DE277092C

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Publication number: DE277092C
Application number: DE1913277092D
Authority: DE
Priority date: 1913-03-11
Filing date: 1913-03-11
Anticipated expiration: 1933-03-12
Also published as: GB191319881A; FR461452A

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVl 277092 -KLASSE 12*. GRUPPE - JVl 277092 - CLASS 12 *. GROUP

Dr. CARL UEBEL in HEIDELBERG.Dr. CARL UEBEL in HEIDELBERG.

Bei den bekannten Verfahren zur Gewinnung von Salpetersäure aus Nitraten und Schwefelsäure führt man stets entweder chargenweise oder kontinuierlich ein Gemisch von der Bildung von Bisulfat bzw. Sulfat entsprechenden Teilen von Nitrat und Schwefelsäure in den Reaktionsraum ein und bewirkt durch allmählich gesteigerte Erhitzung die Umsetzung des Salpeters mit der SchwefelsäureIn the known method for the production of nitric acid from nitrates and Sulfuric acid is always fed either batchwise or a mixture of continuously the formation of bisulphate or sulphate corresponding parts of nitrate and sulfuric acid into the reaction chamber and causes the reaction by gradually increasing the heating of nitric acid with sulfuric acid

ίο und die Abdestillierung der Salpetersäure. Bei diesen Verfahren zeigt sich jedoch der Nachteil, daß sich nur zunächst ein Teil des Salpeters mit der Schwefelsäure umsetzt, während der übrige Teil sich als Kristallkruste am Boden des Reaktionsraumes ansetzt. Diese Salpeterkruste wird hier leicht überhitzt und gibt dadurch Veranlassung zum Überschäumen des Reaktionsraumes oder zu explosionsartigen Gasentwicklungen, wodurch trotz sorgfältigster Überwachung der Retortenfeuerung ein häufiges Ausblasen von Salpetersäuredämpfen und damit eine Gefährdung der Arbeiter veranlaßt wird. Außerdem findet auch infolge der Überhitzung der SaI-peterkruste am Boden der Retorte eine Zersetzung statt, die Verluste an Salpetersäure ergibt.ίο and the distillation of nitric acid. In this method, however, there is the disadvantage that only a part of the Nitric acid reacts with the sulfuric acid, while the remaining part forms a crystal crust starts at the bottom of the reaction chamber. This saltpeter crust is easily overheated here and thus gives rise to Foaming over of the reaction space or explosive gas development, which Despite the most careful monitoring of the retort furnace, frequent blowing out of nitric acid vapors and thereby endangering the workers. It also takes place as a result of overheating of the salt crust Decomposition takes place at the bottom of the retort, resulting in losses of nitric acid.

Diese Übelstände sollen nun durch die neue Erfindung beseitigt werden. Das neue Verfahren zur Darstellung von Salpetersäure aus Nitraten und Schwefelsäure besteht im wesentlichen darin, daß die ganze zur Zersetzung des Nitrates erforderliche Menge Schwefelsäure zunächst nur mit einem Teil, z. B. etwa der Hälfte der Nitratcharge, in den Reaktionsraum eingeführt und hier auf eine Temperatur 45 These deficiencies are now intended to be eliminated by the new invention. The new process for the preparation of nitric acid from nitrates and sulfuric acid consists essentially in the fact that the whole amount of sulfuric acid required for the decomposition of the nitrate is initially only mixed with a part, e.g. B. about half of the nitrate charge, introduced into the reaction chamber and here to a temperature of 45

erhitzt wird, die so hoch gehalten ist, daß zAvar die ganze Menge des eingeführten Salpeters umgesetzt wird, jedoch nur hochprozentige Salpetersäure überdestilliert (Phase i).is heated, which is kept so high that zAvar the whole amount of the imported nitre is implemented, but only high percentage nitric acid is distilled over (phase i).

Darauf wird die z\veite Hälfte bzw. der Rest der Nitratcharge in den Reaktionsraum zu der dort befindlichen Reaktionsmasse eingeführt und die Temperatur gesteigert (Phase 2).The second half or the The remainder of the nitrate charge is introduced into the reaction space to the reaction mass located there and the temperature increased (phase 2).

AViIl man auch in. der zweiten Phase nur hochkonzentrierte Säuren abdestillieren, so darf die Steigerung der Temperatur nur so hoch getrieben werden, daß das in der Masse befindliche Wasser noch nicht ausgetrieben wird. Ist nun die Abdestillation der konzentrierten Salpetersäure beendet, so wird der Reaktionsrückstand der Phase 2 in einen besonderen Reaktionsraum übergeführt und hier unter weiterer Steigerung der Temperatur das vorhandene Wasser und die letzten Reste von Salpetersäure ausgetrieben (Phase 3).AViIl one also in. The second phase only If highly concentrated acids are distilled off, the increase in temperature is only allowed in this way are driven high so that the water in the mass is not yet driven out will. If the distillation of the concentrated nitric acid is now complete, the Reaction residue of phase 2 transferred into a special reaction space and here with a further increase in temperature, the water present and the last remnants of Nitric acid driven off (phase 3).

Die praktische Ausführung des Verfahrens soll im folgenden an dem Beispiel der Verwendung von Chilisalpeter näher beschrieben werden.The practical implementation of the method is to be carried out in the following using the example of use can be described in more detail by chilli nitrate.

Für die Ausführung des Verfahrens eignet sich am besten ein System von drei Kesseln, von denen zwei parallel geschaltet sind, während der.dritte mit den beiden anderen Kesseln in Verbindung steht. Alle drei Kessel werden in bekannter Weise geheizt. Zweckmäßigerweise arbeitet man so, daß, während in dem ersten Kessel die eine Phase, in dem zweiten Kessel die andere Phase stattfindet, während der dritte Kessel zur Austreibung des Restes der Salpetersäure dient. Angenommen, Kes-A system of three boilers is best suited to carry out the procedure, of which two are connected in parallel, while the third with the other two boilers communicates. All three boilers are heated in a known manner. Appropriately one works in such a way that, while one phase is in the first vessel, in the second one Boiler the other phase takes place while the third boiler is used to drive out the rest the nitric acid is used. Suppose kes-

sei ι ist neu zu chargieren. Ohne daß eine Abkühlung des Kessels erforderlich wäre, wird nun in den Kessel, am besten mittels einer mechanischen Aufgebeschnecke o. dgl., allmählich ein Teil bis etwa zur Hälfte der, Salpetercharge und gleichzeitig die gesamte Menge Schwefelsäure, welche zur Umsetzung der ganzen Salpetercharge nötig ist, eingeführt. Die Zufuhr des Salpeters wird so geregelt, daß stets ein Überschuß von Schwefelsäure in dem Kessel vorhanden ist. Die Temperatur wird in dem Kessel während dieser Destillationsperiode auf ungefähr 140⁰ C gebracht und erhalten. Je nach dem Fortgang der Reaktion kann die Zufuhr von Salpeter und Schwefelsäure langsamer oder schneller erfolgen. Es findet nun eine Umsetzung nach folgender Gleichung statt:sei ι is to be charged again. Without it being necessary to cool the kettle, a part to about half of the saltpeter charge and at the same time the entire amount of sulfuric acid, which is necessary for converting the entire saltpetre charge, is gradually fed into the kettle, preferably by means of a mechanical feed screw or the like is introduced. The supply of nitric acid is regulated so that there is always an excess of sulfuric acid in the kettle. The temperature in the kettle is brought to and maintained ^{at approximately 140 ° C. during this distillation period.} Depending on the progress of the reaction, the addition of nitric and sulfuric acid can be slower or faster. A conversion now takes place according to the following equation:

Na N O₈ + 2 H₂ S O₄
= Na H S O₄ · H₂ S O₄ + H N O₃.Na NO ₈ + 2 H ₂ SO ₄
= Na HSO ₄ · H ₂ SO ₄ + HNO ₃ .

Da bei der herrschenden Temperatur von etwa 140⁰ C das vorhandene Wasser von der überschüssigen Schwefelsäure zurückgehalten wird, destilliert nur hochkonzentrierte Salpetersäure ab. Der Rückstand besteht aus Natriumpolysulfat. Nachdem diese Phase des Prozesses beendet ist, wird die Schwefelsäurezufuhr unterbrochen und der Rest bzw. die zweite Hälfte der Salpetercharge wiederum allmählich und dem Fortgang der Reaktion entsprechend in den Kessel eingeführt. Gleichzeitig wird die Temperatur auf 160 bis 170⁰ C gesteigert. Es findet nun eine Um-Setzung zwischen dem frischen Salpeter und dem vorhandenen Polysulfat statt, und zwar nach folgender Gleichung:Since the water present is retained by the excess sulfuric acid at the prevailing temperature of about 140 ^{° C., only highly concentrated nitric acid distills off.} The residue consists of sodium polysulphate. After this phase of the process has ended, the supply of sulfuric acid is interrupted and the remainder or the second half of the saltpetre charge is again gradually introduced into the kettle as the reaction progresses. At the same time the temperature is raised to 160 to 170 ⁰ C. There is now a conversion between the fresh saltpeter and the existing polysulphate, according to the following equation:

Na N O, + Na H S O₄ · H₂ S O₄ .= 2 Na H S O₄ + H N O₈.Na NO, + Na HSO ₄ · H ₂ SO _4. = 2 Na HSO ₄ + HNO ₈ .

Die erhaltene Säure ist ebenfalls noch konzentriert, jedoch je nach der Temperatursteigerung etwas schwächer wie von Phase 1. Nach Beendigung dieser Phase des Prozesses wird der Reaktionsrückstand, bestehend aus Bisulfat, Wasser und Salpetersäureresten, in den dritten Kessel übergeführt und hier unter Steigerung der Temperatur his auf etwa 250⁰ C und höher vollständig entwässert und von den letzten Spuren Salpetersäure befreit, die als schwache Säure gewonnen wird.The acid obtained is also still concentrated, but somewhat weaker than in phase 1, depending on the increase in temperature. After this phase of the process has ended, the reaction residue, consisting of bisulfate, water and nitric acid residues, is transferred to the third kettle and here, the temperature is increased to completely dehydrated to about 250 ⁰ C and higher and freed from the last traces of nitric acid, which is obtained as a weak acid.

In dem Kessel 2 findet derselbe Vorgang wie in dem Kessel 1 statt, nur immer um eine Phase verschoben. Anstatt von den drei Kesseln zwei parallel zu schalten, kann man auch die drei Kessel hintereinander schalten und dann in dem ersten Kessel die erste Phase, in dem zweiten Kessel die zweite Phase und in dem dritten Kessel die dritte Phase des Prozesses stattfinden lassen. In diesem Falle wird in dem ersten Kessel etwa ein Äquivalent Salpeter und zwei Äquivalente Schwefelsäure eingeführt und die Temperatur auf 140⁰ gehalten. Ist die erste Phase des Prozesses beendet, so wird der Reaktionsrückstand dieser Phase in den zweiten Kessel übergeführt und dazu allmählich der Rest der Salpetercharge, jedoch keine Schwefelsäure, eingebracht. In dem z\veiten Kessel wird die Temperatur auf 160 bis 170⁰ C gehalten. Nach Beendigung der zweiten Phase des Prozesses wird dann der Rückstand in den dritten Kessel übergeführt und hier der Schlußbehandlung unterworfen. The same process takes place in boiler 2 as in boiler 1, only shifted by one phase. Instead of connecting two of the three boilers in parallel, you can also connect the three boilers one behind the other and then let the first phase take place in the first boiler, the second phase in the second and the third phase of the process in the third. In this case, one equivalent of nitric and two equivalents of sulfuric acid in the first vessel about introduced and the temperature maintained at 140 ^0th When the first phase of the process has ended, the reaction residue from this phase is transferred to the second vessel and the remainder of the saltpetre charge, but no sulfuric acid, is gradually introduced. Where z \ Velten boiler, the temperature is maintained at 160 to 170 ⁰ C. After the end of the second phase of the process, the residue is then transferred to the third tank and subjected to the final treatment here.

Man kann auch alle Phasen in ein und demselben Kessel durchführen.You can also carry out all phases in one and the same boiler.

Verwendet' man als Ausgangsmaterial statt Chilisalpeter andere Nitrate, z. B. Kalksalpeter, so sind natürlich die erforderlichen Temperaturen und Mengenverhältnisse in den einzelnen Phasen entsprechend abzuändern.If you use other nitrates as the starting material instead of chilli nitrates, e.g. B. Calcium nitrate, so of course the required temperatures and proportions in the individual phases have to be changed accordingly.

Der Fortschritt des neuen Prozesses besteht darin, daß man einerseits, wie bereits erwähnt, die Übelstände der bisherigen Verfahren vermeidet, andererseits aber noch folgende Vorteile erzielt:The progress of the new process is that on the one hand, as already mentioned, which avoids the shortcomings of the previous procedures, but on the other hand also the following Benefits achieved:

Zunächst erhält man durch die Teilung des Prozesses in die verschiedenen Phasen sehr konzentrierte Salpetersäure. Weiterhin ist man in der Lage, eine sehr gleichmäßige Destillation durchzuführen, da man die Salpeter- bzw. Schwefelsäurezufuhr je nach dem Fortgang des Prozesses und dem Erhitzungsgrad schneller oder langsamer erfolgen lassen kann. Dies hat einen sehr hygienischen und gefahrlosen Betrieb zur Folge. Schließlich erhält man auch eine gesteigerte Produktionsleistung, weil es nicht notwendig ist, die Kessel von einer Charge zur anderen wie bisher abzukühlen.First of all, by dividing the process into the different phases, you get a lot concentrated nitric acid. Furthermore, one is able to achieve a very even To carry out distillation, since you have to add the nitric or sulfuric acid depending on the Let the process and the degree of heating progress faster or slower can. This results in a very hygienic and safe operation. In the end you also get an increased production output because it is not necessary that Cool the boiler from one batch to another as before.

Claims

Patent Claims:

1. Process for the preparation of nitric acid from nitrates and sulfuric acid, characterized in that the entire amount of sulfuric acid required for the decomposition of the nitrate initially only with part of the nitrate charge is introduced into the retort and heated to a temperature at which the whole Amount of the introduced nitrate is converted, but only high percentage nitric acid distilled over (phase 1), followed by the introduction of the remainder of the nitrate charge takes place and the complete conversion of the nitrate is brought about by increased heating (phase 2).

2. Embodiment of the method according to claim 1, characterized in that that in the first phase of the process the introduction of nitrate and sulfuric acid at the same time, in the

In a manner regulated and gradual, sulfuric acid is always present in excess in this phase, while in the second phase nitrate without sulfuric acid, but also gradually
will.

3. Embodiment of the method according to claims 1 and 2, characterized in that that the reaction mixture

introduced in the second phase is heated to a temperature at which only concentrated Nitric acid is distilled off, whereupon the reaction residue is transferred to a special distillation room, where with a further increase in temperature, the existing water and the last remnants of nitric acid are expelled.