DE2758935A1 - Verfahren zur herstellung von distickstoffmonoxyd - Google Patents

Verfahren zur herstellung von distickstoffmonoxyd

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Description

OH. STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT
OACHAU BEI MÖNCHEN POSTFACH MM AM HEIDEWEQ 2 TELEPHON: OACHAU 4STt Konto-Nr. «MS Tt
au m
(VMl
P 1 067
Beschreibung:
ssur Patentanmeldung
EUTVUS
TUDOMiiiYEGYETEM
Budapest, Ungarn
betreffend
Verfahren zur Herstellung von Distickstoffmonoxyd
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Distickstoffmonoxyd (N2O) durch thermische Zersetzung von Ammoniumnitrat bei niedrigeren Temperaturen mit einer guten Umsetzung unter Vermeidung der Bildung von Nebenprodukten·
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In der Pharmazie und in der Lebensmittelindustrie wird Distickstoffmonoxyd in immer mehr steigendem Maße verwendet und die Qualitätsanforderungen an dieses sind sehr hoch. Der allgemein verwendbare Ausgangsstoff zur Herstellung des Distickstoffmonoxydes ist das Ammoniumnitrat. Die Herstellung des ersteren erfolgt auch heute noch nach dem klassischen Verfahren durch Erwärmen einer Ammoniumnitratschmelze, wobei eine thermische Zersetzung erfolgt und sich gemäß der Reaktion
HH4NO3 » N2 0 + 2 H
Distickstoffmonoxyd und Wasserdampf) bilden.
Die thermische Zersetzung des Ammoniumnitrates erfolgt mit entsprechendem Wirkungsgrad über dem Schmelzpunkt des Produktes, das heißt über 169°C, im allgemeinen jedoch erst bei 275 bis 280°C. Eine Beherrschung des Vorganges und eine Verminderung der Explosionsgefahr ist wegen der erhöhten Temperatur und der exothermen Art des Vorganges eine schwierige Aufgabe, weshalb meistens chargenweise oder mit kontinuierlich betriebenen Reaktionsvorrichtungen mit kleinerem Passungsvermögen gearbeitet wird, wobei sich auf höheren Temperaturen nur verhältnismäßig kleine Mengen von Ammoniumnitrat befinden, um eine örtliche Überhitzung zu vermeiden oder das Ausmaß einer eventuell erfolgenden Explosion zu vermindern. Diese sichere Arbeitsweise wirkt jedoch den Forderungen der Erhöhung der Produktionskapazität, einer besseren Ausbeute, der Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und der Reinheit des Endproduktes entgegen. Im technischen beziehungsweise industriellen Maßstab werden größere Chargen-
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mengen verwendet und auch die Temperatur der thermischen Zersetzung ist höher, was außerordentlich aufwendige Vorrichtungen sowie ferner sicherheitstechnische Vorkehrungen und Automatisierungsmaßnahmen erfordert, wobei trotzdem die mit diesem Vorgang verbundene Explosionsgefahr in Kauf genommen werden muß·
Sie Schaffung von wirtschaftlichen und sicherheitstechnisch annehmbaren Verfahren ist daher ein ungelöstes Problem. Daher wurden auch zahlreiche Versuche unternommen, um die Produktionskapazität, den Wirkungsgrad der Erzeugung und die Qualität des Endproduktes zu verbessern. Es sind einige Verfahren, durch welche einzelne Parameter der Distickstoffmonoxydherstellung verbessert sind, bekannt, allen Erfordernissen kann jedoch mit keinem dieser Verfahren Genüge getan werden.
Sie thermische Zersetzung des Ammoniumnitrates ist ein außerordentlich komplizierter und in seinen Einzelheiten bisher noch nicht geklärter Vorgang, welcher unter der Einwirkung von bestimmten Zusatzstoffen in verschiedenen Richtungen verläuft. Die Mengen von Distickstoffmonoxyd, Stickstof fmonoxyd, Stickstoffdioxyd, Stickstoff, Wasser, Sauerstoff, Ammoniak und Salpetersäure hangen von der Temperatur, der Reaktionsdauer, dem Wassergehalt und dem Druck ab. Wenn zum Beispiel dem Ammoniumnitrat Übergangsmetalloxyde in einem Molverhältnis von 1 : 10 bis 1 : 100 zugesetzt werden, dann ist gemäß eigenen Versuchen die Geschwindigkeit der thermischen Zersetzung erhöht· Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, daß die thermische Zersetzung, insbesondere in Gegenwart von Chromoxyden und Manganoxyden, in die Bichtung
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^yr
der Stickstoffbildung verschoben wird, da bei höheren Temperaturen, das heißt über 2500C, das gebildete Distickstoffmonoxyd sich zu höheren Stickstoffoxyden und Stickstoff zersetzt. Ein weiterer Nachteil der erhöhten Temperatur besteht darin, daß das sublimierende Ammoniumnitrat auch Materialverluste und betriebstechnische Probleme verursacht. Trotz dieser Nachteile der erhöhten Temperaturen konnte die notwendige Betriebstemperatur nicht herabgesetzt werden.
Nach einem anderen bekannten Verfahren werden dem Ammoniumnitrat in Abhängigkeit von seinem Chloridgehalt kleinere Mengen, zum Beispiel 0,5 Gew.-%,Calciumoxid zugemischt, um die thermische Zersetzung sicherer durchzuführen und ein reineres Produkt herzustellen.
Die Verminderung der Explosionsgefahr wird gemäß dem Lidow-Verfahren dadurch erreicht, daß das Ammoniumnitrat mit einem inerten Stoff verdünnt wird. Nach diesem Verfahren wird in der Heaktionsvorrichtung ein Gemisch, bestehend aus 60 Gew.-% geglühtem Meersand und 40 Gew.-% bei 1050C getrocknetem Ammoniumnitrat, auf 2800C erhitzt. Infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Sandes kann aber die Einhaltung der optimalen konstanten Temperatur nicht sichergestellt werden und demzufolge ist der Stickstoffgehalt des Endproduktes erhöht. Nach einem bekannten Verfahren wird die gleichmäßige Wärmebehandlung des Ammoniumnitratee durch Verwendung eines eutektischen Gemisches, bestehend aus Kaliumnitrat und Natriumnitrat, erzielt, die erhöhte Temperatur von etwa 2800C konnte jedoch nicht herabgesetzt werden, weshalb die mit der erhöhten Temperatur
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verbundenen Schwierigkeiten bestehen·
Die bei der thermischen Zersetzung des Ammoniumnitrates bestehenden Probleme haben zur Entwicklung von anderen Verfahren angespornt. Nach der deutschen Patentschrift 1 921 wird zur Herstellung von Dietickstoffmonoxyd Ammoniumnitrat in wäßrigen chloridhaltigen Salpetersäuren Lösungen in Gegenwart von Katalysatoren bei Temperaturen von etwa 100 bis 1600C zersetzt. Nach der deutschen Patentschrift 2 037 975 wird Distickstoffmonoxyd durch Oxydation von Lösungen von Hydroxylamin in der Weise hergestellt, daß Stickstoffoxyde und/oder Sauerstoff mit dem Hydroxylamin in Gegenwart eines Platinmetallkatalysators umgesetzt werden beziehungsweise wird. Nach der britischen Patentschrift 1 150 510 wird das Distickstoffmonoxyd aus einer Salpetersäurelösung mittels säurebeständiger Stahlkathoden durch Elektrolyse hergestellt. Die zuletzt baechriebenen Verfahren sind jedoch im allgemeinen nicht wirtschaftlich, schwer durchführbar und führen zu verhältnismäßig stark verunreinigtem Distickstoffmonoxyd, weshalb eine gründliche Reinigung des Produktes unbedingt erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik ein leicht zu beherrschendes und bei geringerer Explosionsgefahr sowie auch leicht kontinuierlich und sicher durchführbares Verfahren zur Herstellung von Distickstoffmonoxyd ausgehend von Ammoniumnitrat, bei welchem durch thermische Zersetzung des Ammoniumnitrates bei verhältnismäßig niedriger Temperatur das Dietickstoffmonoxyd mit hoher Umsetzung und in großer Reinheit hergestellt werden kann, zu schaffen.
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Die Lösung dieser Aufgabe wurde dadurch ermöglicht, daß die thermische Zersetzung unter grundsätzlich anderen Bedingungen als die bekannten versucht wurde. Dabei wurde in Zweifel gezogen, daß die Lehre, wonach bei der thermischen Zersetzung des Ammoniumnitrates das Sauerwerden des Ammoniumnitrates zu vermeiden ist, stichhaltig ist. Gemäß der herrschenden Auffassung wurde nämlich angenommen, daß das Sauerwerden des Ammoniumnitrates die Bildung von nitrosan Gasen, das heißt von schädlichen Nebenprodukten und damit zusammenhängend die Explosionsgefahr verursacht. Diese Auffassung war einleuchtend, da eine stärkere Säure aus dem Nitratsalz die Salpetersäure freisetzen kann, weshalb das Sauerwerden der Ammoniumnitratschmelze bei der thermischen Zersetzung vermieden wurde. So zersetzt sich nach eigenen Feststellungen beispielsweise ein Gemisch aus Ammoniumbisulfat und Ammoniumnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 explosionsartig unter Bildung von Distickstoffmonoxyd. Die thermische Zersetzung des Ammoniumnitrates in einem solchen Gemisch beginnt bereits bei 160°C und erfolgt bei 24O0C mit großer Geschwindigkeit. Die Herabsetzung der Temperatur ist im allgemeinen günstig, das letztgenannte Gemisch ist jedoch zur Herstellung von Distickstoffmonoxyd praktisch ungeeignet, da die Ausbeute am gewünschten Endprodukt Distickstoffmonoxyd nur 80% beträgt und sich zahlreiche Nebenprodukte, wie Stickstoff in einer Menge von mehr ale 5% sowie ferner Stickstoffmonoxyd und Stickstoffdioxyd, bilden.
Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die Bildung des Distickstoffmonoxydes bei der thermischen Zersetzung dee Ammoniumnitrates in der gewünschten Richtung
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beeinflußt werden kann, wenn der Anteil der sauren Salzbestandteile auf Kosten des Ammoniumnitratanteiles erhöht wird, wobei gleichzeitig durch Zusatz eines Neutralsalzes einer Mineralsäure zur Salzschmelze der stürmische Ablauf der Umsetzung vorteilhaft gemildert werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Distickstoffmonoxyd durch thermische Zersetzung von Ammoniumnitrat in aus mehreren Bestandteilen bestehenden konzentrierten Salzlösungen oder Salzschmelzen bei erhöhter Temperatur, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze eine solche, von welcher mindestens 1 Bestandteil eine Mineralsäure, ein Säureanhydrid und/oder ein saures Salz einer Mineralsäure ist, verwendet wird und mit dieser das Ammoniumnitrat in Gewichtsverhältnissen der ersteren zum letzteren von mindestens 5:1» insbesondere Molverhältnissen von mindestens 5*1» vermischt und das Gemisch auf einer Temperatur von 200 bis 24O0C gehalten wird.
Die Vorteile des erfindingsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik sind zusammengefaßt wie folgt: Die Umsetzung wird bei niedrigeren Temperaturen als die bei den bekannten Verfahren angewandten, nämlich bei 200 bis 24Ofb, vorzugsweise bei 230 bis 2400C, durchgeführt, die Gasentwicklung ist rasch und gleichmäßig, die Umsetzung kann durch die Zugabe des Ammoniumnitrates gut gesteuert werden, die kontinuierliche Arbeitsweise ist erleichtert und die thermische Zersetzung kann gut beherrscht werden. Auch ist die Möglichkeit der Explosionsgefahr auf ein Mindestmaß herabgesetzt, ferner kann eine nahezu 100#-ige Umsetzung erreicht
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werden; gleichzeitig kann auch ein Reinheitsgrad von 98 "bis 99% erzielt werden, was kleine Mengen an Verunreinigungen bedeutet, weshalb das Endprodukt ohne große Verluste zu einem Produkt mit einer dem Arzneibuch enteprechenden Qualität leicht gereinigt werden kann.
Vorzugsweise wird als aus mehreren Bestandteilen "bestehende Salzlösung oder Salzschmelze eine solche, welche auch ein Neutralsalz enthält, verwendet.
Vortalhafterweise wird die Mineralsäure, das Säureanhydrid und/oder das saure Salz einer Mineralsäure in einem Gewichtsanteil von mindestens 4:1, insbesondere 6:1 bis 8:1, bezogen auf die anderen Salzbestandteile der aus mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung oder Salzschmelze, verwendet. Dies ist so zu verstehen, daß der saure Bestandteil beziehungsweise die sauren Beetandteile, welcher beziehungsweise welche in der Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze tatsächlich zugegen ist beziehungsweise sind, zugrundezulegen ist beziehungsweise sind, also beispielsweise im Falle der Verwendung einer Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze, die Schwefelsäure und Ammoniumsulfat enthält, das gebildete Ammoniumi» sulfat mit zu berücksichtigen ist.
Vorzugsweise wird beziehurgrweifE werdai als Mineralsäure saures Salz einer Mineral säure der aus melireren Bestandteilen Salzlösung beziehungBweise Salzschmelze Schwefelsäure und/oder Amraoinumbisulfat verwendet. Auch andere saure Salze der Schwefelsäure, wie Ifolin bisulfat nid Ifetournbisulfat^ sind vorteilhaft, ferner kann bezdßhungswoir.p können vorteilhaft Phosphorsäure und/6der ein saures Salz derselben, win Monoammcniuijphosphat, Monokaliumphosphat und/oder Mononetriiimphosphat;, verwendet werden.
Ein Beispiel für ein erfindungsgemäß als saurer
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der aus mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze verwendbares Säureanhydrid ist Bortrioxyd.
Als Neutralsalzbeetandteil der aus mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung beziehungsweise Salzschmelr.fi können vor allem Ammoniumsalze von Mineralsäuren, aber nucli Kalium- beziehungsweise Natriumsalze derselben verwendet werden. Es ist bevorzugt, als Neutralsalzbestandteil der nun mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze Ammoniumsulfat zu verwenden.
Zweckmäßig wird das zu verwendende Ammoniumnitrat beziehungsweise die zu verwendende Ammoniumnitratlösung vor der Zugabe vorgewärmt.
Ferner ist es vorteilhaft, die aus mehreren Beetandteilen bestehende Salzlösung oder Salzschmelze während der Ammoniumnitratzersetzung zu rühren.
Weiterhin wird vorteilhafterweise, insbesondere beim Anfahren der Umsetzung und während der Materialzugabe, die Luft durch Einführen von Kohlendioxyd vom Reaktionssystem ferngehalten.
Nach einer besonderen Aueführungeform des erfindungegemäßen Verfahrens wird die thermische Zersetzung in 2 oder mehr Stufen durchgeführt, indem die nach der thermischen Zersetzung erhaltene Gasphase mit der aus mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze
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1-mal oder wiederholt in Berührung gebracht wird.
Bei der praktischen Durchführung der Umsetzung wird eine solche Reaktionsvorrichtung, in welcher die isothermen Bedingungen, das Rühren und das Fernhalten der Luft sichergestellt werden können, verwendet. Eine solche Reaktionsvorrichtung kann auch chargenweise betrieben werden, es ist jedoch zweckmäßiger, das Ammoniumnitrat der optimalen Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend kontinuierlich zuzuführen und damit gleichzeitig auch die Reaktionstemperatur zu steuern. Diese Bedingungen können auch durch automatische Einstellung und Vorrichtungen eichergestellt werden und so kann die thermische Zersetzung ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden.
Obwohl die thermische Zersetzung erfindungsgemäß mit einer hohen Umsetzung erfolgt, wird nach einer Ausführungnform des erfindungsgemäßen Verfahrens das im Reaktionsraum entstandene Gas durch einen Turm, welcher mit einer Füllunn mit großer Oberfläche, wie Raschig-Ringen oder Glaskugeln, deren Oberfläche von der auf der Temperatur der thermischen Zersetzung gehaltenai, erfindungsgemäß verwendeten Salzlösung oder Salzschmelze bedeckt ist, gefüllt ist, geleitet. Durch diese wiederholte thermische Zersetzung kann auch das in der Gasphase vorliegende Ammoniumnitrat zum gewünschten Endprodukt umgesetzt werden.
Eine aus Schwefelsäure und Ammoniumsulfat bereitete Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze stellt besonders günstige Ergebnisse sicher. Diese Zusammensetzung ist ein Gemisch von Ammoniumbisulfat und Ammoniumsulfat.
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Es ist vorteilhaft, aber nicht entscheidend, daß das Gemisch bei der gegebenen Reaktionstemperatur eine homogene Lösung oder Schmelze bildet. Wie bereite erwähnt wird das Gewichtsverhältnis des sauren Bestandteiles, wie Ammoniumbisulf at, zum Neutralsalzbestandteil, wie Ammoniumsulfat, vorzugsweise auf mindestens 4- : 1 eingestellt. Ein Gewichtsverhältnis von mehr als 10 : 1 ist jedoch nicht mehr vorteilhaft, da die Umsetzung in einem solchen Fall in der Richtung der Bildung von Stickstoff und Stickstoffdioxyd verschoben wird. Ein Gewichtsverhältnis von 6 : 1 bis 8 : 1 ist in jeder Hinsicht entsprechend, da in diesem Falle der Distickstoffmonoxydgehalt in der Gasphase sich auf 98 bis 99 Voli-% beläuft und sich praktisch kein Stickstof fdioxyd bildet. Beispielsweise beim Arbeiten mit einem Gewichtsverhältnis von 10 : 1 eines oben genannten Gemisches vom Ammoniumbisulfat und Ammoniumsulfat zum Ammoniumnitrat ist die gute Handhabung im Betrieb sichergestellt. Selbstverständlich können auch höhere Mengenverhältnisse im Rahmen der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ohne Nachteile verwendet werden. Wenn der Mengenanteil der Salzschmelze auf Kosten des Ammoniumnitrates erhöht wird, dann verbessern sich der Reaktionsverlauf, die Ausbeute und die Reinheit des Endproduktes. Die Qualitätsmerkmale des Verfahrens können jedoch über ein Gewichtsverhältnis dee SaIegemisches zum Ammoniumnitrat von 40 : 1 hinaus nicht mehr in bedeutendem Maße verbessert werden.
Das erfindungsgemäß hergestellte getrocknete Gasprodukt enthält vielfach 98 bis 99 Vol.-% Distickstoffoxyd, wotei der Rest hauptsächlich aus Stickstoff und etwa 0,01 Vol.-% Stickstoffmonoxid besteht. Stickstof fdioxyd bildet sirii praktisch
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überhaupt nicht. Nach der Entfernung des im Laufe der Umsetzung gebildeten Wassers oder Wasserdampfes wird ein reines Produkt, dessen Reinheit mit Hilfe der üblichen Gasreinigungsverfahren bis Erreichung einer dem Arzneibuch entsprechenden Qualität noch weiter verbessert werden kann, erhalten. Das gereinigte, gewaschene und getrocknete Gas kann abgefüllt werden.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Es wurden 330 g eines Salzgemisches, bestehend aus Ammoniumbisulfat und Ammoniumsulfat im Gewichtsverhältnir? von 4 : 1, in einer Reaktionsvorrichtung auf 23O°C erhitzt und der erhaltenen Schmelze wurde unter ständigem Rühren während 25 Minuten eine vorgewärmte konzentrierte wäßrige Lösung von 30 g Ammoniumnitrat kontinuierlich zugesetzt. Die Temperatur der in der Reaktionsvorrichtung enthaltenen Schmelze war 224 bis 2320C. Vor der Zugabe wurden die Reaktionsvorrichtung und der an sie angeschlossene das Ammoniunnitrat enthaltende Behälter sowie die Gasleitung mit Kohlendioxyd gespült. Nach der Zugabe der Reaktionsteilnehmor beziehungsweise dem Ende der Umsetzung wurde das gebildete Gasgemisch ebenfalls mit Kohlendioxyd in eine Gasvolumenmeßvorrichtung gespült. Die Entwicklung beziehungsweise das Auffangen des Distickstoffmonoxydes war nach 1-»j Stunden beendet, als sich das Volumen des gebildeten Gases nicht mehr änderte. Während der Gasentwicklung wurden mehrmals Gasproben entnommen und diese wurden einer gaschromatographischen Untersuchung unterworfen. Das gebildete Gas-
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gemisch wurde kontinuierlich durch einen mit dem Heaktionsraum verbundenen Wasserkühler geleitet und in diesem wurde der im Laufe der Umsetzung gebildete Wasserdampf kondensiert und vom Gasgemisch getrennt und das Gasgemisch wurde durch einen mit Lauge (Kalilauge) gefüllten Wäscher und durch einen Trockenturm weitergeleitet. Das Endprodukt enthielt 99,0 Vol.-% Distickstoffmonoxyd und etwa 1,0 Vol.-% Stickstoff und ferner etwa 0,01 Vol.-% Stickst of fmonoxyd. Die Ausbeute betrug 98,3% der Theorie, bezogen auf die Gasmenge.
Beispiel 2
Es wurden 400 g eines Gemisches, bestehend aus Ammoniumbisulfat und Ammoniumsulfat im Gewichtsverhältnis von 6 : 1, in einer Reaktionsvorrichtung auf 236°C erhitzt und der erhaltenen Salzschmelze wurden unter ständigem Rühren während 17 Minuten 16,8 g auf 170°C vorgewärmtes Ammoniumnitrat zunächst mit einer Geschwindigkeit von 1,2 g/Minute und dann mit einer Geschwindigkeit von 0,6 g/Minute zugesetzt. Danach wurden in gleichmäßigem Tempo mit einer Geschwindigkeit von 0,4 g/Minute 43,2 g Ammoniumnitrat zugegeben. Die Temperatur der Salzschmelze in der Reaktionnvorrichtung wurde kontinuierlich kontrolliert und auf 234 bis 236°0 gehalten. Vor der Zugabe wurden die Reaktionsvorrichtung und der an diese angaechloffiene das Ammoniumnitrat enthaltende Behälter sowie die Gasleitungen mit Kohlendioxydgas gespült. Nach der Zugabe beziehungsweise dem Ende der Umsetzung wurde das gebildete Gas ebenfalls mit Kohlendioxyd in eine Gasvolumenmeßvorrichtung geepült. Die Entwicklung und das Auffangen des Distickstoffmonoxydgases war 30 Minuten nach der Zugabe der letzten Ammoniumnitratportion
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.;Jatofefe
275893b
"beendet, als sich das Volumen dee gebildeten Gases nicht mehr änderte. Während der Gasentwicklung wurden zur gaschromatographischen Untersuchung mehrmals Proben entnommen. Die freigesetzten Gase wurden in einen mit dem Reaktionsraum verbundenen Wasserkühler geleitet, um den während der Umsetzung gebildeten Wasserdampf zu kondensieren und dadurch aus dem Reaktionssystem zu entfernen. Das von Wasserdampf freie Gas wurde durch eine alkalische Waschvorrichtung und einen Trockenturm weitergeleitet. Das gewonnene Gas enthielt 99»2 Vol.-% Distickstoffmonoxyd sowie 0,8 Vol.-% Stickstoff und 0,01 Vol.-% Stickstoffmonoxyd. Die Ausbeute betrug 99,8% der Theorie, bezogen auf das Ammoniumnitrat. Beim Arbeitsgang der Zugabe, in welchem gleichmäßig 4 g Ammoniumnitrat in 10 Minuten eingeführt wurden, entstanden mit gleichmäßiger Geschwindigkeit 1,0 bis 1,2 Nl Gas je 10 Minuten.
Beispiel 3
Es wurden in eine Reaktionsvorrichtung, welche mit einem Wasserkühler, einer alkalischen Waschvorrichtung und einem Trockenturm versehen war, 200 g konzentrierte Schwefelsäure, 352 g Ammoniumsulfat, 6 g Bortrioxyd und 30 g Ammoniumnitrat in Mischung miteinander eingeführt. Auf Grund der Bildung von Ammoniumbisulfat aus der Schwefelsäure und dem Ammoniumsulfat betrug das Gewichtsverhältnis der sauren Bestandteile (Ammoniumbisulfat und Bortrioxyd) zum anderen Bestandteil (Neutralsalz Ammoniumsulfat) des dem Ammoniumnitrat zugesetzten Salzgemisches 8,1 : 1 (bei einem Gewichtsverhältnis des Ammonium-
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bisulfates zum Ammoniumsulfat von 8:1). Das System wurde mit Kohlendioxydgas gespült und auf 2400C erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten, bis sich das Gasvolumen nicht mehr änderte. Als Ergebnis der thermischen Zersetzung wurden insgesamt 7,5 Nl Gas erhalten, was einer Ausbeute von 90% der Theorie, bezogen auf das Ammoniumnitrat, entspricht. Die Zusammensetzung des Produktes war wie folgt: 95*6 Vol.-% Distickstoffmonoxyd (entsprechend 86,1% der Theorie, bezogen auf das Ammoniumnitrat), 4,3 Vol.-% Stickstoff und 0,1 Vol.-'/* Stickstoffmonoxyd.
Beispiel 4
Es wurden 200 g Schwefelsäure, 532 g Ammoniumsulfat, 6 g Bortrioxyd und 30 g Ammoniumnitrat miteinander gut verrührt und in eine Reaktionsvorrichtung eingebracht. Auf Grund der Bildung von Ammoniumbisulfat aus der Schwefelsäure und dem Ammoniumsulfat betrug das Gewichteverhältnis der sauren Bestandteile (Ammoniumbisulfat und Bortrioxyd) zum anderen Bestandteil (Neutralsalz Ammoniumsulfat) des dem Ammoniumnitrat zugesetzten Salzgemisches 8,1 : 1 (bei einem Gewichtsverhältnis des A^fMTV111TCMpnif »t»H zumAmmcniumsuLiat von 8 : 1). Das entstandene Gnspemisch wurde zunächst durch einen miü Itaschig-Ringen gefüllten Turm, der eine Salzschmelze, bestehend aus Ammoniumbisulfat und Ammoniumsulfat im Gewichteverhältnis von 8:1, enthielt, und danach durch einen Wasserkühler, eine alkalische Waschvorrichtung und einen Trockenturm geleitet. Dieses 2-stufige Reaktionssystem wurde mit Kohlendioxyd gespült und auf 24O0C erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten, bis sich das Gasvolumen nicht mehr änderte. Als Ergebnis der thermischen Zersetzung wurden insgesamt 8,2 Nl Gas erhalten, was einer Ausbeute von 98,4% der Theorie, bezogen auf das Ammoniumnitrat, entspricht. Die Zusammensetzung des Produktes war wie folgt: 95,2 Vol.-% Distickstoffmonoxyd (entsprechend 93»7% der Theorie, bezogen auf das Ammoniumnitrat), 4,7 VoI·-% Stickstoff und 0,1 Vol.-% Sticketoffmonoxyd.
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Claims (9)

Patentansprüche
1.) Verfahren zur Herstellung von Distickstoffmonoxyd durch thermische Zersetzung von Ammoniumnitrat in aus mehreren Bestandteilen bestehenden konzentrierten Salzlösungen oder Salzschmelzen bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man als Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze eine solche, von welcher mindestens 1 Bestandteil eine Mineralsäure, ein Säureanhydrid und/oder ein saures Salz einer Mineralsäure ist, verwendet und mit dieser das Ammoniumnitrat in Gewichtsverhältnissen der ersteren zum letzteren von mindestens 5 : 1 vermischt und das Gemisch auf einer Temperatur von 200 bis 2400C hält.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als aus mehreren Bestandteilen bestehende Salzlösung oder Salzschmelze eine solche, welche auch ein Neutralsalz enthält, verwendet.
3·) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mineralsäure, das Säureanhydrid und/oder das saure Salz einer Mineralsäure in einem Gewichtsanteil von mindestens 4 : 1, insbesondere 6 : 1 bis 8:1, bezogen auf die anderen Salzbestandteile der aus mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung oder Salzschmelze, verwendet.
4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man als Mineralsäure beziehungsweise
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saures Salz einer Mineralsäure der aus mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze Schwefelsäure und/oder Ammoniumbisulf at verwendet.
5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Neutralsalzbestandteil der aus mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze Ammoniumsulfat verwendet.
6.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man während der Umsetzung rührt.
7.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu verwendende Ammoniumnitrat beziehungsweise die zu verwendende Ammoniumnitratlösung vor der Zugabe vorwärmt.
8.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Zersetzung in 2 oder mehr Stufen durchführt, indem man die nach der thermischen Zersetzung erhaltene Gasphase mit der aus mehreren Bestandteilen bestehenden Salzlösung beziehungsweise Salzschmelze 1-mal oder wiederholt in Berührung bringt.
9.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Luft durch Einführen von Kohlendioxyd vom Reaktionssystem fernhält.
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