DE1567797C3 - Process for the production of chlorine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein vervollkommnetes Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Oxydation von Chlorwasserstoff oder von Nitrosylchlorid, oder auch von Gemischen von Chlor und Nitrosylchlorid mittels Salpetersäure und Metallnitrate enthaltender Lösung.The invention relates to an improved process for the production of chlorine by oxidation of hydrogen chloride or of nitrosyl chloride, or of mixtures of chlorine and nitrosyl chloride by means of a solution containing nitric acid and metal nitrates.
Verschiedene Verfahren sind bekannt, um Chlorwasserstoff und Nitrosylchlorid, welche beide als Nebenprodukte zahlreicher technischer Verfahren anfallen, in Chlor überzuführen. Diese Umwandlung verläuft im allgemeinen durch Oxydation.Various methods are known to remove hydrogen chloride and nitrosyl chloride, both of which are called By-products of numerous technical processes arise to be converted into chlorine. This transformation generally proceeds by oxidation.
Im Falle von Chlorwasserstoff kann diese Oxydation entweder unmittelbar mittels Luft oder Sauerstoff in Gegenwart eines DEACON-Katalysators oder auch mittels einer oxydierenden und leicht mit Luft regenerierbaren Zwischenverbindung durchgeführt werden, was gerade der Fall bei den Verfahren ist, welche Salpetersäure als Oxydationsmittel benutzen.In the case of hydrogen chloride, this oxidation can either be carried out directly by means of air or oxygen in Presence of a DEACON catalyst or by means of an oxidizing one that can easily be regenerated with air Interconnection can be carried out, which is just the case with the procedures, which Use nitric acid as an oxidizing agent.
Bekanntlich verlangen die Verfahren der katalytisehen Oxydation nach DEACON das Aufrechterhalten einer Reaktionstemperatur von mindestens 350° C, und überdies ist die Umwandlung nicht vollständig. Das erhaltene Chlor ist außerdem sehr verdünnt, wenn man Luft an Stelle von Sauerstoff als oxydierendes Gas verwendet.It is well known that the processes require catalytic Oxidation according to DEACON the maintenance of a reaction temperature of at least 350 ° C, and moreover, the conversion is not complete. The chlorine obtained is also very dilute if air is used instead of oxygen as the oxidizing gas.
Wenn man Salpetersäure als Oxydationsmittel benutzt, kann man bei einer Temperatur unter 1000C arbeiten, und das erhaltene Chlor ist praktisch frei von inertem Gas. Jedoch ist dieses Oxydationsverfahren im allgemeinen von Zwischenreaktionen, wie Bildung von Nitrosylchlorid, begleitet. Man stützt sich tatsächlich auf die zwei folgenden schematischen Reaktionen:If nitric acid is used as the oxidizing agent, it is possible to work at a temperature below 100 ° C., and the chlorine obtained is practically free of inert gas. However, this oxidation process is generally accompanied by intermediate reactions such as the formation of nitrosyl chloride. One actually relies on the following two schematic reactions:
3 HCI+HNO3 = NOCl+CI2+2 H-O (1)3 HCI + HNO3 = NOCl + CI 2 +2 HO (1)
NOCl+2 HNO3 = 3 NO2+1/. C12+H2O (2)NOCl + 2 HNO 3 = 3 NO 2 + 1 /. C1 2 + H 2 O (2)
HCI+HNO3 = NO2+V2 CI2+H2OHCI + HNO3 = NO 2 + V 2 CI 2 + H 2 O
(3)(3)
Wenn jedoch das oxydierende Milieu von einer flüssigen nur Salpetersäure enthaltenden Phase sogar sehr starker Konzentration dargestellt ist, erhält man praktisch nur eine Mischung von Chlor und Nitrosylchlorid. Unter diesen Umständen verdünnt sich die Salpetersäure allmählich in dem Wasser, welches sich gemäß der Reaktion (1) bildet, so daß die Reaktion (2) nicht quantitativ verläuft.However, if the oxidizing medium consists of a liquid phase containing only nitric acid is shown at a very high concentration, practically only a mixture of chlorine and nitrosyl chloride is obtained. Under these circumstances, the nitric acid gradually dilutes in the water which is forms according to the reaction (1), so that the reaction (2) does not proceed quantitatively.
Ein Mittel, um die Oxydation von NOCl gemäß der Reaktion (2) zu vervollständigen, besteht darin, mehrere aufeinanderfolgende Oxydationskammern zu verwenden, worin die Oxydationsgase in Berührung mit Salpetersäuren steigender Konzentrationen reagieren. Dieses Verfahren erfordert jedoch beträchtliche Anlagekosten und verlangt eine komplizierte Apparatur.One means to complete the oxidation of NOCl according to reaction (2) is to several to use successive oxidation chambers in which the oxidation gases are in contact with Nitric acids of increasing concentrations react. However, this method requires considerable investment costs and requires a complicated apparatus.
Ein anderes Mittel besteht darin, den Chlorwasserstoff im Gegenstrom mit einer flüssigen Phase zu oxydieren, welche von Salpetersäure und einer starken Mineralsäure, z. B. Schwefelsäure, welche als Entwässerungsmittel wirkt, gebildet wird. Dieses Verfahren, welches schon eine merkliche Verbesserung darstellt, verlangt jedoch besonders korrosionsfeste Anlagen, nicht nur für die eigentliche Oxydationskammer, sondern auch für die zugehörige Apparatur, worin die Aufkonzentrierung der Lösungen der starken Mineralsäure erfolgt.Another means is to countercurrently flow the hydrogen chloride with a liquid phase oxidize, which is derived from nitric acid and a strong mineral acid, e.g. B. sulfuric acid, which is used as a dehydrating agent acts, is formed. This procedure, which is already a noticeable improvement, however, requires particularly corrosion-resistant systems, not only for the actual oxidation chamber, but also for the associated apparatus, in which the concentration of the solutions of the strong Mineral acid takes place.
Die durch die Verwendung starker Mineralsäuren verursachte Korrosionsgefahr kann vermieden werden, wenn man, wie ebenfalls bekannt, andere Entwässerungsmittel benutzt, beispielsweise insbesondere die Chloride oder Nitrate von Lithium, Calcium, Natrium, Magnesium, Kalium, Strontium, Zink, Cadmium, Nickel, Kobalt oder Eisen. Es wurde in diesen Fällen eine schnellere Oxydation von Chlorwasserstoff festgestellt, aber in der Tat verläuft das Verfahren nur gemäß der Reaktion (1). Man erhält eine äquimolekulare Mischung von NOCl und Cl2, die man in ihre Bestandteile zerlegen muß, worauf das Nitrosylchlorid in Salpeter- und Salzsäure durch Hydrolyse und Oxydation übergeführt werden muß. Ein solches Verfahren ist daher nicht sehr wirtschaftlich für die technische Herstellung von Chlor aus HCl, weil nur 2I3 des anfänglich an den Wasserstoff gebundenen Chlors sich im Zustand von freiem Chlor wiederfinden, Ein solches Verfahren ist Gegenstand des älteren Patents 12 45 922.The risk of corrosion caused by the use of strong mineral acids can be avoided if, as is also known, other dehydrating agents are used, for example in particular the chlorides or nitrates of lithium, calcium, sodium, magnesium, potassium, strontium, zinc, cadmium, nickel, cobalt or Iron. More rapid oxidation of hydrogen chloride has been found in these cases, but in fact the process proceeds only according to reaction (1). An equimolecular mixture of NOCl and Cl 2 is obtained , which has to be broken down into its components, whereupon the nitrosyl chloride has to be converted into nitric and hydrochloric acid by hydrolysis and oxidation. Such a process is therefore not very economical for the industrial production of chlorine from HCl, because only 2 I 3 of the chlorine initially bound to the hydrogen is in the state of free chlorine.This process is the subject of the earlier patent 12 45 922.
Es wurde gefunden, daß es möglich ist, Ausbeuten an Chlor nahe 100% zu erhalten, wenn man Metallnitrate als Entwässerungsmittel verwendet, jedoch unter der Bedingung, daß die Menge an in dem Milieu vorhandenem Nitrat ausreichend ist, um das Gleichgewicht des anfänglichen flüssigen Milieus mit einer einen Mindestgehalt an HNO3 enthaltenden Dampfphase zu sichern.It has been found that it is possible to obtain chlorine yields close to 100% using metal nitrates as dehydrating agents, provided that the amount of nitrate present in the medium is sufficient to balance the initial liquid medium a vapor phase containing a minimum content of HNO 3.
Die Erfindung betrifft demnach ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Chlor ohne sekundäre Bildung von Nitrosylchlorid durch Umsetzung einer oder mehrerer Chlorverbindungen aus der Gruppe Chlorwasserstoff, Nitrosylchlorid und Mischungen von Chlor und Nitrosylchlorid mit einer oxydierenden Salpetersäure und Metallnitrate enthaltenden Lösung im Gegenstrom, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydationslösung durch Vermischen einer Salpetersäurelösung von einer Konzentration über 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 65 bis 99 Gewichtsprozent, mit einer wäßrigen Lösung eines oder mehrerer Nitrate von Metallen aus der Gruppe Magnesium, Zink, Cadmium, Eisen, Kupfer, Alumi-The invention accordingly relates to a continuous process for the production of chlorine without secondary formation of nitrosyl chloride by reaction of one or more chlorine compounds of the group of hydrogen chloride, nitrosyl chloride and mixtures of chlorine and nitrosyl chloride with one oxidizing solution containing nitric acid and metal nitrates in countercurrent, and is characterized by that the oxidizing solution by mixing a nitric acid solution of one concentration over 60 percent by weight, preferably 65 to 99 percent by weight, with an aqueous solution of a or several nitrates of metals from the group magnesium, zinc, cadmium, iron, copper, aluminum
nium, Calcium, Lithium, deren Konzentration nahe der Sättigung ist, erhalten wird, die Temperatur zwischen 60 und 100°C, vorzugsweise zwischen 75 und 90" C, gehalten wird und die Lösung eine ausreichende Menge an Nitrat enthält, um das anfängliche Gleichgewicht der Lösung mit den Dämpfen, welche mindestens 750 g HNO3/kg enthalten, zu sichern, außerdem eine Ausfällung vermieden wird und die in dem Reaktionsmilieu vorhandene Wassermenge konstant unterhalb 500 g/kg bleibt.nium, calcium, lithium, the concentration of which is close to saturation, is obtained, the temperature is kept between 60 and 100 ° C, preferably between 75 and 90 "C, and the solution contains a sufficient amount of nitrate to achieve the initial equilibrium of the To secure solution with the vapors, which contain at least 750 g HNO 3 / kg, in addition, a precipitation is avoided and the amount of water present in the reaction medium remains constant below 500 g / kg.
Die erwähnte ältere Patentschrift 12 45 922 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Oxydation gasförmiger oder wäßriger Salzsäure mit Salpetersäure und ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in konzentrierten Lösungen von Chloriden 1S und/oder Nitraten der Metalle der I. bis III. oder der VIII. Gruppe des periodischen Systems durchführt, die Reaktionsprodukte NOCl und Cl2 durch Destillation trennt und das vom Chlor abgetrennte NOCl durch Verseifen mit Wasser und Oxydation mit Sauerstoff oder sauerstoff haltigen Gasen bei atmosphärischem oder erhöhtem Druck in an sich bekannter Weise in eine Mischung von HNO3 und HCl überführt, die in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und dort mit zusätzlicher Salzsäure zur Reaktion gebracht wird.The earlier mentioned patent specification 12 45 922 relates to a process for the production of chlorine by oxidation of gaseous or aqueous hydrochloric acid with nitric acid and is characterized in that the reaction is carried out in concentrated solutions of chlorides 1 S and / or nitrates of the metals I to III. or the VIII. Group of the periodic system, the reaction products NOCl and Cl 2 are separated by distillation and the NOCl separated from the chlorine is mixed by saponification with water and oxidation with oxygen or oxygen-containing gases at atmospheric or elevated pressure in a manner known per se transferred from HNO 3 and HCl, which is returned to the reaction vessel and made there to react with additional hydrochloric acid.
Nach der vorliegenden Erfindung dagegen arbeitet man zwar in Gegenwart von Metallnitraten, aber unter solchen Konzentrationsbedingungen und Temperaturen, daß das Reaktionsprodukt nur Cl2 und NO2 unter Ausschluß von NOCI enthält. Man muß 3< > dabei zwar auch das Chlor von NO2 abtrennen, aber das vorliegende Verfahren vermeidet den Umlauf von prohibitiven Mengen an Säuren, da man nur HNO3 aus NO2 regeneriert. Andererseits kann man nach dem vorliegenden Verfahren Chlor ebensowohl aus HCI wie von NOCl erhalten. Die vorliegende Erfindung stellt daher einen deutlichen Fortschritt in der Technik der Chlorgewinnung durch Salpetersäureoxydation von HCl oder NOCl dar.According to the present invention, on the other hand, one works in the presence of metal nitrates, but under such concentration conditions and temperatures that the reaction product contains only Cl 2 and NO 2 with the exclusion of NOCI. It is true that the chlorine must also be separated from the NO 2 , but the present process avoids the circulation of prohibitive amounts of acids, since only HNO 3 is regenerated from NO 2. On the other hand, according to the present process, chlorine can be obtained from HCl as well as from NOCl. The present invention therefore represents a significant advance in the technique of producing chlorine by nitric acid oxidation of HCl or NOCl.
Bei der vorliegenden Erfindung werden im wesentliehen die Nitrate von Mg, Zn, Cd verwendet, aber die Nitrate von Fe, Cu, Al, Ca und Li können ebenfalls benutzt werden.In the present invention are essentially the nitrates of Mg, Zn, Cd are used, but the nitrates of Fe, Cu, Al, Ca and Li can also be used to be used.
Nach der älteren Patentschrift 12 45 922 (Spalte 2,-Abs. 2) kann man insbesondere die Chloride von Li, Ca, Na, Mg, K, Sr, Zn, Cd, Al, Co und Fe verwenden, d. h., es ist gemäß dem älteren Verfahren gleichgültig, ein Salz zu verwenden, dessen Dehydratisationsvermögen gegenüber HNO3 ebenso gut auf die flüssige Phase wie auf die Dampfphase wirkt. Die Wirksamkeit der Nitrate dieser verschiedenen Metalle auf den Wassergehalt des Azeotrops HNO3/H2O ist wohlbekannt (belgische Patentschrift 6 21315) und man weiß, daß einige davon die flüssige Phase (insbesondere K), andere davon die Dampfphase (insbesondere Li, Mg, Zn, Cd) an HNO3 anreichern.According to the earlier patent specification 12 45 922 (column 2, -Abs. 2) you can use in particular the chlorides of Li, Ca, Na, Mg, K, Sr, Zn, Cd, Al, Co and Fe, that is, it is according to The older method is indifferent to the use of a salt whose dehydration capacity towards HNO 3 acts just as well on the liquid phase as on the vapor phase. The effectiveness of the nitrates of these different metals on the water content of the azeotrope HNO 3 / H 2 O is well known (Belgian patent 6 21315) and it is known that some of them are the liquid phase (especially K), others the vapor phase (especially Li, Mg , Zn, Cd) enrich in HNO 3.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wählt man gerade Nitrate von Metallen, mit welchen man die Dampfphase an HNO3 anreichern kann, und man wählt die Bedingungen hinsichtlich Temperaturen und Konzentrationen derart, daß dieser Dampf mindestens 750 g HNOs/kg enthält, was eine notwendige Bedingung ist, damit kein NOCl in dem Produkt erhalten wird. Dies bedeutet, daß gemäß der Erfindung eine bekannte Technik zur Konzentration von Salpetersäure an die Chlorherstellung angepaßt wurde.According to the present invention, nitrates of metals are chosen with which the vapor phase can be enriched in HNO 3 , and the conditions with regard to temperatures and concentrations are chosen such that this vapor contains at least 750 g HNOs / kg, which is a necessary condition, so that no NOCl is obtained in the product. This means that, according to the invention, a known technique for concentrating nitric acid has been adapted for chlorine production.
Im Gegensatz dazu bezieht sich das Oxydationsverfahren gemäß der älteren Patentschrift 12 45 922 auf ein Verfahren zur Oxydation von Salzsäure mittels HNO3 in Gegenwart von KNO3, wie es auf S. 35, Fig. 5, Beispiel 1 der belgischen Patentschrift 5 98 539 beschrieben ist, an welches man noch ein Verfahren zum unmittelbaren Regenerieren der Salzsäure und Salpetersäure aus dem mit dem Chlor gebildeten NOCl angeschlossen hat.In contrast to this, the oxidation process according to the earlier patent specification 12 45 922 relates to a process for the oxidation of hydrochloric acid by means of HNO 3 in the presence of KNO 3 , as described on p. 35, FIG. 5, example 1 of Belgian patent specification 5 98 539 is, to which a process for the immediate regeneration of hydrochloric acid and nitric acid from the NOCl formed with the chlorine has been connected.
Die vorliegende Erfindung beruht im wesentlichen darauf, die Oxydation in Anwesenheit einer an HNO3 reichen Dampfphase und nicht in Anwesenheit einer flüssigen an HNO3 reichen Phase zu bewirken. Hierdurch wird ein von NOCl freies Produkt erreicht, und daher ist das ältere Verfahren von dem vorliegenden deutlich verschieden.The present invention is essentially based on bringing about the oxidation in the presence of a vapor phase rich in HNO 3 and not in the presence of a liquid phase rich in HNO 3. This results in a product free of NOCl, and therefore the older process is markedly different from the present one.
Der gemäß der Erfindung zu verwendende Chlorwasserstoff kann aus Chlorierungs- oder organischen Dehydrochlorierungsreaktionen stammen. Das Nitrosylchlorid kann aus Salzsäure, einem Alkali- oder Erdalkalichlorid durch den Angriff von gasförmigem oder flüssigem, gegebenenfalls in Lösungsmitteln, wie Salpetersäure, gelöstem Stickstoffperoxyd erhalten werden, während die Chlor-Nitrosylchlorid-Mischungen hauptsächlich bei der Oxydation der gleichen Chloride durch Salpetersäure erhalten werden.The hydrogen chloride to be used according to the invention can be selected from chlorinating or organic Dehydrochlorination reactions originate. The nitrosyl chloride can be made from hydrochloric acid, an alkali or Alkaline earth chloride by attack by gaseous or liquid, optionally in solvents, such as Nitric acid, dissolved nitrogen peroxide can be obtained, while the chlorine-nitrosyl chloride mixtures mainly obtained by the oxidation of the same chlorides by nitric acid.
Die gemäß der Erfindung brauchbaren Nitrate können einzeln oder in Mischung in Form einer wäßrigen Lösung angewendet werden, deren Konzentration nahe der Sättigung ist. Im allgemeinen sind die brauchbaren Nitrate solche, deren ionisches Hydratationsvermögen erlaubt, in merklicher Weise den Gehalt an HNO3 in den Dämpfen im Gleichgewicht mit dem Reaktionsmilieu Nitrat—HNO3—H2O zu erhöhen. Beispielsweise, aber ohne Beschränkung der Erfindung auf diese besonderen Verbindungen, ist es möglich, die Nitrate von Magnesium, Zink, Cadmium, Eisen, Kupfer, Aluminium, Calcium, Lithium, allein oder in Mischung, zu verwenden.The nitrates which can be used according to the invention can be used individually or as a mixture in the form of an aqueous solution, the concentration of which is close to saturation. In general, the nitrates that can be used are those whose ionic hydration capacity allows the HNO 3 content in the vapors to be increased significantly in equilibrium with the nitrate — HNO 3 —H 2 O reaction medium. For example, but without restricting the invention to these particular compounds, it is possible to use the nitrates of magnesium, zinc, cadmium, iron, copper, aluminum, calcium, lithium, alone or in a mixture.
Für jedes Nitrat wird der Gehalt an HNO3 in den Dämpfen um so höher sein, wie die Konzentration an Nitrat in dem Reaktionsmilieu bedeutender sein wird. Für eine an HNO3 in dem Reaktionsmilieu gegebene Konzentration hängt die notwendige Mindestnitratmenge, um den Mindestgrad an HNO3 in den Dämpfen zu erhalten, von der Art des Nitrats selbst ab. Unabhängig von der Art und der Konzentration des Nitrats in dem Reaktionsmilieu hängt der notwendige Mindestgehalt an HNO3 in den Dämpfen, damit die Reaktionen (2) und (3) praktisch totale sind, von der Reaktionstemperatur ab. Er wird um so erhöhter sein, wie die Temperatur niedriger ist, was folgende Tabelle anzeigt.For each nitrate the content of HNO 3 in the vapors will be higher as the concentration of nitrate in the reaction medium will be more significant. For a given concentration of HNO 3 in the reaction medium, the minimum amount of nitrate necessary to obtain the minimum level of HNO 3 in the vapors depends on the type of nitrate itself. Regardless of the type and concentration of nitrate in the reaction medium, the minimum HNO 3 content required in the vapors so that reactions (2) and (3) are practically total depends on the reaction temperature. It will be higher as the temperature is lower, which is shown in the following table.
Somit ist eine Reaktionstemperatur unter 60° C nicht in der Praxis zu empfehlen, weil es dann notwendig ist, eine Dampfphase zu erhalten, welche fast nur Salpetersäure enthält. Obwohl man über 10O0C hinaus eine Dampfphase dulden kann, welche weniger als 750 g HNO3/kg enthält, sind diese Temperaturen nicht vor-Thus, a reaction temperature below 60 ° C is not recommended in practice, because it is then necessary to obtain a vapor phase which almost exclusively contains nitric acid. Although one can tolerate a vapor phase above 10O 0 C which contains less than 750 g HNO 3 / kg, these temperatures are not available.
teilhaft, denn die Korrosionsgefahren, welche sich ergeben, belasten die allgemeine Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Man arbeitet daher vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 75 und 90° C.partly, because the corrosion risks that result, burden the general economy of the Procedure. It is therefore preferable to work at temperatures between 75 and 90 ° C.
Beispielsweise sind in den Fig. 5, 6, 7 und 8 vier Diagramme gegeben, deren Ordinaten die Nitratkonzentrationen in g/kg in der Reaktionslösung und deren Abzissen die HNO3-Konzentrationen in g/kg in der gleichen Lösung darstellen. In den gleichen Diagrammen bedeuten die Zahlen vor den Temperaturangaben den Gehalt an HNO3 in der Dampfphase in g/kg. Die in den Fig. 5, 6, 7 und 8 wiedergegebenen Diagramme beziehen sich auf die Nitrate von Magnesium, Zink, Cadmium und Nitratmischungen, bestehend aus 20 bis 30 Gewichtsprozent Zinknitrat und 1S 80 bis 70 Gewichtsprozent Magnesiumnitrat. Auf jedem hat man die Kurven dargestellt, welche die Mindestzusammensetzung der Reaktionslösung Nitrat-HNO3-H2O wiedergeben, welche beachtet werden müssen, wenn man unter atmosphärischem Druck arbeitet, um eine Dampfphase mit dem Anteil an HNO3 in g/kg zu erhalten, wie er auf jeder Kurve angezeigt ist. Diese Kurven ermöglichen die untere Grenze der Zone festzulegen, wo der repräsentative Punkt der Zusammensetzung der anfänglichen Reaktionslösung Nitrat-HNO3-H2O notwendigerweise sich befinden muß. Bei Bezugnahme auf das Diagramm 6 stellt man fest, daß, wenn man bei 100cC arbeitet, d. h. bei einer Temperatur, wo der Gehalt an HNO3 in der Dampfphase mindestens gleich 750 g/kg sein muß, es notwendig ist, daß die anfängliche beispielsweise 500 g HNO3/kg enthaltende Reaktionslösung eine Konzentration an Zinknitrat von mindestens 200 g/kg hat.For example, four diagrams are given in FIGS. 5, 6, 7 and 8, the ordinates of which represent the nitrate concentrations in g / kg in the reaction solution and the abscissas of which the HNO 3 concentrations in g / kg in the same solution. In the same diagrams, the numbers in front of the temperature data mean the HNO 3 content in the vapor phase in g / kg. The reproduced in Figs. 5, 6, 7 and 8 are diagrams relating to the nitrates of magnesium, zinc, cadmium and nitrate mixtures consisting of 20 to 30 weight percent zinc nitrate and 1 S 80 to 70 weight percent magnesium nitrate. Each curve shows the minimum composition of the nitrate-HNO 3 -H 2 O reaction solution, which must be observed when working under atmospheric pressure in order to obtain a vapor phase with the proportion of HNO 3 in g / kg as shown on each curve. These curves make it possible to determine the lower limit of the zone where the representative point of the composition of the initial nitrate-HNO 3 -H 2 O reaction solution must necessarily be located. Referring to diagram 6, it can be seen that, when working at 100 ° C., that is to say at a temperature where the HNO 3 content in the vapor phase must be at least 750 g / kg, it is necessary that the initial one be used For example, reaction solution containing 500 g HNO 3 / kg has a zinc nitrate concentration of at least 200 g / kg.
; Die den anderen Reaktionstemperaturen entsprechenden zuvor definierten Zwischenkurven können leicht durch Interpolation für jedes in den Diagrammen 5, 6, 7 und 8 aufgenommene Nitrat abgebildet werden. ; The previously defined intermediate curves corresponding to the other reaction temperatures can easily be mapped by interpolation for each nitrate recorded in diagrams 5, 6, 7 and 8.
In allgemeiner Weise würde man analoge Diagramme unter Ausgehen von anderen entwässernden Salzen, beispielsweise den Nitraten von Eisen, Kupfer, Lithium, Calcium oder ihren Gemischen, erhalten.In a general way one would make analogous diagrams assuming other dehydrating salts, for example the nitrates of iron, copper, lithium, calcium or their mixtures.
Gewisse dieser Nitrate, insbesondere Zn(NO3)2, allein oder in Gemischen verwendet,, sind verhältnismäßig löslicher als Magnesiumnitrat. Diese größere Löslichkeit erlaubt ihr geringeres Entwässerungsvermögen zu kompensieren, indem man in merklicher Weise, wie noch gezeigt wird, das umlaufende Reaktionsvolumen verkleinert. Man kann auf dem Diagramm der Fig. 4 .das Entwässerungsvermögen der Nitrate von Magnesium, Zink, Cadmium und von Schwefelsäure vergleichen. In diesem Diagramm hat man die gleiche graphische Darstellung und die gleichen Einheiten genommen, wie in. den Diagrammen 5, 6, 7 und 8, wobei die gezeichneten Kurven die Zusammensetzungeri des anfänglichen Reaktionsmilieus Nitrat—HNO3—H2O angeben, welche mindestens notwendig sind, um eine Konzentration von 850 g HNO3/kg Dampf zu erhalten, wenn man bei 90° C arbeitet. Man stellt leicht fest, daß die Nitrate von Cadmium und Zink weniger en'twässend sind als die Schwefelsäure und erst recht als das Magnesiumnitrat. Certain of these nitrates, especially Zn (NO 3 ) 2 , used alone or in mixtures, are relatively more soluble than magnesium nitrate. This greater solubility makes it possible to compensate for their lower drainage capacity by reducing the circulating reaction volume in a noticeable manner, as will be shown below. The dehydration capacity of the nitrates of magnesium, zinc, cadmium and sulfuric acid can be compared on the diagram in FIG. 4. In this diagram, the same graphic representation and the same units have been used as in diagrams 5, 6, 7 and 8, the curves drawn indicating the composition of the initial reaction medium nitrate — HNO 3 —H 2 O, which is at least necessary to get a concentration of 850 g HNO 3 / kg steam when working at 90 ° C. It is easy to see that the nitrates of cadmium and zinc are less dehydrating than sulfuric acid, and even more so than magnesium nitrate.
Das Diagramm der Fig. 5 zeigt an, daß es möglich ist, die Reaktionen 1 und 2 in vollständiger Weise zu leiten, ohne die Reaktionslösung auf einen Mindestgehalt von 300 g Mg(NO3)2/kg beschränken zu müssen. Jedoch stellt man fest, daß unter dieser Grenze die Menge der Lösung, um Chlor zu erzeugen, zu hoch wird, so daß das Verfahren bei kontinuierlicher Anwendung unrentabel wird, wie noch beschrieben wird. Darum wird vorgezogen, den Gehalt an Mg(NO3)2 über 30 Gewichtsprozent zu halten. Dagegen erscheint dieser Nachteil nicht in gleicher Weise, wenn man löslichere Nitrate als Zn(NO3)2 und Cd(NO3)2 anwendet. ■■-... ■;.,:'.■The diagram in FIG. 5 indicates that it is possible to conduct reactions 1 and 2 in a complete manner without having to limit the reaction solution to a minimum content of 300 g Mg (NO 3 ) 2 / kg. However, it is found that below this limit the amount of solution to generate chlorine becomes too high, so that the process becomes uneconomical when used continuously, as will be described later. It is therefore preferred to keep the Mg (NO 3 ) 2 content above 30 percent by weight. On the other hand, this disadvantage does not appear in the same way if more soluble nitrates than Zn (NO 3 ) 2 and Cd (NO 3 ) 2 are used . ■■ -... ■;.,: '. ■
Bei dem so bestimmten Mindestgehalt an Nitrat ist es auch noch wichtig, daß die Nitratmenge mit der Löslichkeit dieser Verbindung in dem Milieu Nitrat— HNO3—H2O bei der Reaktionstemperatur im Einklang steht, um Kristallisationen in der Oxydationskammer zu vermeiden. ■·-. · . . .With the minimum nitrate content determined in this way, it is also important that the amount of nitrate is consistent with the solubility of this compound in the nitrate — HNO 3 —H 2 O milieu at the reaction temperature, in order to avoid crystallization in the oxidation chamber. ■ · -. ·. . .
Das Nitrat wird in die Oxydationskammer in der Form einer Lösung in einer Konzentration nahe der Sättigung eingeführt. Die Temperatur dieser Lösung kann gemäß ihrer Konzentration schwanken. Sie wird durch die Löslichkeitskurve des Nitrats in Wasser bestimmt. Sie wird über 60cC für eine Lösung mit 670 g Mg(NO3)2/kg und über 1000C für eine Lösung mit 720 g Mg(NO3)2/kg sein. Vorzugsweise geht man von einer auf einer Temperatur von mindestens 100° C gehaltenen Lösung mit 720 g Mg(NO3)2/kg aus.The nitrate is introduced into the oxidation chamber in the form of a solution in a concentration close to saturation. The temperature of this solution can vary according to its concentration. It is determined by the solubility curve of the nitrate in water. It will be over 60 ° C. for a solution with 670 g Mg (NO 3 ) 2 / kg and over 100 ° C. for a solution with 720 g Mg (NO 3 ) 2 / kg. Preferably, a solution with 720 g Mg (NO 3 ) 2 / kg kept at a temperature of at least 100 ° C. is used.
Für Zn(NO3)2 und Cd(NO3)2 wird sie mindestens 600C bei 850 g/kg nicht überschreitenden Konzentrationen und mindestens 700C für die Lösungen mit einem Gehalt von ungefähr 900 g Zn(NO3)2/kg sein.For Zn (NO 3 ) 2 and Cd (NO 3 ) 2 it is at least 60 ° C at concentrations not exceeding 850 g / kg and at least 70 ° C for the solutions with a content of approximately 900 g Zn (NO 3 ) 2 / be kg.
Alle diese Werte leiten sich leicht ab unter Zuhilfenahme des Diagramms in Fig. 3 b, welches die Löslichkeiten in Wasser von Mg(NO3)2, Zn(NO3)2 und Cd(NO3)2 angibt.All these values can be easily derived with the aid of the diagram in FIG. 3 b, which indicates the solubilities of Mg (NO 3 ) 2 , Zn (NO 3 ) 2 and Cd (NO 3 ) 2 in water.
Da die Möglichkeit des Ausfallens eines Teils des gelösten Nitrats besteht, ist es daher notwendig, daß seine Konzentration in der Oxydationskammer, d. h. in der Mischung Nitrat—HNO3—H2O, innerhalb der Löslichkeit des Nitrats in dieser Mischung bleibt.Since there is a possibility of precipitation of some of the dissolved nitrate, it is therefore necessary that its concentration in the oxidation chamber, ie in the mixture nitrate — HNO 3 —H 2 O, remain within the solubility of the nitrate in this mixture.
Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die einzusetzenden Mengen an Salpetersäure und an Magnesiumnitrat derart festzulegen, daß der repräsentative Punkt der Konzentrationen an Mg(NO3)2 und HNO3 in dem Löslichkeitsdiagramm Mg(NO3)2—HNO3—H2O konstant außerhalb der Sättigungszone an Mg(NO3)2 entsprechend der ,gewünschten Reaktionstemperatur gelegen ist. Ein in Fig. 3a dargestelltes Diagramm gibt die Löslichkeitskurven des Magnesiumnitrats in dem System Mg(NO3)2—HNO3—H2O wieder und zeigt genau die Konzentrationszonen an, wo die Gefahr des Ausfallens von Magnesiumnitrat-dihydrat oder -hexahydrat besteht. .·';....■■·For this purpose it is advisable to determine the amounts of nitric acid and magnesium nitrate to be used in such a way that the representative point of the concentrations of Mg (NO 3 ) 2 and HNO 3 in the solubility diagram Mg (NO 3 ) 2 —HNO 3 —H 2 O is constantly outside the saturation zone of Mg (NO 3 ) 2 corresponding to the desired reaction temperature. A diagram shown in FIG. 3a shows the solubility curves of magnesium nitrate in the system Mg (NO 3 ) 2 —HNO 3 —H 2 O and shows precisely the concentration zones where there is a risk of magnesium nitrate dihydrate or hexahydrate precipitation. . · '; .... ■■ ·
Analoge Diagramme würden für andere Nitrate aufgestellt werden können, aber die Kenntnis der Löslichkeiten in Wasser genügt mitunter; so, wenn die Lösungen der Nitrate von Zink oder Cadmium, welche die Oxydationskammer speisen, maximal 850 g Nitrat/kg enthalten, ist es möglich, die Reaktion bei jeder Temperatur zwischen 60 und 100° C.durchzuf uhren, wie aus der Fig. 3b hervorgeht, wo die Löslichkeiten in Wasser von Mg(NO3)2, Zn(NO3)2 und Cd(NO3)2 in g/kg als Funktion der Temperatur in 0C angegeben sind. Jedoch im Falle des Zinknitrats zieht man es vor, von einer Lösung von ungefähr 950 g/kg auszugehen und eine Reaktionstemperatur zwischen 70 und 1000C zu erhalten. Wenn die Nitratlösung eine Lösung mehrerer Nitrate ist, beispielsweise eine Lösung einer Mischung aus 20 bis 30 Gewichtsprozent Zn(NO3)2 und 80 bis 70. Gewichtsprozent Mg(NO3)2, ist es notwendig, die Löslichkeitszonen, welche den ReaktionstemperaturenAnalogous diagrams could be drawn up for other nitrates, but a knowledge of the solubilities in water is sometimes sufficient; so, if the solutions of nitrates of zinc or cadmium which feed the oxidation chamber contain a maximum of 850 g nitrate / kg, it is possible to carry out the reaction at any temperature between 60 and 100 ° C., as shown in FIG. 3b shows where the solubilities in water of Mg (NO 3 ) 2 , Zn (NO 3 ) 2 and Cd (NO 3 ) 2 are given in g / kg as a function of the temperature in 0 C. However, in the case of zinc nitrate it is preferred, from a solution of about 950 g / kg to go out and obtain a reaction temperature between 70 and 100 0 C. If the nitrate solution is a solution of several nitrates, for example a solution of a mixture of 20 to 30 percent by weight Zn (NO 3 ) 2 and 80 to 70 percent by weight Mg (NO 3 ) 2 , it is necessary to define the solubility zones that correspond to the reaction temperatures
entsprechen, zu bestimmen. Jedoch in dem besonderen Fall der vorgenannten Mischung geht man vorteilhafterweise von einer wäßrigen Lösung aus mit einem Gehalt von ungefähr 790 g der genannten Mischung/kg und hält in der Oxydationskammer eine Temperatur nahe 1000C aufrecht.correspond to determine. However, in the special case of the aforementioned mixture, an aqueous solution with a content of approximately 790 g of said mixture / kg is advantageously used and a temperature of close to 100 ° C. is maintained in the oxidation chamber.
Wenn die Konzentration an Nitrat so bestimmt und die Reaktionstemperatur festgelegt ist, stellt sich der maximale Anteil an Salpetersäuregewicht, der in der Mischung vorhanden sein kann, leicht sein.When the concentration of nitrate is determined and the reaction temperature is fixed, the maximum proportion of weight nitric acid that may be present in the mixture should be light.
Beispielsweise, wenn man von einer Lösung von 900 g Zinknitrat/kg (Fig. 6) und Salpetersäure von 60% ausgeht, bestimmt die Gerade AB der Fig. 6 durch Schnitt mit den Kurven der Temperaturen von 79, 85 und 100'C die Segmente der Geraden AC, AD und AE, welche alle die Zusammensetzungen des anfänglichen bei diesen Temperaturen brauchbaren Reaktionsmilieus darstellen.For example, assuming a solution of 900 g zinc nitrate / kg (FIG. 6) and nitric acid of 60%, the straight line AB in FIG. 6 determines the segments by intersecting the curves of the temperatures of 79, 85 and 100 ° C of the lines AC, AD and AE, all of which represent the compositions of the initial reaction medium useful at these temperatures.
Jedoch und insbesondere, wenn das Verfahren von einer Salpetersäure einer Konzentration von höchstens ao gleich 65% (60 bis 65% ausgeht, d. h., welche schon eine wesentliche Wassermenge enthält, ist es notwendig, daß zu jeder Zeit das Reaktionsmilieu nicht mehr als 50% Wasser enthält. Wenn man diese Grenze überschreitet, löst sich ein nicht vernachlässigenswerter Teil des Chlorwasserstoffs auf, ohne oxydiert zu werden. Wenn man eine Magnesiumnitratlösung von 720 g/kg verwendet, genügt es bei der Oxydation von HCI, in dem Reaktionsmilieu einen Gehalt an HNO3 unterhalb 35 bis 36 Gewichtsprozent einzuhalten. Dagegen braucht eine solche Grenzkonzentration an Salpetersäure nicht beachtet zu werden, wenn man von einer Salpetersäure von einer höheren Konzentration bis 65 Gewichtsprozent ausgeht, wie auch, wenn man von einer konzentrierten Lösung eines löslicheren Entwässerungsmittels ausgeht.However, and especially when the process starts from a nitric acid with a concentration of at most ao equal to 65% (60 to 65%, that is, which already contains a substantial amount of water, it is necessary that at all times the reaction medium does not contain more than 50% water If this limit is exceeded, a non-negligible part of the hydrogen chloride will dissolve without being oxidized. If a magnesium nitrate solution of 720 g / kg is used, HNO 3 content in the reaction medium is sufficient for the oxidation of HCl Below 35 to 36 percent by weight, on the other hand, such a limit concentration of nitric acid does not need to be observed if you start from a nitric acid with a higher concentration of up to 65 percent by weight, as well as if you start from a concentrated solution of a more soluble dehydrating agent.
In jedem Fall wird diese Grenze leichter eingehalten, wenn das anfängliche Milieu weniger als 50% Wasser im Falle der Oxydation von NOCI enthält, weil es in diesem besonderen Fall keine Wasserbildung gibt. *° In any case, this limit is more easily complied with if the initial medium contains less than 50% water in the case of NOCI oxidation, because in this particular case there is no formation of water. * °
Auch kann gemäß der Erfindung der kontinuierliche Verfahrenszyklus auf zwei verschiedene Weisen ausgeführt werden, gemäß je nachdem man eine Salpetersäure von höchstens 65 Gewichtsprozent oder eine konzentriertere Salpetersäure benutzt. Diese zwei Möglichkeitcn, welche in den in den Fig. 1 und 2 ,beschriebenen Apparaten angewendet werden können, lassen sich wie folgt schematisieren.Also, according to the invention, the continuous process cycle can be carried out in two different ways be, according to whether you have a nitric acid of at most 65 percent by weight or a more concentrated nitric acid is used. These two possibilities, which are described in FIGS Apparatus can be used can be schematized as follows.
Wenn man eine Salpetersäure einer höheren Konzentration als 65% benutzt, wird das Reaktionsmilieu in einer Weise behandelt, um die anfängliche konzentrierte Salpetersäure zu regenerieren, und zwar durch einfachen Zusatz einer Säure von 65%, um eine an Nitrat erschöpfte Lösung zu erhalten, welche ihrerseits vor der Rückführung konzentriert wird.If a nitric acid with a concentration higher than 65% is used, the reaction medium becomes treated in a way to get the initial focused To regenerate nitric acid, simply by adding an acid of 65% to an To get nitrate exhausted solution, which in turn is concentrated before the return.
Wenn man Salpetersäure von einer Konzentration gleich oder weniger als 65% verwendet, wird das Reaktionsmilieu, um eine verdünnte Salpetersäure (ungefähr 10%) und eine an Nitrat erschöpfte Lösung abzutrennen, vor der Rückführung konzentriert.Using nitric acid at a concentration equal to or less than 65% will Reaction medium around a dilute nitric acid (approximately 10%) and a solution exhausted in nitrate separated, concentrated before return.
In der in Fig. 1 schematisch dargestellten Vorrichtung wird eine Salpetersäurelösung einer höheren Konzentration als 65 Gewichtsprozent in 14 eingeführt und geht über Leitung 9 in die Oxydationskammer 1 hinein, nachdem sie über Leitung 16 die Nitratlösung aufgenommen hat, deren Konzentration nahezu gesättigt ist. Die zu oxydierende chlorierte Verbindung tritt bei Leitung 11 in diese Kammer 1 ein, deren FußIn the device shown schematically in Fig. 1, a nitric acid solution is a higher Concentration introduced as 65 percent by weight in 14 and goes via line 9 into the oxidation chamber 1 after it has taken up the nitrate solution via line 16, the concentration of which is almost saturated is. The chlorinated compound to be oxidized enters this chamber 1 at line 11, the foot of which
6o mit einem Erhitzer \a versehen ist, welcher das Chlor und gegebenenfalls in der Restflüssigkeit gelöstes Stickstoffperoxyd frei machen soll. Letzteres wird durch Leitung 10 abgezogen und wird über die Pumpe 1Oi? nach Leitung 13 geleitet, wo es eine geeignete Menge Salpetersäure von 65% vor dem Eintreten in die Kolonne 3 aufnimmt. Über den Rückfluß des Kondensators 4 zieht man eine Lösung von konzentrierter Salpetersäure ab, welche man nach 9 über die Leitung 14 zurückführt. Der Rückstand der Kolonne 3 enthält die erschöpfte Nitratlösung und geht nach 5, wo eine Erwärmungseinrichtung 5a die Konzentrierung dieser Lösung herbeiführt, welche über Leitung 16 nach 9 zurückgeht und über Leitung 15 den Wasserdampf abgibt. Die aus 1 entweichenden Dämpfe gehen in den Rückflußkondensator 2, und man erhält in Leitung 12 eine gasförmige praktisch wasserfreie und nur aus Cl2 und NO2 zusammengesetzte Mischung, wie es die Analyse der bei 17 und 18 abgezogenen Gase nach deren Durchgang durch die Rektifikationskolonne 6, versehen mit Kondensator 7 und einem Erhitzer 8, zeigt.Is provided with a heater \ a 6o, which is intended to make the chlorine and optionally dissolved in the residual liquid nitrogen peroxide-free. The latter is withdrawn through line 10 and is pumped 10i? passed to line 13, where it takes up a suitable amount of nitric acid of 65% before entering column 3. A solution of concentrated nitric acid is drawn off via the reflux of the condenser 4 and is returned to 9 via line 14. The residue from column 3 contains the exhausted nitrate solution and goes to 5, where a heating device 5a brings about the concentration of this solution, which goes back via line 16 to 9 and releases the water vapor via line 15. The vapors escaping from 1 go into the reflux condenser 2, and a gaseous, practically anhydrous mixture composed only of Cl 2 and NO 2 is obtained in line 12, as the analysis of the gases withdrawn at 17 and 18 after they have passed through the rectification column 6 , provided with a condenser 7 and a heater 8, shows.
In der schematisch in Fig. 2 dargestellten Anlage ist die anfängliche Salpetersäurelösung von einer Konzentration von höchstens gleich 65 Gewichtsprozent. Diese Säure, durch 14 eingeführt, dringt über Leitung 9 in die Oxydationskammer 1, nachdem sie durch 16 die konzentrierte Nitratlösung aufgenommen hat. In dieser Anlage wird die Kolonne 3 allein durch die am Fuß der Oxydationskammer abgezogene Lösung gespeist. Diese Lösung tritt bei 13 in die Kolonne 3 ein, gibt durch 4 Salpetersäure von ungefähr 10 Gewichtsprozent frei, während der Rest der Kolonne in 5 nach schon beschriebener Weise behandelt wird.In the system shown schematically in FIG the initial nitric acid solution at a concentration equal to or less than 65% by weight. This acid, introduced through 14, enters the oxidation chamber 1 via line 9, after passing through 16 the concentrated nitrate solution. In this system, the column 3 is solely by the am The solution drawn off is fed to the foot of the oxidation chamber. This solution enters column 3 at 13, releases nitric acid of about 10 percent by weight through 4, while the rest of the column in 5 gives way is treated in the manner already described.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung hervorgeht, stellt man fest, daß die umlaufende Nitratlösung sich, konstant regeneriert auf ihren Anfangsgehalt in einem üblichen Konzentrationsapparat, vorfindet, wobei diese Behandlung unter Vakuum ausgeführt werden kann unter Verwendung des Niederdruckdampfs als Wärmequelle.As can be seen from the preceding description, it is found that the circulating nitrate solution finds itself constantly regenerated to its initial content in a conventional concentration apparatus, this treatment can be carried out under vacuum using the low pressure steam as a heat source.
Gemäß der Erfindung erhält man so eine gasförmige aus Chlor und Stickstoffperoxyd bestehende Mischung, und diese Mischung ist praktisch wasserfrei. According to the invention, a gaseous mixture consisting of chlorine and nitrogen peroxide is obtained Mixture, and this mixture is practically anhydrous.
Das gleichzeitig wie das Chlor erhaltene Stickstoffperoxyd kann zweckmäßigerweise in Salpetersäure gemäß üblichen Verfahren in einer zugehörigen Anlage übergeführt werden. Jedoch hängt die erhaltene Menge an NO2 von der anfänglich in die Oxydation geschickten Chlorverbindung ab. Insbesondere für ein gleiches Volumen gebildeten Chlors stellt man fest, daß die Oxydation von NOCl (Reaktion 2) 3mal mehr NO2 erzeugt als die Oxydation von HCl (Reaktion 3). Das Stickstoffperoxyd, welches keineswegs ein unerwünschtes Nebenprodukt darstellt, kann vorteilhafterweise verwendet werden entweder in Gasform oder in flüssiger Form, vorteilhafterweise verdünnt durch ein Lösungsmittel wie Salpetersäure, um sich in bekannter Weise mit Salzsäure oder einem Alkalichlorid, Ammoniumchlorid oder einem Erdalkalichlorid (im besonderen KCl, NaCI, CaCl2) umzusetzen. Es bildet sich Salpetersäure oder das entsprechende Metallnitrat oder Nitrosylchlorid, welches in die Oxydationskammer in Gegenwart eines Nitrats zurückgeführt wird.The nitrogen peroxide obtained at the same time as the chlorine can expediently be converted into nitric acid in an associated plant in accordance with customary processes. However, the amount of NO 2 obtained depends on the chlorine compound initially oxidized. In particular, for an equal volume of chlorine formed, it is found that the oxidation of NOCl (reaction 2) produces 3 times more NO 2 than the oxidation of HCl (reaction 3). The nitrogen peroxide, which is by no means an undesirable by-product, can advantageously be used either in gaseous form or in liquid form, advantageously diluted by a solvent such as nitric acid, in order to react in a known manner with hydrochloric acid or an alkali chloride, ammonium chloride or an alkaline earth chloride (in particular KCl, NaCl, CaCl 2 ) to implement. Nitric acid or the corresponding metal nitrate or nitrosyl chloride is formed, which is returned to the oxidation chamber in the presence of a nitrate.
Zur Erläuterung des Verfahrens werden IO Beispiele gegeben, weiche sich auf die Oxydation von HCl und NOCl in Gegenwart von Mg(NO3)2 (Beispiele I bis 4),To explain the process, 10 examples are given which relate to the oxidation of HCl and NOCl in the presence of Mg (NO 3 ) 2 (Examples I to 4),
709 609/21709 609/21
Zn(NO3), (Beispiele 5 bis 8) oder einer Mischung Mg(NO3)VZn(NOg)2 (Beispiele 9 und 10) beziehen.Zn (NO 3 ), (Examples 5 to 8) or a mixture of Mg (NO 3 ) VZn (NOg) 2 (Examples 9 and 10).
Die Ergebnisse dieser Beispiele beweisen deutlich, daß die notwendige Menge an Reaktionsmilieu, um 1 kg Chlor /h zu erzeugen, um so geringer ist, als der Gehalt an Nitrat in dem Reaktionsmilieu Salpetersäure—Nitrat—Wasser erhöht ist, während alle anderen Bedingungen konstant gehalten werden. Wenn man ein Nitrat wählt, dessen Löslichkeit in Wasser sehr hoch ist, wie z. B. Zinknitrat, kann man an Nitrat konzentriertere Lösungen benutzen. Dies ermöglicht, viel geringere Mengen an Reaktionsmilieu anzuwenden, um 1 kg Chlor/h zu erzeugen, als wenn man ein in Wasser weniger lösliches Nitrat, wie z. B. Magnesiumnitrat, benutzt. Dies wird deutlich bewiesen bei *5 der Herstellung von Chlor unter Ausgehen von Chlorwasserstoff, wenn man die zwei Versuchsreihen 1, 9 und 5 mit der Reihe 2, 10 und 6 vergleicht, welche mit Magnesiumnitrat, einer Mischung von Magnesiumnitrat + Zinknitrat bzw. Zinknitrat durchgeführt ao werden. In diesen zwei Versuchsreihen verringert sich die für die Erzeugung von 1 kg Chlor/h notwendige Menge an Reaktionsmilieu Salpetersäure—Nitrat— Wasser, wenn die Konzentration des Nitrats und daher seine Löslichkeit in Wasser zunimmt. Es ist ebenso bei der Herstellung von Chlor unter Ausgehen von Nitrosylchlorid, wenn man die Versuche 3 und 7 wie 4 und 8, durchgeführt mit Magnesiumnitrat und Zinknitrat, vergleicht.The results of these examples clearly show that the amount of reaction medium required to generate 1 kg of chlorine / h is all the lower as the nitrate content in the nitric acid-nitrate-water reaction medium is increased while all other conditions are kept constant will. If you choose a nitrate whose solubility in water is very high, such as. B. zinc nitrate, one can use more concentrated nitrate solutions. This makes it possible to use much smaller amounts of reaction medium in order to produce 1 kg of chlorine / h than if a nitrate that is less soluble in water, such as. B. Magnesium nitrate used. This is clearly demonstrated in the case of the production of chlorine starting from hydrogen chloride, if one compares the two test series 1, 9 and 5 with series 2, 10 and 6, which were carried out with magnesium nitrate, a mixture of magnesium nitrate + zinc nitrate or zinc nitrate be ao . In these two series of tests, the amount of nitric acid — nitrate — water reaction medium required to generate 1 kg of chlorine / h decreases when the concentration of the nitrate and therefore its solubility in water increases. The same applies to the production of chlorine starting from nitrosyl chloride if one compares experiments 3 and 7, as well as experiments 4 and 8, carried out with magnesium nitrate and zinc nitrate.
In bezug auf die folgenden Beispiele kann man sich zweckmäßigerweise auf die Fig. 3b und 4 beziehen. Die Fig. 3b stellt dar die Löslichkeit in Wasser in g/kg der Nitrate von Zn, Cd, Mg als Funktion der Temperatur. Auf der Fig. 4 sind die Kurven wiedergegeben, welche sich auf vier Entwässerungsmittel Cd(NO3)2, Zn(NO?)2, Mg(NO3)2 "nd H2SO4 beziehen, und jede zeigt die Mindestzusammensetzung: Entwässerungsmittel—HNO3—H2O des Reaktionsmilieus an, welche sich im Gleichgewicht mit den Dämpfen von 850 g HNO3/kg befinden, ein Gehalt, welcher der in den Beispielen verwendeten Temperatur von 9O0C entspricht. Die Ordinaten geben die Konzentrationen an Entwässerungsmittel in g/kg und die Abszissen die Konzentrationen an HNO3 in g/kg an.With regard to the following examples, it is convenient to refer to FIGS. 3b and 4. 3b shows the solubility in water in g / kg of the nitrates of Zn, Cd, Mg as a function of temperature. 4 shows the curves relating to four dehydrating agents Cd (NO 3 ) 2 , Zn (NO ? ) 2 , Mg (NO 3 ) 2 " and H 2 SO 4 , and each shows the minimum composition: dehydrating agent -HNO 3 -H 2 O to the reaction medium, which is in equilibrium with the vapor of 850 g HNO 3 / kg are a content which the temperature used in the examples corresponds to from 9O 0 C. the ordinates give the concentrations of dehydrating agent in g / kg and the abscissa the concentrations of HNO 3 in g / kg.
Jedes der Beispiele bezieht sich auf die Herstellung von 1 kg Chlor/h aus HCI oder NOCl.Each of the examples relates to the production of 1 kg chlorine / h from HCl or NOCl.
Man verwendet die Apparatur der Fig. 1. Die Kammer 1 wird durch 9 mit einer Mischung aus Salpetersäure von 92,5 Gewichtsprozent und einer Lösung von Mg(NO3)2 von 720 g/kg gespeist, welche über die Leitungen 14 und 16 kommen. Diese Mischung tritt in 1 in einer Menge von 23,28 kg/h mit folgender gewichtsmäßiger Zusammensetzung ein:The apparatus of FIG. 1 is used. Chamber 1 is fed through 9 with a mixture of nitric acid of 92.5 percent by weight and a solution of Mg (NO 3 ) 2 of 720 g / kg, which come via lines 14 and 16 . This mixture occurs in 1 in an amount of 23.28 kg / h with the following composition by weight:
HNO3 147 g/kgENT 3 147 g / kg
Mg(NO3)2 608 g/kgMg (NO 3 ) 2 608 g / kg
H2O 245 g/kgH 2 O 245 g / kg
Durch 11 führt man 1,03 kg/h an Chlorwasserstoff ein. Die Temperatur wird auf 900C gehalten. Nach Kondensation der Wasserdämpfe und Salpetersäure in 2 erhält man in 12 eine Gasmischung, welche man in die Kolonne 6 führt. Man erhält schließlich aus 17 1 kg/h Chlor und aus 18 1,27 kg/h NO2.11 introduces 1.03 kg / h of hydrogen chloride. The temperature is kept at 90 0 C. After condensation of the water vapors and nitric acid in 2, a gas mixture is obtained in 12, which is fed into column 6. Finally, 1 kg / h of chlorine is obtained from 17 and 1.27 kg / h of NO 2 from 18.
Die am Fuß der Kammer 1 durch Leitung 10 abgezogene Lösung hat folgende Zusammensetzung:The solution drawn off at the foot of chamber 1 through line 10 has the following composition:
HNO3 74g/kgENT 3 74g / kg
Mg(NO3)2 641 g/kgMg (NO 3) 2 641 g / kg
H2O 285 g/kgH 2 O 285 g / kg
Sie tritt aus 10 in einer Menge von 22,01 kg/h mittels der Pumpe 10a aus, wird zur Kolonne 3 geleitet und nimmt durch 13 eine Auffrischung an Salpetersäure von 65 Gewichtsprozent auf, welche ausreicht, damit die in 3 eintretende Mischung einen Gehalt an HNO3 gleich 13,8 Gewichtsprozent besitzt. Es bilden sich in 3 3,68 kg/h an Salpetersäure von 92,5%, welche über Leitung 14 zur Oxydationskammer 1 zurückgeführt werden. Man erhält am Fuß der Kolonne 3 31,06 kg/h einer Lösung von Mg(NO3)2 von 670 g/kg, welche nach Konzentration in 5 nach 1 über Leitung 16 in Form einer Lösung von 72% und in einer Menge von 19,60 kg/h zurückkehrt. Das Wasser wird über Leitung 15 beseitigt.It emerges from 10 in an amount of 22.01 kg / h by means of the pump 10a, is directed to column 3 and takes up a nitric acid replenishment of 65 percent by weight through 13, which is sufficient for the mixture entering 3 to have a content HNO 3 is equal to 13.8 percent by weight. In 3, 3.68 kg / h of 92.5% nitric acid are formed, which are returned to the oxidation chamber 1 via line 14. At the foot of column 3, 31.06 kg / h of a solution of Mg (NO 3 ) 2 of 670 g / kg is obtained, which after concentration in 5 according to 1 via line 16 in the form of a solution of 72% and in an amount of 19.60 kg / h returns. The water is removed via line 15.
Man stellt fest, daß der gesamte eingeführte Chlorwasserstoff in Chlor ohne Bildung von Nitrosylchlorid übergeführt wird. Das gleichzeitig erhaltene Stickstoffperoxyd kann in Salpetersäure übergeführt oder als solches zu anderen Zwecken benutzt werden.All the hydrogen chloride introduced is found to be in chlorine without the formation of nitrosyl chloride is convicted. The nitrogen peroxide obtained at the same time can be converted into nitric acid or as such can be used for other purposes.
Man benutzt diesmal eine Apparatur gemäß Fig. 2. Durch 14 führt man Salpetersäure von 65 Gewichtsprozent und durch 16 eine Lösung von Mg(NO3)2 von 720 g/kg ein. Die sich in 9 bildende Mischung tritt in 1 in einer Menge von 7,81 kg/h und von folgender Zusammensetzung ein:This time an apparatus according to FIG. 2 is used. Nitric acid of 65 percent by weight is introduced through 14 and a solution of Mg (NO 3 ) 2 of 720 g / kg through 16. The mixture formed in 9 occurs in 1 in an amount of 7.81 kg / h and of the following composition:
HNO3 244 g/kgENT 3 244 g / kg
Mg(NO3)2 ..450 g/kgMg (NO 3) 2 ..450 g / kg
H2O 306 g/kgH 2 O 306 g / kg
Man hält die Temperatur auf 900C. Die aus 17 erhaltene Chlormenge nach Zerlegung der in 12 erhaltenen Mischung Cl2—NO2 zeigt, daß der Chlorwasserstoff völlig in Chlor übergeführt ist; gleichzeitig erhält man 1,29 kg/h NO2, ohne daß sich Nitrosylchlorid gebildet hat.The temperature is maintained at 90 0 C. The amount of chlorine obtained from 17 by separation of the resulting mixture in 12 Cl 2 -NO 2 shows that the hydrogen chloride is completely converted into chlorine; at the same time, 1.29 kg / h of NO 2 are obtained without nitrosyl chloride having formed.
Die aus 10 austretende Lösung hat dann folgende Zusammensetzung:The solution emerging from 10 then has the following composition:
HNO3 : 20 g/kgENT 3 : 20 g / kg
Mg(NO3)2 538 g/kgMg (NO 3 ) 2 538 g / kg
H2O 442 g/kgH 2 O 442 g / kg
Nach der Rektifikation in 3 erhält man in 4 1,31 kg/h Salpetersäure zu 10 Gewichtsprozent, und man zieht am Fuß 5,23 kg/h einer Lösung von Mg(NO3)2 von 668 g/kg ab, welche nach der Konzentration in 5 über 16 in Form einer Lösung von 720 g/kg und einer Menge von 4,86. kg/h zurückgeschickt wird.After rectification in 3, 1.31 kg / h of nitric acid at 10 percent by weight is obtained in 4, and 5.23 kg / h of a solution of Mg (NO 3 ) 2 of 668 g / kg, which according to the Concentration in 5 over 16 in the form of a solution of 720 g / kg and an amount of 4.86. kg / h is returned.
Zu einer Mischung von Mg(NO3)2—H2O der gleichen Zusammensetzung, wie die im Beispiel 1 erwähnte, aber in einer Menge von 38,51 kg/h umlaufend, läßt man über die Leitung 11 einer Apparatur gemäß der von Fig. I 1,84 kg/h NOCl in Kammer 1 eintreten. Man hält die Temperatur in Kammer 1 auf 80° C. Die durch 12 erhaltene Gasmischung wird in der Kolonne 6 zerlegt, und man erhält schließlich 1 kg/h Chlor aus 17 und 3,89 kg NO2 aus 18.A mixture of Mg (NO 3 ) 2 —H 2 O of the same composition as that mentioned in Example 1, but in an amount of 38.51 kg / h, is added via line 11 of an apparatus according to that of FIG I 1.84 kg / h NOCl enter chamber 1. The temperature in chamber 1 is kept at 80 ° C. The gas mixture obtained by 12 is broken down in column 6, and finally 1 kg / h of chlorine from 17 and 3.89 kg of NO 2 from 18 are obtained.
Die durch 10 am Fuß der Kammer 1 abgezogene Lösung hat folgende Zusammensetzung:The solution drawn off by 10 at the foot of chamber 1 has the following composition:
HNO3 59 g/kgENT 3 59 g / kg
Mg(NOa)2 ·· 657 g/kgMg (NOa) 2 657 g / kg
H2O 284 g/kgH 2 O 284 g / kg
Sie läuft in 10 in einer Menge von 35,47 kg/h um. Sie nimmt durch 13 5,46 kg/h an Salpetersäure von 65 Gewichtsprozent vor dem Eintreten in die Rektifikationskolonne 3 auf. Man erhält dann durch 14 6,09 kg/h Salpetersäure von 92,5 Gewichtsprozent, welche nach 9 zurückgeleitet wird. Die am Fuß der Kolonne 3 gesammelte Lösung geht in den Konzentrationsapparat 5, dann gleichfalls zurück nach 1 über Leitung 16 in einer Menge von 32,42 kg/h.It circulates in 10 at a rate of 35.47 kg / h. It increases by 13 5.46 kg / h of nitric acid 65 percent by weight before entering the rectification column 3. Then through 14 6.09 kg / h of nitric acid of 92.5 percent by weight, which is returned to 9. The one at the foot of the Column 3 collected solution goes into the concentrator 5, then likewise back to 1 via line 16 in an amount of 32.42 kg / h.
Zur Ausführung dieses Beispiels hat man eine Vor- 1S richtung gemäß der von Fig. 2 benutzt. Die Oxydationskammer 1 wird über 9 mit einer Mischung von HNO3—Mg(NO3)2—H2O gespeist, welche in einer Menge von 15,89 kg/h in gleicher Zusammensetzung wie diejenige der im Beispiel 2 benutzten Mischung umläuft. Die Kolonne nimmt außerdem durch die Speiseleitung 11 1,84 kg/h an NOCl auf. Man stellt auch in diesem Fall eine völlige Umwandlung des Nitrosylchlorids fest und zieht die gleichen Mengen an Cl2 und NO2 über 17 und 18 wie bei Beispiel 3 ab.To run this example one has a pre 1S direction according to the uses of FIG. 2. The oxidation chamber 1 is fed via 9 with a mixture of HNO 3 —Mg (NO 3 ) 2 —H 2 O, which circulates in an amount of 15.89 kg / h with the same composition as that of the mixture used in Example 2. The column also takes up 1.84 kg / h of NOCl through the feed line 11. In this case too, complete conversion of the nitrosyl chloride is observed and the same amounts of Cl 2 and NO 2 are withdrawn via 17 and 18 as in Example 3.
Am Fuß der Kammer 1 wird die Lösung mit Gehalten anAt the foot of chamber 1, the solution is kept at
HNO3 25 g/kgENT 3 25 g / kg
Mg(NO3)2 556 g/kgMg (NO 3 ) 2 556 g / kg
H2O 419 g/kgH 2 O 419 g / kg
nach 3 in einer Menge von 12,85 kg/h gefördert. Man erhält aus 4 2,14 kg/h an Salpetersäure von 15 Gewichtsprozent, während die den Fuß von 3 in einer Menge von 10,7 kg/h verlassende Lösung nach 5 geht, bevor sie nach 9 über Leitung 16 in Form einer Lösung von Mg(NO3)2 in einer Menge Von 9,96 kg/h geschickt wird.after 3 promoted in an amount of 12.85 kg / h. From 4, 2.14 kg / h of nitric acid of 15 percent by weight, while the solution leaving the base of 3 in an amount of 10.7 kg / h goes to 5, before being sent to 9 via line 16 in the form of a solution of Mg (NO 3 ) 2 is sent in an amount of 9.96 kg / h.
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Man verwendet die Vorrichtung von Fig. 1. Die Kammer 1 wird über 9 mit einer Mischung an Salpetersäure von 92,5 Gewichtsprozent und einer Lösung von Zn(NOj)2 von 900 g/kg gespeist, welche aus Leitungen 14 und 16 kommen. Diese Mischung tritt in 1- in einer Menge von 12,64 kg/h mit folgender gewichtsmäßiger Zusammensetzung ein :The device of FIG. 1 is used. The chamber 1 is fed via 9 with a mixture of nitric acid of 92.5 percent by weight and a solution of Zn (NOj) 2 of 900 g / kg, which come from lines 14 and 16. This mixture occurs in 1- in an amount of 12.64 kg / h with the following composition by weight:
HNO3 ......150g/kgENT 3 ...... 150g / kg
Zn(NOa)2 ....754 g/kgZn (NOa) 2 .... 754 g / kg
H2O 96 g/kgH 2 O 96 g / kg
Über 11 führt man 1,03 kg/h Chlorwasserstoff ein. Die Temperatur wird auf 900C gehalten. Punkt χ (Fig. 6), repräsentativ für Beispiel 5, und die Gerade AB', weiche alle binären Mischungen von Lösungen von Salpetersäure von 92,5% und Zinknitrat von 900 g/kg darstellen, liegen gänzlich in der brauchbaren Zone des Diagramms oberhalb der Kurve für 90° C. Punkt χ wurde gewählt, um so weit wie möglich das Volumen der einzusetzenden Reaktionsmischung zu verringern. Nach Kondensation der Dämpfe von1.03 kg / h of hydrogen chloride are introduced through 11. The temperature is kept at 90 0 C. Point χ (Fig. 6), representative of Example 5, and the straight line AB ', which represent all binary mixtures of solutions of nitric acid of 92.5% and zinc nitrate of 900 g / kg, lie entirely in the useful zone of the diagram above the curve for 90 ° C. Point χ was chosen in order to reduce the volume of the reaction mixture to be used as much as possible. After condensation of the vapors from
HNO3 II g/kgENT 3 II g / kg
Zn(NOa)2 838 g/kgZn (NOA) 2838 g / kg
H2O 151 g/kgH 2 O 151 g / kg
Mit Pumpe ΙΟσ wird diese Lösung zur Kolonne 3 gefördert und nimmt über 13 ausreichend Salpetersäure von 65 Gewichtsprozent auf, damit die in 3 eintretende Mischung einen Gehalt an HNO3 gleich 13,4 Gewichtsprozent besitzt. Es bilden sich in 3 2,05 kg/h einer Salpetersäure von 92,5%, welche über Leitung 14 nach Oxydationskammer 1 zurückgeleitet wird. Man erhält am Fuß der Kolonne 3 12,06 kg/h einer Lösung von Zn(NO3)2 von 790 g/kg, welche in 5 konzentriert und nach 1 über Leitung 16 in der Form einer Lösung von 90% und in einer Menge von 10,59 kg/h zurückgeleitet wird. Das Wasser ist über 15 beseitigt worden.This solution is conveyed to column 3 with pump ΙΟσ and absorbs sufficient nitric acid of 65 percent by weight over 13 so that the mixture entering 3 has an HNO 3 content equal to 13.4 percent by weight. In 3, 2.05 kg / h of a nitric acid of 92.5% are formed, which is returned to the oxidation chamber 1 via line 14. At the foot of column 3, 12.06 kg / h of a solution of Zn (NO 3 ) 2 of 790 g / kg is obtained, which is concentrated in 5 and after 1 via line 16 in the form of a solution of 90% and in an amount of 10.59 kg / h is returned. The water has been disposed of over 15.
Man verwendet eine Vorrichtung gemäß der von Fig. 2. Über 14 führt man Salpetersäure von 65 Gewichtsprozent und über 16 eine Lösung von Zn(NO3)2 von 900 g/kg ein. Die aus 9 in die Kammer 1 in einer Menge von 5,43 kg/h eintretende Mischung hat folgende Zusammensetzung:A device according to that of FIG. 2 is used. Through 14, nitric acid of 65% by weight is introduced and through 16, a Zn (NO 3 ) 2 solution of 900 g / kg is introduced. The mixture entering chamber 1 from 9 in an amount of 5.43 kg / h has the following composition:
HNO3 352 g/kgHNO 3 352 g / kg
Zn(NO3), 410 g/kgZn (NO 3 ), 410 g / kg
H2O 238 g/kgH 2 O 238 g / kg
Man führt 1,03 kg/h HCl über 11 ein und hält die Temperatur auf 90° C. Der Punkt y ist auf dem Geradesegment AF, welches die bei der Temperatur von 90° C brauchbaren Mischungen darstellt. Man erhält aus 17 1 kg/h Chlor und aus 18 1,29 kg/h NO2. Kein Nitrosylchlorid ist vorhanden.1.03 kg / h of HCl is introduced via 11 and the temperature is kept at 90.degree. C. The point y is on the straight line segment AF, which represents the mixtures which can be used at the temperature of 90.degree. 1 kg / h of chlorine is obtained from 17 and 1.29 kg / h of NO 2 from 18. No nitrosyl chloride is present.
Die über 10 in einer Menge von 4,17 kg/h kommende Lösung hat folgende Zusammensetzung:The over 10 coming in an amount of 4.17 kg / h Solution has the following composition:
HNO3 30 g/kgENT 3 30 g / kg
Zn(NO3)2 535 g/kgZn (NO 3 ) 2 535 g / kg
H2O 435 g/kgH 2 O 435 g / kg
Diese Lösung wird in 3 rektifiziert, und man erhält über 4 1,34 kg/h Salpetersäure von 10 Gewichtsprozent, und man zieht am Fuß 2,82 kg/h einer Lösung von Zn(NO3)2 von 790 g/kg ab, welche in 5 konzentriert und dann nach 1 in Form einer Lösung von Zn(NO3)2 von 900 g/kg in einer Menge von 2,48 kg/h über 16 zurückgeführt wird.This solution is rectified in 3, and over 4 1.34 kg / h of nitric acid of 10 percent by weight are obtained, and 2.82 kg / h of a solution of Zn (NO 3 ) 2 of 790 g / kg are subtracted at the foot, which is concentrated in 5 and then returned to 1 in the form of a solution of Zn (NO 3 ) 2 of 900 g / kg in an amount of 2.48 kg / h over 16.
In der Anlage gemäß Fig. 1 führt man 21,61 kg/h einer Mischung aus Salpetersäure von 92,5% und Nitrat von 900 g/kg ein. Diese Mischung hat folgende Zusammensetzung:In the plant according to FIG. 1, 21.61 kg / h of a mixture of nitric acid of 92.5% and Nitrate of 900 g / kg. This mixture has the following composition:
HNO3 180g/kgENT 3 180g / kg
Zn(NOa)2 734 g/kgZn (NOa) 2 734 g / kg
H2O 96g/kgH 2 O 96g / kg
Wasser und HNO3 in 2 erhält man über 12 eine Gas-Water and HNO 3 in 2 is obtained via 12 a gas
Man aus 18Man from 18
mischung, welche man zur Kolonne 6 schickt, erhält schließlich aus 17 1 kg/h Chlor und 1,29 kg/h NO2.mixture which is sent to column 6 is finally obtained from 17 1 kg / h of chlorine and 1.29 kg / h of NO 2 .
Am Fuß der Kammer 1 zieht man über Leitung 10 11,37 kg/h einer Lösung folgender Zusammensetzung ab:At the foot of the chamber 1, 11.37 kg / h of a solution of the following composition is drawn through line 10 away:
während man über 11 in die Kammer 1 1,84 kg/h NOCl eintreten läßt und man in der Kammer 1 eine Temperatur von 900C aufrecht hält. Der repräsentative Punkt ist bei ζ in Fig. 6. Die über 12 erhaltene gasförmige Mischung wird in der Kolonne 6 zerlegt und ergibt schließlich 1 kg/h Chlor über 17 und 3,89 kg NO2 über 18.while 1.84 kg / h of NOCl is allowed to enter chamber 1 through 11 and a temperature of 90 ° C. is maintained in chamber 1. The representative point is at ζ in FIG. 6. The gaseous mixture obtained through 12 is broken down in the column 6 and finally gives 1 kg / h of chlorine over 17 and 3.89 kg of NO 2 over 18.
Man zieht über 10 18,58 kg/h einer Lösung mit folgenden Gehalten an:A solution with the following contents is attracted to over 10 18.58 kg / h:
HNO3 18 e/kgENT 3 18 e / kg
Zn(NO3), 843 g/kgZn (NO 3 ), 843 g / kg
H2O 139 g/kgH 2 O 139 g / kg
Diese Lösung nimmt über 13 die notwendige Menge an Salpetersäure von 65% auf, um ihren Gehalt an HNO3 auf 16,2 Gewichtsprozent zu bringen, bevor sie in 3 rektifiziert wird. Man erhält dann über 14 4,21 kg/h Salpetersäure von 92,5 Gewichtsprozent, welche nach 1 zurückgeführt wird. Die am Fuß der Kolonne 3 gewonnene Lösung wird in 5 konzentriert, dann gleichfalls nach 1 durch Leitung 16 in Form einer Lösung von Zn(NO3)2 von 900 g/kg in einer Menge von 17,40 kg/h zurückgeleitet.This solution absorbs the necessary amount of nitric acid of 65% over 13 to bring its HNO 3 content to 16.2 percent by weight before it is rectified into 3. Over 14, 4.21 kg / h of nitric acid of 92.5 percent by weight, which is returned to 1, is then obtained. The solution obtained at the bottom of column 3 is concentrated in 5, then also returned to 1 through line 16 in the form of a Zn (NO 3 ) 2 solution of 900 g / kg in an amount of 17.40 kg / h.
Für diesen Versuch wurde die schematische Apparatur der Fig. 2 verwendet. Die Oxydationskammer 1 nimmt über 9 9,87 kg/h einer Mischung aus Salpetersäure von 65% und Nitrat von 900 kg/h folgender Zusammensetzung auf:The schematic apparatus of FIG. 2 was used for this experiment. The oxidation chamber 1 takes over 9.9.87 kg / h of a mixture of nitric acid of 65% and nitrate of 900 kg / h of the following Composition on:
HNO3 382 g/kgENT 3 382 g / kg
Zn(NO3)2 37 g/kgZn (NO 3 ) 2 37 g / kg
H2O 248 g/kgH 2 O 248 g / kg
Über 11 führt man 1,84 kg/h NOCl ein und hält eine Temperatur von 900C aufrecht.1.84 kg / h of NOCl are introduced via 11 and a temperature of 90 ° C. is maintained.
Wie im Beispiel 2 stellt man fest, daß das anfängliche chlorierte Produkt, im vorliegenden Fall NOCl, völlig in Chlor und NO2 übergeführt wurde und daß man über 17 und 18 Chlor und NOo in Mengen von 1 kg/h und 3,89 kg/h erhält.As in Example 2, it is found that the initial chlorinated product, in the present case NOCl, was completely converted into chlorine and NO 2 and that over 17 and 18 chlorine and NOo in amounts of 1 kg / h and 3.89 kg / h receives.
Am Fuß der Oxydationskammer 1 besitzt die in einer Menge von 6,82 kg/h abgezogene Lösung folgende Zusammensetzung:At the foot of the oxidation chamber 1, the solution withdrawn in an amount of 6.82 kg / h has the following Composition:
HNO3 32 g/kgENT 3 32 g / kg
Zn(NO3), 535 g/kgZn (NO 3 ), 535 g / kg
H2O 433 g/kgH 2 O 433 g / kg
Man erhält über 4 2,21 kg/h Salpetersäure von 10 Gewichtsprozent, während die am Fuß der Kolonne 3 in einer Menge von 4,63 kg/h abgezogene Lösung in 5 konzentriert wird, bevor sie nach 1 in Form einer Lösung von Zn(NO3)2 von 900 g/kg in einer Menge von 4,06 kg/h über 16 zurückgeführt wird.Over 4 2.21 kg / h of nitric acid of 10% by weight are obtained, while the solution withdrawn at the foot of column 3 in an amount of 4.63 kg / h is concentrated in 5 before it is converted to 1 in the form of a solution of Zn ( NO 3 ) 2 of 900 g / kg is recycled in an amount of 4.06 kg / h over 16.
Man benutzt eine Apparatur gemäß Fig. 1. Über 9 speist man in die Oxydationskammer 1 Salpetersäure von 92,5 Gewichtsprozent über Leitung 14 und eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt von 790 g/kg einer Mischung aus 75% Mg(NO3)2 und 25% Zn(NOs)2 über Leitung 16 ein. Diese Mischung tritt in 1 in einer Menge von 13,45 kg/h in folgender Zusammensetzung ein:An apparatus according to FIG. 1 is used. Via 9, nitric acid of 92.5 percent by weight is fed into the oxidation chamber 1 via line 14 and an aqueous solution with a content of 790 g / kg of a mixture of 75% Mg (NO 3 ) 2 and 25% Zn (NOs) 2 via line 16 on. This mixture occurs in 1 in an amount of 13.45 kg / h in the following composition:
HNO3 145 g/kgENT 3 145 g / kg
Mg(NOs)2 + Zn(NO3)2 667 g/kgMg (NOs) 2 + Zn (NO 3 ) 2 667 g / kg
H2O 188 g/kgH 2 O 188 g / kg
Der repräsentative Punkt ist bei χ in Fig. 8. Über 11 führt man 1,03 kg/h Chlorwasserstoff ein. Die Temperatur wird auf 100°C gehalten. Über 12 erhält man eine Gasmischung, welche, in der Kolonne 6 getrennt, 1 kg/h Chlor über 17 und 1,29 kg/h NO2 über 18 ergibt. .The representative point is at χ in Fig. 8. 1.03 kg / h of hydrogen chloride are introduced through 11. The temperature is kept at 100 ° C. A gas mixture is obtained over 12 which, separated in column 6, gives 1 kg / h of chlorine over 17 and 1.29 kg / h of NO 2 over 18. .
Am Fuß von 1 zieht man über 10 12,18 kg/h einer Lösung folgender Zusammensetzung ab:At the foot of 1 you pull one over 10 12.18 kg / h Solution of the following composition:
HNO3 14 g/kgENT 3 14 g / kg
Mg(NO3)2 + Zn(NOs)2 ■ · 737 g/kgMg (NO 3 ) 2 + Zn (NOs) 2 ■ · 737 g / kg
H2O 249 g/kgH 2 O 249 g / kg
Diese nach 3 geleitete Lösung nimmt über 13 ausreichend Salpetersäure von 65 Gewichtsprozent auf, damit die in 3 eintretende Mischung einen Gehalt an HNO3 gleich 13,1 Gewichtsprozent besitzt. Über 14 erhält man 2,11 kg/h HNO3 von 92,5 Gewichtsprozent, welche nach 1 durch diese Leitung zurückgeleitet werden. Am Fuß von 3 erhält man 12,80 kg/h einer Lösung mit einem Gehalt von 700 g an Nitraten/kg; diese Lösung wird auf 790 g/kg in 5 konzentriert und über 16 in einer Menge von 11,34 kg/h nach 1 zurückgeführt.This solution directed to 3 absorbs sufficient nitric acid of 65 percent by weight over 13 so that the mixture entering 3 has an HNO 3 content equal to 13.1 percent by weight. Over 14, 2.11 kg / h of HNO 3 of 92.5 percent by weight are obtained, which are returned to 1 through this line. At the bottom of 3, 12.80 kg / h of a solution with a content of 700 g of nitrates / kg are obtained; this solution is concentrated to 790 g / kg in 5 and returned to 1 via 16 in an amount of 11.34 kg / h.
Beispiel 10Example 10
Man benutzt eine Apparatur gleich derjenigen von Beispiel 2. Über 14 führt man Salpetersäure von 65 Gewichtsprozent und über 16 eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt von 79 Gewichtsprozent/kg oder von 790 g/kg einer Mischung von Nitraten wie im Beispiel 5 ein. In 1 treten 6,20 kg/h einer Reaktionsmischung folgender Zusammensetzung ein: An apparatus similar to that of Example 2 is used. Nitric acid is removed via 14 65 percent by weight and over 16 an aqueous solution with a content of 79 percent by weight / kg or of 790 g / kg of a mixture of nitrates as in Example 5. 6.20 kg / h of a reaction mixture of the following composition occur in 1:
HNO3 306 g/kgENT 3 306 g / kg
Mg(NO3)2 + Zn(NO3), 418 g/kgMg (NO 3 ) 2 + Zn (NO 3 ), 418 g / kg
H2O 276 g/kgH 2 O 276 g / kg
Der repräsentative Punkt ist bei y in Fig. 8. Man hält eine Temperatur von 10O0C aufrecht. Über 17 gewinnt man 1 kg/h Chlor und über 18 1,29 kg/h NO2, wenn man über 11 1,03 kg/h HCl in 1 einführt. Die über 10 in einer Menge von 4,93 kg/h austretende Lösung hat folgende Zusammensetzung:The representative point is at y in Fig. 8 is maintained at a temperature of 10O 0 C maintained. Over 17, 1 kg / h of chlorine is obtained and over 18, 1.29 kg / h NO 2 , if 1.03 kg / h of HCl is introduced into 1 over 11. The solution that emerges over 10 in an amount of 4.93 kg / h has the following composition:
HNO3 25 g/kgENT 3 25 g / kg
Mg(NO3), + Zn(NOs)2 .·....- 525 g/kgMg (NO 3 ), + Zn (NOs) 2. · ....- 525 g / kg
H2O 450 g/kgH 2 O 450 g / kg
Diese Lösung wird in 3 rektifiziert, und man erhält über 4 1,23 kg/h Salpetersäure von 10 Gewichtsprozent, und man zieht am Fuß 3,70 kg/h einer Nitratlösung von 70 Gewichtsprozent ab, welche in 5 konzentriert und dann nach 1 über 16 in Form einer Nitratlösung von 790 g/kg in einer Menge von 3,28 kg/h zurückgeführt wird.This solution is rectified in 3, and over 4 1.23 kg / h of nitric acid of 10 percent by weight are obtained, and 3.70 kg / h of a nitrate solution of 70 percent by weight, which is concentrated in 5, is withdrawn from the foot and then returned to 1 through 16 in the form of a nitrate solution of 790 g / kg in an amount of 3.28 kg / h will.
Hierzu 9 Blatt ZeichnungenIn addition 9 sheets of drawings
Claims (1)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR994270 | 1964-11-07 | ||
| FR35000 | 1965-10-14 | ||
| DES0100392 | 1965-11-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1567797C3 true DE1567797C3 (en) | 1977-03-03 |
Family
ID=
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