DE2625819C2

DE2625819C2 - Verfahren zur Herstellung von Ammoniumchlorid

Info

Publication number: DE2625819C2
Application number: DE19762625819
Authority: DE
Inventors: Akira Kitakyushu Hara; Keiichi Chiba Nakaya
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1975-06-11
Filing date: 1976-06-09
Publication date: 1982-06-09
Also published as: BR7603744A; DE2625819A1; JPS5442840B2; FR2314144B1; GB1493777A; JPS51146397A; FR2314144A1; IN145251B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumchlorid durch Zusatz von Ammoniak und Natriumchlorid zu einer Mutterlauge, welche durch Ausfällung von Natriumbicarbonat beim Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren erhalten worden ist, und durch Abkühlen der Mutterlauge. Beim Abkühlen dieser Mutterlauge fällt das in der Kälte relativ schwer lösliche Ammoniumchlorid kristallin aus.

Bei dem herkömmlichen Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren wird Kohlendioxidgas in eine Ammoniak und Kochsalz enthaltende Lösung eingeleitet. Dabei wird Natriumbicarbonat ausgefällt In die beim Abtrennen des Natriumbicarbonat erhaltene Mutterlauge wird Natriumchlorid zugegeben und Ammoniak eingeleitet, wobei Ammoniumchlorid ausgefällt wird usw. Bei diesem Verfahren wurden die folgenden Methoden zur Ausfällung des Ammoniumchlorids angewandt.

Bei einer Ausführungsform des Ammoniumchlorid-Soda-Verfahrens wird das Ammoniumchlorid ausgefällt, indem man Ammoniak in eine bei der Natriumbicarbonatabtrennung erhaltene Mutterlauge einleitet und diese sodann abkühlt, um einen Teil des Ammoniumchlorids auszufällen; dann wird Natriumchlorid zugesetzt, 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.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Ammoniumchlorid-Soda-Verfahrens wird zur Ausfällung von Ammoniumchlorid 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, die das auszufällende Ammoniumchlorid enthält, bis zu einem Übersättigungspunkt des Ammoniumchlorids mit Hilfe einer Kühlanlage abgekühlt, und die an Ammoniumchlorid übersättigte Lösung wird in einen Tank geleitet, um die Ammoniumchloridkristalle aus der übersättigten Lösung auszufällen. Dabei verwendete man bisher eine Kühlanlage zur Herbeiführung des übersättigten Zustands in der an Ammcniumchlorid gesättigten Lösung. Der in dieser Stufe bisher verwendete Kühler ist 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

ίο 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 konnte, um ein Verstopfen zu verhindern. Die herkömmlichen Verfahren sind hinsichtlich der Verfahrensdurchführung und der erforderlichen Geräte nicht befriedigend.

Ferner ist aus der DE-OS 21 30 519 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Temperieren des Flüssigkeitsinhaltes eines geschlossenen Reaktionsgefäßes bekannt. Bei diesem Verfahren wird hinsichtlich der in dem geschlossenen Reaktionsgefäß befindlichen Flüssigkeit Wärme zugeführt oder abgeführt, indem ein chemisch inerter Gasstrom von geeigneter Temperatur in fein verteilter Form in die Flüssigkeit eingeführt wird. Zur Steigerung' der Kühlleistung ist es bevorzugt, ein verflüssigtes Gas zuzumischen. Das bevorzugte, chemisch inerte Gas ist Stickstoff. Das geschlossene Reaktionsgefäß zur Durchführung des Verfahrens ist mit einer Zuleitung, einer daran angeschlossenen Verteilvorrichtung und einem Gasabblasventil, mit dem ein bestimmter Druck im System aufrechterhalten werden kann, sowie üblichen Rührvorrichtungen und dergleichen versehen. Dieses Temperierverfahren wurde zur Durchführung von endotherm oder exotherm verlaufenden chemischen Reaktionen in geschlossenen Behältern vorgeschlagen, wobei gegebenenfalls höhere Drücke aufrechterhalten werden können. Es soll mit diesem Verfahren eine möglichst homogene Temperaturregelung innerhalb genau festgelegter Grenzen bei solchen chemischen Reaktionen ermöglicht werden, die unter Aufnahme von Wärme oder unter Abgabe von Wärme verlaufen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem

— die Kühlung beim Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren zur Ausfällung von Ammoniumchlorid einfacher gesteuert werden kann und

— die Kühlung von der Größe des Nri₄Cl-Ausfälltanks unabhängiger wird, wobei

— die Kreislaufführung und die NaHCC>3-Ausfällstufe des Ammoniumchlorid-Soda- Verfahrens nicht nachteilig beeinflußt werden darf und wobei

— das herkömmliche Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren im wesentlichen unverändert bleiben soll.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumchlorid durch Zusatz von . Ammoniak und Natriumchlorid zu einer Mutterlauge, welche durch Ausfällung von Natriumbicarbonat beim Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren erhalten worden ist, und durch Abkühlung der Mutterlauge unter Ausfällung des Ammoniumcblorids, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein verflüssigtes Kühlmittel vom Boden des Ammoniumchlorid-Fällungstanks hei in die b5 Mutterlauge eingeleitet wird. Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung ist in dem Unteranspruch angegeben.

Im folgenden wird das Verfahren schematisch dargestellt.

Amüioniumch lor id-Soda-Verfahren:

Einleitung

von NH, und NaCl

3 ι

,zweite Mutter-.
Hauge

Abtrennung der
NaHCO₃-KrIStBlIe

NH₄Ci-Ausfällstufe

[Carbonisierungsstufe

Abtrennung der
NH₄C1-Kristalle

Mutterlauge

T,

■Einleiten
von CO,,

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 Natriumbicarbonat aus einem wäßrigen Medium unter Kreislaufführung und unter Einführung von Natriumchlorid, Ammoniak und Kohlendioxidgas als Ausgangsstoffen ergriffen.

Es ist bevorzugt, die Lösung von \mmoniumchlorid 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 Natriumbicarbonatkristalle führt.

p,f 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 bis zu dem gewünschten Wert, z. B. auf 0 bis 30⁰C und vorzugsweise 5 bis 20°C 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 gegenüber Ammoniumchlorid und gegenüber den anderen Komponenten der Lösung inert, da das Kühlmittel in direkte Berührung mit der Lösung des Ammoniumchlorids gebracht wird. Geeignete verflüssigte Kühlmittel sind: Dichlordifluormethan.Trichlorfluortnethan, Chloridifluormethan, 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 Entflam-30

(Einleitung von
NaCl

mung oder Explosion führen kann. Es ist insbesondere bevorzugt, Dichlorfluormethan 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 Ammoniumchiorids auf etwa 5° C unter einem Innendruck von etwa 2,4 kg/cm² (Überdruck) im Fällungstank abgekühlt und die ausgeschiedenen Ammoniumchloridkristalle haben einen Teilchendurchmesser von 500 bis 1000 μ.
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 wird 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 Kühltanks, welcher mit der Lösung des Ammoniumchlorids gefüllt ist, eingeleitet. 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 Verdampfungswärme 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 Ammoni-

60

b5

umchloridverfahrens 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

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, 13Gew.-% Ammoniumcarbonat und l,5Gew.-% Ammoniumhydroxid enthält. 0,5 m³ der Lösung von 30⁰C werden in einen Fällungstank geleitet und verflüssigtes Dichlorfluormethan wird mit einer Geschwindigkeit von 50 kg/h als Kühlmittel in der Nahe 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 10⁰C und man erhält 25 kg Ammoniumchloridkristalle.

Beispiel 2

0,5 m³ der Ammoniumchloridlösung gemäß Beispiel 1

κι 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 O⁰C gesenkt und man erhält 37 kg Ammoniumchloridkristalle.

Beispiel 3

0,5 m³ 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

r> Tanktemperatur sinkt auf etwa 5°C und man erhält 32 kg Ammoniumchloridkristalle.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Ammoniumchlorid durch Zusatz von A mmoniak und Natriumchlorid zu einer Mutterlauge, welche durch Ausfällung von Natriumbicarbonat beim Ammoniumchlorid-Soda-Verfahren erhalten worden ist, und durch Abkühlung der Mutterlauge unter Ausfällung des Ammoniumchlorids, dadurch gekennzeichnet, daß ein verflüssigtes Kühlmittel vom Boden des Ammoniumchlorid-Fällungstanks her in die Mutterlauge eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als verflüssigtes Kühlmittel Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Chlordifluormethan, Propan, η-Butan oder Isobutan verwendet