DE1467228B2

DE1467228B2 - Verfahren zur Herstellung von Kaliumnitrat aus Calciumnitrat und Kaliumchlorid

Info

Publication number: DE1467228B2
Application number: DE19641467228
Authority: DE
Inventors: Dr. Robert Lausanne Flatt (Schweiz)
Original assignee: Lonza AG
Current assignee: Lonza AG
Priority date: 1963-03-28
Filing date: 1964-03-11
Publication date: 1970-01-22
Also published as: DE1467228A1; ES298058A1; GB1007297A; US3361522A; CH416585A

Description

ϊ 2

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Kalium- eingeengt. Beim Kühlen auf Raumtemperatur, d. h.

nitrat aus Calciumnitrat und Kaliumchlorid mit hoher " etwa 20 bis 25 ⁰C, kristallisiert das Doppelsalz

Ausbeute. ürisrn Pn Pi . ow η

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Es ist bekannt, daß man aus wäßrigen Losungen

von Ca(NO₃)₂ und KCl KNO₃ abscheiden kann. Da 5 in hoher Ausbeute aus. Das Doppelsalz wird der Aus-

die Löslichkeit von KNO₃ mit der Temperatur stark gangslösung zugeführt, wobei es beim Versetzen mit

ansteigt, ist es zweckmäßig, die KNO₃-Kristallisation Wasser unter Abscheidung von KNO₃ zerfällt,

bei möglichst tiefen Temperaturen vorzunehmen. Von Vorteil ist es, wenn aus der nach der Abtren-

Arbeitet man mit Ca(NO₃)₂ und KCl im molaren nung des Doppelsalzes

Verhältnis von 1: 2, so erhält man bei so tiefen Tem- ίο ντ<τη

- ' _ . . , _τ,ι_ΤΛ JS.lNU<i

peraturen wie —20 C eine Ausbeute an KNO₃ von

maximal nur 76 %· Die zurückbleibende Mutterlauge erhaltenen Mutterlauge II Calciumchlorid als

enthält außer CaCl₂ noch die Ionen K⁺ und NO₃ ^- in , r,_aQ . gjj q

erheblichen Mengen. Es ist auch schon bekannt, zur ^{2 2}

Erhöhung der Ausbeute an kristallisiertem KNO₃ in 15 durch weitere Kühlung, vorzugsweise auf —5 bis

Gegenwart von Ammoniak zu arbeiten. Aber auch —15 ⁰C auskristallisiert und die nach dem Abtrennen

hierbei ist die in der Mutterlauge zurückbleibende des CaCl₂ · 6H₂O zurückbleibende Mutterlauge III

KNO₃-Menge noch sehr groß, so daß dieses Verfahren mit den darin enthaltenen K± und NO₃-Mengen in

technisch nicht befriedigt. den Prozeß zurückgeführt wird.

Es ist ferner bekannt, aus Lösungen von Kaliroh- 20 Die Mutterlauge III kann dabei entweder als Be-

salzen durch Umsetzen mit Magnesiumnitrat Kalium- standteil der Ausgangslösung in den Prozeß zurück-

nitrat herzustellen. Der im ersten Arbeitsgang nicht geführt werden (Variante 2) oder der Mutterlauge I

als Nitrat ausgeschiedene Anteil des Kaliums wird vor oder nach dem Einengen zugesetzt werden

als Carnallit (KCl · MgCl₂ · 6H₂O) auskristallisiert, (Variante 3).

das in einem getrennten Gefäß zersetzt und zum Teil 25 F i g. 1 stellt eine chematische Darstellung des Ver-.

auf KCl aufgearbeitet wird. fahrens dar. Der voll ausgezeichnete Kreislauf zeigt

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß, die Variante 1, bei welcher das Doppelsalz

wenn an Stelle von Magnesiumnitrat Calciumnitrat νχτη r_ori w r> zur Umsetzung verwendet wird, bei gewohnlicher

Temperatur in Lösungen, die CaCl₂, KNO₃ und 30 in den Prozeß zurückgeführt und die Mutterlauge II

Ca(NO₃)₂ enthalten, das Doppelsalz verworfen wird. Der gestrichelt dargestellte Kreislauf

Yisirt r„n w η entspricht der Variante 2, bei welcher die Mutter-

JViNU₃ · CaCl₂ · ZrI₂O , ^v _TT_ , _, , ., ! . ,.. . .

lauge III als Bestandteil der Ausgangslosung in den

entsteht. Dieses Doppelsalz hat inkongruente Löslich- Prozeß zurückgeführt wird, und der strichpunktiert

keit. Beim Versetzen mit Wasser zerfällt es unter 35 dargestellte Kreislauf gibt Variante 3 wieder, bei der

Abscheidung von KNO₃. Weiter wurde gefunden, die Mutterlauge III der Mutterlauge I nach dem Ein-

daß sich bei Temperaturen von etwa 25 ⁰C das Sätti- engen zugeführt wird, gungsgebiet des Doppelsalzes im Löslichkeitsdiagramm
des reziproken Salzpaares

Ca(NO₃)₂ + 2KCl = 2KNO₃ + CaCl₂ ⁴° Beispiele

bis nahe an das Randsystem 1. (Variante 1) In 320 kg Wasser werden 82 kg

r>_a++ π- Mn w η Ca(NO₃)₂ und 75 kg KCl eingetragen. Man fügt dieser

Losung 126 kg Doppelsalz erstreckt. Ferner wurde festgestellt, daß bei tiefen 45 KNO · CaCl · 2H O

Temperaturen, z. B. unterhalb O⁰C, das Sättigungs- ³ 22

gebiet dieses Salzes verlassen wird und daß Lösungen, zu und kühlt diese Lösung auf —1O⁰C. Das auskristaldie bei gewöhnlicher Temperatur an Doppelsalz lisierte KNO₃ wird durch Zentrifugieren in einer Menge

von 93 kg gewonnen. Die zurückbleibende Mutter-KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O 50 lauge I, deren Gewicht 510 kg beträgt, wird auf 240 kg

eingedampft und das Konzentrat auf +25⁰C abge-

gesättigt sind, beim Abkühlen Calciumchlorid in Form kühlt. Dabei kristallisiert 126 kg Doppelsalz von CaCl₂ · 6H₂O ausscheiden.

Das Verfahren der Erfindung zur Herstellung von
Kaliumnitrat aus Calciumnitrat und Kaliumchlorid 55 aus, das durch Zentrifugieren abgetrennt und in den ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß in Prozeß zurückgeführt wird. Die zurückbleibende einer ersten Stufe Kaliumnitrat durch Kühlen auf Mutterlauge II enthält neben CaCl₂ noch 8 kg KNO₃. —10 bis —20⁰C aus einer Lösung von Calciumnitrat Die Ausbeute an kristallisiertem KNO₃ beträgt 92%· und Kaliumchlorid abgeschieden, in einer zweiten 2. (Variante 2) 123 kg Mutterlauge III, enthaltend

Stufe die nach dem Abtrennen des Kaliumnitrats ver- 60 30 kg CaCl₂, 31 kg Ca(NO₃)₂ und 8 kg KNO₃, werden bleibende Mutterlauge I auf 40 bis 65 % des anfäng- mit 360 kg Wasser verdünnt- Das im Kreisprozeß anlichen Gewichts eingeengt, durch Kühlen auf 20 bis fallende Doppelsalz 25 ⁰C das Doppelsalz KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O abge- _KNO . _CaC1 . ₂h O

schieden, dieses Doppelsalz von der Mutterlauge ge- 322

trennt und in die erste Stufe des Prozesses zurück- 65 (175 kg), sowie 82 kg Ca(NO₃)₂ und 75 kg KCl werden geführt wird. zugesetzt. Die Lösung wird auf — 10⁰C gekühlt.

Die Mutterlauge I wird auf 40 bis 65 %> Vorzugs- Durch Zentrifugieren werden 101 kg KNO₃ gewonnen, weise auf 45 bis 60 %> des anfänglichen Gewichtes Die Mutterlauge I (712 kg) wird bis auf 408 kg ein-

Claims

geengt; dann wird auf 25⁰C abgekühlt, wodurch das Doppelsalz

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

auskristallisiert (175 kg). Die auf diesem Weg gewonnene Mutterlauge II wird auf etwa — 10⁰C gekühlt, wodurch Calciumchlorid auskristallisiert. Durch Zentrifugieren werden 110 kg CaCl₂ · 6H₂O und 123 kg Mutterlauge III, die in den Kreisprozeß zurückgeführt wird, gewonnen. Durch diesen Prozeß kann eine Ausbeute von nahezu 100 °/o erzielt werden. In F i g. 2 sind die einzelnen Verfahrensstufen entsprechend Beispiel 2 in das Löslichkeitsdiagramm des reziproken Salzpaares eingetragen. M ist der darstellende Punkt des stöchiometrischen Gemisches 2KCl + lCa(NO₃)₂, D derjenige des Doppelsalzes

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

Die Mischung des Doppelsalzes mit der Mutterlauge III entspricht dem Punktet. Durch Zugabe der ao Rohstoffe 2KCl und lCa(NO₃)₂ (Punkt M) entsteht die Anfangslösung B. Diese scheidet beim Kühlen KNO₃ aus. Im Laufe der KNO₃-Kristallisation verschiebt sich der darstellende Punkt der Lösung längs der Geraden K-B. In / ist die Sättigung an KNO₃ bei —10⁰C erreicht. Die durch Einengen konzentrierte Mutterlauge I liefert durch Kristallisation des Doppelsalzes —

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

30

bei 25° C die Mutterlauge II. Diese auf —10⁰C gekühlt, scheidet CaCl₂ · 6H₂O aus, und es entsteht die Mutterlauge III, die, wie oben angegeben, zur Herstellung der Anfangslösung in den Prozeß zurückgeführt wird.

3. (Variante 3) In 354 kg Wasser werden 75 kg KCl, 82 kg Ca(NOs)₂ und 166 kg Doppelsalz

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

gelöst, die Lösung wird auf — 10⁰C gekühlt, wodurch KNO₃ auskristallisiert. Durch Zentrifugieren erhält man 101 kg KNO₃ und 576 kg Mutterlauge I. Diese wird durch Abdampfen von 300 kg Wasser eingeengt. Zum Konzentrat werden 123 kg Mutterlauge III gegeben. Dann wird auf Raumtemperatur gekühlt. Hierbei kristallisiert das Doppelsalz

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

aus (166 kg). Die durch Zentrifugieren gewonnene Mutterlauge II (233 kg) wird auf —10° C gekühlt, wodurch Calciumchlorid in kristallisierter Form ausgeschieden wird. Durch Zentrifugieren werden 110 kg CaCl₂ · 6H₂O und 123 kg Mutterlauge III, die, wie oben angegeben, in den Prozeß zurückgeführt wird, gewonnen.

Die einzelnen Stufen des Verfahrens sind in F i g. 3 im Löslichkeitsquadrat eingetragen. Die Mischung der Rohstoffe 2KCl + Ca(N0₃)_a entspricht dem Punkt M. Der Zusatz des Doppelsalzes

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

(Punkt D) liefert die Ausgangslösung B. Die Kühlung bewirkt das Abscheiden von KNO₃ in einer Mutterlauge, die durch den Punkt J wiedergegeben ist. Das Konzentrat, das durch den selben Punkt dargestellt ist, wird mit der Mutterlauge III versetzt, wodurch die Mischung C entsteht. Durch Ausscheiden von

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

wird die Mutterlauge II gebildet, die bei weiterem Kühlen durch Kristallisation von CaCl₂ · 6H₂O zur Mutterlauge III führt. Diese wird durch Zugabe zum Konzentrat / in den Kreisprozeß zurückgeführt.

^Λ Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kaliumnitrat, aus Calciumnitrat und Kaliumchlorid, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Stufe Kaliumnitrat durch Kühlen auf —10 bis —20⁰C aus einer Lösung von Calciumnitrat und Kaliumchlorid abgeschieden, in einer zweiten Stufe die nach dem Abtrennen des Kaliumnitrats verbleibende Mutterlauge I auf 40 bis 65 °/o des anfänglichen Gewichtes eingeengt, durch Kühlen auf 20 bis 25 ⁰C das Doppelsalz

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

abgeschieden, dieses Doppelsalz von der Mutterlauge getrennt und in die erste Stufe des Prozesses zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der nach Abtrennung des Doppelsalzes

KNO₃ · CaCl₂ · 2H₂O

erhaltenen Mutterlauge II Calciumchlorid durch Kühlen auf vorzugsweise —5 bis —15°C auskristallisiert und abgetrennt und die anfallende Mutterlauge III als Bestandteil der Ausgangslösung in den Prozeß zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Calciumchloridkristallisation anfallende Mutterlauge III der Mutterlauge I zugegeben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen