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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Salpetersäure durch
Umsetzung von Schwefelsäure mit Salpeter Um Salpetersäure durch Umsetzung von Schwefelsäure
mit Salpeter kontinuierlich herzustellen, hat man bereits vorgeschlagen, in eine
mit einer großen Masse von heißflüssigem Bisulfit beschickte Retorte gleichzeitig
Salpeter und Schwefelsäure einzutragen, die abdestillierende Salpetersäure aufzufangen
und Idas durch Neubildung entstandene Bisulfat vom Boden der Retorte in heißflüssigem
Zustande zweckmäßig mit Hilfe eines Überlaufes kontinuierlich abfließen zu lassen.
Es ist ferner bekannt, das Nitrat mit der Schwefelsäure vor dem Eintritt in die
Destillation unter Anwendung einer zum Abtreiben der flüchtigen Verunreinigungen
genügenden Wärme zu einem feinen Schlamm zu mischen und das Gemisch am einen Ende
eines von einem Heizmantel umgebenen, mit Dämpfeabzug versehenen Gefäßes kontinuierlich
einzuführen und am anderen Ende die Abfalllauge kontinuierlich abzuziehen.
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Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß zur Beheizung der
Retorte, die durch die Wand erfolgt, verhältnismäßig hohe Temperaturen erforderlich
sind, die leicht zu Verlusten an Salpetersäure durch Bildung nitroser Gase führen;
ferner bedingt die Beheizung durch die Wand eine im Verhältnis zur Leistung große
Retorte.
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Zur Behebung der Nachteile der bekannten Verführen erfolgt gemäß vorliegender
Erfindung die kontinuierliche Herstellung von Salpetersäure durch Umsetzung von
Schwefelsäure mit Salpeter in der Weise, daß zunächst in einem kontinuierlich arbeitenden
Lösekessel der für die Verarbeitung bestimmte
Salpeter mittels
der entsprechenden Menge Wasser zu einer kochend gesättigten Lösung oder annähernd
gesättigten Lösung gelöst wird. Die so erhaltene heiß bzw. kochend gesättigte Salpeterlösung
wird nunmehr einem Gegenstromapparat, beispielsweise einer Rektifizierkolonne, zugeleitet,
die durch Einleiten eines Dampfstromes an ihrem unteren Auslauf im Gegenstrom beheizt
wird. Gleichzeitig wird auf den Oberteil der Kolonne die für die Umsetzung benötigte
Menge Schwefelsäure aufgegeben. Dieser Oberteil ist genau so eingerichtet wie der
Unterteil, d. h. er ist entweder mit Glockenböden versehen oder aber als sogenannte
Füllkörpersäule ausgebildet und so angeordnet, @daß sein Ablauf auf den obersten
Horizont des Unterteiles abläuft. Dort mischt sich die Schwefelsäure mit der Salpeterlösung
und durchfließt den Unterteil, wobei durch den entgegenströmenden Dampf die fortlaufend
entwickelte Salpetersäure abgetrieben und im weiteren Durchströmen :des gesamten
Unterteiles nach oben immer stärker konzentriert wird. Schließlich treten dieDämpfe
indenOberteilüber, wo sie mit reiner, gegebenenfalls vorgewärmter Schwefelsäure
zusammentreffen, und zwar auch in einem entsprechend langen Gegenstromweg, so daß
jeder etwaige Wassergehalt :der Salpetersäuredämpfe von dieser Schwefelsäure zurückgehalten
wird, d. h. also mit der Wirkung, daß die Salpetersäuredämpfeden Oberteil praktisch
wasserfrei verlassen. Natürlich enthalten die Salpetersäuredämpfe bei jeder kontinuierlichen
Abtreibung das gesamte Chlor, welches in Form von. Natriumchlorid bzw. Chlorat und
Perchlorat im Salpeter enthalten. ist. Aber die Abscheidung dieses an sich für die
Salpetersäure unerwünschten Chlors geschieht bereits seit langer Zeit in den modernen
Kondensationen mit einer solchen Ausbeute, d. h. mit einem so geringen Verlust an
Salpetersäure,-daß hierüber näheres an dieser Stelle nicht angeführt zu werden braucht.
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Um das Verfahren besonders wirtschaftlich zu gestalten, wird nun der
für die Abtreibung in der Gegenstromapparatur erforderliche Dampf nicht von außen
entnommen, sondern durch das Eindampfen der abfließenden sogenannten Bisulfatlauge
erzeugt, so daß also hier dieser Abtreibedampf einen gewissen Kreislauf in dem System
beschreibt. Selbstverständlich wird auch der für die Auflösung des Salpeters zu
einer kochend gesättigten Lösung benötigte Wärmeaufwand-durch den Dampf gedeckt,
der durch das Einkochen der abfließenden Lauge der Hauptabtreibekolonne erzeugt
wird und der gegebenenfalls zur Vereinfachung der Arbeitsweise durch direkte Ennblasung
in den Lösekessel für Salpeter nutzbar gemacht wird. Im übrigen. unterscheiden sich
die Verhältnisse nicht von der bisherigen Arbeitsweise, besonders bezüglich des
Verhältnisses von Schwefelsäure zu Salpeter, und da der Wasserdampf immer wieder
zum Abtreiben der Kolonne benutzt wird, auch nicht in bezug auf das ablaufende Produkt,
welches, wie auch bisher, in der Hauptsacke als Bisulfat zu bezeichnen ist. Man
kann natürlich auch das Verfahren auf verschiedene Weise variieren-, z. B. indem
man nicht den gesamten Salpeter in kochend gesättigte Lösung verwandelt, sondern
nur einen gewissen Teil, und daß man den anderen Teil an einer anderen Stelle in
fester Form, d. h. in Kristallform, in den Abtreibepro:zeß einführt. Man kann auch
zur Verminderung der durch die Lösung eingeführten Wassermenge, wie schon angeführt,
nur einen bestimmten, natürlich größeren Anteil des Salpeters zu kochend gesättigter
Lösung verwandeln und mit dieser Lösung den übrigen Teil in die Kolonne einspülen,
womit gewisse Einlaufschwierigkeiten, die bei ähnlichen Verfahren aufgetreten sind,
vermieden werden. Wesentlich hierbei ist immer, daß die Herstellung der Schwefelsäure-Salpetermischung
innerhalb der Abtreibeapparatur erfolgt und daß die Schwefelsäure auf einem höheren
Horizont eingeführt wird als der Salpeter, wobei es gleichgültig ist, ob der Salpeter
auf einen Horizont oder .auf mehreren Horizonten eingeführt wird. Man könnte natürlich
grundsätzlich auch den gesamten Salpeter in Kristallform .in die Apparatur einführen,
doch bietet die Zugabe einer bestimmten Wassermenge auf den obersten Boden des Unterteiles
insofern gewisse Vorteile, als damit eine gewisse Dünnflüssigkeit der Lösung erzielt
wird, die für den Abtrei:beprozeß günstiger ist als die zähere Lösung, die durch
die Einführung des trockenen Salpeters entstehen würde. Auch die Umsetzgeschwindigkeit
wird durch eine frühzeitige Zugabe einer bestimmten Wassermenge bedeutend erhöht.
Die Einführung der Schwefelsäure am oberen Ende des Gegenstromweges sorgt stets
dafür, daß die Salpetersäuredämpfe diesen Gegenstromweg wasserfrei verlasen.