DE517919C - Verfahren zur Herstellung von Kaliumnitrat - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kaliumnitrat

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DE517919C
DE517919C DEK103389D DEK0103389D DE517919C DE 517919 C DE517919 C DE 517919C DE K103389 D DEK103389 D DE K103389D DE K0103389 D DEK0103389 D DE K0103389D DE 517919 C DE517919 C DE 517919C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D9/00Nitrates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D9/04Preparation with liquid nitric acid

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Kaliumnitrat Die Herstellung von Alkalinitraten durch Umsetzung von Chloriden mit Salpetersäure laut folgender Gleichung KCl + HN03=KNO@ -E- HCl ist an sich längst bekannt.
  • In dem Patent 242o4 wird vorgeschrieben, daß aus dem so entstandenen Reaktionsgemisch die gebildete freie Salzsäure unter Vakuum abdestilliert werden soll. Bis jetzt ist es aber nicht gelungen, auf diesem Wege eine industriell -,wertvolle Methode zu finden. Die Hauptschwierigkeit lag in zu großen Stickstoffverlusten, da sich freie Salpetersäure oder Salpeter in Gegenwart von Salzsäure sehr leicht zersetzt.
  • H_lO;-I-3HCIJNOCI+ Cl= + 2H=0 Die Umsetzung des Kaliumchlorids mit Salpetersäure zu Kaliumnitrat und Salzsäure geschieht in vorliegendem Verfahren, wie in obengenanntem Patent 24.2 014 vorgeschrieben. Laut diesem Patent kann man Salpetersäure von bis zu 35 % H N 0s benutzen, was sich durch eingehende Versuche in der Hauptsache bestätigt hat.
  • Dabei entsteht nach vollendeter Reaktion ein Brei, dessen Bodenkörper aus reinem Kaliumnitrat besteht, vorausgesetzt natürlich, daß mit den richtigen Verhältnissen zwischen Kaliumchlorid und Salpetersäure gearbeitet wird. Bei der Verrührung von Kaliumchlorid finit Salpetersäure laut obengenanntem Patent steigt die Temperatur um etwa 20° C; sie darf aber nicht über 35 bis 4.o° steigen, weil bei höherer Erwärmung die Salzsäure zu entweichen anfängt.
  • Die entstandene Lösung besteht hauptsächlich aus Salzsäure mit darin gelöstem Kaliumnitrat und Kaliumchlorid oder freier Salpetersäure, je nachdem das Mengenverhältnis zwischen den reagierenden Körpern von Anfang an gewählt worden ist.
  • Das entstandene Kaliumnitrat wird abgetrennt, und die Mutterlauge wird wie folgt verarbeitet; diese Verarbeitung der Mutterlauge ist Gegenstand vorliegender Erfindung.
  • Da der Stickstoff bei Zweitem den wertvollsten Bestandteil der Mutterlauge darstellt. geschieht die Verarbeitung in erster Linie so, daß die Stickstoffverluste möglichst gering «-erden.
  • Nach vorliegendem Verfahren wird die Mutterlauge nach der ersten Reaktionsmischung von Stickstoff durch ein Reduktionsverfahren befreit, evtl. nach vorheriger Behandlung zwecks Erniedrigung deren Stickstoffgehalts. wie unten erörtert wird.
  • Hierdurch gelingt es, den Stickstoff der ?Mutterlauge fast vollständig wiederzugewinnen. .
  • Die in der Mutterlauge vorhandene Menge Stickstoff in Form von Kaliumnitrat und Salpetersäure wird durch Reduktion in an sich bekannter Weise in Stickoxyd (NO) übergeführt und als solches zurückgewonnen: Die Reduktion geht an sich quantitativ. Das so gebildete NO wird nach bekannten Verfahren mit Luft bzw. Sauerstoff weiter oxydiert und mit Wasser in Salpetersäure übergeführt.
  • Das Verfahren kann noch erheblich verbessert werden dadurch, daß die Lauge nach der Abtrennung des Kaliumnitrats vor dieser Reduktion durch Kühlung von weiteren Mengen K N 03 befreit wird. Zu diesem Zweck wird die Lauge möglichst tief gekühlt, zuerst mit Kühlwasser, dann mit kalter Mutterlauge von einer vorhergehenden Operation und schließlich mit künstlicher Kühlung.
  • Die Tiefe der Kühlung hat eine ökonomische Grenze. Um auf sehr tiefe Temperaturen zu kommen, kann man einer solchen Lösung, wie der in diesem Falle vorhandenen, festes Eis zugeben. Man kommt dann zu einer Temperatur von --@äo ° und tiefer. Bei der Zugabe von Eis muß die anfangs benutzte Wassermenge entsprechend kleiner gewählt werden.
  • Versuche haben ergeben, daß bei einer Abkühlung bis zu - 5 ° etwa 85 °/" der ganzen Kaliumnitratmenge abgeschieden werden, bei -17' etwa 89'1" und bei tieferen Temperaturen entsprechend mehr.
  • Diese Operation wird noch dadurch gefördert, daß man mit etwas Überschuß von HNO3 arbeitet und während der Verrührung mit Eis noch KCl zusetzt, wodurch erreicht wird, daß die entstandene Lösung verhältnismäßig weniger N und mehr H Cl enthält.
  • Das so ausgeschiedene Salz, das praktisch aus einer Mischung von KNO, und KCl besteht, wird von der Mutterlauge getrennt und dem ersten Umsetzungsprozeß von HNO" mit K Cl zugesetzt.
  • Die kalte Mutterlauge wird, wie oben gesagt, zuerst zur Vorkühlung der ersten Mutterlauge benutzt.
  • In dem Patent 391 011 ist vorgeschlagen worden, aus der Mutterlauge von der ersten Reaktionsmischung evtl. nach deren Kühlung die Salzsäure abzudestillieren. Dieses ist aber mit unvermeidlichen Stickstoffverlusten verbunden, derart, daß nitrose Gase mit den Salzsäuregasen zusammen entweichen, von denen sie mittels geeigneten Absorptionsmitteln getrennt werden müssen.
  • Nach vorliegendem Verfahren wird die Mutterlauge zuerst durch Reduktion vollständig vom Stickstoff befreit und danach erst die darin befindliche freie Salzsäure gegebenenfalls durch Destillation gewonnen.
  • Die Grundlage dieses Verfahrens ist, wie oben gesagt, die Reduktion von Salpetersäure Mit einem geeigneten Reduktionsmittel bis zu Stickoxvd (NO). Ein geeignetes Reduktionsmittel hierfür ist Eisenchlorür.
  • HN03+3HC1+3FeCl, -NO+3FeC1; ; -- H.>(5 Das so gebildete NO wird nach bekannten Methoden mit Luft bzw. Sauerstoff und Wasser in Absorptionstürmen wieder in Salpetersäure übergeführt.
  • Aus dem gebildeten Eisenchlorid wird durch Reduktion mit Eisen wieder Eisenchlorür hergestellt.
  • a Fe Cl, -(- Fe = 3 Fe Cl= Außer durch Reduktion mit Eisenchloriir entsteht Stickoxyd, wenn gewisse Metalle, z. B. Kupfer, in Salpetersäure gelöst werden. Man kann also auch Kupfer in der Mutterlauge auflösen, wobei in Gegenwart von Salzsäure Kupferchlorid neben Stickoxyd gebildet wird.
  • 3Cu+2HNO+6HCl - NO + 3 CuCl_ -;- 4 H.,0 Das Kupfer ist leicht durch Eintragen von Kupferchlorid in siedende Alkalilauge als Kupferoxyd zu gewinnen, das nachher leicht zu metallischem Kupfer reduzierbar ist.
  • Beim Vertuenden von Eisenchlorür als Reduktionsmittel wird das Verfahren folgendermaßen ausgeführt:- Die Mutterlauge wird nötigenfalls vorerwärmt und mit einer genau abgemessenen Menge Eisenchlou-ürIösung vermischt. Ein Überschuß der letzteren ist schädlich, weil Stickoxyd darin gelöst bleibt und schwer auszutreiben ist.
  • Die 6o bis 7o° heiße Mischung wird entweder in einer Kolonne oder in einer Destillationsblase mittels direkter Zufuhr von Dampf erwärmt, wobei Stickoxyd abgetrieben wird. Für den Fall, daß eine bestillationsblase angewendet wird, empfiehlt es sich, etwas weniger als die berechnete Menge Eisenchlorür gleich anfangs zuzusetzen und den Rest, nachdem die Stickoxydentwicklung beendet ist, langsam einzutragen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß ein Überschuß von Salpetersäure die Gasentwicklung bedeutend beschleunigt. Es gelingt, die gesamte Stickstoffmenge bis auf einen sehr kleinen Rest als Stickoxyd abzutreiben.
  • Versuche haben gezeigt, daß von dem in der Mutterlauge vorhandenen Stickstoff weniger als z °f, zurückbleibt. Das Stickoxyd ist in Wasser und Lauge unlöslich, so daß etwa beigemengte Salzsäure leicht entfernt werden kann, bevor N O mit Luft zwecks Salpetersäureherstellung gemischt wird.
  • Die abfließende stickstofffreie Lösung, die hauptsächlich Eisenchlorid neben Salzsäure und Kaliumchlorid enthält, kann auf verschiedene Weise weiterbehandelt werden.
  • Ist die :Menge Salzsäure gering, in welchem Falle auch die Kaliumchloridmenge durch zweckmäßige Arbeitsweise herabgesetzt ist. wird 1/, der Lösung abgelassen und -'/, mit Eisenspänen o. dgl. versetzt, geklärt und wieder als Eisenchlorürlösung verwendet. Ist die Menge Salzsäure und Kaliumchlorid größer, so kann die Salzsäure zuerst abgetrieben werden und das Eisenchlorid durch Eisen, Schwefelwasserstoff, >schwefelige Säure oder ein anderes Reduktionsmittel wieder zu Eisenchlorür reduziert werden, wobei das Kali wiedergewonnen werden kann.
  • Beispiel ¢6 kg Chlorkalium werden in 51 1 Wasser eingerührt und diesem ioo kg 5o°/oige Salpetersäure zugegeben. -Nach vollendeter Umsetzung, bei der die Temperatur von io auf etwa -j-30° steigt, wird gebildetes festes Kaliumnitrat (41,i kg) abgetrennt und die Mutterlauge auf o° gekühlt. Unter Umrühren «-erden noch 9,6 kg Chlorkalium und 38 kg Eis zugesetzt, wodurch die Temperatur auf -io° sinkt. Es fallen hierbei noch 25,3 kg Kaliumnitrat aus. Nach Abtrennen dieses Kaliumnitrats hat die Mutterlauge folgende Zusammensetzung 8,9 kg KN03 3,1 - HNO, 27,2 - HCl 135, 0 - 171.20-Diese Mutterlauge wird erwärmt und folgende Lösung, deren Gewinnung unten beschrieben ist. langsam zugesetzt: 52,1 kg Fe Cl, 13,2 - KCl 15,7 - HCl.
  • Dabei entweichen -.,o kg NTO, die nach Oxydation mit Luft wieder 8,4. kg HNO, geben. Die Lösung hat nach dem Abtreiben des NO folgende Zusammensetzung: 0,o8 kg N O 66.7 - FeC1, 19,7 - KCl 2.4,6 - HCl 420,0 - H, O.
  • 2/, dieser Lösung werden mit 7,7 kg Eisen versetzt, wobei das darin befindliche Fe Cl ; zu FeCI_ reduziert und die obengenannte Fe C I_ Lösung erhalten wird.
  • 1/;; der nicht mit Eisen reduzierten Lösung wird abgestoßen.

Claims (3)

  1. PATENTAN SPRVCZIE:t i. Verfahren zur Herstellung von K.aliumnitrat durch Umsetzung von Kaliumcblorid mit Salpetersäure in Konzentration wie in dem Patent 242 014 vorgeschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlauge nach Abtrennung des entstandenen Kaliumnitrats von ihrem Stickstoffgehalt durch Reduktion von den darin enthaltenen Stickstoffverbindungen in an sich bekannter Weise bis zu NO befreit und dieses NO nach bekannten Verfahren wieder in Salpetersäure übergeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit etwas f_Tberschuß an Salpetersäure gearbeitet wird, und die Mutterlauge, bevor sie der in Anspruch i erwähnten Reduktion unterworfen wird, durch Tiefkühlung von weiteren Mengen Kaliumnitrat evtl. unter Zusatz von Kaliumchlorid befreit wird.
  3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach. Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Eisenchlorür verwendet wird. q.. Verfahren zur Herstellung des nach Anspruch 3 benutzten Eisenchlorürs, dadurch gekennzeichnet, daß =/; der nach der Reduktion erhaltenen stickstofffreien Lösung abgetrennt und das darin befindliche Eisenchlorid mit metallischem Eisen wieder zu Eisenchlorür reduziert wird, um für die nächste Operation zum Reduzieren der Salpetersäure in der Mutterlauge benutzt zu werden. 5. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der nach Anspruch 3 erhaltenen stickstofffreien Lösung vorhandene freie Salzsäure zuerst abdestilliert und das Eisenchlorid in dem Rückstand mit geeigneten Reduktionsmitteln, wie Eisen, Schwefelwasserstoff-, schwefelige Säure oder andere, wieder zu Eisenchlorür reduziert wird, um für die nächste Operation zum Reduzieren der Salpetersäure in der Mutterlauge benutzt zu werden.
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