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Verfahren zur Gewinnung von Ammoniak Die Gewinnung des Ammoniaks aus
Chlorammonium, z. B. seine 'Wiedergewinnung aus der bei der Fabrikation von Arilmoniaksoda
entstehenden chlorammonhaltigen Ablauge, geschah bisher bekanntlich durch Destillation
der wäßrigen Chlorammonlösung mit Kalk, wobei das Ammoniak abgetrieben wurde.
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Es wurde nun gefunden, daß die Wiedergewinnung des Ammoniaks leicht
in der Weise vorgenommen werden kann, daß man das aufzuarbeitende Chlorammonium
in Gegenwart von flüssigem Ammoniak mit Oxyden oder Hydroxyden der Erdalkalimetalle
einschließlich des Magnesiums umsetzt. Hierbei wird aus dem Chlorammonium Ammoniak
freigemacht, und es .entsteht das entsprechende unlösliche Metallchloridammoniakat,
das z. B. durch Filtration in geschlossenen Filtriervorrichtungen, etwa mittels
eines Druckdrehfi1ters bei io at, abgetrennt werden kann. Die Ammoniakate werden
in an sich bekannter Weise unter Abspaltung von Ammoniak zerlegt. Dies kann beispielsweise
durch Behandlung mit Wasser geschehen, wobei eine wäßrige Lösung des Chlorids entsteht,
aus der das Ammoniak dann durch Verdampfen gewonnen werden kann. Die Ammoniakate
können auch durch einfaches Erhitzen, gegebenenfalls unter Anwendung von Druck,
zerlegt werden. Das hierbei entweichende gasförmige Ammoniak kann nach Verflüssigung
durch Kompression oder Kühlung wieder in dem Verfahren verwendet werden.
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Das Verfahren kann sowohl bei gewöhnlicher als auch bei erhöhter (bis
etwa 130'J oder niedriger Temperatur durchgeführt werden. So kann z. B. die bei
der Herstellung von Soda durch Umsetzung von Natriumchlorid mit flüssigem Ammoniak,
Wasser und Kohlensäure bei 8o bis ioo° anfallende cblorammonhaltige Ammoniaklauge
unmittelbar ohne vorherige Kühlung mit den genannten Erdalkaliverbindungen umgesetzt
werden.
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in vielen Fällen ist es zur Durchführung der Reaktion von Vorteil,
dem flüssigen Ammoniak geringe Mengen, etwa einige Prozent, 'Wasser zuzufügen. Der
gesamte 'Wassergehalt soll in dem flüssigen Ammoniak jedoch nicht mehr als etwa
400;ö betragen, da sonst wesentliche Mengen der Ammoniakate in Lösung gehen. Das
Verfahren kann z. B. in Rührbehältern ausgeführt werden oder zweckmäßig in der Weise,
daß man die Chlorammoniumlösung durch eine Reihe von mit Erdalkaliverbindungen beschickten
Türmen derart rieseln läßt, daß die an Chlorammonium reiche Lauge mit bereits weitgehend
umgesetztem Material in Berührung kommt, während die abfließende, nur noch wenig
Chlorammonium enthaltende Lauge mit frischem :Material in Reaktion gebracht wird.
Das
Verfahren kann ferner in kontinuierlichem Betriebe z. B. in der Weise durchgeführt
werden, daß man die Erdalkaliverbindungen an dem einen Ende eines unter Druck stehenden
Turmes oder Drehrohrofens einführt und im Gegenstrom hierzu die Lauge durch die
Vorrichtung hindurchführt.
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Die vom Chlorammonium ganz oder weitgehend befreite ammoniakalische
Lösung kann nach Abtrennung des festen Erdalkalichloridammoniakats und gegebenenfalls
nach teilweiser oder vollständiger Entfernung des darin enthaltenen Wassers zu neuen
Umsetzunen benutzt werden.
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Das' vorliegende Verfahren eignet sich besonders zur Aufarbeitung
von Chlorammonium, das durch Umsetzungen in flüssigem Ammoniak entstanden ist, z.
B. bei der Herstellung von Natrium- oder Kaliumcarbamat bzw. -carbonat aus den entsprechenden
Alkalichloriden. Wollte man aus derartigen Lösungen von Chlorammonium in flüssigem
Ammoniak das gebundene Ammoniak durch die bekannte Umsetzung des Chlorammoniums
mit E.rdalkalioxyd in wäßriger Lösung gewinnen, 2o müßte man die Lösungen zunächst
durch Eindampfen vom freien Ammoniak befreien, worauf sie mit Kalkmilch u. dgl.
destilliert werden könnten. Daß bei dieser Arbeitsweise aber ganz unverhältnismäßig
größere Ammoniakmengen zu verdampfen wären als bei dem Verfahren gemäß der Erfindung,
ergibt sich klar aus folgendem.
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Bei der Aufarbeitung eines Chlorammoniums, das beispielsweise als
io%ige Lösung in flüssigem Ammoniak vorliegt (vgl. die folgenden Beispiele), wären
auf ioo Teile Chlorammonium zunächst etwa goo Teile Ammoniak als Lösungsmittel zu
verdampfen, worauf durch Destillation mit wäßrigem Erdalkali noch 31,8 Teile gebundenes
Ammoniak zu verdampfen wären. Behandelt man die gleichen Laugen nun gemäß dem beanspruchten
Verfahren unmittelbar mit Calciumoxyd, so sind lediglich aus dem anfallenden Calciumchloridammoniakat
etwa i28 Tei1°Ammoniak zu verdampfen, also etwa der siebente Teil der Menge, die
bei der vorgenannten Arbeitsweise zu verdampfen wäre.
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Ein weiterer Vorteil, der gegenüber der bekannten Umsetzung in wäßriger
Lösung allgemein gilt, besteht darin, daß nach vorliegendem Verfahren die Metallchloride
ohne weiteres in fester Form erhalten werden können, während bei der bekannten Verarbeitung
des Ammoniumchlorids in wäßriger Lösung mittels Erdalkalioxyden die entsprechenden
Chloride in Form einer verdünnten, wäßrigen Lösung anfallen, die zwecks Gewinnung
der festen Metallchloride stets erst zur Trockne eingedampft werden müssen, was
einen erheblichen Wärmeaufwand erfordert.
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Die bei dem vorliegenden Verfahren entstehenden Ammoniakate lassen
sich, wie obenerwähnt, leicht durch einfaches Erhitzen zerlegen. Der Umstand, daß
die Additionsverbindungen mehr Ammoniak enthalten, als in dem Chlorammonium vorhanden
war, ist daher praktisch ohne Bedeutung. Die für die übliche Verarbeitung von Chlorammonium
in wäßriger Lösung mittels Erdalkalioxyden gebräuchlichen Destilliervorrichtungen
erübrigen sich bei dem beanspruchten Verfahren. Die Durchführung des Verfahrens
kann in einem gewöhnlichen Druckgefäß und unter Anwendung einer verschließbaren
Filtriervorrichtung vorgenommen werden. Beispiel i In einem Druckgefäß werden 40
kg gelöschter Kalk mit 5oo 1 flüssigem Ammoniak, in denen 50 kg Chlorammonium
gelöst sind, i Stunde lang bei -20° gerührt. Nach Abtrennung des gebildeten Calciumchloridammoniakats
durch Filtration enthält die Lauge nur noch geringe Mengen Chlorammonium gelöst.
Beispiel 2 iooo 1 einer Lauge, die aus 8o% flüssigem Ammoniak, i o % Chlorammonium
und i o Wasser besteht, werden im Verlauf i Stunde bei gewöhnlicher Temperatur langsam
durch ein Rührgefäß geleitet, in dem sich 5oo kg gebrannter Kalk befinden. Die abfließende
Lauge enthält nur noch geringe Mengen Chlorammonium. Beispiel 3 iooo 1 einer io%
Chlorammonium enthaltenden ammoniakalischen Lauge werden im Verlauf i Stunde bei
gewöhnlicher Temperatur langsam durch ein Rührgefäß geleitet, in dem sich Zoo kg
Magnesiumhydroxyd befinden. Die abfließende Lauge enthält nur noch q.% Chlorammonium.