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Verfahren zur Herstellung von festem Ammoniumchlorid Bei der Herstellung
von Salpeter durch Umsetzung von Alkalichloriden mit Salpetersäure, insbesondere
bei. dem Verfahren, AT-kalichloride mit Salpetersäuredämpfen, welche mit Wasserdampf
vermischt sind, zu,behandeln, erhält man große Mengen Salzsäure in Form von salzsäurehaltigem
Wasserdampf.
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Da es sich hierbei um recht verdünnte Salzsäure-Wasserdampf-Gemische
handelt, beispielsweise um Wasserdampf mit 2 bis 5% Chlorwasserstoff, so bietet
die Kondensation und vor allem die wirtschaftliche Verwertung oder auch nur die
Beseitigung der sehr großen Mengen derartig verdünnter Salzsäure erhebliche Schwierigkeiten.
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Dieselben lassen sich jedoch völlig vermeiden, wenn man das angeführte
Verfahren mit dem Verfahren des Hauptpatents 531500, Kl. 12k, verbindet, indem man
einerseits das bei der Umsetzung von Alkalichloriden mit Salpetersäure in Gegenwart
von viel Wasserdampf entweichende Salzsäure-Wasserdampf-Gemisch von beispielsweise
1o4° C ohne vorherige Kondensation auf beispielsweise i2o° C oder darüber erhitzt
und andererseits Ammoniakgas oder ammoniakreichen Wasserdampf ebenfalls auf über
i 2o' C erhitzt und die beiden Gasströme in einen geeigneten Reaktionsraum zusammenbringt.
Hierbei scheidet sich beim Zusammentreffen der beiden Gasströme festes Chlorammonium
(Salmiak) in körniger Form an den Wandungen des Reaktionsraumes ab. Der entweichende
Wasserdampf, welcher seine Temperatur von 12o° oder darüber zumeist behält, wird
nun den zu vex',-arbeitenden Salpütersäuredämpfen oder der Salpetersäure bzw. Nitrose
zugeführt und die entstehende Dampfmischung zur Einwirkung auf Alkalichloride gebracht.
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Bei der Temperaturbemessung für die Erhitzung der Gasströme ist zu
beachten, daß eine oberhalb des Siedepunktes der konzentriertestenAmmonchloridlösungen
(etwa i 15°C) liegende Temperatur im Reaktionsraum erzielt werden muß. In vielen.
Fällen empfiehlt es sich indessen, bei noch höhere. Temperaturen, z. B. bei' i 5o
bis 2oo° C, zu arbeiten.
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Hierbei ist zu berücksichtigen, daß bei weniger hohen Temperaturen,
z. B. im Temperaturbereich zwischen i2o und 16o° C, das sich abscheidende Ammoniumchlorid
mit geringerem scheinbarem spezifischem Gewicht anfällt, indem die Kriställchen
lockerer sind. So stellte sich z. B. beim Einleitern. eines Wasserdampf-Salzsäure-Gemisch@es
mit etwa 5 % H Cl, das vorher auf i 5o° C überhitzt wurde, und der äquivalenten
Menge nichtüberhitzten Ammoniakgases in, die Reaktionskammer
in
dieser eine Temperatur von etwa i 5o' ein. Das laistallisierte Ammoniumchlorid (Salmiak),
welches sich an in diesem Reaktonsraum. untergebrachten Metallsieben von 3 mm Maschenweite
abschied, wies ein Schüttgewicht von 36 g für ioo ccm auf.
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Bei stärkerem Überhitzen der beiden Komponenten, beispielsweise auf
17o°, wurde bei der sonst gleichen Arbeitsweise und in der gleichen Reaktionskammer
-ein Ammoniumchlorid erhalten, dessen Schüttgewicht 46 g für iooccm betrug.
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Arbeitet man ohne nennenswerten übefdruck, so ist zu vermeiden, daß
die Temperatur im Übersetzungsraume erheblich über 200°C ansteigt, da sich sonst
durch Dissoziation bedingte Chlorammoniumverluste bemerkbar machen. Arbeitet man
unter einem gewissen Überdruck, beispielsweise von o,25 Atm., so kann die Temperatur
auch auf etwa. --5o' C gehalten werden.
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Im allgemeinen ist anzustreben, daß die beiden Komponenten in den
Reaktionsraum in äquivalenten Mengen einströmen, was sich unter Zuhilfenahme von
Gasströmungsmessern leicht bewerkstelligen läßt. Immerhin kann es vorkommen, daß
den sich abscheidenden Kristallen ganz geringe Mengen freier Salzsäure anhaften.
Will man das Ammonchlorid ganz neutral erhalten, so empfiehlt es sich in solchem
Falle, ihm etwas Ammoniumcarbonat oder Bicarbonat zuzugeben.
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Bei der Umsetzung von Alkalichloriden mit Salpetersäure in Gegenwart
von viel Wasserdampf, läßt sich eine Umsetzung der Salpetersäure in Stickstoffoxyde
oder Nitrosylchlorid vermeiden. Zumeist gelingt es auch, das Salzsäure-Wasserdampf-Gemisch
völlig frei von Salpetersäure zu erhalten; dies ist insofern wichtig, als bei der
bisherigen Ausführungsform der Alkalinitratgewinnung die Salpebersäuremengen, welche
etwa mit dem Salzsäure-Wasserdampf-Gemisch weggeführt werden, verlorengehen. B:ei
der hier beschriebenen Kombination der Arbeitsverfahren kommt ,es nicht mehr so
sehr darauf an, daß die Salzsäuredämpfe völlig und unbedingt frei von Salpetersäure
sind. Die kleinen Mengen Salpetersäure, welche in den Salzsäuredämpfen erhalten
sein mögen, werden bei der vorm. liegenden Arbeitsweise @ebenfalls durch Ammoniak
zu Ammoniumnitrat gebunden; hierdurch wird der Wert des :erhaltenen Ammoniumchlorids
infolge der Erhöhung des Prozentgehaltes an gebundenem Stickstoff noch gesteigert,
sofern es sich um seine Verwertung als Düngemittel handelt.
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Wenn das Wasserdampf-Sal@säure-Giemisch geringe Beimengungen von Salpetersäure
enthält, empfiehlt es sich, die Erhitzung vor dem Eintritt in die Reaktionskammer
nur auf etwa, i 2o bis r25° zu treiben. Die in der Reaktionskammer benötigte, zumeist
höhere Umsetzungstemperatur läßt sich dann dadurch erzielen, daß man die andere
Komponente, das Wasserdampf-Ammoniak-Gemisch, um so höher, beispielsweise auf 17o°
C, !erhitzt.
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Beim. Zuleiten eines auf i25° C erhitzten Wasserdampf-Säure-Gemischies,
bestehend aus 9493% Wasserdampf, 4,4% Chlorwasserstoff und o,67% Salpetersäure,
und des auf etwa 2oo° C erhitzten Ammoniak-Wasserdampf-Gemisches stellte sich in
der Reaktionskammer an der Eintrittsseite der Gase die Temperatur von 140 bis 15o°
C ein, und der aus der Reaktionskammer -entweichende Wasserdampf zeigte die Temperatur
von i 6o bis 17o° C.
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Das in der Reaktionskammer abgeschiedene Ammoniumchlorid bestand aus
96,4% N H4 Cl, 315 0/0 N 1-14 N 03.
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Beim Trocknen bei iio° zeigte, dieses Produkt eine Gewichtsabnahme
von o, i %.
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Wie hieraus ersichtlich, ist das abgeschiedene Salzgemisch so gut
wie völlig wasserfrei.
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Der die Reaktionskammer verlassende Wasserdampf enthält etwa o,2%
HN 03. Dieser Salpetersäurerest geht in dem hier beschriebenen Verfahren nicht verloren,
da der heiße Wasserdampf dank seiner hohen Temperatur direkt in den Kreislauf zur
Umwandlung neuer Mengen Alkalichloride in Nitrate zurückkehrt. Hierbei muß der heiße
Wasserdampf auch ohnehin mit Salpetersäure versetzt werden, so daß die vom Wasserdampf
aus der Reaktionskammer mitgeführten o, 2 % H N 03 vollständig für die Bildung von
Alkalimtraten verwendet werden.
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Sollte der nach der Abscheidung von Chlorammonium aus dem Reaktionsturm
entweichende heiße Wasserdampf auch nach dem Passieren von Filtern, z. B.. Elektrofilterxl,
noch ,etwas Ammoniumchlorid (gegebenenfalls auch dissoziiertes) mitführen, so kann
dieser Wasserdampf trotzdem für die Umsetzung zwischen Allkalichloriden und Salpetersäure,
wie oben beschrieben, mitbenutzt werden. Die mitgeführten Komponenten bzw. das Ammonchlorid
werden dann bei der Umsetzung als Ammoniumnitrat rund Salzsäure wieder erhalten.
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Bei der hier beschriebenen Kombination der Verfahren bleibt angesichts
des Umstardes, daß sowohl die sich bildenden Alkalinitrate wie das, Amrnomumchlorid
kein Kristallwasser zurückhalten, die :einmal in den. Kreislaufeingeführte Wasserdampfmenge
dauernd verwendbar, so daß lediglich die etwaigen Verluste an Wasserdampf durch
Undichtigkeiten in der Apparatur und durch das Verbleiben von etwas. Wasser in der
Mutterlauge der Nitrate zu zersetzen sind.
Selbst die bei der Umsetzung
zwischen AI-kalichloriden und Salpetersäure nötige Überhitzung des Wasserdampfes
wird bei der hier beschriebenen Kombination der Arbeitsverfahren zumeist überflüssig,
da die Temperatur des Wasserdampfes nach dem Verlassen des Reaktionsraumes, in welchem
Ammoniumchlorid .abgeschieden wird, zur Durchführung der Umsetzung zwischen Alkalichloriden
und Salpetersäure völlig ausreicht.