DE69412482T2 - Verfahren zur lösungsmittelextraktion von distickstoffpentoxid - Google Patents
Verfahren zur lösungsmittelextraktion von distickstoffpentoxidInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Distickstoffpentoxid, N&sub2;O&sub5;, aus einer Anolytschleife einer elektrochemischen Zelle in ein alternatives Lösungsmittelsystem.
- Die Herstellung von N&sub2;O&sub5; durch elektrochemische Verfahren ist bekannt. Ein derartiges Verfahren wird im GB-Patent 2 245 003 eines der Mitanmelder beschrieben.
- Allgemein ist ein derartiges Verfahren mit der Umwandlung von HNO&sub3; in N&sub2;O&sub5; und Wasser verbunden, wobei N&sub2;O&sub4; eine Rolle bei den elektrochemischen Reaktionen spielt. Das Produkt ist N&sub2;O&sub5; in Lösung in HNO&sub3; mit einer kleinen Menge N&sub2;O&sub4; als Verunreinigung. Die Konzentration an N&sub2;O&sub5; in diesem Produkt beträgt typischerweise etwa 32 Gew.-%, was in der Nähe des Sättigungspunktes für dieses System aus gelöstem Stoff/Lösungsmittel liegt.
- Die Bedeutung von N&sub2;O&sub5; hat seit einiger Zeit zugenommen, weil es zur Synthese von energiereichen Verbindungen verwendet wird, und zwar insbesondere energiereichen Polymeren wie Poly (3-nitratomethyl-3-methyloxetan) (POLYNIMMO) oder Polyglycidylnitrat (POLYGLYN).
- Zur Verwendung in organischen Nitrierungsverfahren sollte das N&sub2;O&sub5; in einem inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Dichlormethan, verfügbar sein. Dies könnte durch Lösungsmittelextraktion aus einer HNO&sub3;-Lösung erreicht werden. Ein derartiges Verfahren verbietet sich jedoch aufgrund der Kosten für die Konstruktion und den Betrieb der erforderlichen praktisch stationären Anlage. Ferner ist die Rückverunreinigung des Elektrolysekreislaufes durch das organische Lösungsmittel aufgrund der Rückführung der HNO&sub3; wahrscheinlich.
- Aus dem USSR-Erfinderzertifikat SU-1089047A ist bekannt, daß festes N&sub2;O&sub5; aus starken 35 bis 40 gew.-%igen Lösungen von N&sub2;O&sub5; in Salpetersäure durch Zugabe mäßiger Mengen N&sub2;O&sub4; bei einer Temperatur von -5 bis 0ºC abgetrennt werden kann. Dies führt zur Ausfällung von N&sub2;O&sub5;, das mit beträchtlichen Mengen HNO&sub3; aus der Lösung verunreinigt ist. Durch das Vorliegen von HNO&sub3; in diesem festen N&sub2;O&sub5; ist es zur Verwendung in speziellen organischen Nitrierungsverfahren, bei denen säureempfindliche Substrate verwendet werden, ungeeignet. Aus diesem festen Material kann durch Sublimation bei geringem Druck und sich anschließende Kondensation auf einer kalten Oberfläche verhältnismäßig reines N&sub2;O&sub5; erhalten werden. Das Verfahren wird insgesamt dadurch jedoch langwierig und beschwerlich und eignet sich als solches nicht als industrielles Verfahren. Darüber hinaus ist für dieses Verfahren zur N&sub2;O&sub5;-Herstellung eine Ausgangslösung von N&sub2;O&sub5; in HNO&sub3; erforderlich, die elektrochemisch weniger effizient und teurer herzustellen ist, weil sie einen sehr niedrigen Anteil an N&sub2;O&sub4; enthalten muß.
- Im UK-Patent 2 245 266 eines der Mitanmelder wird ein Verfahren zur Abtrennung von N&sub2;O&sub5; offenbart, bei dem eine Lösung von N&sub2;O&sub5; in HNO&sub3; bei einer Temperatur von weniger
- als 10ºC (die ferner mindestens 45 Gew.-% gelöstes N&sub2;O&sub4; und N&sub2;O&sub5; enthält und ein Gewichtsverhältnis gelöstes N&sub2;O&sub5;:HNO&sub3; von mindestens 1:3 aufweist) auf weniger als 8ºC abgekühlt wird, bis der gelöste Stoff N&sub2;O&sub5; aus der Lösung ausfällt. Die Lehre der Offenbarung ist, daß die Bildung einer separaten flüssigen N&sub2;O&sub4;-Phase zu vermeiden ist, da sich dadurch die Ausbeute an dem gelösten Stoff N&sub2;O&sub5; verringert und ein Teil des N&sub2;O&sub5; stattdessen in die flüssige N&sub2;O&sub4;- Phase eintritt. Dies trifft insbesondere für Temperaturen unterhalb etwa 0 bis -5ºC zu, bei denen das N&sub2;O&sub4; leichter eine separate flüssige Phase bildet.
- Es wurde gefunden, daß in dem Fall, wenn das nach dem elektrochemischen Verfahren erhaltene N&sub2;O&sub5;/HNO&sub3;-Gemisch zur Herstellung von N&sub2;O&sub5; mit N&sub2;O&sub4; gesättigt oder nahezu gesättigt gehalten und dann gekühlt wird, eine Phasentrennung stattfindet, in deren Verlauf das N&sub2;O&sub4; das Hauptlösungsmittel der einen Phase und HNO&sub3; das Hauptlösungsmittel der anderen Phase ist. Das N&sub2;O&sub5; befindet sich darin im Gleichgewicht zwischen den zwei Phasen. Die zwei Phasen können leicht getrennt und das N&sub2;O&sub5; in der N&sub2;O&sub4;-Phase effizient daraus extrahiert werden. Das aus der N&sub2;O&sub4;-Phase extrahierte N&sub2;O&sub5; kann dann in ein geeignetes organisches Lösungsmittel aufgenommen werden, und zwar entweder direkt durch Extraktion oder durch Lösen nach der Isolierung von festem N&sub2;O&sub5;. Es wurde gefunden, daß N&sub2;O&sub5; in einem organischen Lösungsmittel in reinerer Form hergestellt werden kann, als dies, wie oben beschrieben, bisher durch Extraktion einer (hauptsächlich) Salpetersäure enthaltenden Lösung möglich war.
- Ferner wurde gefunden, daß durch die Verwendung eines nur geringen Anteils des rückgeführten Anolytstroms des elektrochemischen Verfahrens das N&sub2;O&sub5; kontinuierlich und effektiv durch Strippen aus dem Gemisch gewonnen werden kann, ohne daß der stationäre Betrieb des elektrochemischen Verfahrens gestört wird.
- Somit stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; in einem organischen Lösungsmittel bereit, bei dem:
- Anolyt- und Katholytströme von N&sub2;O&sub4; in HNO&sub3; durch entsprechende Anoden- und Kathodenkompartimente einer elektrochemischen Zelle geführt werden, während an deren Anode und Kathode eine Potentialdifferenz angelegt wird, wodurch elektrischer Strom durch die Zelle fließt und N&sub2;O&sub5; im Anodenkompartiment elektrochemisch gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Schritte:
- ein Teil des Anolytstroms abgetrennt und durch Kühlen und/oder durch Zugabe von N&sub2;O&sub4; unter gründlichem Durchmischen der abgetrennte Teil in eine erste N&sub2;O&sub5; enthaltende N&sub2;O&sub4;-Lösungsmittelphase und eine zweite ebenfalls N&sub2;O&sub5; enthaltende HNO&sub3; -Lösungsmittelphase aufgetrennt wird,
- die zwei Phasen in einem Abscheider getrennt werden und
- N&sub2;O&sub5; aus der ersten N&sub2;O&sub4;-Phase in ein organisches Lösungsmittel unter Bildung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; darin gewonnen wird,
- wobei die Konzentration an N&sub2;O&sub4; in dem Anolytstrom bei mindestens 20 Gew.-% gehalten wird.
- Das Elektrolyseverfahren sollte vorzugsweise bei der maximal möglichen Temperatur, bei der es noch nicht zur Zersetzung der beteiligten Materialien kommt, durchgeführt werden.
- Die Austrittstemperatur des Anolytstroms liegt vorzugsweise im Bereich 0 bis 30ºC, noch bevorzugter im Bereich 15 bis 25ºC. Durch diese Maßnahme kann der Wirkungsgrad des Verfahrens der Erfindung insgesamt optimiert werden, da die gelöste Menge an N&sub2;O&sub5; und N&sub2;O&sub4; umso größer und daher die Menge an N&sub2;O&sub5; in der schließlich abgetrennten N&sub2;O&sub4;-Phase umso größer und zur Kristallisation verfügbar ist, je höher die Temperatur der Ausgangslösung, d.h. des Anolytstroms, ist.
- Vorzugsweise sollte das elektrochemische Verfahren mit einem Anolytstrom durchgeführt werden, der mit N&sub2;O&sub4; nahezu gesättigt ist und eine Konzentration an N&sub2;O&sub4; von mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-%, bezogen auf den Anolytstrom, hat.
- Der abgetrennte Teil des Anolytstroms wird entweder durch Kühlen oder durch Zugabe von N&sub2;O&sub4; dazu, so daß der abgetrennte Teil mit N&sub2;O&sub4; übersättigt ist, in zwei Phasen aufgetrennt. Die Zugabe von weiterem N&sub2;O&sub4; auf diese Weise hat ferner den Vorteil, daß das Volumen der abgetrennten N&sub2;O&sub4;- Schicht erhöht und dadurch auch die Menge an N&sub2;O&sub5;, die aus dem System als Produkt entfernt werden kann, ansteigt.
- Das zugegebene N&sub2;O&sub4; kann aus frischem flüssigen N&sub2;O&sub4;, rück gewonnenem/rückgeführten N&sub2;O&sub4; aus einem vorhergehenden Gewinnungsverfahren oder aus einer Kombination aus beiden bestehen.
- Alternativ kann die Zugabe von N&sub2;O&sub4; in Kombination mit Kühlen zur Bildung von zwei flüssigen Phasen angewendet werden. In diesem Fall wird das N&sub2;O&sub4; vorzugsweise zu dem abgetrennten Teil des Anolytstroms gegeben, bevor der Teil zum Abscheider geführt wird, um die Sättigung des Teils mit N&sub2;O&sub4; vor dem Kühlen sicherzustellen.
- Vorzugsweise wird bei dem Verfahren der abgetrennte Teil im Anschluß an seine Sättigung mit N&sub2;O&sub4; gekühlt.
- Es ist erwähnenswert, daß durch die Kontrolle des Verfahrens der Erfindung durch solche wesentlichen und einfachen Variablen dieses Verfahrens im Vergleich mit umständlicheren Extraktionsverfahren vom Gegenstromtyp erhebliche Vorteile aufweist.
- Wenn zwei Phasen einfach dadurch gebildet werden, indem der abgetrennte Teil des Anolytstroms gekühlt wird, hat dies zur Folge, daß die Verteilung des N&sub2;O&sub5; aus einer homogenen Lösung stattfindet, wodurch der Anteil an N&sub2;O&sub5; in den zwei Phasen sofort dem Anteil im Gleichgewicht entspricht, so daß die Verteilung effizienter ist als bei der einfachen Lösungsmittelextraktion, bei welcher der Stofftransport berücksichtigt werden muß. Selbst wenn N&sub2;O&sub4; im Überschuß zu dem abgetrennten Teil des Anolytstroms gegeben wird (und anschließend gekühlt oder nicht gekühlt wird), so daß die eintretende Verteilung nicht streng unter Gleichgewichtsbedingungen abläuft, sind in der Praxis die Ergebnisse im wesentlichen sehr ähnlich, sofern die Zugabe unter wirksamem Durchmischen erfolgt. Es ist notwendig, daß der abgetrennte Teil gründlich durchmischt wurde, bevor er gekühlt wird.
- Wenn der abgetrennte Teil gekühlt wird, sollte dies auf eine Temperatur von etwa -5 bis etwa -15ºC erfolgen.
- Darüber hinaus sollte das Verfahren vorzugsweise mit einem Anolytstrom durchgeführt werden, der mit N&sub2;O&sub5; auf solche Weise fast gesättigt ist, daß es nicht zur Kristallisation von N&sub2;O&sub5; in dem Anolytstrom kommt. Typischerweise beträgt die Konzentration an N&sub2;O&sub5; mindestens 15 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%.
- In der elektrochemischen Zelle wird vorzugsweise eine kationische Austauschmembran (beispielsweise wie im UK- Patent 2 245 003 eines der Mitanmelder beschrieben) verwendet, so daß die Zunahme der Menge an HNO&sub3; in dem Anolytstrom durch Transport aus dem Katholyt in der Zelle vermieden wird. Bei der Verwendung einer anionischen Membran könnte HNO&sub3; vom Katholyt zum Anolyt durchtreten, so daß letztendlich die kontinuierliche Durchführung des elektrochemischen Verfahrens und des Verfahrens zur Phasentrennung unwirtschaftlich wird.
- Vorzugsweise ist der abgetrennte Teil des Anolytstroms ein kleinerer Teil davon. Dadurch können die Zelle und das Verfahren kontinuierlich betrieben werden. Der von dem Anolytstrom abgetrennte Teil ist vorteilhafterweise so groß, daß unter den stromabwärts herrschenden Bedingungen des N&sub2;O&sub5;-Transports die transportierte N&sub2;O&sub5;-Menge im wesentlichen der in der Zelle gebildeten Menge an N&sub2;O&sub5; entspricht. Auf diese Weise kann die Zelle und somit das Verfahren unter stationären Bedingungen betrieben werden.
- Der abgetrennte Teil beträgt vorzugsweise etwa 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des Anolytstroms und noch bevorzugter etwa 5 Gew.-% davon.
- Die Gewinnung von N&sub2;O&sub5; aus der N&sub2;O&sub4;-Phase kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch Enziehen (Extrahieren) oder Destillieren (Verdampfen). Mögliche Gewinnungsverfahren sind beispielsweise solche, bei denen:
- die N&sub2;O&sub4;-Phase zur Einleitung der Kristallisation aus der Lösung oder an einer kalten Oberfläche gekühlt und dann entsprechend der Feststoff abfiltriert oder die flüssige Phase von der Oberfläche ablaufen gelassen und darauf das feste N&sub2;O&sub5; wieder in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird, oder
- durch Anlegen von verringertem Druck an die N&sub2;O&sub4;-Phase das N&sub2;O&sub4;-Lösungsmittel abdestilliert und das gebildete N&sub2;O&sub5; wieder in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird, oder
- die N&sub2;O&sub4;-Phase direkt in ein organisches Lösungsmittel eingeführt und das Gemisch unter verringertem Druck zur Entfernung des flüchtigen N&sub2;O&sub4; unter Rücklassung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; in dem organischen Lösungsmittel fraktioniert destilliert wird.
- Reste an N&sub2;O&sub4; in der Lösung von N&sub2;O&sub5; in dem organischen Lösungsmittel können durch Behandlung der Lösung mit Ozon leicht in N&sub2;O&sub5; umgewandelt werden.
- Die N&sub2;O&sub5;-Lösung kann zur weiteren Verwendung bequem unter einer ozonhaltigen Atmosphäre oder bei einer niedrigen Temperatur aufbewahrt werden, da sich das N&sub2;O&sub5; im Laufe der Zeit zersetzt.
- Das bevorzugte organische Lösungsmittel zur Verwendung in dem Verfahren der Erfindung ist Dichlormethan, wobei aber auch andere geeignete inerte organische Lösungsmittel wie Halon(CFC)ersatzstoffe oder Acetonitril statt dessen verwendet werden können.
- Der N&sub2;O&sub4;-Abstrom (der N&sub2;O&sub5;-Reste in Lösung enthält), der nach der Gewinnung von N&sub2;O&sub5; übrig bleibt, kann in den Anolytstrom rückgeführt werden, um einen hohen Gehalt an N&sub2;O&sub4; darin aufrechtzuerhalten, und zwar insbesondere dann, wenn er nicht nachteiligerweise durch organische Verbindungen verunreinigt ist. Zumindest ein Teil des N&sub2;O&sub4;- Abstroms kann jedoch wie oben beschrieben zu dem abgetrennten Teil des Anolytstroms gegeben werden.
- Das Gesamtverfahren kann daher so durchgeführt werden, daß praktisch kein N&sub2;O&sub4;-Abfall gebildet wird und zum Abstrom beiträgt, was teure Rückgewinnungsverfahren erforderlich machen würde.
- Die abgetrennte HNO&sub3;-Lösungsmittelphase kann ebenfalls in den Anolytstrom rückgeführt werden. Dadurch wird praktisch ein HNO&sub3;-Abfallstrom und die damit verbundene erforderliche Rückgewinnung vermieden.
- Das N&sub2;O&sub5; kann dann durch weiteres Kühlen, wodurch praktisch reines N&sub2;O&sub5; aus der Lösung kristallisiert, aus der abgetrennten N&sub2;O&sub4;-Phase erhalten werden. Der hohe Gradient der Wärmelöslichkeit für N&sub2;O&sub4; als wirksames Lösungsmittel hat zur Folge, daß der Anteil an N&sub2;O&sub5;, der in im wesentlichen reiner Form gewonnen werden kann, groß ist. Dieses kann von der restlichen N&sub2;O&sub4;-Mutterlauge abgetrennt und in einem geeigneten organischen Lösungsmittel gelöst werden. Auf diese Weise sind Lösungen von N&sub2;O&sub5; in organischen Lösungsmitteln erhältlich, die wesentlich weniger Verunreinigungen enthalten als solche, die durch direktes Lösen des in dem oben beschriebenen russischen Verfahren gebildeten N&sub2;O&sub5; oder durch direkte Extraktion aus N&sub2;O&sub5;/HNO&sub3;-Gemischen erhältlich sind.
- Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; in einem organischen Lösungsmittel bereitgestellt, die aufweist:
- eine elektrochemische Zelle, die entsprechende Anoden- und Kathoden-Kompartimente mit entsprechender Anode und Kathode bereitstellt, wobei durch die Kompartimente entsprechende erste Anolyt- und zweite Katholytströme von N&sub2;O&sub4; in HNO&sub3; geführt werden können und die Zelle ferner Einrichtungen zum Anlegen einer Potentialdifferenz an die Anode und die Kathode aufweist, wodurch beim Gebrauch ein elektrischer Strom durch die Zelle fließt und N&sub2;O&sub5; elektrochemisch im Anodenkompartiment gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem aufweist:
- Einrichtungen zum Abtrennen eines Teils des Anolytstroms und Einrichtungen zum Kühlen des abgetrennten Teils zur Bildung einer ersten N&sub2;O&sub5; enthaltenden N&sub2;O&sub4;-Lösungsmittelphase und einer zweiten HNO&sub3;-Lösungsmittelphase,
- einen Abscheider zum Trennen der zwei Phasen und
- Einrichtungen zur Gewinnung von N&sub2;O&sub5; aus der ersten N&sub2;O&sub4;- Phase in ein organisches Lösungsmittel zur Herstellung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; darin.
- Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung ferner Einrichtungen zum Einspritzen eines Stromes N&sub2;O&sub4; in den abgetrennten Teil vor dem Kühlen des Teils auf. Nach einem weiteren Aspekt kann die Kühleinrichtung weggelassen und die Vorrichtung lediglich Einrichtungen zum Einspritzen eines Stromes N&sub2;O&sub4; in den abgetrennten Teil zur Bildung einer ersten N&sub2;O&sub5; enthaltenden N&sub2;O&sub4;-Lösungsmittelphase und einer zweiten HNO&sub3;-Lösungsmittelphase aufweisen.
- Es ist klar, daß im allgemeinen durch Zugabe der erforderlichen Menge an flüssigem N&sub2;O&sub4; in Verbindung mit wirksamem Durchmischen und indem anschließend gekühlt oder nicht gekühlt wird, der Grad der Verteilung von N&sub2;O&sub5; zwischen den zwei Phasen in einem beträchtlichen Bereich variieren kann.
- Die Erfindung wird nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, von denen:
- Figur 1 das Phasendiagramm des HNO&sub3;-N&sub2;O&sub4;-N&sub2;O&sub5;-Systems darstellt,
- Figur 2 ein schematisches Diagramm des Verfahrensablaufs einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung darstellt, und
- Figur 3 ein vereinfachtes Phasendiagramm darstellt, das von Figur 1 abgeleitet ist, aber außerdem die typische Durchführung nach der Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung von Figur 2 darstellt.
- Zum Erhalt des in Figur 1 veranschaulichten Phasendiagramms wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt.
- Zu HNO&sub3; wurde unter gründlichem Durchmischen bei einer Temperatur von 15ºC fortlaufend N&sub2;O&sub4; gegeben, bis die Lösung trübe wurde, was den Beginn der Phasentrennung anzeigte. Die Anteile der zwei Bestandteile an diesem Punkt sind in Tabelle 1 angegeben.
- Bei 15ºC wurden vier Lösungen von N&sub2;O&sub5; in HNO&sub3; gravimetrisch mit verschiedenen Stärken hergestellt und dann fortlaufend unter gründlichem Durchmischen mit N&sub2;O&sub4; versetzt, bis die Lösungen trübe wurden, was den Beginn der Phasentrennung anzeigte (und zwar liquidus wie in nahezu allen Fällen oder solidus). Die Anteile der drei Bestandteile an diesem Punkt sind für jeden Lauf in Tabelle 1 angegeben.
- Das Verfahren der Versuche 2 bis 5 wurde mit sechs weiteren Lösungen wiederholt, allerdings bei einer Temperatur von -15ºC. Die sich ergebenden Daten sind wieder in Tabelle 1 angegeben.
- Das Verfahren von Versuch 1 wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß in diesem Falle HNO&sub3; zu N&sub2;O&sub4; gegeben wurde, bis die Lösung trübe wurde. Die Konzentrationen der zwei Spezies an diesem Punkt sind in Tabelle 1 angegeben.
- Bei einer Temperatur von 15ºC wurden vier Lösungen von N&sub2;O&sub5; in N&sub2;O&sub4; gravimetrisch in verschiedenen Stärken hergestellt, worauf jede Lösung fortlaufend mit HNO&sub3; versetzt wurde, bis die Lösungen trübe wurden, was die beginnende Phasentrennung anzeigte. Die relativen Anteile der drei Bestandteile an diesem Punkt sind für jede der Lösungen in Tabelle 1 angegeben.
- Das experimentelle Verfahren der Versuche 13 bis 16 wurde mit zwei weiteren Lösungen von N&sub2;O&sub5; in N&sub2;O&sub4; wiederholt, jedoch bei einer Temperatur von -15ºC. Die Anteile am Punkt der beginnenden Phasentrennung für jede der Lösungen sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
- Die Ergebnisse der Versuche 1 bis 18 sind im Phasendiagramm von Figur 1 graphisch dargestellt. Die Datenpunkte werden entsprechend als Punkte A bis R bezeichnet. Der zusätzliche Punkt 5, der bekanntermaßen den Punkt darstellt, an dem sich bei 25ºC die Solidus- und Liquiduslinie treffen, ist dem Phasendiagramm von Figur 1 im UK-Patent 2 245 266 eines der Mitanmelder entnommen.
- Aus dem Phasendiagramm von Figur 1 ist erkennbar, daß zwei flüssige Phasen auftreten können, die miteinander und mit einer festen N&sub2;O&sub5;-Phase im Gleichgewicht stehen können. Für Zusammensetzungen mit einem hohen Anteil an HNO&sub3;, die durch den Bereich in Richtung auf den oberen Teil der graphischen Darstellung von Figur 1 dargestellt sind, gibt es eine dichte einzelne flüssige Phase mit HNO&sub3; als Hauptlösungsmittel, die bequem den Anolyten für das beschriebene Verfahren bildet. Wenn der N&sub2;O&sub4;-Bestandteil zunimmt, wird eine Liquiduskurve erreicht, welche die Sättigung des Nebenlösungsmittels (N&sub2;O&sub4;) darstellt. Jenseits dieser Kurve wird eine leichtere zweite flüssige Phase mit N&sub2;O&sub4; als Hauptlösungsmittel gebildet. Diese Phase befindet sich im Gleichgewicht mit der schwereren HNO&sub3;-Phase und ist durch den Bereich in Richtung auf den unteren linken Teil der graphischen Darstellung dargestellt. Somit liegen die Datenpunkte A bis E auf der Liquiduskurve für +15ºC und stellen die maximale Konzentration an N&sub2;O&sub4; in der Säurephase bei dieser Temperatur und für verschiedene N&sub2;O&sub5;-Konzentrationen dar. Jenseits von Punkt E schneidet sich die Liquiduskurve mit einer Soliduskurve, wo der gelöste Stoff N&sub2;O&sub5; auskristallisiert.
- Die Datenpunkte F bis J liegen ebenso auf der Liquiduskurve für -15ºC, wobei der Punkt K bei dieser Temperatur auf der Soliduslinie liegt, so daß der Schnittpunkt der zwei Kurven in dem Bereich zwischen den Punkten J und K liegt. Der Datenpunkt 5 stellt den tatsächlichen Schnittpunkt der Liquidus- und Soliduslinie bei einer Temperatur von +25ºC dar.
- Es ist klar, daß die bevorzugte Zusammensetzung des Anolyten in dem Verfahren der Erfindung zwischen den Kurven für +25ºC und -15.C liegt, und vorzugsweise in der Nähe der Kurven für +15&sup4;C in der Nähe des Schnittpunkes, da in diesem Bereich die maximalen Konzentrationen an sowohl N&sub2;O&sub4; als auch N&sub2;O&sub5; möglich sind, die in dem Anolyten vorliegen können, bevor es zur Kristallisation oder zur Abscheidung der flüssigen Phase kommt. In der Praxis wird die optimale Anolytzusammensetzung zur Sicherheit oberhalb der Sättigungskurven für die Betriebstemperatur liegen, damit die Kristallisation von N&sub2;O&sub5; an kalten Oberflächen oder die vorzeitige Abscheidung der flüssigen Phase verhindert werden.
- Zusammen mit der HNO&sub3;-Phase kann ferner eine zweite flüssige Phase vorliegen, die in dem Bereich im unteren linken Teil des Phasendiagramms jenseits der durch die Datenpunkte M bis 0 definierten Kurven, welche die ungefähre Lage der Sättigungs(Liquidus)kurve bei +15&sup6;C darstellen, liegt. Diese Liquiduskurve schneidet sich mit der Soliduskurve jenseits von Punkt 0, und Punkt P liegt auf der Soliduskurve und stellt die Sättigungsgrenze für N&sub2;O&sub5; in N&sub2;O&sub4; bei +15* dar. Zu einem ähnlichen Schnittpunkt der Liquiduskurve und der Soliduskurve kommt es jenseits von Punkt Q bei -15ºC, wobei Punkt R in diesem Falle die Sättigung von N&sub2;O&sub5; in N&sub2;O&sub4; bei dieser Temperatur darstellt.
- Unter Bezugnahme auf Figur 2 der Zeichnungen weist eine allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; in einem organischen Lösungsmittel eine elektrochemische Zelle 2 auf, die entsprechende Anoden- und Kathodenkompartimente 10, 20 mit entsprechender Anode und Kathode (nicht gezeigt) bereitstellt.
- Das Anodenkompartiment 10 bildet einen Teil einer Anolytschleife 11 mit einem N&sub2;O&sub5; HNO&sub3;/N&sub2;O&sub4; enthaltenden Anolytaufbewahrungskompartiment 12. Durch das Anodenkompartiment 10 kann ein erster Anolytstrom aus N&sub2;O&sub5;/HNO&sub3;/N&sub2;O&sub4; aus dem Anolytaufbewahrungskompartiment 12 über die Anolytschleife 11 geführt werden.
- Das Kathodenkompartiment 20 bildet einen Teil einer Katholytschleife 21 mit einem N&sub2;O&sub4;/HNO&sub3;/Wasser enthaltenden Katholytaufbewahrungskompartiment 22. Durch das Kathodenkompartiment 20 kann ein zweiter Katholytstrom aus N&sub2;O&sub4; /HNO&sub3; /Wasser aus dem Katholytaufbewahrungskompartiment 22 über die Katholytschleife 21 geführt werden.
- Eine Erklärung der Funktionsweise von derartigen elektrochemischen Zellen findet sich im UK-Patent 2 245 003. Im wesentlichen wird ein erster Anolytstrom aus N&sub2;O&sub5;/HNO&sub3;/N&sub2;O&sub4; durch das Anodenkompartiment 10 und ein zweiter Katholytstrom aus Wasser/HNO&sub3;/N&sub2;O&sub4; durch das Kathodenkompartiment 20 geführt, während eine Potentialdifferenz an der Anode und der Kathode angelegt wird.
- Auf diese Weise fließt elektrischer Strom durch die Zelle 2 und N&sub2;O&sub5; wird im Anodenkompartiment 10 elektrochemisch gebildet.
- Es ist vorgesehen, daß die Katholytschleife 21 im Gebrauch am Anfang konzentrierte (typischerweise 98%ige) HNO&sub3; enthält, aber während der Elektrolyse eine beträchtliche Konzentration an Wasser und N&sub2;O&sub4; gebildet wird. Während der Durchführung des Verfahrens können geringe Mengen des Katholytstroms kontinuierlich entnommen und der Katholytstrom mit frischer HNO&sub3; aufgefüllt werden. Das entnommene Material wird zur Entfernung von Wasser in Form von verdünnter HNO&sub3; behandelt, wobei die übrigbleibende, im wesentlichen wasserfreie HNO&sub3; und das N&sub2;O&sub4; rückgeführt werden.
- Die Anolytschleife 11 enthält den Anolyt, bei dem es sich am Anfang um N&sub2;O&sub4; in HNO&sub3; handelt, wobei sich aber während der Elektrolyse in Abhängigkeit von der Temperatur des Anolyten ein stationärer Zustand (unter Extraktionsbedingungen) einstellt, in dem mindestens 15 % bzw. 20 % N&sub2;O&sub5; und N&sub2;O&sub4; (bezogen auf das Gewicht) enthalten sind.
- Ferner ist vorgesehen, daß in der elektrochemischen Zelle 2 eine kationische Austauschmembran wie NAFION 324 oder NAFION 350, bei denen es sich um von Dupont de Nemour hergestellte geschützte Materialien handelt, verwendet wird. In dem Verfahren ist die Konzentration an N&sub2;O&sub4; im Anolyt höher als 20 % G/G, so daß eine Kationenaustauschmembran verwendet werden kann, ohne daß sich ein inakzeptabel geringer Wirkungsgrad ergibt.
- Die Vorrichtung stellt ferner Einrichtungen bereit, mit denen ein kleinerer Teil (z.B. zwischen 1 % und 20 %) des N&sub2;O&sub5;/HNO&sub3;/N&sub2;O&sub4;-Anolytstroms vom Rest des Anolytstroms abgetrennt werden kann. Der abgetrennte Teil ist in Figur 1 mit 31 bezeichnet. Durch Abtrennung eines lediglich geringen Teils des Anolyten zur weiteren Behandlung kann das elektrochemische Hauptverfahren kontinuierlich unter stationären Bedingungen betrieben und das Gleichgewicht gelöster Stoff/Lösungsmittel die ganze Zeit über aufrechterhalten werden. Darüber hinaus ist durch Anwendung eines kontinuierlichen Abtrennverfahrens nur die Entfernung eines verhältnismäßig geringen Teils des gelösten Stoffes N&sub2;O&sub5; erforderlich, und da die Phasentrennung in N&sub2;O&sub4;- und HNO&sub3;- Phase praktisch unter Gleichgewichtsbedingungen eintritt, sind umständliche, mit einem Stofftransport des gelösten Stoffes verbundene Gegenstromverfahren nicht erforderlich. Es ist klar, daß sich durch die Anwendung des kontinuierlichen Abtrennverfahrens zur kontinuierlichen Abgabe aus dem Elektrolyseverfahren ein insgesamt sehr wirtschaftliches Verfahren ergibt, daß außerdem gut als industrielles Verfahren geeignet ist.
- Die Vorrichtung stellt ferner einen Mischer 32 bereit, in welchen der kleinere Teil eingeführt wird und in dem weiteres N&sub2;O&sub4; in den kleineren Teil eingeführt werden kann. Danach kann der kleinere Teil (wobei N&sub2;O&sub4; zugesetzt wird oder nicht) unter Verwendung des Kühlers 33 auf eine Temperatur von etwa -5ºC bis +5,0 gekühlt werden.
- Die Vorrichtung stellt ferner einen Abscheider 34 bereit, in den die Lösung oder das Gemisch (gegebenenfalls gekühlt) dann eingeführt werden. Der Abscheider 34 ermöglicht die Auftrennung des kleineren Teils in zwei Teile, nämlich in eine obere N&sub2;O&sub4;-Schicht, die N&sub2;O&sub5; und geringe Menge HNO&sub3; enthält, und in eine untere HNO&sub3;-Schicht, die sowohl N&sub2;O&sub5; als auch N&sub2;O&sub4; enthält.
- Der Abscheider 34 kann außerdem Kühleinrichtungen, durch welche der kleinere Teil bei der gewünschten Temperatur gehalten wird, um die Bildung der oberen und unteren Schicht zu beschleunigen, und Entnahmeeinrichtungen, mit denen die obere und die untere Schicht voneinander getrennt werden können, aufweisen.
- In dieser Ausführungsform ist ferner eine Einrichtung zum Entziehen in Form eines Kristallisators 41 vorgesehen, in den die obere N&sub2;O&sub4;-Schicht geführt wird. In dem Kristaihsator 41 wird die N&sub2;O&sub4;-Schicht zur Einleitung der N&sub2;O&sub5;- Ausfällung gekühlt. Da bei tieferen Temperaturen die Viskosität des Gemisches für eine zufriedenstellende Abtrennung des kristallinen N&sub2;O&sub5; aus der Lauge zu hoch wird, stellt eine Temperatur von -15ºC eine praktikable untere Grenze für den Betrieb des Kristallisators 41 dar.
- Die aus dem Kristallisator erhaltenen N&sub2;O&sub5;-Kristalle sind lediglich leicht mit HNO&sub3; und N&sub2;O&sub4; verunreinigt und können daher entnommen und wieder in einem geeigneten organischen Lösungsmittel wie Dichlormethan gelöst werden.
- Die durch den Abscheider 34 gebildete HNO&sub3;-Lösungsmittelphase wird in die Anolytschleife 11 rückgeführt.
- Außerdem wird der N&sub2;O&sub4;-Abstrom, der übriggleibt, wenn der N&sub2;O&sub4;-Schicht das N&sub2;O&sub5; entzogen wird, in einen N&sub2;O&sub4;-Aufbewahrungsbehälter 42 ein- und rückgeführt, wobei aus dem Tank 42 N&sub2;O&sub4; in einer solchen Menge im Mischer 32 in den abgetrennten Teil 31 eingespritzt werden kann, daß der Teil vor seiner Auftrennung im Abscheider 34 gesättigt wird, nämlich wie oben erläutert.
- Durch diese Rückführung von in anderen Fällen als Abfall zu klassifizierenden Strömen müssen diese nicht entsorgt werden, was mit einem Kostenvorteil verbunden ist.
- Der besondere Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens beruht auf der Tatsache, daß die HNO&sub3;-Phase für N&sub2;O&sub4; einen hohen Wärmelöslichkeitskoeffizienten, jedoch für N&sub2;O&sub5; einen niedrigen Koeffizienten hat, wodurch die rasche Trennung der flüssigen Phasen ohne Kristallisation von festem N&sub2;O&sub5; möglich ist, wenn die Temperatur des Gemisches etwas abnimmt, und die N&sub2;O&sub4;-Phase sowohl einen geringen Gehalt als auch einen niedrigen Löslichkeitskoeffizienten für HNO&sub3;, jedoch einen hohen Koeffizienten für N&sub2;O&sub5; hat, wodurch die rasche und leichte Bildung von verhältnismäßig reinen N&sub2;O&sub5;- Kristallen durch Erniedrigung der Temperatur dieser Phase möglich ist. Somit wird durch die Erniedrigung der Temperatur in zwei Stufen und eine Phasentrennung als Zwischenstufe der übergang des N&sub2;O&sub5; aus einem gesättigten Einphasen-Dreikomponentengemisch in eine Lösung in N&sub2;O&sub4; bewirkt, aus der es leicht und in im wesentlichen reiner Form, die sich zum Wiederlösen in einem geeigneten organischen Lösungsmittel eignet, kristallisierbar ist.
- Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird nun beispielhaft erläutert.
- Auf einem Verfahren zum Betrieb einer elektrochemischen Zelle zur Bildung von N&sub2;O&sub5; in einem Gemisch aus N&sub2;O&sub4; und HNO&sub3; nach bekannten Verfahren (vgl. UK-Patent 2 245 003) beruhend, wurden synthetische Gemische sämtlicher drei Bestandteile hergestellt und gründlich durchmischt und sich dann jeweils in zwei Schichten trennen gelassen, die dann isoliert wurden. Die synthetischen Gemische bildeten jeweils ein Produkt einer derartigen elektrochemischen Zelle nach, zu dem N&sub2;O&sub4; zugegeben und das auf eine Temperatur von 15ºC gekühlt worden war. Nach der Trennung wurden Proben jeder Schicht hinsichtlich der Zusammensetzung der oberen und der unteren Phasen analysiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
- Ein synthetisches Gemisch mit einer Zusammensetzung, die etwa der der in Beispiel 1 erhaltenen oberen Schichten entsprach, wurde gravimetrisch hergestellt. Das Gemisch wurde dann zum Erhalt von Kristallen gekühlt, die abfiltriert und mit kaltem Dichlormethan gewaschen wurden. Die Analyseergebnisse des ursprünglichen synthetischen Gemisches und des daraus erhaltenen kristallinen Produktes vor und nach dem Waschen sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
- Die in den Beispielen 1 und 2 und in bezug auf das Diagramm des Verfahrensablaufes von Figur 2 beschriebenen Verfahren können nun unter Bezugnahme auf Figur 3 weiter erklärt werden, die eine vereinfachte Darstellung des Phasendiagramms von Figur 1 ist, das nur die Solidus- und Liquiduskurven dieses Diagramms eingezeichnet aufweist. Darüber hinaus zeigt das Phasendiagramm von Figur 3 bestimmte Verbindungslinien, welche die Zusammensetzungen von zwei flüssigen Phasen, die im Gleichgewicht nebeneinander vorliegen, verbinden. Solche flüssigen Phasen im Gleichgewicht sind möglich, wenn die entsprechenden Zusammensetzungen bei einer gegebenen Temperatur jeweils auf einer der zwei Liquiduskurven für diese Temperatur liegen.
- Beispielsweise stellen die Datenpunkte A und L auf der linken Achse des Diagramms von Figur 1 zwei sich im Gleichgewicht befindliche Zusammensetzungen dar, die durch eine entlang der linken Achse liegende Verbindungslinie verbunden sind. Wenn man jetzt zu Zusammensetzungen übergeht, die weiter rechts auf jeder Liquiduskurve liegen, sind die Paare von Zusammensetzungen, die sich im Gleichgewicht befinden, durch Verbindungslinien dargestellt, die weitgehend parallel zur linken Achse liegen, wobei ihre genaue Anordnung die bevorzugte Aufnahme des gelösten Stoffes N&sub2;O&sub5; in einer der Lösungsmittelphasen wiederspiegelt.
- Der Punkt V stellt eine typische Anolytzusammensetzung zum Betrieb einer elektrochemischen Zelle bei +15ºC dar, d.h. mit ca. 30 Gew.-% N&sub2;O&sub4; und ca. 23 Gew.-% N&sub2;O&sub5;. Das Einspritzen von N&sub2;O&sub4; in diese Zusammensetzung (unter wirksamem Durchmischen) wird durch die Bewegung in Richtung des Pfeils entlang der Linie VV' dargestellt, wobei die Zusammensetzung V' der Zusammensetzung der Mutterlauge ent spricht, die nach der endgültigen Kristallisation von N&sub2;O&sub5; übrig bleibt. In Abhängigkeit von den entsprechenden Mengen an zugegebenem N&sub2;O&sub4; und vom kleineren Teil des Anolyten der Zusammensetzung V läßt sich sagen, daß das Gemisch eine Zusammensetzung bekommt, die im Diagramm von Figur 3 durch den Punkt W dargestellt ist. In der gewählten Ausführungsform stellt dies eine Zusammensetzung mit ca. 46 Gew.-% N&sub2;O&sub4; und ca. 19 Gew.-% N&sub2;O&sub5; dar, d.h. es handelt sich annähernd um die gleiche Zusammensetzung wie bei den Gemischen von Beispiel 1.
- Zusammensetzung W ist kein stabiles Gemisch, sondern bildet, wenn es sich trennen gelassen wird, zwei Phasen oder Schichten mit Zusammensetzungen, die durch die entsprechenden Punkte W' und W", welche auf den zwei Liquiduslinien an jedem Ende der Verbindungslinie W' und W" liegen, dargestellt werden. Von diesem Punkt an sind die zwei Schichten getrennt, und die schwerere Säureschicht, die durch den Punkt W' dargestellt wird, wird in die Anolytschleife (wie oben in Verbindung mit Figur 2 beschrieben) rückgeführt, während die Zusammensetzung W", in der N&sub2;O&sub4; das Lösungsmittel ist, in den Kühler und den Kristallisator eingeführt wird. Die Zusammensetzungen bei W' und W" entsprechen etwa denen der in Beispiel 1 (Tabelle 2) gebildeten zwei Schichten.
- Wenn die N&sub2;O&sub4;-Lösungsmittelschicht (W") gekühlt wird, kristallisiert wie durch die Linie W"X' dargestellt festes reines N&sub2;O&sub5; aus. Wenn N&sub2;O&sub5; auskristallisiert (d.h. eine durch X' dargestellte Zusammensetzung) wird die übrigbleibende N&sub2;O&sub4;-Schicht mit N&sub2;O&sub4; angereichert, was durch eine Zusammensetzung bei Punkt X dargestellt wird. Diese Zusammensetzung ist wieder unstabil und das Ergebnis könnte eine weitere Trennung in durch die Punkte Y und Y' (die diesmal an jedem Ende der Verbindungslinie YY' auf der entsprechenden Liquiduskurve bei -15&sup4;C liegen, weil die Flüssigkeit gekühlt wird) dargestellte Zusammensetzungen sein. In der Praxis wird sämtliche abgetrennte HNO&sub3;, die entstehen könnte (d.h. Zusammensetzung Y) in der N&sub2;O&sub4;- Hauptphase (Zusammensetzung YI) mitgenommen und über den N&sub2;O&sub4;-Aufbewahrungsbehälter 42 (Figur 2) in den früheren Verfahrensschritt rückgeführt.
- Zusammengefaßt wird für eine vorgegebene Anolytzusammensetzung V die extrahierte N&sub2;O&sub5;-Menge durch die Fließgeschwindigkeit in der Anolytschleifenentnahme, durch die damit vermischte Menge an N&sub2;O&sub4;-Lauge und durch die relativen Temperaturen der Trennstufe und des Kristallisators kontrolliert.
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; in
einem organischen Lösungsmittel, bei dem:
Anolyt- und Katholytströme von N&sub2;O&sub4; in HNO&sub3; durch
entsprechende Anoden- und Kathodenkompartimente (10,
20) einer elektrochernischen Zelle (2) geführt werden,
während an deren Anode und Kathode eine
Potentialdifferenz angelegt wird, wodurch elektrischer Strom
durch die Zelle fließt und N&sub2;O&sub5; im Anodenkompartiment
elektrochemisch gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
als weitere Schritte:
ein Teil (31) des Anolytstroms abgetrennt und durch
Kühlen und/oder durch Zugabe von N&sub2;O&sub4; unter
gründlichem Durchmischen der abgetrennte Teil in eine erste
N205 enthaltende N&sub2;O&sub4;-Lösungsmittelphase und eine
zweite ebenfalls N&sub2;O&sub5; enthaltende
HNO&sub3;-Lösungsmittelphase aufgetrennt wird,
die zwei Phasen in einem Abscheider (31) getrennt
werden und
N&sub2;O&sub5; aus der ersten N&sub2;O&sub4;-Phase in ein organisches
Lösungsmittel unter Bildung einer Lösung von
N&sub2;O&sub5; darin gewonnen wird,
wobei die Konzentration an N&sub2;O&sub4; in dem Anolytstrom bei
mindestens 20 Gew.-% gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach der Zugabe von
N&sub2;O&sub4; zu dem abgetrennten Teil der Teil auf eine
Temperatur zwischen -5 und +15ºC gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Konzentration an N&sub2;O&sub4; in dem Anolytstrom bei mindestens
30 Gew.-% gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
Konzentration an N&sub2;O&sub5; in dem Anolytstrom bei
mindestens 15 Gew.-% gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Konzentration bei
mindestens 20 Gew.-% gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Temperatur des die elektrochemische Zelle
verlassenden Anolytstroms im Bereich von 0 bis 30ºC
gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Teil des Anolytstroms, der abgetrennt wird,
ein kleinerer Teil davon ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der kleinere Teil 1
bis 20 Gew.-% des Anolytstroms ausmacht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der kleinere Teil
etwa 5 Gew.-% des Anolytstroms ausmacht.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das N&sub2;O&sub5;-Produkt aus der ersten N&sub2;O&sub4;-Phase
gewonnen wird, indem die N&sub2;O&sub4;-Phase zur Einleitung der
Kristallisation aus der Lösung oder an einer kalten
Oberfläche (41) gekühlt und dann entsprechend der
Feststoff abfiltriert oder die flüssige Phase von der
Oberfläche ablaufen gelassen und darauf das feste N&sub2;O&sub5;
wieder in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das
N&sub2;O&sub5;-Produkt aus der ersten N&sub2;O&sub4;-Phase durch Anlegen
eines verringerten Druckes an die N&sub2;O&sub4;-Phase zum
Abdestillieren des N&sub2;O&sub4;-Lösungsmittels gewonnen und das
gebildete N&sub2;O&sub5; wieder in einem organischen
Lösungsmittel gelöst wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das
N&sub2;O&sub5;-Produkt aus der erste N&sub2;O&sub4;-Phase gewonnen wird,
indem die N&sub2;O&sub4;-Phase direkt in ein organisches
Lösungsmittel eingeführt und das Gemisch unter
verringertem Druck zur Entfernung des flüchtigen N&sub2;O&sub4;
unter Rücklassung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; in dem
organischen Lösungsmittel fraktioniert destilliert
wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das organische Lösungsmittel Dichlormethan oder
Acetonitril ist.
14. Vorrichtung (1) zur Verwendung in einem Verfahren zur
Herstellung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; in einem organischen
Lösungsmittel, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine elektrochemische Zelle (2), die entsprechende
Anoden- und Kathoden-Kompartimente (10, 20) mit
entsprechender Anode und Kathode bereitstellt, wobei
durch die Kompartimente entsprechende erste
Anolytund zweite Katholytströme von N&sub2;O&sub4; in HNO&sub3; geführt
werden können und die Zelle ferner Einrichtungen zum
Anlegen einer Potentialdifferenz an die Anode und die
Kathode aufweist, wodurch beim Gebrauch ein
elektrischer Strom durch die Zelle fließt und N&sub2;O&sub5;
elektrochemisch im Anodenkompartiment gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung außerdem aufweist:
Einrichtungen zum Abtrennen eines Teils (31) des
Anolytstroms und Einrichtungen (33) zum Kühlen des
abgetrennten Teils zur Bildung einer ersten N&sub2;O&sub5;
enthaltenden N&sub2;O&sub4;-Lösungsmittelphase und einer zweiten
HNO&sub3; -Lösungsmittelphase,
einen Abscheider (34) zum Trennen der zwei Phasen und
Einrichtungen zur Gewinnung von N&sub2;O&sub5; aus der ersten
N&sub2;O&sub4;-Phase in ein organisches Lösungsmittel zur
Herstellung einer Lösung von N&sub2;O&sub5; darin.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, die außerdem
Einrichtungen (32) zum Einspritzen eines Stromes N&sub2;O&sub4; in den
aus dem Anolytstrom abgetrennten Teil vor dem Kühlen
des Teils aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei der nach
der Gewinnung von N&sub2;O&sub5; aus der N&sub2;O&sub4;-Phase
übrigbleibende N&sub2;O&sub4;-Abstrom in den Anolytstrom der
elektrochemischen Zelle rückgeführt wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei mindestens ein
Teil des N&sub2;O&sub4;-Abstroms zum Einspritzen in den
abgetrennten Teil des Anolytstroms rückgeführt wird.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei
die abgetrennte HNO&sub3;-Lösungsmittelphase in den
Anolytstrom der elektrochemischen Zelle rückgeführt wird.
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