DE514319C

DE514319C - Process for the preparation of ammonium sulphate and alkali sulphate from their double salts

Info

Publication number: DE514319C
Application number: DEST38676D
Authority: DE
Original assignee: Kali Forschungs Anstalt GmbH
Current assignee: Kali Forschungs Anstalt GmbH
Priority date: 1924-11-12
Filing date: 1924-11-12
Publication date: 1930-12-11

Description

Verfahren zur Darstellung von Ammoniumsulfat und Alkalisulfat aus deren Doppelsalzen Das Verfahren betrifft im wesentlichen die Verwertung von Laugen, welche beide Sulfate gelöst enthalten, insbesondere von solchen, welche bei der Behandlung der Doppelsalze von Magnesiumsulfat und Calciumsulfat mit Alkalisulfaten oder von Salzgemischen gleicher Zusammensetzung, in denen auch die Alkalisulfate ganz oder zum Teil durch Alkalichloride ersetzt sein können, mit Ammoniak und Kohlensäure erhalten werden. Es beruht vor allem auf der Tatsache, daß bei höherer Temperatur die Doppelsalze von Ammoniumulfat mit den Alkalisulfaten nicht mehr beständig sind und daß es daher bei höherer Temperatur gelingt, eine glatte Aufspaltung zu erreichen, wobei die Höchstausbeuten dann erhalten werden, wenn die Konzentrationsverhältnisse bei möglichst hoher Temperatur so gewählt werden, daß neben dem Alkalisulfat auch Ammoniumsulfat aufzutreten beginnt. Bei der Abkühlung der vom Alkalisulfat getrennten Lösungen wird ein im wesentlichen aus Doppelsalz bestehendes Kristallisat neben einer Mutterlauge erhalten, welche außer an diesem Salze auch an Ammoniumsulfat gesättigt ist. Wird dieseLösung wieder verdampft, so wird Am@moniumsulfat abgeschieden. Die Verdampfung wird fortgesetzt, bis neben dem Ammoniumsulfat Natriumsulfat sich abzuscheiden beginnt und die heiße Lösung wieder die Zusammensetzung der vorher zur Kristallisation gebrachten Lösung zeigt. Diese Lösung liefert also bei der Kristallisation erneut Doppelsalz und kann wieder unter Absaheidung von Ammoniumsulfat verdampft werden, so daß eine vollständige Trennung der Sulfate gelingt, wenn dieselben in Form ihrer Doppelsalze oder von deren Lösungen vorliegen, wobei die Mutter- und Decklaugen immer wieder sinngemäß verwandt werden können. Die Lösungen der Doppelsalze können aber auch mit Alkalichlorid bzw. Ammoniumchlorid bis zur Sättigung an diesen Salzen unter Abscheidung von Alkal;isulfat bzw. Ammoniumsulfat versetzt werden. So ergibt die obige in der Hitze auf solche Konzentration gebrachte Lösung der Doppelsalze, daß neben Alkalisulfat Ammoniumsulfat aufzutreten beginnt, beim Versetzen mit Alkalichlorid in der Hitze eine weitere Abscheidung von Alkalisulfat, dessen Höchstausbeute mit zier Sättigung an Alkalichlorid' erreicht wird, während dieselbe Lösung, mit Ammoniumchlorid versetzt und zur Kristallisation gebracht, Ammoniumsulfat liefert, dessen Höchstausbeute erreicht ist, wenn die Mutterlauge an Ammoniumchlorid gesättigt ist. Die auf diesem Wege gewonnenen Laugen können in derselben Weise zur Umwandlung weiteren Doppelsalzes in die Komponenten verwandt oder in bekannter Weise auf die Chloride verarbeitet werden. Es ist selbstverständlich, daß nach demselben Verfahren auch eine Umwandlung der einzelnen Salze wie die von Ammoniumsulfat durch Alkalichlorid in Alkalisulfat und Ammoniumchlorid wie auch die umgekehrte Reaktion durchgeführt werden kann, wobei auf dem Umwege über die Doppelsalze, wie aus den Ausführungsbeispielen zu entnehmen ist, größere Ausbeuten als bei der direkten Darstellung erhalten werden. Durch Einführung der entsprechenden Chloride läßt sich auch die Menge des vorwiegend gewünschten Sulfats bis zur alleinigen Herstellung eines derselben erreichen. Statt Kaliumsulfat wird aus Lösungen, welche an einem Natriumsalz gesättigt sind, Glaserit erhalten. Für die nach dem eingangs erwähnten Verfahren erhaltenen Laugen, welche nach Austreibung von Ammoniak und Kohlensäure entstehen, ergibt sich aus obigem die Arbeitsweise ohne weiteres, je nachdem dieselben wesentlich nur Lösungen der Sulfate sind oder auch Chloride enthalten. Die bei Verarbeitung der Magnesiumsulfatdoppelsalze gegenwärtigen Mg-Salze modifizieren diese Arbeitsweise insbesondere nach Anspruch 2 wegen ihrer geringen Menge nicht wesentlich, während die an Mg-Salzen angereicherten Mutterlaugen zwecks Ausfällung des Magnesiums als Carbonat am besten in jenen Betrieb zurückgeführt werden. Das Verfahren soll in folgendem an einigen Ausführungsbeispielen erläutert werden. Ausführungsbeispiele i. Eine io8Teile '.\Tatriumsulfat-Ammoniumsulfat-Tetrahy.drat (N H4) 2 S O Na, SO, '4-1-1,0 enthaltende Lösung wurde unter Abschei,dung von 28 Teilen Natriumsulfat eingeengt, bis diesem kleine Mengen Ammoniurnsulfat sich beizumengen begannen. Die so erhaltene Lösung zeigte die folgende Zusammensetzung: 41,3 °@" Ammoniumsulfat, 15,7 "%" Natriumsulfat, (1) 43 °/" Wasser. Bei der Abkühlung dieser Lauge kann aus derselben eine Kristallisatian (31 Teile) erhalten werden, welche neben Ammoniumsulfat Natriumsulfat-Tetrahydrat 16 °/" Ammoniumsulfat enthält, während die Mutterlauge die folgende Zusammensetzung aufweist: 38,3 °/" Ammoniumsulfat, 7,2 "/o Natriumsulfat, (2) 54,5 "@o Wasser. Diese Lauge, welche ihre gleiche Zusammensetzung beibehält, wenn sie bis zur Wiederauflösung des freien Ammoniumsulfats oder von ihrer Abkühlung mit Wasser oder geeiä neten Laugen entsprechend verdünnt wird, wird unter Abscheidung von Ammoniumsulfat (13 Teile) so weit verdampft; bis eine Lösung der obigen Zusammensetzung i erhalten wird, welche wieder bei der Kristallisation das Doppelsalz und Lauge 2 liefert.Process for the preparation of ammonium sulphate and alkali sulphate their double salts The process essentially concerns the utilization of alkalis, which both contain dissolved sulfates, especially those which are used in the Treatment of the double salts of magnesium sulphate and calcium sulphate with alkali sulphates or of salt mixtures of the same composition, which also contain the alkali sulfates can be wholly or partly replaced by alkali chlorides, with ammonia and carbonic acid can be obtained. It is mainly based on the fact that at higher temperature the double salts of ammonium sulphate with the alkali sulphates are no longer stable and that it is therefore possible to achieve a smooth splitting at a higher temperature, the maximum yields being obtained when the concentration ratios be chosen at the highest possible temperature so that in addition to the alkali sulfate also Ammonium sulfate begins to appear. When cooling the separated from the alkali sulfate Solutions, a crystallizate consisting essentially of double salt is next to obtained from a mother liquor, which in addition to this also contains salts of ammonium sulfate is saturated. If this solution is evaporated again, ammonium sulfate is deposited. The evaporation continues until next to the ammonium sulfate sodium sulfate begins to deposit and the hot solution regains its composition as before shows the solution brought to crystallization. So this solution delivers during crystallization again double salt and can evaporate again with separation of ammonium sulphate so that a complete separation of the sulfates succeeds if the same in Form of their double salts or their solutions are present, the parent and Cover liquors can be used again and again in the same way. The solutions of the double salts but can also with alkali chloride or ammonium chloride up to saturation at these Salts are added with the separation of alkali; isulphate or ammonium sulphate. Thus the above solution of the double salts, brought to such a concentration in the heat, gives that in addition to alkali sulphate, ammonium sulphate begins to appear when alkali chloride is added in the heat another separation of alkali sulfate, the maximum yield with Zier saturation in alkali metal chloride is achieved, while the same solution, with ammonium chloride added and brought to crystallization, ammonium sulfate supplies, its maximum yield is reached when the mother liquor is saturated in ammonium chloride. The one on this Leaches obtained can be used in the same way to convert further double salts related to the components or processed in a known manner to the chlorides will. It goes without saying that the same procedure can also be used to convert the individual Salts like that of ammonium sulfate by alkali chloride carried out in alkali sulfate and ammonium chloride as well as the reverse reaction can be, with the detour via the double salts, as from the exemplary embodiments it can be seen that higher yields are obtained than with the direct representation. By introducing the appropriate chlorides, the amount of the predominantly achieve desired sulfate up to the sole production of one of the same. Instead of Potassium sulphate becomes glaserite from solutions which are saturated with a sodium salt obtain. For the alkalis obtained by the method mentioned at the outset, which arise after the expulsion of ammonia and carbonic acid, results from the above the way of working without further ado, depending on the same essentially only solutions of the Sulphates are or also contain chlorides. When processing the magnesium sulfate double salts Current Mg salts modify this mode of operation in particular according to the claim 2 not essential because of their small amount, while those enriched in Mg salts Mother liquors for the purpose of precipitating the magnesium as carbonate are best used in those plants to be led back. In the following, the method is intended to be based on a few exemplary embodiments explained. Embodiments i. One hundred and eight parts of sodium sulfate-ammonium sulfate-tetrahydrate (N H4) 2 S O Na, SO, '4-1-1.0 was deposited with the separation of 28 Partial sodium sulphate is concentrated until small amounts of ammonium sulphate are mixed in with it began. The solution obtained in this way had the following composition: 41.3 ° @ " Ammonium sulfate, 15.7 "%" sodium sulfate, (1) 43 ° / "water. When cooling this Lye can be obtained from the same a crystallizatian (31 parts), which in addition to ammonium sulfate, sodium sulfate tetrahydrate contains 16% ammonium sulfate, while the mother liquor has the following composition: 38.3% / "ammonium sulfate, 7.2 "/ o sodium sulfate, (2) 54.5" / o water. This lye, which their same composition if it is retained until redissolution of the free ammonium sulfate or of their cooling is diluted accordingly with water or suitable alkalis evaporated so far with separation of ammonium sulphate (13 parts); until a solution of the above composition i is obtained, which again upon crystallization which provides double salt and lye 2.

2. Die wie bei Beispiel i aus io8 Teilen Tetrahydrat unter Abscheidung von 'Natriumsulfat erhaltene heiße Lösung i wird vom Natriumsulfat getrennt und mit 16 Teilen Ammoniumchlorid versetzt, worauf bei der Abkühlung 46 Teile Ammoniumsulfat und die an Ammoniumchlorid und Ammoniuins2i1_fat gesättigte Lösung folgende Lauge erhalten werden: 16,9 °/o Ammoniumchlorid, 7,1 "j" Natriumchlorid, 13,9 °@" Natriumsulfat, (3) 62,1 °4 Wasser. 3. Die wie bei Beispiel i aus io8 Teilen Tetrahydrat unter Abscheidung von 28 Teilen atriumsulfat erhaltene heiße Lösung i wird N N t' mit Natriumchlorid bis zur Sättigung an diesem Salze (4o Teile) versetzt. Es werden insgesamt 83 Teile IN: atriumsulfat neben der folgenden Lauge erhalten: 36,5 "@" Ammoniumchlorid, o,6 °@" Natriumchlorid, (4@ 13,7 "@o Natriumsulfat.2. The hot solution obtained as in Example i from 10 8 parts of tetrahydrate with separation of sodium sulphate is separated from the sodium sulphate and treated with 16 parts of ammonium chloride, whereupon 46 parts of ammonium sulphate and the solution saturated with ammonium chloride and ammonium sulphate are obtained : 16.9% ammonium chloride, 7.1% sodium chloride, 13.9 % sodium sulfate, (3) 62.1 ° 4 water Parts of atrium sulfate obtained hot solution i N N t 'with sodium chloride until saturation of this salt (40 parts) are obtained. A total of 83 parts of IN: atrium sulfate are obtained in addition to the following alkali: 36.5 "@" ammonium chloride, 0.6 ° @ "Sodium Chloride, (4 @ 13.7 " @o Sodium Sulphate.

49,2 °/o Wasser. Diese liefert bei der Kristallisation I9,5 Teile Ammoniumchlorid und die folgende Mutterlauge: 21,1 "/" Ammoniumchlorid, o,8 "@o Natriumchlorid, 17,0 "@" Natriumsulfat, (5) 61,1 "@o Wasser. 4. Aus einer Lösung von 45 Teilen Ammoniuinsulfat wurden auf Zusatz von 4o,5Teilen Natriumchlorid bei ioo° 24,7Teile Natriumsulfat neben der Lauge :4 erhalten.49.2 per cent water. During crystallization, this yields 19.5 parts of ammonium chloride and the following mother liquor: 21.1 "/" ammonium chloride, 0.8 "@o sodium chloride, 17.0 " @ "sodium sulfate, (5) 61.1" @o water. 4. From a solution of 45 parts of ammonium sulfate, the addition of 40.5 parts of sodium chloride at 100 ° gave 24.7 parts of sodium sulfate in addition to the lye: 4.

Es ist ein Verfahren bekannt, nach dem das Doppelsalz des Ammoniumsulfats und Natriumsulfats mit Lösungen dieses Salzes oder solchen von Ammoniumsulfat auf den Siedepunkt erhitzt werden soll, wobei sich wasserfreies Natriumsulfat abscheidet und aus der heißen Lösung durch Kristallisation Ammoniumsulfat gewonnen werden soll, das aber mit erheblichen Mengen von Natriumsulfat verunreinigt ist. Es fehlt bei diesem Verfahren die Erkenntnis, daß für die Erzielung bestmöglicher Ausbeuten an Natriumsulfat die heiße Lösung unter solchen Konzentrationsverhältnissen erhalten werden muß, daß die an dem ausgeschiedenen Natriumsulfat gesättigte Lösung auch eben oder fast Sättigung an Ammoniumsulfat erreicht haben muß. Hierdurch ist die günstigste Zusammensetzung der heißen Lösung eindeutig bestimmt.A method is known according to which the double salt of ammonium sulfate and sodium sulfate with solutions of this salt or those of ammonium sulfate the boiling point is to be heated, whereby anhydrous sodium sulfate is deposited and ammonium sulfate is to be obtained from the hot solution by crystallization, but which is contaminated with considerable amounts of sodium sulfate. It is missing from this process the knowledge that to achieve the best possible yields Sodium sulfate obtained the hot solution under such concentration ratios must be that the solution saturated with the precipitated sodium sulfate also have just or almost reached saturation of ammonium sulphate got to. Through this the most favorable composition of the hot solution is clearly determined.

Andererseits fehlt diesem Verfahren die Erkenntnis, daßAmmoniumsulfat in von vornherein reiner Form und günstiger Ausbeute nur erhalten werden kann, wenn an Ammoniumsulfat, aber nicht an \atriumsulfat gesättigte Lösungen, so z. B. die Lösung 2 des Ausführungsbeispiels, verdampft werden, bis unter Abscheidung von reinem Ammoniumsulfat eben oder fast Sättigung der Lösung auch an Natriumsulfat erreicht ist oder auch diese Sättigungsverhältnisse durch Zusatz von Aminoniumstilfat reichen Gemischen beider Sulfate zu der Ausgangslösung erreicht werden, ahne daß eine Verdampfung erfolgt. Die Zusammensetzung der heißen Lösung in diesem Punkte ist wieder eindeutig bestimmt durch die Angabe der Sättigung an beiden Salzen.On the other hand, this method lacks the knowledge that ammonium sulfate can only be obtained in a pure form from the outset and in a favorable yield if solutions saturated with ammonium sulfate, but not with \ atrium sulfate, e.g. B. the Solution 2 of the exemplary embodiment, are evaporated until the separation of pure Ammonium sulphate is just about or almost saturation of the solution with sodium sulphate or these saturation ratios are also sufficient by adding aminonium stilfate Mixtures of both sulfates to the starting solution can be achieved without evaporation he follows. The composition of the hot solution on this point is again clear determined by specifying the saturation of both salts.

Es ist -ferner ein Verfahren bekannt, nach dem Ammoniumsulfat in heißer, wässeriger Lösung mit einem Überschuß an Kochsalz unter solchen Konzentrationsverhältnissen behandelt werden soll, daß die schließlich erhalte-ne heiße Lösung einen NH.Cl-Gehalt von weniger als 75 Teilen auf zoo Teile Wasser aufweist. Auch bei diesem Verfahren sind die günstigsten Herstellungsbedingungen weder für das nach dem Verfahren zu gewinnende N H.. Cl, noch für das außerdem erhaltene Natriumsulfat erkannt. Die größtmöglichen Ausbeuten für das Natriumsulfat sind gegeben, wenn die bei hoher Temperatur unter Abscheidung von Na. S O,, erhaltenen, an Natriumsulfat und Ammoniumsulfat gesättigten Lösungen unter weiterer Abscheidung von \ atriumsulfat mit so viel N a Cl versetzt werden, daß an diesem Salze Sättigung besteht. Aus der Mutterlauge kristallisiert dann reines Ammoniumchlorid, und zwar gleichfalls in größerer Menge als nach dem bekannten Verfahren. Auch bei dieser Arbeitsweise gemäß Anspruch 2 sind die Konzentrationsverhältnisse eindeutig bestimmt.Furthermore, a process is known according to which ammonium sulfate in hot, aqueous solution is to be treated with an excess of common salt under such concentration ratios that the hot solution finally obtained has an NH.Cl content of less than 75 parts per zoo parts Has water. In this process, too, the most favorable production conditions are not recognized either for the N H .. Cl to be obtained by the process or for the sodium sulfate also obtained. The greatest possible yields for the sodium sulfate are given when the at high temperature with separation of Na. SO ,, obtained, solutions saturated in sodium sulphate and ammonium sulphate, with further deposition of \ atrium sulphate, are admixed with so much NaCl that these salts are saturated. Pure ammonium chloride then crystallizes from the mother liquor, also in a larger amount than according to the known process. In this mode of operation according to claim 2, too, the concentration ratios are clearly determined.

Claims

PATEN TAN SPORTS: z. Process for the preparation of ammonium sulphate and alkali sulphate from their double salts or the solutions containing them or from salts and alkalis falling as intermediate products during the processing of salt solutions of a similar composition by splitting the double salts in the heat, characterized in that the concentration ratiosc be chosen so that a hot solution is obtained which is also saturated with ammonium sulfate with the separation of alkali metal sulfate or that solutions enriched in ammonium sulfate are brought to such concentration ratios at a higher temperature with separation of ammonium sulfate that a solution that is also completely saturated hot with sodium sulfate is obtained.

2. The method according to claim z, characterized in that the for Preparation of ammonium sulphate and alkali sulphate suitable solutions with alkali chloride in the heat with separation of alkali sulfate or with ammonium chloride with separation be saturated by ammonium sulfate in the cold, while the mother liquor always again for the decomposition of further double salts or of its solutions under the same Conditions is used again.

3. The method according to claim 2, characterized in that that this procedure also applies to the reaction between alkali. Sulfate and ammonium chloride or between ammonium sulfate and alkali metal chloride is applied in such a way that the sulfate c in whole or in part only indirectly via alkali metal sulfate ammonium sulfate double salts formed as intermediates can be obtained by implementing them according to claim z or 2.