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Publication number: DE271518C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

,- Λ*271518 -KLASSE 12 k. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. Juni 1911 ab.

Die Herstellung von Ammoniumnitrat aus Natriumnitrat und Ammoniumbikarbonat ist bekannt; vgl. u. a Lunge, Ammoniak, 1900, 4. Auflage, Seite 257 und 258, wo ein Verfahren von Fairley beschrieben ist, das darin besteht, das eine gesättigte Lösung von Natriumnitrat mit Ammoniak behandelt, dann Kohlensäure eingeleitet, das gefällte Bikarbonat entfernt und die übrigbleibende Mutterlauge auf eine Temperatur von —15⁰ C. abgekühlt wird. In dem genannten Werke wird auf Seite 260 und 261 bemerkt, daß bei der ungemein großen Löslichkeit des salpetersauren Ammoniaks in Wasser und auch in Alkohol es begreiflich ist, daß eine Herstellung im Zustande großer Reinheit auf dem Wege der doppelten Umsetzung sehr schwierig gelingt. Zu demselben absprechenden Urteil kommt auch z. B. Großmann: »Das Ammoniak und seine Verbindungen, 1908, Seite 83.

Versuche, um Ammoniumnitrat nach einem der Ammoniaksodafabrikation ähnlichen Verfahren herzustellen, haben sich als unpraktisch erwiesen, da die Reaktion nur unvollständig vor sich geht. Das vorliegende Verfahren, das ein reines Ammoniumnitrat in guter Ausbeute liefert, beruht auf der bisher unbekannten Tatsache, daß bei der Reaktion zwischen Ammoniumbikarbonat oder seinen Komponenten und Natriumnitrat in Gegenwart von Wasser die größtmöglichste Bildung von Am-35

moniumnitrat bei jeder Temperatur dann erreicht wird, wenn das Verhältnis dieser reagierenden Substanzen und des Wassers so geregelt ist, daß

ι. beim Schluß der Reaktion kein ungelöstes Natriumnitrat zurückbleibt und

2. die durch die Reaktion entstandene Lösung nach Entfernung des gefällten Natriumbikarbonats bei der Temperatur, bei welcher die Reaktion, nämlich die Entfernung des Natriumbikarbonats, durchgeführt war, mit Ammoniumbikarbonat, Natriumbikarbonat und Ammoniumnitrat gesättigt ist. Das Gemisch von reagierenden Salzen und Wasser braucht nicht während der ganzen der Entfernung des gefällten Natriumbikarbonats vorhergehenden Periode auf jener Temperatur gehalten zu werden. Die Temperatur, bei welcher die Reaktion durchgeführt wird, darf nicht höher als diejenige sein, bei welcher die Bildung einer erheblichen Menge Ammoniumnitrat möglich ist; die obere praktisch anwendbare Temperaturgrenze liegt bei 35 ° bis 40 °, zweckmäßig aber arbeitet man bei einer Temperatür unter 35° C.

Es hat sich gezeigt, daß es nötig ist, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten, für die Reaktion eine Mischung von Natriumnitrat, Amrnoniumbikarbonat oder seiner Kornponenten und Wasser anzuwenden, worin eine beträchtlich größere Menge von Natriumnitrat

enthalten ist, als sich in gleicher Menge reinen Wassers bei der Reaktionstemperatur auflöst.

Es zeigt sich, daß eine durch die Reaktion

zwischen Natriumnitrat und Ammoniumbikarbonat (oder seinen Komponenten) entstandene Lösung, welche mit Ammoniumbikarbonat, Natriumbikarbonat und Ammoniumnitrat bei der Temperatur, bei welcher die Reaktion durchgeführt wurde, gesättigt ist, bis zu einer

ίο .sehr niedrigen Temperatur abgekühlt werden kann, sogar bis 25° C. unter Null, ohne daß sich das darin enthaltene Natriumnitrat ausscheidet.

Es ergibt sich ferner, daß, wenn man aus dieser Lösung das ganze darin enthaltene Bikarbonat oder den größten Teil desselben entfernt und sie dann bis zu einer Temperatur unter jener, bei der die Reaktion durchgeführt wurde, abkühlt, sich Ammoniumnitratkristalle ausscheiden, die, nachdem die anhaftende Mutterlauge durch geeignetes Waschen entfernt ist, rein oder praktisch rein sind.

Die Entfernung der Bikarbonate wird dadurch erreicht, daß man die Lauge entweder unter atmosphärischem Druck oder im Vakuum erhitzt; bei atmosphärischem Druck ist eine Temperatur von 6o° bis 70° C. erforderlich, bei einem Vakuum von 66 cm Quecksilbersäule eine Temperatur von 40° bis 50° C; selbstverständlich ist man in der Ausführung des Verfahrens nicht auf die eben angegebenen Temperaturen oder Druckverhältnisse beschränkt.

Das Entfernen der Bikarbonate kann auch dadurch herbeigeführt werden, daß man die Lösung mit Salpetersäure oder in sonstiger geeigneter Weise neutralisiert.

Die durch die Abkühlung gewonnene Ausbeute an festem Ammoniumnitrat ändert sich mit dem Grade der Abkühlung.

Wenn man nach der Abscheidung des Ammoniumnitrates der Mutterlauge äquivalente Mengen von Ammoniumbikarbonat (oder seiner Komponenten) und Natriumnitrat in solchem Maße zusetzt, daß die Menge des zugesetzten Natriumnitrats äquivalent dem durch Abkühlung ausgeschiedenen Ammoniumnitrat ist (vorausgesetzt ist natürlich, daß diese Mengen so geregelt werden müssen, daß die kleinen Quantitäten von Ammoniak, Kohlensäure und Wasser, die während der Entfernung der Bikarbonate aus der Lösung oder auf anderem Wege verloren gehen, ersetzt werden, und daß auch für das dazugekommene Waschwasser der nötige Zusatz gemacht wird), dann werden, wenn die erhaltene Mischung genau, wie vorher angegeben, -behandelt wird, das heißt, wenn Reaktion und Abkühlung bei den entsprechenden Temperaturen der vorhergehenden Operationen vorgenommen werden, genau dieselben Resultate erzielt, und die bei den verschiedenen Operationen erhaltenen Laugen haben dieselbe Zusammensetzung wie die des vorhergehenden Kreislaufes.

Dieses Kreisverfahren kann unbegrenzt wiederholt. und fortgesetzt werden.

Wenn es aus irgendeinem Grunde erwünscht ist, entweder die Temperatur zu ändern, bei welcher die Reaktion durchgeführt wird, oder die Temperatur, bis zu welcher die Lauge nachher abgekühlt werden soll, oder beide, so kann die Zusammensetzung der Reaktionslösung leicht den veränderten Bedingungen am Anfang des nächsten Kreisverfahrens angepaßt werden.

• Wenn die zur Ausscheidung des Ammoniumnitrates erforderliche Abkühlung nur bis zu dem Grade getrieben wird, welcher ausreicht, um eine Menge von Ammoniumnitrat auszuscheiden, die nicht größer ist als die entsprechende Menge von Natriumnitrat, die sich in der Mutterlauge, aus der das Ammoniumnitrat ausgefällt ist, auflösen läßt, ohne ihre Temperatur zu einem höheren Grade zu steigern als jene, bei welcher die Reaktion zwisehen Ammoniumbikarbonat und Natriumnitrat unter Bildung von Ammoniumnitrat praktisch ausführbar ist, und wenn die Reaktion bei gleicher Temperatur wie im vorhergehenden Kreisprozeß vollzogen wird, dann wird die Gegenwart von ungelöstem Natriumnitrat in der Reaktionslösung vermieden, während die nach der Reaktion zurückbleibende Lösung noch mit Ammoniumbikarbonat, Ammoniumnitrat und Natriumbikarbonat bei der Reaktionstemperatur gesättigt ist.

Es ergibt sich daher, daß eine künstliche Mutterlauge, die diese Bedingungen erfüllt, hergestellt und in der ursprünglichen Operation, mit welcher das Verfahren anfing, angewendet werden kann, und hierdurch wird gerade bei der Anfangsoperation die Gegenwart ungelösten Natriumnitrates vermieden; die Reaktionslösung kann dann aus künstlicher Mutterlauge hergestellt werden, durch Zusatz von äquivalenten Mengen von Natriumnitrat und Ammoniumbikarbonat (oder seiner Komponenten), wobei das Natriumnitrat in der Menge zugesetzt wird, welche sich vollständig in der Lauge auflöst.

In der Praxis kann man das Verfahren so ausführen, daß die durch die Reaktion gebildete Lauge nicht vollständig mit Ammoniumbikarbonat und Ammoniumnitrat bei der Reaktionstemperatur gesättigt ist, um die Gefahr des Ausfällens dieser Salze zusammen mit Natriumbikarbonat zu vermeiden.

Das Natriumbikarbonat wird durch Filtration oder auf andere bekannte Weise aus der Lösung bei Reaktionstemperatur entfernt, wird

dann gewaschen, um die anhaftende Mutterlauge zu entfernen und ist dann rein bzw. praktisch rein.

Diese Ausführungen mögen durch folgendes Beispiel ergänzt werden.

Zu einem Kubikmeter einer Lösung von 618 kg Ammoniumnitrat und 171 kg Natriumnitrat werden 458 kg Ammoniumbikarbonat oder ihrer Komponenten und 408 kg Natriumnitrat zugegeben und das Ganze bei einer Temperatur von 26 bis 33 ° C. gerührt, bis die Reaktion beendet ist. Das ausgefällte Natriumbikarbonat wird dann bei 25 ° C. aus der Lösung abgeschieden. Die von,dem Natriumbikarbonat abgetrennte Lösung wird dann am besten unter einem Vakuum von 26 cm Quecksilber und bei einer Temperatur von 45 ° C. behandelt. Das in der Lauge verbleibende Bikarbonat wird nach den folgenden Gleichungen durch Erhitzen der Lösung zerstört:

NH₄₁HCO₃ = NH₄OH + CO₂

NaHCO₅

i₃
= Na NO₃ + NHi OH + CO₂.

Das entstandene Kohlendioxyd wird in einem gewöhnlichen Waschturm von der geringen Menge Ammoniak befreit; beide Produkte können gewünschtenfalls aufgefangen und wieder verwendet werden.

Nachdem die Bikarbonate auf diese oder auch auf eine andere Weise, z. B. durch Neutralisation mit Salpetersäure, entfernt worden sind, wird die Lösung auf 5⁰C. abgekühlt. Das sich nun abscheidende Ammoniumnitrat wird durch Filtrieren getrennt, mit einer gesättigten oder teilweise gesättigten Lösung von Ammoniumnitrat gewaschen und getrocknet. Die erhaltene Mutterlauge hat dieselbe Zusammensetzung wie die Lösung, mit der die Operation begann, und kann für einen zweiten Ansatz benutzt werden, indem man 458 kg Ammoniumbikarbonat oder entsprechende Mengen seiner Komponenten und 408 kg Natriumnitrat zufügt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat durch Umsetzen von Natriumnitrat mit Ammoniumbikarbonat oder dessen Komponenten in wäßriger Lösung und Entfernen des gefällten Natriumbikarbonats aus der Mutterlauge, dadurch gekennzeichnet, daß solche Mengen beider Salze zur Anwendung kommen, daß bei Beendigung der Reaktion neben der Fällung von Natriumbikarbonat eine bei Reaktionstemperatur gesättigte Lösung dieses Salzes und von Ammoniumbikarbonat und Ammoniumnitrat entsteht, aus der das ausgefällte Natriumbikarbonat bei der Reaktionstemperatur entfernt wird, während die von dem ausgefällten Bikarbonat befreite Lösung so behandelt wird, daß der ganze oder größere Teil der Bikarbonate beseitigt wird, worauf sie abgekühlt, das ausgefällte Ammoniumnitrat von der abgekühlten Lösung getrennt, mit einer ganz oder teilweise mit Ammoniumnitrat gesättigten Lösung gewaschen und in bekannter Weise getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach der Trennung des ausgefällten Ammoniumnitrates verbleibenden Mutterlauge, solche Mengen von Ammoniumbikarbonat und Natriumnitrat, als dem durch den vorhergehenden Kreisprozeß ausgeschiedenen Ammoniumnitrat äquivalent sind, zugesetzt werden, wobei das Entfernen von Natriumbikarbonat, die Beseitigung löslicher Bikarbonate, das Abkühlen usw. im Kreislauf vorgenommen werden.