DE294991C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei den bisherigen Verfahren zur Gewinnung von Ammoniumnitrat aus Alkalinitrat und Ammoniumsulfat läßt man die beiden Salze entweder in äquivalenter Menge aufeinander einwirken, oder man wendet einen entsprechenden Überschuß von, Alkalinitrat, z.B. Natriumnitrat, an.

In ersterem Falle setzen sich die beiden Komponenten nur teilweise um. Im zweiten

ίο Falle wird mit steigendem Überschuß von Natriumnitrat die Umsetzung des Ammoniumsulfats zu Ammoniumnitrat zwar erhöht, das Reaktionsprodukt enthält aber naturgemäß entsprechend große Mengen von überschüssigem Natriumnitrat; in beiden Fällen ist daher wegen der Anwesenheit des Natriumnitrats die Abscheidung des Ammoniumnitrats aus dem Reaktionsgemisch mit Schwierigkeiten verbunden, so daß zu deren Überwindung schon eine große Anzahl von Vorschlägen gemacht worden sind, jedoch ohne befriedigenden Erfolg. Die technische Herstellung von reinem Ammoniumnitrat hat sich bis jetzt auf diese Weise unmittelbar überhaupt nicht ermöglichen lassen, sondern das Produkt mußte stets noch nachträglicher Reinigung unterworfen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren die An-

wendung eines Überschusses von Ammoniumsulfat zugrunde. Es wurde nämlich gefunden, daß bei Anwendung eines Überschusses von Ammoniumsulfat nicht nur die Umsetzung des Alkalinitrats in Alkalisulfat in höherem Maße stattfindet, und damit die Ausbeute an Ammoniumnitrat erhöht wird, sondern auch, daß bei Anwendung eines genügend großen Überschusses von Ammoniumsulfat eine quantitative Bildung des Ammoniumnitrats erfolgt. Gleichzeitig wird, wenn man bei nicht zu hohen Temperaturen arbeitet, das gesamte Alkali in ein verhältnismäßig schwerlösliches Doppelsalz von Alkaliammoniumsulfat übergeführt, das eine leichte Abscheidung und Trennung des Ammoniumnitrats ermöglicht.

Die vollständige Überführung des Alkalinitrats in Ammoniumnitrat erfolgt jedoch erst bei großem Überschuß an Ammoniumsulfat, und zwar wurde festgestellt, daß die Umsetzung erst dann quantitativ verläuft, wenn auf ι Mol. Alkalinitrat mindestens 1 Mol. Ammoniumsulfat zur Anwendung gelangt, d. h. das Doppelte der für die Umsetzung theoretisch erforderlichen Menge. Dies hat seinen Grund nach den angestellten Beobachtungen darin, daß die Umsetzung bei Anwendung geringerer Mengen von Ammoniumsulfat nicht, wie früher angenommen, vollkommen nach der Gleichung

2 NaNO₃+ (NH₄)₂ SO₄ = Na₂SO₄ + 2NH₄NO₃

verläuft, sondern daß in diesem Falle ein Teil des Ammoniumsulfats zur Bildung von Doppelsalzen verbraucht wird, so daß ein Teil des Alkalinitrats unverändert bleiben muß.

Zur Erzielung einer quantitativen Umsetzung ist es erforderlich, mindestens so viel Ammoniumsulfat anzuwenden, daß das gesamte Alkalinitrat in Alkaliammoniumdoppelsalz von

der Zusammensetzung ι Mol. Alkalisulfat, ι Mol. Ammoniumsulfat übergeführt werden kann, also auf ι Mol. Alkalinitrat mindestens ι Mol. Ammoniumsulfat. Ein weiterer Überschuß von Ammoniumsulfat ist nicht schädlich.

Die vorerwähnten, nur bei Anwendung eines großen Überschusses von Ammoniumsulfat entstehenden Doppelsalze, die auf ι Mol. Alkalisulfat ι Mol. Ammoniumsulfat enthalten,

ίο sind bisher nicht bekannt geworden. In der Patentschrift 149026 sind zwar ebenfalls doppelsalzförmige Verbindungen erwähnt, und zwar solche, die entstehen, wenn man zur Herstellung von Ammoniumnitrat äquivalente Mengen von Natriumnitrat und Ammoniumsulfat aufeinander einwirken läßt. Diese doppelsalzförmigen Verbindungen aus Natriumsulfat, Ammoniumsulfat und Natriumnitrat, deren Bildung nach den Angaben jener Patentschrift vermieden werden muß, sind nicht identisch mit dem Doppelsalz, das nach vorliegendem Verfahren erhalten werden kann, das sich besonders durch seine Schwerlöslichkeit auszeichnet und das deshalb mit Vorteil zur Abtrennung des Ammoniumnitrats verwandt werden kann.

Bei der Ausführung des vorliegenden Verfahrens kann man die Ausgangsstoffe entweder in heißer, entsprechend konzentrierter Lösung aufeinander einwirken lassen und dann nötigenfalls einengen, oder man kann sie nach inniger Mischung eventuell nur mit so viel Lösungsmitteln versetzen, daß das Gemisch bei erhöhter Temperatur einen innigen Brei bildet, welcher nach dem Erkalten eine harte, leicht zu zerkleinernde Masse abgibt, die dann einer geeigneten Trennung unterworfen werden kann.

Sollten bei der Ausführung des vorliegenden Verfahrens an Stelle von Alkalinitrat Gemische zur Verwendung gelangen, die außer Alkalinitrat noch andere Alkalisalze oder Ammoniumsalze enthalten, so wird sinngemäß verfahren, wobei jedoch stets zu beachten ist, daß der Überschuß an Ammoniumsulfat so groß bemessen werden muß, daß das gesamte Alkali in das erwähnte Doppelsalz, das auf 1 Mol. Alkalisulfat mindestens 1 Mol. Ammoniumsulfat enthält, übergeführt werden kann.

Die quantitative Umsetzung des Alkalinitrats in Ammoniumnitrat und die dadurch bedingte wirtschaftliche Überlegenheit ist aber nicht der einzige Vorteil des vorliegenden Verfahrens. Ein weiterer, noch wichtigerer technischer Fortschritt des Verfahrens liegt darin, daß es im Gegensatz zu den früheren Verfahren eine alkalinitratfreie Reaktionsmasse liefert, die eine leichtere Gewinnung des Ammoniumnitrats gestattet.

Bei den bisherigen Verfahren zur Herstellung von Ammoniumnitrat aus Ammoniumsulfat und Alkalinitrat erfolgte die Gewinnung des Ammoniumnitrats nach der Umsetzung in der Weise, daß die Reaktionsmasse der fraktionierten Kristallisation aus wäßriger Lösung unterworfen wurde. Da die Löslichkeit des Alkalinitrats jedoch besonders bei höherer Temperatur recht groß ist, ist diese Art der Gewinnung aber ziemlich umständlich und vor allem zur technischen Darstellung von reinem Ammoniumnitrat nicht geeignet.

Man hat auch versucht, dem Reaktionsgemisch das Ammoniumnitrat durch Alkohol zu entziehen. Da aber das bisher darin enthaltene Alkalinitrat hierin ebenfalls beträchtlich löslich ist, ist auf diese Weise ein reines Ammoniumnitrat gleichfalls nicht erhältlich. Der vor längerer Zeit (Patent 48705) gemachte Vorschlag, die Abtrennung des Ammoniumnitrats aus einem Gemisch von Ammoniumnitrat und Natriumsulfat mittels Alkohols vorzunehmen, hat ebenfalls keinen Erfolg, da auch das Natriumsulfat entgegen manchen Angaben in der Literatur schon in o,6prozentigem Alkohol beträchtlich löslich ist.

Nach dem vorliegenden Verfahren ist dagegen die Gewinnung des Ammoniumnitrats bedeutend erleichtert. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Reaktionsmasse nicht nur, wie bereits erwähnt, alkalinitratfrei ist, sondern auch, daß das bei der Ausführung des Verfahrens erhaltene Doppelsalz sich gegenüber Nitrat wie Sulfat durch seine Schwerlöslichkeit auszeichnet.

. Zur Gewinnung des Ammoniumnitrats kann man deshalb nach dem vorliegenden Verfahren z. B. so arbeiten, daß man die Komponenten entweder in derartig konzentrierter Lösung zusammenbringt, daß ein Teil des Doppelsalzes auskristallisiert, die Mutterlauge neuerdings mit den Komponenten in entsprechender Menge heiß sättigt, wodurch abermals nach Abkühlen das Doppelsalz ausfällt, und so fortfährt, bis die verbleibende Mutterlauge derart an Ammoniumnitrat gesättigt ist, daß dieses sich leicht abscheidet, oder aber man kann auch in eine heißgesättigte Lösung von Ammoniumsulfat unter Erwärmen die entsprechende Menge festes Natriumnitrat eintragen und dann, wie oben beschrieben, verfahren, in welchem Falle in Anbetracht der größeren Konzentration die Abscheidung des Ammoniumnitrats natürlich weit früher erfolgt.

Weiter hat sich bei der Durcharbeitung des vorliegenden Verfahrens noch ergeben, daß die entstehenden Doppelsalze, z. B. das Doppelsalz Na₂ S O₄ (N H₄) ₂ S O₄, sich im Gegensatz zum Alkalinitrat und Alkalisulfat auch durch ihre Schwerlöslichkeit in Alkohol, Holzgeist und anderen Lösungsmitteln auszeichnen. Ja, es hat sich herausgestellt, daß dieses Doppelsalz ebenso wie etwa überschüssiges Ammoniumsulfat z. B. schon in einem Alkohol von ge-

ringerer Stärke praktisch unlöslich ist (Natriumsulfat hingegen ist in 90 prozentigem Alkohol noch namhaft löslich), so daß es nach dem vorliegenden Verfahren selbst bei Verwendung eines solchen Alkohols geringerer Stärke leicht und sicher gelingt, auf technisch einfache Weise ein sehr reines Ammoniumnitrat zu erzielen. Auch hierin liegt ein ganz besonderer, bedeutender technischer Fortschritt, der um so unerwarteter war, als die bisherigen Versuche zur Gewinnung des Ammoniumnitrats durch Auslaugen der Reaktionsmasse aus Alkalinitrat und Ammoniumsulfat ergebnislos geblieben sind.

Zur Ausführung des Verfahrens in dieser Form ist es zweckmäßig, die Komponenten gleichfalls, wie bereits beschrieben, entweder in wäßriger Lösung oder, noch besser, in konzentrierter Form aufeinander einwirken zu lassen und dann die Reaktionsmasse nach vorheriger ganzer oder teilweiser Entwässerung und Zerkleinerung, z. B. mit Alkohol größerer oder geringerer Stärke, je nach ihrem Wassergehalt, beispielsweise mit 90 prozentigem, in einer geeigneten Apparatur der Auslaugung zu unterwerfen. Es gelingt auf diese Weise nach dem vorliegenden Verfahren leicht, ein reines, fast iooprozentiges Ammoniumnitrat zu erhalten.

Claims (2)

1. Patent-An Sprüche:

   ι. Verfahren zur Gewinnung von Ammoniumnitrat aus Ammoniumsulfat und aus Alkalinitrat oder Gemischen, die neben Alkalinitrat noch andere Alkali- oder Ammoniumsalze enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ammoniumsulfat im Überschuß anwendet, den man zweckmäßig so hoch bemißt, daß man auf ι Mol. Alkalinitrat mindestens ι Mol. Ammoniumsulfat zur Einwirkung bringt, worauf man das Reaktionsprodukt einer Trennung unterwirft.
2. 2. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Einwirkung der Ausgangsprodukte bei Gegenwart einer zur Lösung der gesamten Salzmenge ungenügenden Wassermenge vor sich gehen läßt, und daß man die Trennung derart vornimmt, daß man durch Zusatz von Flüssigkeiten, die die Löslichkeit des aus molekularen Mengen von Alkalisulfat und Ammoniumsulfat bestehenden Doppelsalzes verschlechtern, z. B. Alkohol, dieses Alkaliammoniumdoppelsalz ausscheidet und das Ammoniumnitrat aus der Mutterlauge abtrennt.