in Abhängigkeit vom Molverhältnis freier Schwefelsäure zur Gesamtmenge von Hydroxylaminsulfat und Ammoniumsulfat gehalten wird. In einer bevorzugten Ausführungsform soll dabei einem von 1,5 : 1 auf 0,3 : 1 absinkenden Molverhältnis eine von 80° auf 350C fallende Temperatur entsprechen. Der pH-Wert, welcher sich bei den angegebenen Bedingungen im Reaktionsgemisch einstellt, ist dabei praktisch ohne Bedeutung.
Es hat sich gezeigt, dass bei diskontinuierlicher Pahrweise das Ver-
-2-
00 9 816/U70
hältnis der momentanen Ausbeute an Hydroxylaminsulfat und Amonsulfat für einen bestimmten Anteil an freier Schwefelsäure ein Maximum erreicht. Je nach dem gewählten Anteil an freier Schwefelsäure ist erfindungsgemäß eine bestimmte Temperatur einzuhalten. Je tiefer die Reaktionstemperatur gewählt wird, um so tiefer kann bei gleicher Ausbeute an Hydroxylaminsulfat der Anteil an freier Schwefelsäure liegen.
Von besonderer Bedeutung ist, dass die erfindungsgemäß genutzten Zusammenhänge zwischen dem Molverhältnis der freien Schwefelsäure zur Gesamtmenge von Hydroxylaminsulfat und Ammoniumsulfat und der Reaktionstemperatur nicht nur eine besonders vorteilhafte diskontinuierliche Arbeitsweise erlauben, indem die Reaktionstemperatur entsprechend dem vorstehend angegebenen Molverhältnis gewählt wird, sondern, dass vor allem auch bei kontinuierlicher Arbeitsweise die Reaktionstemperatur zur Erzielung einer optimalen Ausbeute von Hauptprodukt und minimalem Anfall von Nebenprodukten den jeweils vorliegenden Umständen, d.h. eben dem erwähnten Molverhältnis, angepasst werden kann. Am besten und einfachsten lässt sich eine solche Temperatureinstellung je nach Reaktionsgrad durchführen, wenn die einzelnen Reaktionsstufen räumlich voneinander getrennt, d.h. in versohiedenen Gefäßen durchgeführt werden (vgl. Beispiel 2 ).
Aus den nachfolgenden Tabellen geht der bei Einhaltung der erfin-.dungsgemäßen Fahrweise erzielte technische Fortschritt deutlich her-JEQ.F... Sie zeigen die Ausbeute , die Raumzeit ausheute und das Verhältnis von Hydroxylaminsulfat im Endprodukt (HX) zu Ammoniumsulfat (AS) in Abhängigkeit von der Reafctionstemperatur und vom Molverhältnis der freien Schwefelsäure zur Gesamtmenge Hydroxylaminsulfat und Ammoniumsulfat. Die der Tabelle zugrunde liegenden Versuche wurden in einem Versuchsreaktor (vgl, nachfolgende Beispiele) durchgeführt.
Die schwefelsäure Reaktionslösäng enthielt pro liter 3 g Platin-Katalysator ( 2$> Pt auf Aktivkohle). Die Reaktionstemperatur wurde
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Dr. MEDIGER
-3-
stufenweise -je nach clem Molverhältnis von freier Schwefelsäure zur Gesamtmenge von Hydroxylsfoiinsulfat und Ammonsulfat zwischen 75 und 450O gewählt. Während verschiedener Perioden wurden Stickoxyd und Wasserstoff im Verhältnis 1 ; 1,8 durch die Lösung geleitet. Dabei wurden bei abnehmendem Verhältnis Säure : Produkt in den einzelnen Versuchen die in den Tabellen gezeigten Ausbeuten und Raumzeitausbeuten erhalten. Die Tabellen 2 und 3 zeigen die Ausbeuten bei isothermer Fahrweise bei 55 bzw. 650O.
Tabelle Tabelle 1 H2SO4 C Ausbeute HX
AS
HX+AS 83 1o
84 $>
84 Ιο
85 io
8,0
8,5
9,2
10,0
Temperatur
or
Raumz e itausb eut e
g HX-SuIfat/Lh
Raumzeitausbeute
g'HX-Sulfat/Lh
1,5
0,7
0,4
0,3
H2SO4
75
65
55
45
55
34
27
24
34
34
4
HX+AS Ausbeute
1,5
0,7
0,4
83 #
84 #
10 io
HX
AS
8,4
8,5
0,12
Temperatur
0C
65
65
65
009816/U70
-4-
Dr.MEÖIGER 1567598
-4- · ■ ■ . \1ίτ
Tabelle 5 -
IftgBsratur Räumeeitauebeute H0SOj Auebeute
g HX-SuIf at/läi
55
35 27 0,7 85 56 9,5 ·; |
§5
27 1,5 85 Ψ 9,5
27 0,7 85* 9,5
27 0,4 84 * 9,2
15 0,5 40 * 0,8
Beispiel 1
$SBt Versuchsreaktor gemäß Fig.. 1, d.h. in einem mit einem Doppelmantel (2) versehenen Gefäß (1) befindet eioh 1 Liter 4-n wässrige Sehwefelsäure, enthaltend 5 g Platin-Katalysator (2 ^ Pt auf Aktivkohle). Mittels eines Rührer» (5) wird der Katalysator in Schwebe gehalten. Die !Temperatur wird durch eine Regeleinrichtung auf gewünschter Höhe gehalten. Duroh Leitung (4) werden die in (Jefaß (4a) gemischten Gase Stickoxyd und Wasserstoff im Volumenverhältnis 1 ι 1,8 «ugeführt. Naoh Beenden der Reaktion wird durch Leitung(ß) die Rsak- , , tionslösung abgezogen. Duroh Leitung (7) werden ;.*!(P*W ^. "... ' , r .1^,, »Ilgeführt. " *.
Haoli einer ersten Begasungsperiode von ewei Stunden, in weloher etünd% lieh 17»7 nl Stiokoxyd und 52 nl Wasserstoff bei 750O eugeführt wsrd«ny enthält die Reaktionalösung 125 S Schwefelsäure, 109 g Hydroxylaminsulfat, 11 g Ammonsulfat. Diese Lüsun^wird einer weiteren Begasungsperiode bei 650O unterworfen. Der Binsate von ßtidtoxyd ist jedoch 10,9 nl/h und Wasserstoff 19,6 nl/b· Naoh weiteren «wti Stunden J/ enthält die Reaktionslösung 76 g Schwefelsäure, 176 $ Hydroiylaain- J> sulfat,17 g Ammonsulfat· \ ..-:
In einer weiteren Reaktionsperiode wird die obige Reaktionelöaung ', bei 45 C mit 7,9 nl/h Stiokoxyd, 14,2 nl/h Wasserstoff begast« Naofl J. einer Begasungsperiode von zwei Stunden enthält die Lösung 45 g Schwefelsäure, 226 g Hydroxylaminsulfat, 21 g Ammonsulfat. Dies entspricht einer Totalausbeute von 85 # Hydroxylaminsulfat. Das
0O9816/U7O _5-
BAD ORfGINfAL
Verhältnis von Hydroxyläminsulfat zu Ammoniumsulfat beträgt 8,7 : 1.
Beispiel 2 :
Mr die kontinuierliche Pahrweise werden drei der in Pig. I gezeigten Teaktoren in Serie geschaltet. Beim ersten Reaktor wird, wie in Pig.dargestellt, über leitung (6) das anfallende Produkt entnommen und-dem zweiten Reaktor über die Leitung (5) zugeführt. Desgleichen verfährt man vom zweiten zum dritten Reaktor. Im dritten Reaktor wird endlich über leitung (6) das anfallende Produkt entnommen.
Alle Reaktoren haben eine eigene Temperaturregulierung, damit sie unabhängig voneinander bei verschiedenen Temperaturen gefahren werden können. Diefrische Schwefelsäure, stündlich 250 ml wässriger Lösung mit einem Gehalt von 98 g reiner Schwefelsäure, wird mit dem im dritten Reaktor zurückgewonnenen Katalysator vermischt und zugeführt.
In den ersten Reaktor der beschriebenen Apparatur wird 1 Liter einer wässrigen Lösung von 244 g Schwefelsäure , 222 g Hydroxyläminsulfat und 22 g Ammonsulfat , sowie 3 g Platin-Katalysator (2 $> Pt auf Aktivkohle) gegeben.
Die Temperatur wird auf 750C gehalten. Der zweite Reaktor enthält 1 Liter einer wässrigen Lösung von 162 g Schwefelsäure, 344 g Hydroxyläminsulfat und 34 g Ammonsulfat, sowie die gleiche Menge Ia- , talysator wie der erste Reaktor, Die Temperatur wird auf 650O ge- i halten. Der dritte Reaktor enthält 1 Liter einer wässrigen Lösung von 99g Schwefelsäure, 438 g Hydroxyläminsulfat und 42 g Ammonsulfat r sowie die gleiche Menge Katalysator wie im ersten Reaktor. Die !Temperatur wird auf 450O gehalten.
Hun wird dem ersten Reaktor ein öaggemisch , enthaltend 17»7 nl/h Stickoxyd und 32 nl/h Wasserstoff, unter Rühren zugeführt. Der zwei- j te Eeaktor wird mit einem Gasgemisch von 10,1 nl/h. Stickoxyd und 18,2 nl/h Wasserstoff gespeist·
00981S/U70
Dr. MEPIGE* 1567599
Der dritte Reaktor wird mit einem Gemisch von 7,6 nl/h Stickoxyd und 13,6 nl/h Wasserstoff begast.
Vom ersten Reaktor wird stündlich eine wässrige Lösung, enthaltend 61 g Schwefelsäure, 55,5 g Hydroxylaminsulfat und 55 g Ammonsulfat , abgezogen und zum zweiten Reaktor geführt, dem wiederum stündlich eine wässrige Lösung, enthaltend 40,5 Schwefelsäure, 86 g 'Hydroxylaminsulfat und 8,5 g Ammonsulfat entnommen wird,die dem dritten Reaktor zugeleitet wird.
Vom dritten Reaktor schließlich fällt stündlich eine wässrige Lösung, enthaltend 24,75 g Schwefelsäure, 109,5 g Hydroxylaminsulfat, sowie 10,5 g Ammonsulfat an.
Dies entspricht einer Totalausbeute von 85 $> Hydroxylaminsulfat. Das Verhältnis von Hydroxylaminsulfat zu Ammoniumsulfat beträgt 8,4 : 1.
009816/U70

Claims (2)

Dr. MiDIGER · 1567598 Bat ent a η s ρ r ü c fa, e :
1. Verfahren zur Herstellung von Hydroxylaminsulf at durch Be duktion von Stickoxyd mittels Wasserstoff in Segenwart iron platinhaltigen Katalysatoren land in wässriger schwefelsaurer Lösung, dadurch gekennzeichnet* dasa die Beduktionsteaperatur in Abhängigkeit vom Molverhältnis freier Schwefelsäure sur Gesamtmenge τοη Hydroxylaminsulfat und Ämmoniumsulfat gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch X t dadurch gekenmiseichnet, dass die leaktionstemperattir in Abhängigkeit vom Molverhältnis freie Schwefelsäure zur Gesamtmenge von Hydroacylaminsulfat und Ammoniumsulfat so gewählt wird, dass einem von 1,5 J 1 auf 0,3 ί absinkenden Molvsrhältnis eine von 80° auf 550G absinkende Temperatur entspricht·
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2$ dadurch dass man das Verfahren kontinuierlich in mehreren andergeschalteten Reaktoren durchführt, wobei die Heaktionstemperatur in aedem einzelnen Beaktor für sieh geregelt wird.
009816/U70
Leerseite
DE1567596A 1965-05-01 1966-04-19 Verfahren zur Herstellung von Hydroxylaminsulfat Withdrawn DE1567596B2 (de)

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