DE277092C

DE277092C -

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Publication number: DE277092C
Application number: DE1913277092D
Authority: DE
Priority date: 1913-03-11
Filing date: 1913-03-11
Anticipated expiration: 1933-03-12
Also published as: FR461452A; GB191319881A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 277092 -KLASSE 12*. GRUPPE

Dr. CARL UEBEL in HEIDELBERG.

Bei den bekannten Verfahren zur Gewinnung von Salpetersäure aus Nitraten und Schwefelsäure führt man stets entweder chargenweise oder kontinuierlich ein Gemisch von der Bildung von Bisulfat bzw. Sulfat entsprechenden Teilen von Nitrat und Schwefelsäure in den Reaktionsraum ein und bewirkt durch allmählich gesteigerte Erhitzung die Umsetzung des Salpeters mit der Schwefelsäure

ίο und die Abdestillierung der Salpetersäure. Bei diesen Verfahren zeigt sich jedoch der Nachteil, daß sich nur zunächst ein Teil des Salpeters mit der Schwefelsäure umsetzt, während der übrige Teil sich als Kristallkruste am Boden des Reaktionsraumes ansetzt. Diese Salpeterkruste wird hier leicht überhitzt und gibt dadurch Veranlassung zum Überschäumen des Reaktionsraumes oder zu explosionsartigen Gasentwicklungen, wodurch trotz sorgfältigster Überwachung der Retortenfeuerung ein häufiges Ausblasen von Salpetersäuredämpfen und damit eine Gefährdung der Arbeiter veranlaßt wird. Außerdem findet auch infolge der Überhitzung der SaI-peterkruste am Boden der Retorte eine Zersetzung statt, die Verluste an Salpetersäure ergibt.

Diese Übelstände sollen nun durch die neue Erfindung beseitigt werden. Das neue Verfahren zur Darstellung von Salpetersäure aus Nitraten und Schwefelsäure besteht im wesentlichen darin, daß die ganze zur Zersetzung des Nitrates erforderliche Menge Schwefelsäure zunächst nur mit einem Teil, z. B. etwa der Hälfte der Nitratcharge, in den Reaktionsraum eingeführt und hier auf eine Temperatur 45

erhitzt wird, die so hoch gehalten ist, daß zAvar die ganze Menge des eingeführten Salpeters umgesetzt wird, jedoch nur hochprozentige Salpetersäure überdestilliert (Phase i).

Darauf wird die z\veite Hälfte bzw. der Rest der Nitratcharge in den Reaktionsraum zu der dort befindlichen Reaktionsmasse eingeführt und die Temperatur gesteigert (Phase 2).

AViIl man auch in. der zweiten Phase nur hochkonzentrierte Säuren abdestillieren, so darf die Steigerung der Temperatur nur so hoch getrieben werden, daß das in der Masse befindliche Wasser noch nicht ausgetrieben wird. Ist nun die Abdestillation der konzentrierten Salpetersäure beendet, so wird der Reaktionsrückstand der Phase 2 in einen besonderen Reaktionsraum übergeführt und hier unter weiterer Steigerung der Temperatur das vorhandene Wasser und die letzten Reste von Salpetersäure ausgetrieben (Phase 3).

Die praktische Ausführung des Verfahrens soll im folgenden an dem Beispiel der Verwendung von Chilisalpeter näher beschrieben werden.

Für die Ausführung des Verfahrens eignet sich am besten ein System von drei Kesseln, von denen zwei parallel geschaltet sind, während der.dritte mit den beiden anderen Kesseln in Verbindung steht. Alle drei Kessel werden in bekannter Weise geheizt. Zweckmäßigerweise arbeitet man so, daß, während in dem ersten Kessel die eine Phase, in dem zweiten Kessel die andere Phase stattfindet, während der dritte Kessel zur Austreibung des Restes der Salpetersäure dient. Angenommen, Kes-

sei ι ist neu zu chargieren. Ohne daß eine Abkühlung des Kessels erforderlich wäre, wird nun in den Kessel, am besten mittels einer mechanischen Aufgebeschnecke o. dgl., allmählich ein Teil bis etwa zur Hälfte der, Salpetercharge und gleichzeitig die gesamte Menge Schwefelsäure, welche zur Umsetzung der ganzen Salpetercharge nötig ist, eingeführt. Die Zufuhr des Salpeters wird so geregelt, daß stets ein Überschuß von Schwefelsäure in dem Kessel vorhanden ist. Die Temperatur wird in dem Kessel während dieser Destillationsperiode auf ungefähr 140⁰ C gebracht und erhalten. Je nach dem Fortgang der Reaktion kann die Zufuhr von Salpeter und Schwefelsäure langsamer oder schneller erfolgen. Es findet nun eine Umsetzung nach folgender Gleichung statt:

Na N O₈ + 2 H₂ S O₄
= Na H S O₄ · H₂ S O₄ + H N O₃.

Da bei der herrschenden Temperatur von etwa 140⁰ C das vorhandene Wasser von der überschüssigen Schwefelsäure zurückgehalten wird, destilliert nur hochkonzentrierte Salpetersäure ab. Der Rückstand besteht aus Natriumpolysulfat. Nachdem diese Phase des Prozesses beendet ist, wird die Schwefelsäurezufuhr unterbrochen und der Rest bzw. die zweite Hälfte der Salpetercharge wiederum allmählich und dem Fortgang der Reaktion entsprechend in den Kessel eingeführt. Gleichzeitig wird die Temperatur auf 160 bis 170⁰ C gesteigert. Es findet nun eine Um-Setzung zwischen dem frischen Salpeter und dem vorhandenen Polysulfat statt, und zwar nach folgender Gleichung:

Na N O, + Na H S O₄ · H₂ S O₄ .= 2 Na H S O₄ + H N O₈.

Die erhaltene Säure ist ebenfalls noch konzentriert, jedoch je nach der Temperatursteigerung etwas schwächer wie von Phase 1. Nach Beendigung dieser Phase des Prozesses wird der Reaktionsrückstand, bestehend aus Bisulfat, Wasser und Salpetersäureresten, in den dritten Kessel übergeführt und hier unter Steigerung der Temperatur his auf etwa 250⁰ C und höher vollständig entwässert und von den letzten Spuren Salpetersäure befreit, die als schwache Säure gewonnen wird.

In dem Kessel 2 findet derselbe Vorgang wie in dem Kessel 1 statt, nur immer um eine Phase verschoben. Anstatt von den drei Kesseln zwei parallel zu schalten, kann man auch die drei Kessel hintereinander schalten und dann in dem ersten Kessel die erste Phase, in dem zweiten Kessel die zweite Phase und in dem dritten Kessel die dritte Phase des Prozesses stattfinden lassen. In diesem Falle wird in dem ersten Kessel etwa ein Äquivalent Salpeter und zwei Äquivalente Schwefelsäure eingeführt und die Temperatur auf 140⁰ gehalten. Ist die erste Phase des Prozesses beendet, so wird der Reaktionsrückstand dieser Phase in den zweiten Kessel übergeführt und dazu allmählich der Rest der Salpetercharge, jedoch keine Schwefelsäure, eingebracht. In dem z\veiten Kessel wird die Temperatur auf 160 bis 170⁰ C gehalten. Nach Beendigung der zweiten Phase des Prozesses wird dann der Rückstand in den dritten Kessel übergeführt und hier der Schlußbehandlung unterworfen.

Man kann auch alle Phasen in ein und demselben Kessel durchführen.

Verwendet' man als Ausgangsmaterial statt Chilisalpeter andere Nitrate, z. B. Kalksalpeter, so sind natürlich die erforderlichen Temperaturen und Mengenverhältnisse in den einzelnen Phasen entsprechend abzuändern.

Der Fortschritt des neuen Prozesses besteht darin, daß man einerseits, wie bereits erwähnt, die Übelstände der bisherigen Verfahren vermeidet, andererseits aber noch folgende Vorteile erzielt:

Zunächst erhält man durch die Teilung des Prozesses in die verschiedenen Phasen sehr konzentrierte Salpetersäure. Weiterhin ist man in der Lage, eine sehr gleichmäßige Destillation durchzuführen, da man die Salpeter- bzw. Schwefelsäurezufuhr je nach dem Fortgang des Prozesses und dem Erhitzungsgrad schneller oder langsamer erfolgen lassen kann. Dies hat einen sehr hygienischen und gefahrlosen Betrieb zur Folge. Schließlich erhält man auch eine gesteigerte Produktionsleistung, weil es nicht notwendig ist, die Kessel von einer Charge zur anderen wie bisher abzukühlen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von Salpetersäure aus Nitraten und Schwefelsäure, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze zur Zersetzung des Nitrates erforderliche Menge Schwefelsäure zunächst nur mit einem Teil der Nitratcharge in die Retorte eingeführt und auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der zwar die ganze Menge des eingeführten Nitrats umgesetzt wird, jedoch nur hochprozentige Salpetersäure überdestilliert (Phase 1), worauf die Einführung des Restes der Nitratcharge erfolgt und durch gesteigerte Erhitzung die vollständige Umsetzung des Nitrates bewirkt wird (Phase 2).

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Phase des Prozesses die Einführung des Nitrates und der Schwefelsäure gleichzeitig, und zwar in der

Weise geregelt und allmählich erfolgt, daß in dieser Phase Schwefelsäure stets im Überschuß vorhanden ist, während in der zweiten Phase Nitrat ohne Schwefelsäure, jedoch ebenfalls allmählich
wird.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch

eingeführt in der zweiten Phase auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher nur konzentrierte Salpetersäure abdestilliert, worauf der Reaktionsrückstand in einen besonderen Destillationsraum übergeführt wird, wo unter weiterer Steigerung der Temperatur das vorhandene Wasser und die letzten Reste von Salpetersäure ausgetrieben werden.