DE2625819A1

DE2625819A1 - Verfahren zur herstellung von ammoniumchlorid

Info

Publication number: DE2625819A1
Application number: DE19762625819
Authority: DE
Inventors: Akira Hara; Keiichi Nakaya
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1975-06-11
Filing date: 1976-06-09
Publication date: 1976-12-23
Also published as: DE2625819C2; IN145251B; FR2314144A1; FR2314144B1; GB1493777A; JPS51146397A; JPS5442840B2; BR7603744A

Description

1A-1721 9. Juni 1976

ASAHI GLASS COMPANY LTD., Tokyo, Japan

Verfahren zur Herstellung von Ammoniumchlorid

Zusammenfassung

Ammoniumchlorid wird hergestellt durch direktes Inberührungbringen eines Kühlmittels mit einer Lösung von Ammoniumchlorid,welches ausgefällt werden soll. Hierbei findet Abkühlung statt und Ammoniumchlorid und Natriumbicarbonat werden alternierend in einem wässrigen Medium ausgefällt, welches dabei im Kreislauf geführt wird, wobei als Ausgangsmaterialien Natriumchlorid, Ammoniak und Kohlendioxidgas eingesetzt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumchlorid. Insbesondere betrifft die Erfindung ein neues Verfahren zum Ausfällen von Ammoniumchlorid beim dem Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren, wobei Ammoniumchloridkristalle und Natriumbicarbonatkristalle alternierend ausgefällt werden.

Bei dem herkömmlichen Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren wird Kohlendioxidgas in eine Mutterlauge eingeleitet, welche bei Abtrennung von Ammoniumchlorid erhalten wird. Dabei wird Natriumbicarbonat ausgefällt. In die beim Abtrennen des Natriumbicarbonate erhaltene Mutterlauge wird Natriumchlorid und Ammoniak eingeleitet, wobei wiederum Ammoniumchlorid ausgefällt wird usw. Bei diesem Verfahren wurden die folgenden Methoden zur Ausfällung des Ammoniumchlorids angewandt:

(1) Bei einem ersten Verfahren wird das Ammoniumchlorid ausgefällt, indem man Ammoniak in eine bei der Natrium-

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Mcarbonatabtrennung erhaltene Mutterlauge einleitet und diese sodann abkühlt, um einen Teil des Ammoniumchlorids auszufällen, worauf Natriumchlorid zugesetzt wird, und zwar mit oder ohne weitere Abtrennung des ausgefällten Ammoniumchlorids. Auf diese Weise wird das Ammoniumchlorid ausgefällt, indem man die Verringerung der Löslichkeit des Ammoniumchlorids ausnutzt.

(2) Bei einem weiteren Verfahren zur Ausfällung von Ammoniumchlorid werden Ammoniak und Natriumchlorid in eine bei der Natriumbicarbonatabtrennung erhaltene Mutterlauge eingeführt und diese wird dann abgekühlt, um das Ammoniumchlorid auszufällen.

In beiden Fällen wird ein Teil der Lösung des Ammoniumchlorids (welches ausgefällt werden soll) bis zu einem Übersättigungspunkt des Ammoniumchlorids abgekühlt (mit Hilfe einer Kühlanlage) und die übersättigte Lösung wird in einen Tank für die Lösung des Ammoniumchlorids (welches ausgefällt werden soll) geleitet, um die Ammoniumkristalle aus der übersättigten Lösung auszufällen. Dabei verwendet man eine Kühlanlage zur Herbeiführung des übersättigten Zustandes aus einer gesättigten Lösung von Ammoniumchlorid. Der in dieser Stufe verwendete Kühler ist gewöhnlich eine indirekte Kühleinrichtung mit einem Kühlmantel im Kühlteil. Demgemäß ist der Aufbau der Kühlanlage kompliziert und die Temperatursteuerung bereitet Schwierigkeiten und muß genau vorgenommen werden. Ferner werden die Kristalle zum Teil im Kühler ausgeschieden und bewirken hier eine Verstopfung. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat man mehrere Kühler verwendet und innerhalb relativ kurzer Zeitabstände den Flüssigkeitsstrom von einem Kühler auf den anderen umgeschaltet, so daß in der Zwischenzeit der zuvor benutzte Kühler gesäubert werden kann, um ein Verstopfen zu verhindern. Die herkömmlichen Verfahren sind hinsichtlich der Verfahrensdurchführung und der erforderlichen Geräte nicht befriedigend.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Schwierigkeiten zu überwinden und ein Verfahren zum Ausfällen

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von Ammoniumchlorid zu schaffen, bei dem eine Lösung von Ammoniumchlorid auf einfache Weise und mit einfachen Mitteln abgekühlt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man bei einem Verfahren der alternierenden Ausfällung von Ammoniumchlorid und Natriumbicarbonat aus einem wässrigen Medium unter Kreislaufführung und unter Einsatz von Natriumchlorid, Ammoniak und Kohlendioxidgas als Ausgangsmaterialien eine abzukühlende Lösung von Ammoniumchlorid (welches ausgefällt werden soll) direkt mit einem Kühlmittel in Berührung bringt.

Wenn eine Lösung von Ammoniumchlorid, welches ausgefällt werden soll, aus einem Tank für die Ausfällung der Ammoniumchloridkristalle austritt und wenn sodann die Lösung mit einer Kühlanlage zur Herbeiführung eines übersättigten Zustandes gekühlt wird, so findet ein Teil der Ausfällung des Ammoniumchlorids bei der industriellen Durchführung schon während der Kühlstufe, d. h. in der Kühlanlage, statt. Es ist daher erforderlich, dieses herkömmliche Verfahren zu verbessern. Es ist ferner erforderlich, den Kühlwirkungsgrad zu verbessern und die Kühltemperatür auf einfachere Weise zu steuern, und zwar unabhängig von der Größe des Tanks für die Ausfällung des Ammoniumchlorids. Es ist ferner erforderlich, durch die gewählten Maßnahmen die Kreislauf führung bei dem Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren nicht nachteilig zu beeinflussen und insbesondere auch nicht die Natriumbicarbonat-Ausfällstufe nachteilig zu beeinflussen. Ferner sollen durch die zu ergreifenden Maßnahmen keine wesentlichen Änderungen des Systems für die Durchführung des herkömmlichen Verfahrens erforderlich sein.

Erfindungsgemäß wird die indirekte Kühlung des herkömmlichen Verfahrens durch eine Stufe der Kühlung der Lösung von Ammoniumchlorid, welches ausgefällt werden soll, durch direktes Inberührungbringen mit einem Kühlmittel ersetzt. Hierdurch werden

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alle genannten Schwierigkeiten beseitigt.

Im folgenden wird das Verfahren schematisch dargestellt.

Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren:

Einleitung

von NH₃ und NaCl

,zweite Mutter-

Abtrennung der NaHCOj-Kristalle

NH₄Cl-Aus fällstufe	TfEinlei-	Carbonisierungs- stufe	ι	I J . ..-. Γί-ninit-
	i
		von CO

i
Abtrennung der NH.Cl-Kristalle

Mutter
lauge

tung von NaCl

Somit wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumchlorid geschaffen, bei dem ein Kühlmittel direkt in Berührung mit einer Lösung von Ammoniumchlorid, welches ausgefällt werden soll, gebracht wird, so daß diese Lösung gekühlt wird. Diese Maßnahme wird bei einem Verfahren zur alternierenden Ausfällung von Ammoniumchlorid und Uatriumbicarbonat aus einem wässrigen Medium unter Kreislaufführung und unter Einführung von Natriumchlorid, Ammoniak und Kohlendioxidgas als Ausgangsstoffen ergriffen.

Es ist bevorzugt, die Lösung von Ammoniumchlorid so weit wie möglich abzukühlen, um auf diese Weise die Temperatur der Mutterlauge herabzusetzen, welche von dem ausgefällten Ammoniumchlorid abgetrennt werden soll, da eine niedrigere Temperatur der Mutterlauge zu einem höheren Grad an Ausfällung der Fatriumbicarbonatkristalle führt.

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Es ist mit dem herkömmlichen Kühlverfahren relativ schwierig, die Temperatur der Mutterlauge "bis zu dem gewünschten Wert zu senken. Bei der erfindungsgemäßen direkten Kühlmethode kann jedoch die Temperatur der Mutterlauge Ms zu dem gewünschten Wert, z. B. auf 0 bis 30 ⁰C und vorzugsweise 5 bis 20 ⁰C gesenkt werden. Darüber hinaus kann bei dem erfindungsgemäßen direkten Kühlverfahren die Lösung des Ammoniumchlorids derart abgekühlt werden, daß man von dem Mischeffekt des aufsteigenden Gases Gebrauch macht, welches von dem verdampfenden Kühlmittel gebildet wird, so daß keinerlei ungekühlte Bereiche des Mediums verbleiben. Die Konzentration des Ammoniumchlorids kann in Anbetracht dessen Löslichkeit gewählt werden.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Kühlmittel ist vorzugsweise gegenüber Ammoniumchlorid und gegenüber den anderen Komponenten der Lösung inert, da das Kühlmittel in direkte Berührung mit der Lösung des Ammoniumchlorids gebracht wird. Geeignete Kühlmittel umfassen verflüssigte Kühlmittel, wie Dichlordifluormethan, Trichlor fluorine than, Chi ordifluorme than, Propan, η-Butan, Isobutan oder dgl. Es ist nicht bevorzugt, ein Kühlmittel zu verwenden, welches unter einem hohen Druck gehalten werden muß, oder welches zu Unfällen durch Entflammung oder Explosion führen kann. Es ist insbesondere bevorzugt, Dichlor fluorine than oder dgl. als Kühlmittel zu verwenden, da hiermit die Kühlwirkung ausgezeichnet erzielt werden kann, ohne daß ein hoher Druck erforderlich ist und ohne daß eine Feuergefahr oder Explosionsgefahr besteht.

Die Temperatur für die Abkühlung der Lösung des Ammoniumchlorids durch direkte Berührung mit dem Kühlmittel wird je nach der Menge des Ammoniumchlorids, der Größe der angestrebten Ammoniumchloridteilchen oder dgl. gewählt. Wenn Dichlordifluormethan als Kühlmittel verwendet wird, so wird die Lösung des Ammoniumchlorids auf etwa 5 °C unter

einem Innendruck von etwa 2,4 kg/cm (Überdruck) im Fällungstank abgekühlt und die ausgeschiedenen Ammoniumchloridkristalle haben einen Teilchendurchmesser von 500 bis 1000 jü.

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Man kann vor der Berührung des Kühlmittels mit der Lösung des Ammoniumchlorids Kristallkeime zusetzen oder Kristallkeime bilden. Zur direkten Inberührungbringung des Kühlmittels mit der Lösung des Ammoniumchlorids kann das verflüssigte Kühlmittel durch eine Düse im unteren Teil (vorzugsweise in einem gewissen Abstand vom Boden) des Tanks für die Ausfällung des Ammoniumchlorids oder eines Kühl tanks, welcher mit der Lösung des Ammoniumchlorids gefüllt ist, eingeleitet werden. Gewöhnlich wird das Kühlmittel durch die Düse in Form feiner Flüssigkeitströpfchen eingeführt. Während der Zeit des Aufstiegs des Kühlmittels in der Lösung wird das verflüssigte Kühlmittel verdampft, wobei der Lösung die 7erdampfungswärme entzogen wird, so daß auf diese Weise der Kühleffekt erzielt wird. Das verdampfte Kühlmittel wird im oberen Teil des Tanks abgezogen und nach Entfernung des Ammoniaks und falls erforderlich anderer Verunreinigungen wieder verflüssigt und danach im Kreislauf wieder zurückgeführt, so daß mit diesem Kühlmittel ständig Ammoniumchlorid ausgefällt werden kann.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt die Ausfällung des Ammoniumchlorids auf einfache Weise und mit größter Wirksamkeit ohne daß die herkömmlichen Verfahrensstufen des Ammoniumchloridverfahrens wesentlich modifiziert werden müssen und ohne daß man komplizierte Apparaturen und Verfahrensführungen wie bei dem herkömmlichen Verfahren einsetzen muß. Bei herkömmlichen Verfahren sind groß dimensionierte Kühlanlagen je nach den Abmessungen des Fällungstanks erforderlich. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist demgegenüber keine derartige Kühlanlage erforderlich. Es reicht aus, das Kühlmittel mit einer Strömungsgeschwindigkeit einzuleiten, welche der Größe des Fällungstanks angepaßt ist. Demgemäß kann die Apparatur und der Betrieb derselben im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren wesentlich vereinfacht werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Beispiel 1

Ammoniak und Natriumchlorid werden in eine Mutterlauge eingeleitet, welche bei der Ausfällung von Natriumbicarbonat im Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren erhalten wird. Dabei erhält man eine Lösung, welche 18 Gew.-^ Ammoniumchlorid, 8 Gew.-% Natriumchlorid, 13 Gew.-% Ammoniumcarbonat und 1,5 Gew.-^ Ammoniumhydroxid enthält. 0,5 m der Lösung von 30 ⁰C werden in einen Fällungstank geleitet und verflüssigtes Dichlorfluormethan wird mit einer Geschwindigkeit von 50 kg/h als Kühlmittel in der Nähe des Bodens des Fällungstanks unter Rühren eingeführt, wobei das Kühlmittel verdampft und die Lösung des Tanks gekühlt wird. Die Temperatur des Tanks sinkt auf etwa 10 ⁰C und man erhält 25 kg Ammoniumchloridkristalle.

Beispiel 2

3
0,5 m der Ammoniumchloridlösung gemäß Beispiel 1 werden in einen Fällungstank gegeben und verflüssigtes Propan wird mit einem Durchsatz von 30 kg/h als Kühlmittel am Boden des Fällungstanks unter Rühren eingeführt, wobei das Kühlmittel in dem Tank verdampft und die Lösung abgekühlt wird. Die Tanktemperatur wird auf etwa 0 ⁰C gesenkt und man erhält 37 kg Ammoniumchloridkristalle.

Beispiel 3

0,5 m der Ammoniumchloridlösung gemäß Beispiel 1 werden in einen Fällungstank gegeben und verflüssigtes n-Butan wird mit einem Durchsatz von 30 kg/h als Kühlmittel am Boden des Fällungstanks unter Rühren eingeleitet,wobei das Kühlmittel in dem Tank verdampft und die Lösung abgekühlt wird. Die Tanktemperatur sinkt auf etwa 5 ⁰C und man erhält 32 kg Ammoniumchloridkristalle.

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Claims

- 8 PATENTANSPRÜCHE

'"T) Verfahren zur Herstellung von Ammoniumchlorid nach dem Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren unter Verwendung von Natriumchlorid, Ammoniak und Kohlendioxidgas als Ausgangsmaterialien und unter Kreislauf führung eines wässrigen Mediums aus dem alternierend Ammoniumchlorid und Natriumbicarbonatausgefällt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung, aus der Ammoniumchlorid ausgefällt werden soll, durch direktes Inberührungbringen mit einem Kühlmittel kühlt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung, aus der Ammoniumchlorid ausgefällt werden soll, "bereitet, indem man Ammoniak und Natriumchlorid zu einer Mutterlauge gibt, welche "bei der Ausfällung von Natriumbicarbonat erhalten wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel ein verflüssigtes Kühlmittel ist und daß das verflüssigte Kühlmittel vom Boden des Päl— lungstanks her in die Lösung von Ammoniumchlorid eingeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kühlmittel verflüssigtes Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Chlordifluormethan, Propan, η-Butan oder Isobutan verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verdampfte Kühlmittel wieder verflüssigt wird und im Kreislauf zurückgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in Form feiner !Flüssigkeitströpfchen in die Lösung des Ammoniumchlorids eingeleitet wird.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kühlmittel in die Lösung von Ammoniumchlorid einleitet, in der Natriumchlorid zum Zwecke der Herabsetzung der Löslichkeit des Ammoniumchlorids aufgelöst ist.

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