DE3908127A1

DE3908127A1 - Verfahren zur herstellung von kaliumpersulfat hoher reinheit

Info

Publication number: DE3908127A1
Application number: DE19893908127
Authority: DE
Inventors: Satoru Watanabe; Osami Ohura
Original assignee: TOKAI ELECTRO CHEMICAL CO
Current assignee: TOKAI ELECTRO CHEMICAL CO
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1990-03-29
Anticipated expiration: 2009-03-14
Also published as: BR8904899A; ES2019160A6; GB8905758D0; DE3908127C2; JPH0512282B2; GB2224726A; GB2224726B; FR2636937B1; FR2636937A1; JPH0292811A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von festem Kaliumpersulfat hoher Reinheit mit einem verminderten Gehalt an Kaliumsulfat bei der Kaliumpersulfaterzeugung durch Umsetzung von Ammoniumpersulfat mit Kaliumhydroxid.

Bei der Herstellung von Kaliumpersulfat zersetzt sich während der Umsetzung von Ammoniumpersulfat mit Kaliumhydroxid, während der Abtrennung der erhaltenen Kaliumpersulfatkristalle und während der Aufbewahrung der Mutterlauge nach der Abtrennung der Kristalle das Kaliumpersulfat bei Anwesenheit von gelöstem Ammoniak oder von Schwermetallionen unter Bildung von Kaliumsulfat. Dieses Kaliumsulfat verunreinigt das Kaliumpersulfatendprodukt und setzt so dessen Reinheit herab.

Zur Lösung dieses bei der Herstellung eines entsprechenden Persulfats durch Umsetzen von Ammoniumpersulfat mit einem Hydroxid eines Alkali- oder Erdalkalimetalls auftretenden Problems sind schon zahlreiche Vorschläge hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen von hochreinem Persulfat durch Herabsetzen der Zersetzungsrate des Persulfats zum Unterdrücken der Sulfatbildung gemacht worden.

In dem japanischen Patent 10 22 912 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das bei der Umsetzung von Ammoniumpersulfat mit einem Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid gebildete Ammoniak sowie ein Teil des in dem Reaktionssystem vorhandenen Wassers in demselben System verdampft werden, wonach die erhaltene wäßrige Persulfatlösung oder -aufschlämmung mit minimierter Ammoniakkonzentration unter vermindertem Druck in einem anderen System als dem, in dem die Umsetzung und die Konzentrierung durchgeführt wurden, zum Auskristallisieren des Persulfats eingeengt wird.

Weiterhin wird in der japanischen Patentveröffentlichung No. 1 22 694/1976 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das bei der Umsetzung von Ammoniumpersulfat mit Natrium- oder Kaliumhydroxid gebildete Ammoniak unter Anwendung einer Gegenstrom-Gasab streifvorrichtung entfernt wird, um die Ammoniakkonzentration in der Reaktionslösung unterhalb von 0,5 Gew.-% zu halten.

Wenn auch bei diesen bekannten Verfahren die Zersetzungsrate des Persulfats infolge der Senkung der Ammoniakkonzentration herabgesetzt wird, ist es doch unmöglich, die durch andere Faktoren verursachte Zersetzung des Persulfats zu unterbinden, so daß das Sulfat in der wieder in den Verfahrenskreislauf zurückgeführten Mutterlauge sich allmählich anreichert und schließlich zusammen mit dem Persulfat ausfällt, wodurch die Reinheit des erhaltenen Produkts verschlechtert wird.

Weiterhin ist zum Entfernen des von der Zersetzung von Natriumpersulfat herrührenden Natriumsulfats in der japanischen Patentveröffentlichung No. 1 61 907/1983 ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Teil der Mutterlauge verdünnt und abgekühlt wird zum Ausfällen von Natriumsulfat-Dekahydrat, das dann abgetrennt und entfernt wird. Dieses Verfahren ist jedoch dahingehend nachteilig, daß, wenn es auf die Gewinnung von Kaliumsulfat angewendet wird, das Kaliumpersulfat allein oder gemeinsam mit Kaliumsulfat ausgefällt wird.

Gemäß dem Stand der Technik wird zum Unterbinden der Einbringung von Kaliumsulfat in das Kaliumpersulfatendprodukt ein Verfahren, bei dem die Umsetzungsmutterlauge teilweise verworfen, dann mit Wasser verdünnt und wieder in den Verfahrenskreislauf zurückgeführt wird, oder ein Verfahren, bei dem die gesamte Mutterlauge verworfen wird, kurz bevor die Konzentration erreicht ist, bei der das Kaliumsulfat ausfällt, angewandt.

Diese Verfahren sind jedoch aus wirtschaftlicher Sicht unvorteilhaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erläuterten Probleme des Standes der Technik zu lösen und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Kaliumpersulfat anzugeben, bei dem der Verlust an Mutterlauge auf einem Minimum gehalten wird.

Nach eingehenden Untersuchungen zur Lösung dieser Aufgabe wurde erfindungsgemäß ein Verfahren gefunden, gemäß dem nach Abtrennen des durch Umsetzung von Ammoniumpersulfat mit Kaliumhydroxid erhaltenen Kaliumpersulfats Kaliumsulfat durch Zufügen des Ausgangsstoffes Kaliumhydroxid zu der Mutterlauge ausgefällt und entfernt werden kann, was somit zu der vorliegenden Erfindung geführt hat.

Insbesondere ist die Erfindung in einem Verfahren zum Herstellen von hochreinem Kaliumpersulfat mit vermindertem Gehalt an Kaliumsulfat durch Umsetzung von Ammoniumpersulfat und Kaliumhydroxid zu sehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man mindestens einen Teil des als Ausgangsstoff eingesetzten Kaliumhydroxids nach Abtrennung der durch diese Umsetzung erhaltenen Kaliumpersulfatkristalle zu mindestens einem Teil der Mutterlauge zusetzt, um das durch Zersetzung von Kaliumpersulfat gebildete Kaliumsulfat auszufällen und zu entfernen, und daß man die Mutterlauge wieder in den Verfahrenskreislauf zurückführt.

In den nach herkömmlichen Verfahren erhaltenen Kaliumpersulfatprodukten ist nicht weniger als 0,5 Gew.-% Kaliumsulfat enthalten, während es durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung möglich ist, den Kaliumsulfatgehalt auf nicht höher als 0,1 Gew.-% zu senken.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend im einzelnen erläutert. Ammoniumpersulfat und Kaliumhydroxid werden in wäßriger Lösung umgesetzt; das gebildete Ammoniak wird durch ein Vakuumeindampfverfahren, wie durch Verdampfung zum Einengen im Vakuum oder durch ein Abstreifverfahren mit Einengung unter Verwendung einer großen Luftmenge bei Atmosphärendruck, entfernt; danach wird das ausgefällte Kaliumpersulfat, beispielsweise unter Verwendung eines Zentrifugalabscheiders, abgetrennt; dann wird nach der Abtrennung der Kaliumpersulfatkristalle ein Teil oder die gesamte Mutterlauge mit Kaliumhydroxid versetzt, um das in der Mutterlauge enthaltene Kaliumsulfat auszukristallisieren und zu entfernen; und dann wird in der so behandelten Mutterlauge Ammoniumpersulfat gelöst, um diese wiederum als Reaktionslösung zu verwenden.

Die Umsetzung von Ammoniumpersulfat mit Kaliumhydroxid erfolgt auf bekannte Weise. Gewöhnlich werden beide Reaktionsteilnehmer in wäßrigem Medium bei einer Temperatur im Bereich von etwa 0° bis etwa 45°C während eines Zeitraums umgesetzt, der für die Bildung von Kaliumpersulfat ausreichend ist. Nach der Umsetzung werden die erhaltenen Kaliumpersulfatkristalle abgetrennt und die Mutterlauge bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erneut eingesetzt.

Falls die Menge an bei der Herstellungsstufe zersetztem Kaliumpersulfat groß ist, ist es angebracht, die gesamte Menge der Mutterlauge zu behandeln, aber wenn die Menge an zersetztem Kaliumpersulfat gering ist, braucht nur ein Teil der Mutterlauge behandelt zu werden und kann danach zusammen mit der unbehandelten Mutterlauge dem Verfahrenskreislauf wieder zugeführt werden.

Was den Zusatz von Kaliumhydroxid zu der Mutterlauge nach der Abtrennung der Kaliumpersulfatkristalle angeht, so werden 10 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 55 Gew.-%, an Kaliumhydroxid der Mutterlauge in einer Menge zugegeben, die einem Teil oder seiner als Ausgangsstoff eingesetzten Gesamtmenge entspricht. Der optimale Bereich der zuzusetzenden Menge an Kaliumhydroxid schwankt in Abhängigkeit von der in der Mutterlauge enthaltenen Kaliumsulfatmenge usw., denn selbst wenn diese Menge klein ist, zeigt sich ein gewisser Effekt. Gewöhnlich ist die Menge größer als 10 Gew.-% seiner als Ausgangsstoff eingesetzten Menge.

Der Zusatz von Kaliumhydroxid, die Ausfällung von Kaliumsulfat und die Abtrennung der erhaltenen Kristalle werden bei Temperaturen im Bereich von 5° bis 60°C, vorzugsweise von 15° bis 30°C, vorgenommen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung im einzelnen, jedoch bedeuten sie keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches.

Beispiel 1

10 g einer wäßrigen 50 gew.-%igen Kaliumhydroxidlösung wurden zu 100 g einer Mutterlauge zugegeben, die 2,3 Gew.-% Kaliumpersulfat und 7,5 Gew.-% Kaliumsulfat enthielt und die durch Umsetzung von Ammoniumpersulfat und Kaliumhydroxid auf bekannte Weise und nachfolgende Verdampfung von Ammoniak im Vakuum erhalten worden war. Die Temperatur wurde zum Ausfällen des Kaliumsulfats auf 25°C gehalten. Nach der Abtrennung der ausgefällten Kaliumsulfatkristalle wurde die Mutterlauge in einen Reaktionsbehälter übergeführt. Weiterhin wurde eine Lösung von 86,5 g Ammoniumpersulfat in 770 g einer Mutterlauge mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung, die nicht der Kaliumsulfatentfernung unterzogen worden war, zusammen mit 76 g 50%igem Kaliumhydroxid in den Reaktionsbehälter gegeben. Der Reaktionsbehälter wurde 30 Minuten lang bei 25°C und einem Druck von 23,95 mbar gehalten. Das bei der Umsetzung gebildete Ammoniak wurde entfernt und 13,6 g Wasser verdampft.

Die erhaltene Kaliumpersulfataufschlämmung wurde zum Trennen der Kristalle von der Mutterlauge in einen Zentrifugalabscheider gegeben, wonach die Mutterlauge unter Wiederholung des vorstehend erläuterten Vorganges wieder der Reaktion zugeführt wurde. Die erhaltenen Kaliumpersulfatkristalle hatten die in Tabelle 1 angegebene Reinheit.

Vergleichsbeispiel 1

Die Umsetzung wurde auf die beschriebene Weise durchgeführt, nur mit der Ausnahme, daß die Mutterlauge wiederholt eingesetzt wurde, ohne daß sie der Kaliumsulfatentfernung unterzogen wurde. Es zeigte sich, daß die erhaltenen Kaliumpersulfatkristalle die in Tabelle 1 angeführten Reinheiten aufwiesen.

Tabelle 1

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem Kaliumpersulfat mit vermindertem Gehalt an Kaliumsulfat durch Umsetzung von Ammoniumpersulfat mit Kaliumhydroxid, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil des als Ausgangsstoff eingesetzten Kaliumhydroxids nach Abtrennung der durch die Umsetzung erhaltenen Kaliumpersulfatkristalle zum Ausfällen und Entfernen von durch Zersetzung von Kaliumpersulfat gebildetem Kaliumsulfat zu mindestens einem Teil der Mutterlauge zusetzt, und daß man die Mutterlauge erneut dem Verfahrenskreislauf zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Mutterlauge nach Abtrennung der Kaliumpersulfatkristalle zugesetzte Kaliumhydroxid in Form einer 10- bis 60 Gew.-%igen wäßrigen Lösung vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrenstemperatur in dem Bereich von 5° bis 60°C liegt.