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Verfahren zur Herstellung von Alkalinitraten Bei der Umsetzung von
Alkalichloriden mit Salpetersäure treten leicht Verluste durch Bildung von :N itrosylchlorid
und Chlor auf. Es ist deshalb schon vorgeschlagen, Alkalichloride oder auch Ammoniumchlorid
in wäßriger Salpetersäure zu verrühren und die Destillation der gebildeten Salzsäure
bei vermindertem Druck unter Einleiten von überhittemWasserdampf vorzunehmen. Mittels
der Überhitzungswärme des Dampfes soll gleichzeitig das mit der Salpetersäure in
das Reaktionsgemisch eingebrachte Wasser verdampft werden. Es sind folglich große
Dampfmengen erforderlich, die wegen des niedrigenDruckes großeVolumina einnehmen
und sehr große Einrichtungen erfordern.
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Die großen Dampfmengen erschweren die Rektifikation der Säuredämpfe
und lassen die Rückgewinnung der Salzsäure nur, in sehr schwacher Konzentration
zu. .Bei der Umsetzung der Reaktionsteilnehmer in einem Gefäß treten trotz des Einleitens
von Wasserdampf immer noch verhältnismäßig große Verluste an Salpetersäure durch
die Bildung von nitrosen Gasen auf.
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Diese Nachteile können vermieden und darüber hinaus noch besondere
Vorteile erreicht werden, wenn gemäß der Erfindung das Gemisch aus einem Alkali-
oder Ammoniumchlorid und wäßriger Salpetersäure von nicht mehr als 4.o °/o Monohydrat
bei einem erheblich unter Atmosphärendruck liegenden Arbeitsdruck im Gegenstrom
mit Wasserdampf behandelt wird. Der Druck wird so gewählt, daß die Siedetemperatur
des Gemisches 70' nicht wesentlich überschreitet.
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ach der Erfindung wird ferner die Umsetzung der Chloride mit Salpetersäure
von der Eindampfung der erhaltenen Salzlösung getrennt, indem die erzeugtde Nitratlösung
in einer zweiten Stufe bei atmosphärischem oder einem höheren Druck eingedampft
wird. Da die Einwirkung der Salpetersäure auf das Chlorid unter einem erheblichen
:Minderdruck erfolgt, können und sollen erfindungsgemäß die bei der Eindampfung
entstehenden Wasserdämpfe zur Austreibung der Salzsäure benutzt werden. Zu diesem
Zweck werden die Wasserdämpfe aus dem Verdampfer durch einen Dampfwandler auf den
in der Gegenstromeinrichtung herrschenden Druck entspannt, und die hierdurch gewonnene
.Arbeit dient erfindungsgemäß zur Umwälzung des niedrig gespannten Wasserdampfes,
welcher bei der in an sich bekannter Weise durchgeführten Rektifikation des Säure-Wasserdampf-Gemisches
gewonnen wird. Dieser Dampf wird somit dem Arbeitsprozeß im ständigen Kreislauf
wieder zugeführt.
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Die bei der Kristallisation der Salzlösung anfallende Mutterlauge
wird in an sich bekannter Weise auf die Gegenstromeinrichtung zurückgegeben, und
man hat es in der Hand, durch die Bemessung der Konzentrationsverhältnisse diesen
Rücklauf so zu gestalten, daß als Aufgabesäure auch eine Sal-. petersäure von über
4o ",i, verwendet «erden kann.
Weiterhin kann die für die Abscheidung
der Salpetersäure aus dem Säure-Wasserdampf-Gemisch vorgesehene Rektifikationskolonne
nicht nur mit einem zur Auswaschung der Salpetersäure ausreichenden Rücklauf aus
der Salzsäure-Rektifikations-Einrichtung gespeistwerden, sondern es ist möglich,
dieser Kolonne in an sich bekannter Weise bereits einen Teil des Chlorides zuzufügen;
auf diese Weise tritt bereits in der Salpetersäure-Rektifikations-Kolonne eine vorbereitende
Austreibung von Salzsäure ein.
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Dadurch, daß im Gegenstrom einerseits die Salpetersäure, das Chlorid
und die Mutterlauge und andererseits der Wasserdampf zur Einwirkung gebracht werden,
wird erreicht, daß die flüchtige Salzsäure durch den Wasserdampf kontinuierlich
ausgetrieben und dein Dampf einverleibt wird. Die dauernde Beseitigung bzw. Herabsetzung
des Partialdruckes der Säuredämpfe ist die Ursache für eine praktisch vollständige
Umsetzung der nahezu stöchiometrisch anzusetzenden Ausgangsprodukte in das gewünschte
Nitrat und für die Rückgewinnung der Salzsäure in .einer verhältnismäßig hohen Konzentration.
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Für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist nicht erforderlich,
daß der Wasserdampf überhitzt wird, da er nicht als Wärmeträger, sondern nur als
Verdünnungsmittel für die Säuredämpfe dient, da ohne eine Verdünnung der Säuredämpfe
die Bildung von Nitrosylchlorid unvermeidlich ist.
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An Hand der schematischen Darstellung soll nachstehend das Verfahren
zahlenmäßig erläutert werden.
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iooo kg 5o °Joige Salpetersäure und .465 kg Chlornatrium werden durch
die Leitungen 2 bz-W. 3 auf eine Kolonne i gegeben. In den unteren Teil der Kolonne
i werden auf jede Tonne gebildeten Chlorwasserstoffs io t Wasserdampf entsprechend
4,5 t Wasserdampf je Tonne Natriumnitrat mittels des Dampfstrahlinjektors q. durch
Leitung 5 eingeführt. Das aus der Gegenstromeinrichtung i durch Leitung 6 entweichende
Gemisch aus Wasserdampf, etwa 2 bis ä,5 °/o Salpetersäure und etwa io °1o Chlorwasserstoff,
wird in bekannter Weise in einer zweiten Gegenstromeinrichtung 7 einer fraktionierten
Rektifikation unterworfen, wodurch die Dämpfe von Salpetersäure befreit werden,
die auf die Kolonne i durch Leitung 8 zurückfließt. Die restlichen Dämpfe bestehen
aus Wasserdampf mit einem Gehalt von etwa io °/o Chlorwasserstoff. Unterwirft man
auch diese Dämpfe in einer dritten Gegenstrorneinrichtung 9, in welche sie aus Kolonne-7
durch Leitung io gelangen, durch Aufgabe von 5 t Wasser für jede Tonne erzeugten
Chlorwasserstoffs mittels Leitung i i - einer Rücklaufrektifikation, so erhält man
etwa 16 °hige Salzsäure und reinen Wasserdampf, der durch Leitung 12 abgeführt wird,
während die Salzsäure durch Leitung 13 der Rektifikationseinrichtung entnommen
wird. Aus der Rektifikationseinrichtung 9 gelangt ein Rücklauf durch Leitung 14
in die Rektifikationseinrichtung 7 zur Auswaschung der Salpetersäure.
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Die erhaltene praktisch chloridfreie Salpeterlösung gelangt aus der
Gegenstromeinrichtung i durch Leitung 15 in eine Eindampfvorrichtung 16, in welcher
atmosphärischer Druck herrscht. Der gestrichelte Teil der Leitung 15 soll ein Fallrohr
anzeigen. Die bei der Eindampfung entstehenden Wasserdämpfe werden zur Austreibung
der Salzsäure verwandt, was ohne Schwierigkeiten möglich ist, da die Austreibung
der Salzsäure unter einem stark verminderten Druck von etwa o, i Atm. erfolgt. Zu
diesem Zweck ist die Eindampfvorrichtung 16 mit dem Dampfstrahlinjektor4 durch eine
Dampfleitung 17 verbunden. Indem diese Dämpfe aus einer Einrichtung mit höherem
Arbeitsdruck in eine Einrichtung mit niedrigem Arbeitsdruck strömen, entsteht ein
Druckgefälle, welches zur Ansaugung des aus der Salzsäurerektifikation durch Leitung
12 abgeführten Wasserdampfes dient.
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Zur Umwälzung des aus der Salzsäurerektifikation stammenden Wasserdampfes
in die Gegenstromeinrichtung i zur Austreibung der Salzsäure wird erforderlichenfalls
außer dem Dampf aus der Eindampfung der Salzlauge noch Frischdampf von höherem als
Atmosphärendruck benutzt, der durch Leitung 18 zugeführt wird.
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Die eingedampfte Salzlösung wird durch Leitung i9 in die Kristallisationsvorrichtung
20 geleitet, aus welcher einerseits durch den Austritt2i das fertige Produkt entnommen,
andererseits durch Leitung 22 die Mutterlauge auf die Gegenstromeinrichtung i zurückgeführt
wird.
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Zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Unterdrückes von etwa o,
i ata, welcher einer Siedetemperatur des Reaktionsgemisches von etwa 6o bis 70°
in der Kolonne i entspricht, dient die über den Kondensator 23 mit der Kolonne 9
verbundene Vakuumpumpe 24.. In dem Kondensator 23 wird der aus der Kolonne 9 -durch
Leitung 7,3 entweichende nicht mehr benötigte Dampf niedergeschlagen und durch das
Fallrohr 26 abgeführt.
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Es ist möglich, auf die für die Abscheidung der Salpetersäure vorgesehene
Rektifikationseinrichtung 7 nicht nur einen zur Auswaschung der Salpetersäure ausreichenden
Rücklauf aus der Salzsäure-Rektifikations-Einrichtung 9 zu geben, sondern in bekannter
Weise
dieser Kolonne bereits einen Teil des Natriumchlorids zuzufügen, was durch Leitung
27 geschieht, wodurch eine vorbereitende Austreibung der Salzsäure in der
Salpetersäure-Rektifikations-Einrichtung 7 eintritt.
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Was beispielsweise die Herstellung von Kaliumnitrat aus Kaliumchlorid
und wäßriger Salpetersäure anbetrifft, so kann auf das Vorstehende hingewiesen werden,
da wegen der Anwendung des Gegenstromes eine praktisch quantitative Umsetzung erreicht
und infolgedessen die stöchiometrischen Verhältnisse gelten. In Anbetracht der starken
Löslichkeitssteigerung des Kalisalpeters mit der Temperatur ist es möglich, die
Konzentrationsverhältnisse für die Mutterlauge und die Durchlauflaugen etwas höher
zu bemessen als beim Natronsalpeter, d. h. daß beim Kalisalpeter die Gefahr der
Bildung von Nitrosvlchlorid einerseits und von Kaliu.mchlorat andererseits erst
bei höheren Konzentrationen der Lösung auftritt.