DE2827553C3 - Verfahren zur Herstellung von SuIfamidsäure - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sulfamidsäure. Für Sulfamidsäure gibt es zahlreiche Anwendungszwecke, insbesondere als Unkrautvertilgungsmittel, Kesselsteinmittel und flammhemmendes Mittel.

Gemäß den bekannten Verfahren, die beispielsweise in dem Aufsatz von Y. Ito "Solubilités réciproques de l´acide sulfamique et du sulfate d´ammonium en solutions sulfuriques aqueuses et séparation du sulfate d´ammonium sous produit dans la fabrication de l´acide sulfamique", Kogyo Kagaku Zasshi, 71, No. 3 (1968), S. 357 - 362 beschrieben sind, wird Sulfamidsäure durch Reaktion von Ammoniak mit Schwefelsäureanhydrid gefolgt von einer Hydrolyse, die zu einer Flüssigkeit führt, die als "Synthesesaft" bezeichnet wird, hergestellt.

Das Niederschlagen der Sulfamidsäure wird dann durch Zusatz von konzentrierter Schwefelsäure zu dem Synthesesaft vorgenommen. Dieses Verfahren ist insbesondere aufgrund der Tatsache nachteilig, daß das Niederschlagen der Sulfamidsäure mit einer sehr starken Bildung von Ammoniumsulfat begleitet wird, wobei das Gewichtsverhältnis von Ammoniumsulfat zu Sulfamidsäure etwa 10 erreicht. Hierbei ist das Ammoniumsulfat häufig seines Marktwertes beraubt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Sulfamidsäure zu schaffen, bei dem das Verhältnis von dem als Nebenprodukt anfallenden Ammoniumsulfat zu der herzustellenden Sulfamidsäure einen verringerten Wert besitzt.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Sulfamidsäure, wobei man Ammoniak auf Schwefelsäureanhydrid einwirken läßt, gefolgt von einer Hydrolyse der Reaktionsmischung, die zu einem Synthesesaft führt, und Zusatz von konzentrierter Schwefelsäure, um die Sulfamidsäure niederzuschlagen, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß man nach der Hydrolyse den pH-Wert durch Zusatz von Ammoniak zwischen 4 und 6 einstellt, die Lösung soweit konzentriert, bis man eine Konzentration von Ammoniumsulfamat zwischen 750 und 950 g/l erhält und das gebildete Ammoniumsulfat abtrennt.

Diese Neutralisation wird vorzugsweise durch Zusatz von Ammoniak bis zum Erreichen eines pH-Wertes von etwa 5 bewirkt.

Beim Konzentrieren auf eine Konzentration von Ammoniumsulfamat zwischen 750 und 950 g/l durch Verdampfen von Wasser wird die Löslichkeitsgrenze des Ammoniumsulfamats in der Lösung erreicht. Das Konzentrieren kann unter Vakuum, beispielsweise bei 100 bis 500 Torr und bei einer Temperatur zwischen 40 und 90°C vorgenommen werden. Neutralisieren und Konzentrieren werden in geeigneten Apparaten durchgeführt, beispielsweise in einem Escher-Wyss-Verdampfer.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Abbildung näher erläutert.

Ammoniak und Schwefelsäureanhydrid werden über Leitungen 1 bzw. 2 in einen Reaktor R eingeführt. Nachdem eine Hydrolyse in einer Schleife H durchgeführt wurde, wird der Synthesesaft, der über eine Leitung 3 abgeführt wird, in eine Einrichtung NC zum Neutralisieren und Konzentrieren eingeführt, in der der pH-Wert auf einen geeigneten Wert durch Zusatz von Ammoniak über eine Leitung 4 eingestellt wird. Nachdem das gewünschte Konzentrieren durchgeführt wurde, verläßt der neutralisierte Synthesesaft die Einrichtung NC über eine Leitung 5 und gelangt in einen Abscheider S[tief]1, wo ein Teil des Ammoniumsulfats abgetrennt und über eine Leitung 6 abgeführt wird. Der von einem Teil des Ammoniumsulfats befreite Syntesesaft verläßt den Abscheider S[tief]1 über eine Leitung 7 und gelangt in einen Behälter P[tief]1 zum Niederschlagen, in den man Schwefelsäure mit hoher Konzentration, beispielsweise von 96%, über eine Leitung 8 einführt. Die Mutterlaugen, die den Behälter P[tief]1 über eine Leitung 9 verlassen, gelangen in einen Abscheider S[tief]2, wo die gebildete Sulfamidsäure extrahiert und über eine Leitung 10 abgeführt wird. Die über eine Leitung 11 aus dem Abscheider S[tief]2 abgeführte Flüssigkeit wird einer Neutralisation mit Hilfe von Ammoniak unterworfen, das über eine Leitung 12 in einen Behälter P[tief]2 zum Niederschlagen zugeführt wird, von dem das Ammoniumsulfat über eine Leitung 13 abgeführt wird.

Damit vermieden wird, daß niedergeschlagene Sulfamidsäure nicht mit Ammoniumbisulfat verunreinigt wird, kann es in bestimmten Fällen notwendig sein, eine geringe Menge Wasser in der Größenordnung von 10% in bezug auf das Gewicht der niederzuschlagenden Sulfamidsäure der Flüssigkeit zuzusetzen, die über die Leitung 7 den Abscheider S[tief]1 nach Abtrennung des Ammoniumsulfats verläßt. Die Temperatur in dem Behälter P[tief]1 zum Niederschlagen wird vorzugsweise auf etwa 60 bis 80°C im Gegensatz zu der bei den bekannten Verfahren verwendeten Temperatur von etwa 40°C gehalten, wobei die Steigerung der Extraktionstemperatur eine vorteilhafte Wirkung auf die Größe der Kristalle der erzeugten Sulfamidsäure hat.

Die Menge an konzentrierter Schwefelsäure, die in den Behälter P[tief]1 eingeführt wird, liegt zwischen 100 und 300 Gew.-% der niederzuschlagenden Sulfamidsäure.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ein Verhältnis von Ammoniumsulfat zu Sulfamidsäure insbesondere von 3,55 und im allgemeinen unter 5 zu erhalten, was ein wesentlicher Fortschritt in bezug auf die bekannten Verfahren darstellt, bei denen das Verhältnis 10 oder höher war.

Das Verfahren führt ferner zu Ausbeuten an Sulfamidsäure, die 97% erreichen können, während bei den bekannten Verfahren die Ausbeuten unterhalb von 50% liegen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Beispielen eräutert.

In den nachfolgenden Beispielen besitzt der Synthesesaft folgende Zusammensetzung:

Ammoniumsulfamat 25,7 Gew.-%

Ammoniumsulfat 12,05 Gew.-%

Ammoniumbisulfat 18,95 Gew.-%

Wasser 43,3 Gew.-%

Beispiel 1

Dieses Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel ohne das Neutralisieren und Konzentrieren gemäß der Erfindung.

Zu 1000 g Synthesesaft gibt man 289,5 g 96%ige Schwefelsäure. Man erhält 77,4 g Sulfamidsäure, was einer Extraktionsausbeute von 36,2% entspricht, und eine Masse an Mutterlauge von 1212 g. Das Verhältnis vom Ammoniumsulfat zu Sulfamidsäure beträgt 10,44.

Beispiel 2

Zu 1000 g Syntheselauge gibt man 28,05 g Ammoniak. Man verdampft 341,6 g Wasser, trennt 310,7 g Ammoniumsulfat in S[tief]1 ab, dann gibt man in P[tief]1 289,5 g 96%ige Schwefelsäure zu, wobei die Flüssigkeit auf 40°C gehalten wird. Die Ausbeute an Sulfamidsäure beträgt 86,4%. Das Verhältnis von Ammoniumsulfat zu Sulfamidsäure beträgt 3,97.

Beispiele 3 bis 5

Man arbeitet entsprechend Beispiel 2, wobei jedoch der Verdampfungsgrad und die Menge an zugesetzter Schwefelsäure variiert wird, während die Temperatur in dem Behälter P[tief]1 immer auf 40°C gehalten wird. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Man stellt fest, daß für einen gleichen Verdampfungsgrad eine Vergrößerung der Menge an zugesetzter Schwefelsäure zu einer Steigerung der Ausbeute an Sulfamidsäure führt, jedoch auch zu einer Steigerung des Verhältnisses von Ammoniumsulfat zu Sulfamidsäure.

Beispiele 6 bis 10

Man arbeitet gemäß Beispiel 5, variiert jedoch die Menge an zugesetzter Schwefelsäure, während die Temperatur des Behälters P[tief]1 zwischen 60 und 80°C gehalten wird. Die Ergebnisse sind ebenfalls in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Sulfamidsäure, wobei man Ammoniak auf Schwefelsäureanhydrid einwirken läßt, gefolgt von einer Hydrolyse der Reaktionsmischung und Zusatz von konzentrierter Schwefelsäure, um die Sulfamidsäure niederzuschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der Hydrolyse den pH-Wert durch Zusatz von Ammoniak zwischen 4 und 6 einstellt, die Lösung soweit konzentriert, bis man eine Konzentration von Ammoniumsulfamat zwischen 750 und 950 g/l erhält und das gebildete Ammoniumsulfat abtrennt.