DE1567596A1 - Verfahren zur Herstellung von Hydroxylaminsulfatloesung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von HydroxylaminsulfatloesungInfo
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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 :
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·
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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 $>
Hydroxylaminsulfat. Das Verhältnis von Hydroxylaminsulfat zu Ammoniumsulfat beträgt
8,4 : 1.
009816/U70
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Hydroxylaminsulf at durch Be duktion
von Stickoxyd mittels Wasserstoff in Segenwart iron
platinhaltigen Katalysatoren land in wässriger schwefelsaurer
Lösung, dadurch gekennzeichnet* dasa die Beduktionsteaperatur
in Abhängigkeit vom Molverhältnis freier Schwefelsäure sur
Gesamtmenge τοη Hydroxylaminsulfat und Ämmoniumsulfat gewählt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch X t dadurch gekenmiseichnet, dass die
leaktionstemperattir in Abhängigkeit vom Molverhältnis freie
Schwefelsäure zur Gesamtmenge von Hydroacylaminsulfat und Ammoniumsulfat
so gewählt wird, dass einem von 1,5 J 1 auf 0,3 ί
absinkenden Molvsrhältnis eine von 80° auf 550G absinkende Temperatur
entspricht·
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2$ dadurch
dass man das Verfahren kontinuierlich in mehreren andergeschalteten Reaktoren durchführt, wobei die Heaktionstemperatur
in aedem einzelnen Beaktor für sieh geregelt wird.
009816/U70
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