-
Verfahren zur Darstellung von Ammoniumsulfat und Alkalisulfat aus
deren Doppelsalzen Das Verfahren betrifft im wesentlichen die Verwertung von Laugen,
welche beide Sulfate gelöst enthalten, insbesondere von solchen, welche bei der
Behandlung der Doppelsalze von Magnesiumsulfat und Calciumsulfat mit Alkalisulfaten
oder von Salzgemischen gleicher Zusammensetzung, in denen auch die Alkalisulfate
ganz oder zum Teil durch Alkalichloride ersetzt sein können, mit Ammoniak und Kohlensäure
erhalten werden. Es beruht vor allem auf der Tatsache, daß bei höherer Temperatur
die Doppelsalze von Ammoniumulfat mit den Alkalisulfaten nicht mehr beständig sind
und daß es daher bei höherer Temperatur gelingt, eine glatte Aufspaltung zu erreichen,
wobei die Höchstausbeuten dann erhalten werden, wenn die Konzentrationsverhältnisse
bei möglichst hoher Temperatur so gewählt werden, daß neben dem Alkalisulfat auch
Ammoniumsulfat aufzutreten beginnt. Bei der Abkühlung der vom Alkalisulfat getrennten
Lösungen wird ein im wesentlichen aus Doppelsalz bestehendes Kristallisat neben
einer Mutterlauge erhalten, welche außer an diesem Salze auch an Ammoniumsulfat
gesättigt ist. Wird dieseLösung wieder verdampft, so wird Am@moniumsulfat abgeschieden.
Die Verdampfung wird fortgesetzt, bis neben dem Ammoniumsulfat Natriumsulfat sich
abzuscheiden beginnt und die heiße Lösung wieder die Zusammensetzung der vorher
zur Kristallisation gebrachten Lösung zeigt. Diese Lösung liefert also bei der Kristallisation
erneut Doppelsalz und kann wieder unter Absaheidung von Ammoniumsulfat verdampft
werden, so daß eine vollständige Trennung der Sulfate gelingt, wenn dieselben in
Form ihrer Doppelsalze oder von deren Lösungen vorliegen, wobei die Mutter- und
Decklaugen immer wieder sinngemäß verwandt werden können. Die Lösungen der Doppelsalze
können aber auch mit Alkalichlorid bzw. Ammoniumchlorid bis zur Sättigung an diesen
Salzen unter Abscheidung von Alkal;isulfat bzw. Ammoniumsulfat versetzt werden.
So ergibt die obige in der Hitze auf solche Konzentration gebrachte Lösung der Doppelsalze,
daß neben Alkalisulfat Ammoniumsulfat aufzutreten beginnt, beim Versetzen mit Alkalichlorid
in der Hitze eine weitere Abscheidung von Alkalisulfat, dessen Höchstausbeute mit
zier Sättigung an Alkalichlorid' erreicht wird, während dieselbe Lösung, mit Ammoniumchlorid
versetzt und zur Kristallisation gebracht, Ammoniumsulfat liefert, dessen Höchstausbeute
erreicht ist, wenn die Mutterlauge an Ammoniumchlorid gesättigt ist. Die auf diesem
Wege gewonnenen Laugen können in derselben Weise zur Umwandlung weiteren Doppelsalzes
in die Komponenten verwandt oder in bekannter Weise auf die Chloride verarbeitet
werden. Es ist selbstverständlich, daß nach demselben Verfahren auch eine Umwandlung
der einzelnen
Salze wie die von Ammoniumsulfat durch Alkalichlorid
in Alkalisulfat und Ammoniumchlorid wie auch die umgekehrte Reaktion durchgeführt
werden kann, wobei auf dem Umwege über die Doppelsalze, wie aus den Ausführungsbeispielen
zu entnehmen ist, größere Ausbeuten als bei der direkten Darstellung erhalten werden.
Durch Einführung der entsprechenden Chloride läßt sich auch die Menge des vorwiegend
gewünschten Sulfats bis zur alleinigen Herstellung eines derselben erreichen. Statt
Kaliumsulfat wird aus Lösungen, welche an einem Natriumsalz gesättigt sind, Glaserit
erhalten. Für die nach dem eingangs erwähnten Verfahren erhaltenen Laugen, welche
nach Austreibung von Ammoniak und Kohlensäure entstehen, ergibt sich aus obigem
die Arbeitsweise ohne weiteres, je nachdem dieselben wesentlich nur Lösungen der
Sulfate sind oder auch Chloride enthalten. Die bei Verarbeitung der Magnesiumsulfatdoppelsalze
gegenwärtigen Mg-Salze modifizieren diese Arbeitsweise insbesondere nach Anspruch
2 wegen ihrer geringen Menge nicht wesentlich, während die an Mg-Salzen angereicherten
Mutterlaugen zwecks Ausfällung des Magnesiums als Carbonat am besten in jenen Betrieb
zurückgeführt werden. Das Verfahren soll in folgendem an einigen Ausführungsbeispielen
erläutert werden. Ausführungsbeispiele i. Eine io8Teile '.\Tatriumsulfat-Ammoniumsulfat-Tetrahy.drat
(N H4) 2 S O Na, SO, '4-1-1,0 enthaltende Lösung wurde unter Abschei,dung von 28
Teilen Natriumsulfat eingeengt, bis diesem kleine Mengen Ammoniurnsulfat sich beizumengen
begannen. Die so erhaltene Lösung zeigte die folgende Zusammensetzung: 41,3 °@"
Ammoniumsulfat, 15,7 "%" Natriumsulfat, (1) 43 °/" Wasser. Bei der Abkühlung dieser
Lauge kann aus derselben eine Kristallisatian (31 Teile) erhalten werden, welche
neben Ammoniumsulfat Natriumsulfat-Tetrahydrat 16 °/" Ammoniumsulfat enthält, während
die Mutterlauge die folgende Zusammensetzung aufweist: 38,3 °/" Ammoniumsulfat,
7,2 "/o Natriumsulfat, (2) 54,5 "@o Wasser. Diese Lauge, welche ihre gleiche Zusammensetzung
beibehält, wenn sie bis zur Wiederauflösung des freien Ammoniumsulfats oder von
ihrer Abkühlung mit Wasser oder geeiä neten Laugen entsprechend verdünnt wird, wird
unter Abscheidung von Ammoniumsulfat (13 Teile) so weit verdampft; bis eine Lösung
der obigen Zusammensetzung i erhalten wird, welche wieder bei der Kristallisation
das Doppelsalz und Lauge 2 liefert.
-
2. Die wie bei Beispiel i aus io8 Teilen Tetrahydrat unter Abscheidung
von 'Natriumsulfat erhaltene heiße Lösung i wird vom Natriumsulfat getrennt und
mit 16 Teilen Ammoniumchlorid versetzt, worauf bei der Abkühlung 46 Teile Ammoniumsulfat
und die an Ammoniumchlorid und Ammoniuins2i1_fat gesättigte Lösung folgende Lauge
erhalten werden: 16,9 °/o Ammoniumchlorid, 7,1 "j" Natriumchlorid, 13,9 °@"
Natriumsulfat, (3) 62,1 °4 Wasser. 3. Die wie bei Beispiel i aus io8 Teilen Tetrahydrat
unter Abscheidung von 28 Teilen atriumsulfat erhaltene heiße Lösung i wird N
N t' mit Natriumchlorid bis zur Sättigung an diesem Salze (4o Teile) versetzt.
Es werden insgesamt 83 Teile IN: atriumsulfat neben der folgenden Lauge erhalten:
36,5 "@" Ammoniumchlorid, o,6 °@" Natriumchlorid, (4@ 13,7 "@o Natriumsulfat.
-
49,2 °/o Wasser. Diese liefert bei der Kristallisation I9,5 Teile
Ammoniumchlorid und die folgende Mutterlauge: 21,1 "/" Ammoniumchlorid, o,8 "@o
Natriumchlorid, 17,0 "@" Natriumsulfat, (5) 61,1 "@o Wasser. 4. Aus
einer Lösung von 45 Teilen Ammoniuinsulfat wurden auf Zusatz von 4o,5Teilen Natriumchlorid
bei ioo° 24,7Teile Natriumsulfat neben der Lauge :4 erhalten.
-
Es ist ein Verfahren bekannt, nach dem das Doppelsalz des Ammoniumsulfats
und Natriumsulfats mit Lösungen dieses Salzes oder solchen von Ammoniumsulfat auf
den Siedepunkt erhitzt werden soll, wobei sich wasserfreies Natriumsulfat abscheidet
und aus der heißen Lösung durch Kristallisation Ammoniumsulfat gewonnen werden soll,
das aber mit erheblichen Mengen von Natriumsulfat verunreinigt ist. Es fehlt bei
diesem Verfahren die Erkenntnis, daß für die Erzielung bestmöglicher Ausbeuten an
Natriumsulfat die heiße Lösung unter solchen Konzentrationsverhältnissen erhalten
werden muß, daß die an dem ausgeschiedenen Natriumsulfat gesättigte Lösung auch
eben oder fast Sättigung an Ammoniumsulfat erreicht haben
muß. Hierdurch
ist die günstigste Zusammensetzung der heißen Lösung eindeutig bestimmt.
-
Andererseits fehlt diesem Verfahren die Erkenntnis, daßAmmoniumsulfat
in von vornherein reiner Form und günstiger Ausbeute nur erhalten werden kann, wenn
an Ammoniumsulfat, aber nicht an \atriumsulfat gesättigte Lösungen, so z. B. die
Lösung 2 des Ausführungsbeispiels, verdampft werden, bis unter Abscheidung von reinem
Ammoniumsulfat eben oder fast Sättigung der Lösung auch an Natriumsulfat erreicht
ist oder auch diese Sättigungsverhältnisse durch Zusatz von Aminoniumstilfat reichen
Gemischen beider Sulfate zu der Ausgangslösung erreicht werden, ahne daß eine Verdampfung
erfolgt. Die Zusammensetzung der heißen Lösung in diesem Punkte ist wieder eindeutig
bestimmt durch die Angabe der Sättigung an beiden Salzen.
-
Es ist -ferner ein Verfahren bekannt, nach dem Ammoniumsulfat in heißer,
wässeriger Lösung mit einem Überschuß an Kochsalz unter solchen Konzentrationsverhältnissen
behandelt werden soll, daß die schließlich erhalte-ne heiße Lösung einen NH.Cl-Gehalt
von weniger als 75 Teilen auf zoo Teile Wasser aufweist. Auch bei diesem
Verfahren sind die günstigsten Herstellungsbedingungen weder für das nach dem Verfahren
zu gewinnende N H.. Cl, noch für das außerdem erhaltene Natriumsulfat erkannt. Die
größtmöglichen Ausbeuten für das Natriumsulfat sind gegeben, wenn die bei hoher
Temperatur unter Abscheidung von Na. S O,, erhaltenen, an Natriumsulfat und Ammoniumsulfat
gesättigten Lösungen unter weiterer Abscheidung von \ atriumsulfat mit so viel N
a Cl versetzt werden, daß an diesem Salze Sättigung besteht. Aus der Mutterlauge
kristallisiert dann reines Ammoniumchlorid, und zwar gleichfalls in größerer Menge
als nach dem bekannten Verfahren. Auch bei dieser Arbeitsweise gemäß Anspruch 2
sind die Konzentrationsverhältnisse eindeutig bestimmt.