DE305553C

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Publication number: DE305553C
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Es ist bekannt, aus wässeriger Salpetersäure dadurch Salpetersäure von höchster Konzentration (98 Prozent und mehr) herzustellen, daß man die wässerige Salpetersäure mit einem wasserentziehenden Mittel, z.B. Schwefelsäure, Phosphorsäure, Bisulf at usw., mischt und aus dem Gemisch durch Kochen die starke Salpetersäure abtreibt. Dieses f Abtreiben ist auch statt durch Kochen da-19/ durch bewirkt worden, daß das Gemisch im J Gegenstrom mit Wasserdampf behandelt : wird, ' wobei der Wasserdampf von dem Trockenmittel absorbiert· und die Konden-J sationswärme des Wasserdämpfes zum Abtreiben der Salpetersäuredämpfe benutzt wird. ' Das erste Verfahren leidet unter dem stand, daß ein schwacher Nachlauf entsteht, daß also nicht alle Salpetersäure in. der gewünschten hohen Konzentration gewonnen so .wird, und daß andererseits der Abtreibekessel ziemlich stark angegriffen wird, wodurch , wiederum Salpetersäureverluste auftreten. Um diesen Übelstand, daß man nicht kontinuierlich, sondern absatzweise arbeiten M muß, und um Salpetersäureverluste zu vermeiden, ist man gezwungen, verhältnismäßig große Mengen von Schwefelsäure anzuwenden. Das gleiche trifft auf das andere Verfahren zu, wonach die Salpetersäure mittels Wasserdampfes abgetrieben wird;, denn der Wasserdampf, welcher die Wärmequelle darstellt, tritt in das Trockenmittel ein und be-. wirkt somit eine wesentliche Verdünnung desselben, so daß man von vornherein gezwungen ist, mehr Trockenmittel anzuwenden, als für den Zweck nötig ist.

Es würde nun gefunden, daß sich alle die ■ angeführten Übelstände beseitigen lassen, und daß gleichzeitig eine wesentliche Verein-^ fachüng der Apparatur und eine beträchtliche Erhöhung ihrer Leistungsfähigkeit dadurch erzielt wird, daß man das Trockenmittel und die zu konzentrierende Salpetersäure so hoch als möglich vorwärmt, und zwar jedes für sich oder im Gemisch.

Am zweckmäßigsten ist die Anwärmung der beiden Komponenten für sich, also vor ihrer Mischung, weil beim Mischen eine weitere Erwärmung dadurch auftritt, daß die Verdünnungswärme des Trockenmittels frei wird.. Dieses tritt besonders bei Schwefelsäure sehr stark hervor', und ■ zwar so stark, daß der Überschuß der Verdünnungswärme der Schwefelsäure über die Verdünnurigswärme der angewandten Salpetersäure genügt, um die Abtreibung der Salpetersäure zu bewirken. Andererseits darf man nun die Vorwärmung der ,beiden Mittel nicht so weit treiben, daß bei ihrer Mischung ein allzu großer Teil der Salpetersäure abdestilliert, weil es in diesem Fall nicht zu vermeiden ist, daß auch Wasserdämpfe mit übergehen und auf diese Weise die abgetriebene Salpetersäure verdünnt wird. Die restlose Abtreibung der Salpetersäure ohne Mitwirkung von Wasserdämpfen tritt jedoch leicht ein,- wenn man die heiße Mischung im Gegenström mit Luft behandelt; denn die Luft setzt den Partialdruck des Säuredampfes und damit den Siedepunkt des Gemisches sehr erheblich herab, so daß eine Abdampfung von Salpetersäure durch sogenannte Selbstverdampfung

der Flüssigkeit eintritt. Das Verfahren wird z. B. folgendermaßen ausgeführt:

2 Gewichtsteile einer Soprozentigen. Salpetersäure werden mit 3 Gewichtsteilen Schwefelsäure von 66 Be (92 bis 93 Prozent) gemischt, nachdem jede Säure für sich auf etwa 95 bis ioo° angewärmt worden ist.

Beim Mischen werden für je 5 kg der Mischung rund 135 W. IL ,frei, so daß die Temperatur des Gemisches auf. 144⁰ steigen würde. Da aber dieses Gemisch bereits bei 125° siedet, und zwar Unter Abgabe einer etwa 98prozentigen Salpetersäure, so kann die Temperatur nicht über 125° steigen,"sondern es tritt bereits beim Mischen eine starke Abdampfung von Salpetersäure ein. Läßt man nun das übrigbleibende Gemisch, welches noch über ²/₃ der angewandten Salpetersäure enthält, über eine Kolonne laufen, wie sie z. B; zum Denitrieren von Mischsäure Verwendung findet, und bläst man in die Kolonne unten, also im Gegenstrom zum Gemisch, Luft ein, so sinkt die Temperatur der auslaufenden Schwefelsäure auf etwa

25-90°, und ihre Konzentration beträgt hierbei etwa 70 Prozent. Die Luft nimmt auf ihrem Weg im Gegenstrom zu dem Säuregemisch anfangs Wasser. auf, gibt aber im Verlaufe des Gegenstromweges dieses Wasser' unter Aufnahme von Salpetersäuredämpf en an das Trockenmittel wieder ab und entweicht aus der Kolonne, gemischt mit Salpetersäuredämpfen von etwa'98 Prozent. Will man die Trocknung noch weitertreiben oder mit geringeren Mengen von Trockenmitteln auskommen, so leitet man die aus der Kolonne entweichenden Dämpfe zunächst durch die angewärmte Schwefelsäure, die trotz der Temperatur von ioo° infolge ihrer hohen Konzentration noch- vollständig trocknend wirkt, da ihre Wasserdampf spannung bei dieser Temperatur "3 mm Quecksilber nicht überschreitet, und kondensiert die Dämpfe nach dem . Passieren der Schwefelsäure.

Dieses ist aber in den seltensten Fällen nötig, außer dann, wenn bereits starke Salpetersäure, z.B. 70- bis 8oprozentige Salpetersäure, hochkonzentriert werden soll. In letzterem Fall ist es auch nötig, entweder die beiden Säuren höher¹ als 90° vorzuwärmen oder aber anstatt reiner Luft ein Gemisch von Luft und Wasserdampf in den Gegenstromweg einzuführen, weil die Eigenwärme der Flüssigkeit sonst nicht ausreicht, um die Verdampfung der Salpetersäure zu bewirken. Diese Beimengung von' Wasserdampf stellt das bequemste Mittel zur Einverleibung von Wärme dar, ist aber in manchen Fällen nicht erwünscht, weil die ablaufende. Schwefelsäure hierdurch verdünnt oder aber mehr Schwefelsäure gebraucht wird. Um dieses zu vermeiden, kann man die Luft vor ihrer Einführung in den Gegenstromweg entsprechend vorwärmen, um dadurch die erforderliche Zusatzwärme in den Prozeß einzuführen. Bei allen vorbeschriebehen Arbeitsweisen ist. es am zweckmäßigsten, die beiden Säuren erst innerhalb des Gegenstromapparates zu mischen.

Man kann aber auch so verfahren, daß man die Säuren in einem gußeisernen Kessel mischt, und zwar indem man beide Säuren in dem entsprechenden Verhältnis kontinuier-r lieh zulaufen läßt und aus dem Kessel" kon-. tinuierlich einen entsprechenden Teil der SaI-petersäure abdestilliert und kontinuierlich das überschüssige kochende Gemisch aus dem Kessel auf eine Kolonne aufgibt und in dieser in der beschriebenen Weise die Abtreibungen .'_; der übrigen Salpetersäuredämpfe b wirkt. " Auch hierbei kann man die Salpetersäuredänipfe, und zwar sowohl die aus. dem Kessel stammenden, als auch die mit Luft gemischten, aus dem Gegenstromapparat kommenden Salpetersäuredämpfe vor ihrer Kondensation mittels der zulaufenden Schwefelsäure trocknen, um beliebig hohe Konzentrationen bis zum praktisch wasserfreien Monohydrat zu erzielen. Die Trocknung mittels der zulaufenden Schwefelsäure geschieht auch am zweckmäßigsten im Gegenstrom, doch , ist dieses nicht erforderlich, wenn nicht viel Wasserdämpfe zurückzuhalten sind. Anstatt Luft kann man bei dem oben beschriebenen Verfahren natürlich jedes beliebige Gas¹'verwenden, welches chemisch weder auf die Schwefelsäure noch auf die Salpetersäure einwirkt. Dieses tritt besonders dann in die Erscheinung, wenn man, noch Zusatzwärme zuführen muß. In-diesem Falle kann man direkt die'heißen Abgase einer Feuerung an Stelle von Luft in den Gegenstromapparai^fc einführen. . .

Nur der Vollständigkeit halber ' sei zum Schluß bemerkt, daß natürlich an Stelle von Schwefelsäure jedes andere geeignete Trokkenmittel Verwendung finden kann.

Das Verfahren kann außer zur Konzen- · tration . von Salpetersäure auf alle Flüssigkeitsgemische angewendet werden, bei denen es darauf ankommt, die betreffende Flüssigkeit von Wasser zu befreien, und bei denen dieses nicht anders als durch Trockenmittel zu erreichen ist, z. B. Salzsäure, Essigsäure, Alkohol usw.

j. Die Abtreibung- mit heißen Gasen unter I; Benutzung eines Gegenstromapparates ist I zwar schon in der amerikanischen Patent-I schrift 1031865 vorbeschrieben worden; es Ifehlt jedoch diesem Verfahren das wesent-Üiche Merkmal der vorliegenden Erfindung, ^nämlich die Vorwärmung" der beiden anderen ■

Claims

Komponenten (des Trockenmittels und der zu entwässernden Salpetersäure). Durch das Fehlen dieser Maßnahme wird aber der Übelstand herbeigeführt, daß die, gesamte zum Abtreiben der starken Salpetersäure und zum Anwärmen des Flüssigkeitsgemisches erforderliche AVärme-durch die Eigenwärme der heißen Gase eingeführt werden muß, wodurch nicht nur eine sehr hohe Temperatur, sondern

ίο auch eine sehr große Menge der einzublasenden heißen Gase bedingt werden-. Hierdurch ■ wird nicht nur die Apparatur ganz außerordentlich vergrößert und somit auch verteuert, sondern es wachsen auch die unvermeidlichen Verluste, die dadurch entstehen, -daß in der Kondensation die Gase nie völlig von den mit ihnen vermischten Salpetersäuredämpfen bzw. den bei der Kondensation entstehenden Salpetersäurenebeln befreit werden können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung des Verfahrens dar-. gestellt. -

Durch den mit Dampfmantel versehenen Topf α wird die zu konzentrierende Salpetersäure, durch den entsprechenden Topf b die starke Schwefelsäure geführt, wobei beide Säuren auf etwa 90 bis 95° angewärmt werden. Hierauf treten sie am oberen Ende der Kolonne c in diese ein. Innerhalb der Kolonne c ist eine entsprechende Einrichtung zum Mischen der beiden Säuren angebracht. Das Gemisch strömt in der Kolonne, deren. Füllung im übrigen beliebiger Art sein kann,

35' nach unten, während bei d ein Luftstrom in die ,Kolonne eingeblasen wird, welcher dem herabfließenden Gemisch entgegenströmt und die Salpetersäure aus dem Gemisch austreibt. Am oberen Ende der Kolonne verläßt der mit den Salpetersäuredämpfen beladene Luftstrom die Kolonne und wird hierauf in den Kondensator e -eingeführt, in dem die Salpetersäuredämpfe niedergeschlagen werden, während die von den "Salpeterdämpfen befreite Luft das System am Ende des Kondensators verläßt. Bei f am Fuße der Kolonne tritt die. von der Salpetersäure befreite Schwefelsäure, die nur das Wasser der Salpetersäure enthält, aus der Kolonne aus. Will man z. B. nach Anspruch 4 arbeiten, so wird bei d an Stelle des Luftstrorns ein Gemisch von Luft und Wasserdampf eingeblasen, im übrigen bleibt aber die Arbeitsweise unverändert.

Bateht-An Sprüche:

i. Verfahren zum Konzentrieren von wässeriger Salpetersäure mit Hilfe eines Trockenmittels, z. B. Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß die zu konzentrierende Salpetersäure und das Trokkenmittel, jedes für sich oder im Gemisch, erhitzt werden und hierauf das heiße Gemisch im Gegenstrom mit Luft oder anderen indifferenten Gasen abgetrieben wird.

.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Luft oder das indifferente Gas vorgewärmt wird. ' . > ■ ■■■ ■

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Sälpetersäure aus dem Gemisch in an sich bekannter Weise durch Kochen und'darauf der Rest nach Anspruch .1 oder 2 mit Luft oder-Gas weiterbehandelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche ι bis 3 öder einer Kombination derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft oder das indifferente Gas teilweise durch Wasserdampf ersetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche ι bis 4 oder einer Kombination derselben, dadurch, gekennzeichnet, daß die erzeugten Salpetersäuredämpfe mit dem Trockenmittel vor seiner Mischung mit der wässerigen Salpetersäurebehandelt werden. , :

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

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BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI..

VV,0.41,4

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