DE527958C - Verfahren zur Herstellung von Sulfaten des Ammoniums - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Sulfaten des Ammoniums

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/24Sulfates of ammonium
    • C01C1/245Preparation from compounds containing nitrogen and sulfur
    • C01C1/246Preparation from compounds containing nitrogen and sulfur from sulfur-containing ammonium compounds
    • C01C1/247Preparation from compounds containing nitrogen and sulfur from sulfur-containing ammonium compounds by oxidation with free oxygen

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  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Sulfaten des Ammoniums Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniumsulfat oder Ammoniumbisulfat durch gegebenenfalls bei Anwesenheit von Wasser oder Wasserdampf erfolgende Oxydation von Mischungen oder Verbindungen von Ammoniak, Schwefeldioxyd und gegebenenfalls Wasser in beliebiger Zustandsform und besteht darin, daß die Behandlung der Ausgangsstoffe mit oxydierenden Gasen in Gegenwart von zur Sauerstoffübertragung tauglichen Stickstoffoxyden oder unter den Reaktionsbedingungen Stickstoffoxyde der genannten Art liefernden Stoffen durchgeführt wird.
  • Zur Überführung von Ammoniumsulfit in Ammoniumsulfat, das bekanntlich ein wertvolles Düngemittel darstellt, sind verschiedene Verfahren bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, Ammoniumsulfitlösung durch Behandlung mit Sauerstoff, Luft oder anderen oxydierenden Gasen in Ammoniumsulfatlösung umzuwandeln; die erhaltene Lösung muß dann zwecks Gewinnung des festen Sulfates konzentriert werden. Es ist auch bekannt, Ammoniumsulfit in festem Zustande mit Sauerstoff enthaltenden Gasen zu oxydieren; dabei ist jedoch die Ausbeute an festem Ammonsulfat verhältnismäßig gering.
  • Es wurde nun gefunden, daß die gegebenenfalls bei Anwesenheit von Wasser oder Wasserdampf zur Bildung von Sulfaten des Ammoniums führende Oxydation von Ammoniak, Schwefeldioxyd und gegebenenfalls Wasser oder Wasserdampf enthaltenden Gasgemischen, Lösungsgemischen oder Verbindungen durch die Anwesenheit von Stickstoffoxyden oder Verbindungen, die bei der Oxydation Stickstoffoxyde liefern, mit Ausnahme des Stickstoffoxyduls, wesentlich beschleunigt wird. Dabei ist es gleichgültig, ob man von festen Sulfiten oder von wäßrigen Lösungen der Sulfite des Ammoniums oder von gasförmiges Ammoniak und Schwefeldioxyd nebst Wasser oder Wasserdampf enthaltenden Gas-Dampf-Gemischen ausgeht.
  • Als oxydierende Gase kann man beim Arbeiten gemäß der Erfindung Sauerstoff, Luft oder andere Sauerstoff enthaltende Gase oder Gasgemische verwenden. Die Stickstoffoxyde, die beliebiger Art und Herkunft sein können, kann man mit den oxydierenden Gasen oder Gasgemischen vermischen, bevor man sie mit den zu oxydierenden Substanzen oder Substanzgemischen in Berührung bringt.
  • Anstatt mit Stickstoffoxyden selbst kann man auch mit unter den Reaktionsbedingungen Stickstoffoxyde liefernden Verbindungen, beispielsweise mit dem Natriumsalz der Nitrohydroxylaminsäure, arbeiten, das mit Mineralsäuren unter Entwicklung von Stickstoffoxyden reagiert. Auch andere Verbindungen, die sich in gleicher Weise verhalten, beispielsweise die anderen Alkali-, die Erdalkali- und die Silbersalze der Nitrohydroxylaminsäure, eignen sich für die Zwecke der Erfindung. Ebenso kann man an Stelle der Stickstoffoxyde selbst unter den Reaktionsbedingungen flüchtige, sich unter Bildung von Stickstoffoxyden zersetzende Stickstoffverbindungen, beispielsweise das tertiäre Butylnitrit, verwenden.
  • Will man festes Ammoniumsulfit oder andere feste Ammoniak und Schwefeldioxyd enthaltende Verbindungen, wie Ammoniumbisulfit, gemäß der Erfindung oxydieren, so kann man durch die zu oxydierende Substanz, die zweckmäßig erhitzt ist, beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 8o' C, ein Luft und Stickstoffoxyd enthaltendes Gasgemisch hindurchleiten. Zur Erzielung einer innigen Berührung des Oxydationsmittels mit der zu oxydierenden Substanz wird diese vorteilhaft fortwährend in Bewegung gehalten. Die aus dem Oxydationsraum entweichenden Gase können gegebenenfalls nach Zusatz einer frischen Sauerstoff-oder bzw. und Stickstoffoxydmenge erneut zur Oxydation verwendet werden. Dabei empfiehlt es sich bisweilen, um die ganze Sulfitmenge in Sulfat umzuwandeln, die zu oxydierende Substanz wiederholt mit dem Stickstoffoxyd enthaltenden Oxydationsmittel zu behandeln.
  • Die katalytische Wirkung der Stickstoffoxyde oder der bei den Reaktionsbedingungen Stickstoffoxyde liefernden Stoffe tritt auch dann auf, wenn man Ammoniumsulfit oder Ammoniumbisulfit in wäßriger Lösung mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen behandelt. So kann man beispielsweise Röstgase, die außer Schwefeldioxyd noch eine von der Oxydation des Schwefels oder der Schwefelverbindungen mit Luft herrührende, beträchtliche Menge Stickstoff enthalten, gleichzeitig mit gasförmigem Ammoniak in Wasser einleiten. Der Stickstoff der Röstgase entweicht dabei aus der gebildeten Ammoniumsulfitlösung ohne Ammoniumsulfit mitzureißen. Die erhaltene Ammoniumsulfitlösungkgnn dann mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen in Gegenwart von Stickstoffoxyd in Ammoniumsulfatlösung umgewandelt werden. Ebenso wirken die Stickstoffoxyde oder die unter den Reaktionsbedingungen Stickstoffoxyde liefernden Verbindungen katalytisch auch bei der Oxydation von Gemischen von gasförmigem Ammoniak und Schwefeldioxyd in Gegenwart von Wasser oder Wasserdampf zwecks direkter Gewinnung von Sulfaten des Ammoniums.
  • Beispiele i. 4o g eines aus 77,8 Teilen Ammoniumsulfit und 22,2 Teilen Ammoniumsulfat bestehenden Gemischeswerdenin ein Rohrgebracht. Etwa x1/2 Stunden lang wird N 02 enthaltende Luft bei einer Tagestemperatur von etwa 8o' C mit einer Geschwindigkeit von 500 ccm in der Minute über das Gemisch geleitet. Nach der Behandlung enthält das Gemisch 18,30/, Sulfit und 81,70/0 Sulfat. Zur vollständigen Umwandlung des Sulfites in Sulfat kann das nach der obigen Behandlung noch im Gemisch vorhandene Sulfit einer erneuten Oxydation in gleicher Weise unterworfen werden.
  • 40 g eines aus 88,1°/o Ammoniumsulfit und 11,9% Ammoniumsulfat bestehenden Salzgemisches werden in einem Rohr auf 8o' C erhitzt. 11/2 Stunden lang wird Sauerstoff, der eine kleine Menge von tertiärem Butylnitrit in Dampfform enthält, mit einer Geschwindigkeit von 50o ccm in der Minute über das Gemisch geführt. Nach der Behandlung besteht das Gemisch aus 50,4 % Sulfit und 49,6 °/o Sulfat. Wenn der Sauerstoff kein tertiäres Butylnitrit enthält, ist die Zusammensetzung des Endproduktes unter gleichen Versuchsbedingungen 73,8°/o Sulfit und 26,2% Sulfat. Durch Zusatz von tertiärem Butylnitrit kann also eine mehr als 21/2fache Steigerung der Oxydation erzielt werden.
  • 3. 2,51 reines Wasser werden in ein mit Raschigringen gefülltes Reaktionsgefäß gebracht. Dann werden Luft, Schwefeldioxyd, das 5 Volumprozente Stickstoffoxyd (N O) enthält, sowie Ammoniak ohne vorherige Vermischung miteinander gleichzeitig in das Wasser eingeleitet. Die Zuführungsgeschwindigkeit des Schwefeldioxydes, die etwa 30o ccm in der Minute betragen kann, wird dabei so geregelt, daß stets überschüssiges Schwefeldioxyd vorhanden ist. Die Temperatur der Lösung steigt allmählich bis auf etwa 6o' C, was die Reaktionsgeschwindigkeit günstig beeinflußt. Aus den Restgasen werden die Stickstoffoxyde in bekannter Weise wiedergewonnen.
  • 4. Gleiche Volumen Schwefeldioxyd und Ammoniak werden in 2,51 Wasser geleitet, bis eine io°/oige Ammonsulfitlösung entstanden ist. Dann wird in diese Lösung Luft in Mischung mit Stickstoffoxyd eingeblasen, bis ihr Gehalt an Schwefeldioxyd sehr gering geworden ist, was volumetrisch bestimmt werden kann. Darauf führt man von neuem gleiche Volumina Schwefeldioxyd und Ammoniak in die Lösung ein und oxydiert wiederum mit einem Luft-Stickstoffoxyd-Gemisch. DieseBehandlungkann so oft wiederholt werden, bis die gewünschte Ammoniumsulfatkonzentration der Lösung erreicht ist.
  • Beim Arbeiten in der oben beschriebenen Weise ist der Wirkungsgrad, berechnet in Tonnen Sulfat auf den Kubikmeter Apparatur, erheblich größer als beim Bleikammerverfahren.
  • 5. Zoo ccm einer 0,1745 Grammolekül gebundenes SO, enthaltenden neutralen Ammonsulfitlösung werden 12 ccm konzentriertes Ammoniak zugefügt. Durch diese Lösung wird Sauerstoff, dem 1/B Volumprozent N02 zugesetzt sind, mit einer Geschwindigkeit von 36 1 in der Stunde und bei einer Temperatur von 6o' C geleitet. Nach 40 Minuten ist die Menge des nicht oxydierten Sulfites auf o,oo68 Grammolekül herabgesetzt. Die Abgase enthalten noch Stickoxyde.
  • 6. Zoo ccm einer 0,1741 Grammolekül gebundenes SO, enthaltenden neutralen Ammonsulfitlösung werden 10 ccm 0,5 normaler Schwefelsäure hinzugefügt. Dann wird 1/$ Volumprozent N02 enthaltender Sauerstoff bei 6o° C mit einer Geschwindigkeit von 36 1 in der Stunde durchgeleitet. Nach 35 Minuten sind noch o,oo26 Grammolekül nicht oxydiertes S02 vorhanden. Die Abgase enthalten noch Stickoxyde.
  • 7. 38,3 g amidosulfinsaures Ammoniak werden nach der Methode von Divers c& Ogawa (Journ. Chem. Soc. London, Bd.77 [1900] Seite 327) hergestellt, indem man S02 in eine ätherische Lösung von N H, einleitet unter Kühlung durch ein Eis-Salz-Gemisch. Das erhaltene Produkt enthält laut Analyse 69,1°/o S02 und 30,9°/o NH3, während das molekulare Verhältnis von SO, zu 2 N H, 65,30/, SO, und 34,70/, N H, erfordert.
  • 15g dieser Verbindung werden in Gegenwart von Wasser mit o,2 Volumprozent N02 enthaltendem Sauerstoff bei einer Geschwindigkeit von 50 1 in der Stunde behandelt. Nach 40 Minuten sind 610/, d%r Verbindung in Ammonsulfat umgewandelt.
  • «.'erden 15,3 g des gleichen amidosulfinsauren Ammoniaks unter genau denselben Bedingungen mit Sauerstoff allein behandelt, so sind nach 40 Minuten nur 8°/o in Ammonsulfat umgewandelt.
  • B. In ein Gefäß, dessen Inhalt auf etwa 8o' C gehalten wird, führt man gleichzeitig Ammoniak, Schwefeldioxyd, Wasser und Stickstoffoxyd enthaltende Luft ein. Die Zuführungsgeschwindigkeit des gasförmigen Ammoniaks beträgt etwa 41 in der Minute. Das Schwefeldioxyd wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 1 in der Minute und die Stickstoffoyxd enthaltende Luft mit einer Geschwindigkeit von etwa 8 1 in der Minute zugeführt. Gleichzeitig werden etwa 2 ccm Wasser in der Minute in feiner Verteilung eingeführt. Das Reaktionsprodukt wird kontinuierlich aus dem Apparat entfernt. Es besteht aus hochprozentigem Ammonsulfat, das durch Behandlung mit stickstoffhaltiger Luft von etwa 8o' C in Zoo°/oiges Ammonsulfat umgewandelt werden kann.
  • Die Herstellung von Ammoniumsulfat durch Oxydation in der Gasphase war bisher nur bei Einhaltung ganz bestimmter Bedingungen und bei sorgfältiger Regelung der Mengen der Ausgangskomponenten möglich, was technisch schwer durchzuführen ist. Diese Schwierigkeiten sind beim Arbeiten in der oben beschriebenen Weise vollständig beseitigt. Die für die Reaktion miteinander zu vermischenden Gase können auch in verdünntem Zustande angewendet werden. So kann man z. B. mit anderen Gasen verdünntes Schwefeldioxyd verwenden. Ein derartiges Gasgemisch erhält man z. B. durch katalytische Oxydation des bei der bekannten Wasserstoffregenerierung zur Entschwefelung von Koksofengas oder schwefelreichen Mineralölen verwendeten Kontaktes, z. B. Nickel, anfallenden Schwefelwasserstoffs. Das durch die katalytische Oxydation erhaltene Gemisch von Schwefeldioxvd mit anderen Gasen oder Dämpfen kann direkt zur Ammoniumsulfatherstellung in der beschriebenen Weise Anwendung finden.
  • Die Reaktion in der Gasphase kann in einem Gefäß von beliebiger Form und Größe gegebenenfalls auch bei erhöhtem Druck durchgeführt werden. Ammoniak, Wasserdampf und Schwefeldioxyd können durch verschiedene Rohrleitungen in das Gefäß eingeblasen werden; die Luft kann entweder durch besondere Leitungen oder in Mischung mit dem Schwefeldioxyd eingeführt werden. Man kann aber auch die Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas am Ende des vom zunächst gebildeten Sulfit oder Sulfit- oder Sulfatgemisch in der Vorrichtung zu durchlaufenden Weges einführen, wobei die anderen gasförmigen Komponenten der Reaktion im Gegenstrom zur Luft durch den Apparat hindurchgehen. Das Stickstoffoxyd kann vorher mit der Oxydationsluft vermischt werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Sulfaten des Ammoniums durch gegebenenfalls bei Anwesenheit von Wasser oder Wasserdampf erfolgende Oxydation von Mischungen oder Verbindungen von Ammoniak, Schwefeldioxyd und gegebenenfalls Wasser, die in beliebiger Zustandsform vorliegen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Ausgangsstoffe mit oxydierenden Gasen in Gegenwart von zur Sauerstoffübertragung tauglichen Stickstoffoxyden oder unter den Reaktionsbedingungen Stickstoffoxyde der genannten Art liefernden Stoffen, wie Salzen der Nitrohydroxylaminsäure, durchgeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei erhöhter Temperatur, beispielsweise 8o' C, gearbeitet wird.
DE1930527958D 1929-10-25 1930-02-22 Verfahren zur Herstellung von Sulfaten des Ammoniums Expired DE527958C (de)

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