DE596659C - Verfahren zur Herstellung von Thioharnstoff aus Rhodanammonium - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Thioharnstoff aus Rhodanammonium

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DE596659C DEK124050D DEK0124050D DE596659C DE 596659 C DE596659 C DE 596659C DE K124050 D DEK124050 D DE K124050D DE K0124050 D DEK0124050 D DE K0124050D DE 596659 C DE596659 C DE 596659C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/70Compounds containing carbon and sulfur, e.g. thiophosgene

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Thioharnstoff aus Rhodanammonium Es ist bekannt, daß Rhadanammonium durch Erhitzen auf geeignete Temperaturen in Thioharnstoff umgewandelt werden kann. Nach der herrschenden Theorie findet dabei molekulare Umlagerung nach der Gleichung N H4 C N S = C S (N H,), statt.
  • Der Umfang dieser Umlagerung hängt im wesentlichen von der Zeit und der Höhe der Erhitzung des Rhodansalzes ab. Bei 1q.0° z. B. wird ein Gleichgewichtszustand erreicht, bei dem die Masse etwa 28 % Thioharnstoff enthält. Es ist aber eine Erhitzung von 8 Stunden erforderlich, um .diesen Zustand zu erreichen. Bei r8o° liegt dagegen das Gleichgewicht bei etwa 2i-% Thioharnstoff, die Erhitzüngsdauer beträgt dann ,nur etwa 1/2 Stunde.
  • Bei 18o° treten jedoch Zersetzungen auf, die einen Verlust von etwa 3 bis 5 % des gesamten Rhodanammoniums zur Folge haben, entsprechend 2o bis 30 % des bei der Erhitzung. gewinnbaren Thioharnstoffes. -Dagegen ist der Verlust bei 14o° verhältnismäßig gering. -Die Zersetzung,des Thioh.arnstoffes erfolgt wahrscheinlich gemäß folgender Gleichung: C S (N H2)2 --H2 S -j- C N # N H, Das- Cyanamid reagiert mit Rhadanammoniurn -unter Bildung von Guanidinrhodanid, das die Umwandlungsmasse verunreinigt, wobei folgende Reaktion stattfindet: CN # NH2 --f- NH,CNS - CNS # CN,Ho Guani.dinrhodani,d. Wenn der Zersetzungsschwefelwasserstoff nicht entfernt wird, reagiert er mit N H4 C N S und bildet Ammoniumtrithiocarbonat nach dem Formelschema: NH4CNS+2H2S-CS (SNH4) 2, das leicht absublimiert oder sich unter Bildung von Schwefelkohlenstoff und Schwefelammonium zersetzt. Da :die aus einer Erhitzung erhältliche Ausbeute an Thioharnstoff nur 15 bis 18 Gewichtsprozente der Masse beträgt, ist es notwendig, die nicht umgewandelten Rückstände mehrmals zu behandeln, um eine möglichst vollständige Umwandlung im Thioharnstoff zu erreichen. Durch die wiederholte Behandlung vervielfachen sich die Verluste infolge Zersetzung. Daher kommt es, daß man nach ,den bisherigen Verfahren meistens praktisch nur 5o bis 6o °;o des Rhodanids als Thioharnstoff gewinnen kann.
  • Brei den bisher Verfahren, soweit sie die Darstellung von Thioharnstoff aus Rhodanammonium zum Ziele haben, wird das Rhodanammonium-auf eine Temperatur zwischen 14o° und z8oa erhitzt und auf dieser Temperatur so lange gehalten, als zur Erreichung des Gleichgewichts notwendig ist. Die Masse wird dann in Wasser aufgelöst, vorzugsweise, während sie noch flüssig ist. Die Lösung wird in ein doppelmanteliges Kühlgefäß übergeführt und mittels Eiswassers auf etwa 25' und schließlich mittels Kältelauge auf etwa o° gekühlt.
  • Unterhalb 25' beginnt ein Doppelsalz aus Thioharnstoff und Rhodanammonium in langen feinen Nadeln auszukristallisieren. Beim Fortschreiten der Kühlung und Kristallisation führen diese nadelförmigen Kristalle eine starke Verdickung des Breies herbei, was die Verarbeitung desselben erheblich erschwert. Nach Beendigung der Kristallisation wird das Doppelsalz abfiltri.ert, von neuem gelöst und wieder gekühlt, um Thioharnstoff kristallisiert zu gewinnen.
  • Gegenüber diesen bekannten Verfahren zur Gewinnung von Thioharnstoff aus Rhodanammonium besteht das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen darin, daß das Rhodanammonium, vorzugsweise unter vermindertem Druck, schnell auf 16o' erhitzt und dann verhältnismäßig langsam, zweckmäßig in einem doppelmanteligen oder gut isolierten- Reaktionsbehälter, bis knapp oberhalb des Erstarrungspunktes (iio bis i20') abgekühlt wird.
  • Ferner wird gemäß der Erfindung die geschmolzene, gekühlte Reaktionsmasse auf eine gekühlte, rotierende Scheibe oder Walze so aufgetragen, daß sie darauf in Flocken oder kleinen Teilchen erstarrt.
  • Gemäß der Erfindung wird das flockige oder schuppenförmige Reaktionsprodukt in Wasser oder Mutterlauge von io bis 1q.' eingetragen, bis die entstehende Lösung etwa 535 911 RZodanammonium enthält.
  • Von den technischen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Bekannten ist in erster Linie die überraschend hohe Ausbeute an Thioharnstoff zu nennen, die 85 % und mehr beträgt. Ein anderer technischer Fortschritt liegt darin, daß zur Gewinnung von kristallisiertem Thioharnstoff aus der erstarrten Reaktionsmasse eine besondere Kühlung der Salzlösung nicht notwendig ist. Aus der in Flocken oder Schuppen, d. h. in fein verteilter Form, erstarrten Reaktionsmasse löst sich das Rhodanammonium unter erheblicher Wärmebindung, die eine beträchtliche Abkühlung der Lösung zur Folge hat. Bei einer Wassertemperatur von io bis 1q.' sinkt so die Lösungstemperatur auf etwa io', bei einer Vorkühlung des Wassers auf q.' sogar auf etwa 2o'. Bei io' hat aber Thioharnstoff in Wasser nur eine Löslichkeit von 35 9/l, während Rhodanammonium sich zu 535 9/l löst. Die Ausbeute an Thioharnstoff aus der Lösung ist also außerordentlich hoch, ohne daß eine kostspielige, besondere Tiefkühlung der Lösung wie bisher notwendig ist.
  • Schließlich liegt ein wichtiger Vorteil der Erfindung gegenüber der bisherigen Thioharnstoffgew innung aus Rhodanammonium noch darin, daß das Doppelsalz von RhodanaÜimonium und Thioharnstoff in Form eines feinen, pulverigen Niederschlages erhalten wird, der leicht filtrierbar und in sonstiger Weise zu behandeln ist. Bei den bisher bekannten Verfähren fällt das Doppelsalz in Form nadelförmiger Kristalle an, die den Salzbrei sehr dick, unter Umständen sogar fest machen.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird folgendermaßen vorgegangen: Das zu verarbeitende Rhodanammonium wird schnell auf 16o' erhitzt und etwa 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Dann wird über Nacht die Temperatur allmählich auf i io' gesenkt. Die noch flüssige Masse wird auf einem Kühlapparat, ähnlich einem Walzentrockner, zur Estarrung in Schuppen oder Flocken gebracht und die letzteren mit Wasser, mit Mutterlauge aus der Kristallisation von Thioharnstoff oder mit einem Gemisch beider bei einer Temperatur von io bis 1q.' behandelt. Die Flüssigkeitsmenge wird so bemessen, daß die entstehende Lösung etwa 535 gil Rhodanammonium enthält. Das als weißes, feines Pulver zurückbleibende Doppelsalz aus Thioharnstoff und Rhodanammonium wird abfiltriert und zwecks Umkristallisation in heißem Wasser gelöst, wobei gegebenenfalls ein entfärbendes und ein das Filtrieren erleichterndes Mittel zugefügt werden. Nach Filtrierung in der Wärme wird gekühlt und der auskristallisierende Thioharnstoff von der Mutterlauge getrennt. Die Kristallisation kann, wie üblich, wiederholt werden.
  • Die Mutterlauge vom Doppelsalz wird zur Trockne eingedampft und der Rückstand mit frischem Rhodanammonium aufgearbeitet. Die Mutterlauge von der ersten oder zweiten Thioharnstoffkristallisation kann zur Behandlung der in Schuppenform erstarrten Reaktionsmasse dienen.
  • Auf der Zeichnung ist teilweise in schematischer Ansicht und zum Teil in einem senkrechten Schnitt eine zur Ausführung der Erfindung geeignete Anlage dargestellt. Hierbei wird kristallinisches Rhodanammonium in einem doppelmanteligen Schmelzgefäß I geschmolzen. Das Schmelzen erfolgt vorzugsweise unter vermindertem Druck, wobei die Vakuumpumpe durch ein Rohr 2 an das Gefäß i angeschlossen ist. Dem Hohlmantel des -Gefäßes i wird Dampf durch ein Rohr 3 zugeführt. Das Kondensat wird durch ein Rohr 4 abgeführt.
  • Nach Erreichung der gewünschten Temperatur von i6o° wird die geschmolzene Masse durch das Rohr 6 in- den Behälter 7 mit Hilfe von Druckluft, welche durch ein Rohr 8 zugeführt wird, gedrückt. Der Behälter 7 ist isoliert oder mit einem Doppelmantel versehen. Im letzteren Falle kann jede gewünschte Temperatur innerhalb des Behälters genau eingehalten werden. Dem Mantelhohlraum wird durch ein Rohr 9 Wasserdampf zugeführt, der durch ein Rohr io wieder abströmt.
  • Nachdem die geschmolzene Masse in dem Behälter 7 bis zur Erreichung der gewünschten Umwandlung verblieben und die Temperatur danach bis nahe an d'en Erstarrungspunkt gefallen ist, wird die Masse durch ein Rohr 12 auf eine die Masse in Flocken oder Schuppen zerteilende Walze 13 abgelassen.
  • Die Walze 13 wird mit Hilfe eines Motors 14 und eines Riemens 15 in langsame Umdrehung versetzt und auf einer zur vollständigen Verfestigung der Umwandlungsmasse ausreichend tiefen Temperatur mit Hilfe von Kühlwasser, das dem Innern der Wälze durch ein Rohr 16 zugeführt wird, gehalten. Die geschmolzene Masse wird in einer dünnen Schicht über die Walzenoberfläche verteilt, auf der sie in einer dünnen Schicht erstarrt, die mittels eines Schabers 17 von der Walze in Form dünner Schuppen entfernt wird, welche von einem Becherwerk 18 in einen Trichter 2o übergeführt werden.
  • Die in Schuppenform anfallende Umwandlungsmasse wird aus dem Trichter 2o in einen Auflösungsbehälter 2i entleert und hier mit einer geeigneten Menge von, Wasser oder Mutterlauge gemischt. Die Flüssigkeit wird mit einer Temperatur von io bis 14° aus einem Behälter 23 durch ein Rohr 24 in den Auflösungsbehälter eingelassen. Während des Mischens mit Wasser wird das Ammoniumthiocyanat schnell aufgelöst, wobei sich die Lösung auf etwa io° abkühlt.
  • Das Doppelsalz von Rhodanammonium und Thioharnstoff ist bei dieser Temperatur sehr wenig löslich und bleibt ungelöst in Form eines weißen Niederschlags. Der Salzbrei wird mittels einer Pumpe 25 einem Filter 26 zugeführt, in dem das Doppelsalz von der Mutterlauge getrennt wird. Die Mutterlauge besteht hauptsächlich aus Rhodanammoniumlösung und wird durch das Rohr 27 in den Eindampfer 28 übergeführt, während das Doppelsalz in einen Trichter 29 und von dort in den Auflösungsbehälter 31 gelangt.
  • In dem Behälter 31 löst man das Doppelsalz in Wasser, das durch ein Rohr 33 zugeführt wird, oder in einer durch ein Rohr 34 zugeführten Mutterlauge aus einer späteren Stufe des Verfahrens. Die Flüssigkeit wird auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher das Doppelsalz gut löslich ist, z. B. auf etwa 6o°. Die Erwärmung erfolgt mittels einer in dem Behälter liegenden Dampfschlange 35. Eine Rührvorrichtung 36 dient dazu, die Auflösung des Doppelsalzes zu erleichtern.
  • Der Lösung kann Entfärbungskohle oder ein anderes, das Filtrieren erleichterndes Mittel zugesetzt werden, um die Entfernung von organischen färbenden Stoffen und anderen Verunreinigungen, wie Kohlenstoff oder Schwefel, zu befördern. Mittels Druckluft, die durch ein Rohr 37 zugeführt wird, wird die heiße Lösung durch ein Rohr 38, ein Filter 39, in welchen die Feststoffe entfernt werden, und ein Rohr 40 in einen Kühlbehälter 42 gedrückt.
  • In dem Behälter 42 wird die Lösung durch eine Kühlschlange 43 auf etwa o ° abgekühlt, um den Thioharnstoff zur Kristallisation zu bringen. Mittels Druckluft, welche durch ein Rohr 44 zugeführt wird, wird der Kristallbrei sodann durch ein Rohr 46 zu einem Filter 48 übergeführt, in welchem der kristallisierte Thioharnstoff zurückgehalten wird. Die Thioharnstoffkristalle enthalten gewöhnlich 95 % oder mehr Thioharnstoff und sind für die meisten technischen Zwecke schon genügend rein.
  • Die Mutterlauge läuft von dem Filter 48 durch die Rohre 49 und 5o zu dem Behälter 23. Sie dient zur Auflösung einer weiteren Menge des in Schuppen- oder Flockenform übergeführten Umwandlungsgutes. Die Mutterlauge kann dabei vorher mit Wasser gemischt werden, das dem Behälter 23 durch ein Rohr 52 zugeführt wird. Wie bereits angegeben, soll das Wasser oder die Lauge vorzugsweise eine Temperatur zwischen io und 14° bei ihrer Verwendung haben. Wenn es erforderlich ist, sie auf diese Temperatur zu kühlen, so kann diese Kühlung durch eine Kühlschlange in dem Behälter 23, durch Zusatz von Eis zu der Lauge oder in sonst geeigneter Weise erfolgen.
  • Zwecks weiterer Reinigung des in dem Filter 48 gewonnenen Thioharnstoffes werden die Kristalle von neuem, vorzugsweise in frischem Wasser, gelöst. Dazu dient ein Behälter 54, der mit einem Doppelmantel oder mit einer Schlange 55 zur Erwärmung und Kühlung versehen ist. Die Thioharnstoffkristalle werden dem Kessel 54 aus einem Trichter 56 zugeleitet und vermittels eines Rührers 58 mit Wasser gemischt, das durch ein Rohr 59 zutritt. Die Mischung wird erwärmt, bis die Kristalle vollständig gelöst sind. Die Lösung wird dann wieder gekühlt, um den Thioharnstoff erneut zur Kristallisation zu bringen, worauf der Schlamm durch ein Rohr 6o mit Hilfe von Luft, die durch ein Rohr 63 zu dem Kessel 54 tritt, einen Filter 62 zugeführt wird.
  • Die in dem Filter 62 gewonnenen Thioharnstoffkristalle sind sehr rein und haben trocken einen Thioharnstoffgehalt von 991/0 oder mehr. Die Endlauge wird aus dem Filter durch ein Rohr 65 abgezogen, aus welchem sie durch Rohre 66 und 5o dem Behälter 23 oder durch Rohre 34 dem Behälter 31 zufließt. In jedem Falle wird die Lauge in einer früheren Stufe des Verfahrens wieder benutzt oder aufgefrischt.
  • In dem Eindampfer 28 wird ein Vakuum mit Hilfe einer nicht dargestellten Vakuumpumpe aufrechterhalten, die mit dem DampfauslaP 72 verbunden ist. Der Eindampfer wird durch Wasserdampf erhitzt, der durch ein Rohr 73 zutritt und durch ein Rohr 74 austritt.
  • Frisches Rhodanammonium wird zu den Feststoffen der Mutterlauge in dem Kessel i zugesetzt. Die Mischung wird geschmolzen und auf die Umwandlungs,temperatur erhitzt, worauf sie, wie oben beschrieben, auf Thioharnstoff verarbeitet wird.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Thioharnstoff aus Rhodanammonium, dadurch gekennzeichnet, daP Rhod'anammonium schnell auf Temperaturen oberhalb seines Schmelzpunktes erhitzt und dann die geschmolzene Masse langsam auf eine Temperatur von etwa iio bis i2o° abgekühlt wird, worauf sie durch Auftragen in dünner Schicht auf eine verhältnismäßig kalte Fläche in fein verteilter Form, vorzugsweise unter Bildung von Flocken oder Schuppen, verfestigt wird und aus ihrer wäßrigen Lösung Thioharnstoff gewonnen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Rhodanammonium unter Vakuum geschmolzen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die verfestigte Masse in einer Wassermenge gelöst wird, welche bei io bis i4° eine Rhodanammoniumlösung mit einem Gehalt von etwa 535g%1 bildet.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung nach Abtrennung des Thioharnstoffes zur Trockne eingedampft wird und der dabei erhaltene feste Rückstand zusammen mit frischem Rhodanammonium einer wiederholten Schmelzbehandlung zwecks Verwandlung von Rhodanammonium in Thioharnstoff unterworfen wird.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, ' daß der auskristallisierte Thioharnstoff von der Mutterlauge getrennt wird und darauf bei einer Temperatur von etwa 6o° gelöst, heiß filtriert und zur erneuten Kristallisation, vorzugsweise auf o°, abgekühlt wird.
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