[0001] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung wasserfrezer
Ätzkali- und/oder Ätznatron- schmelzen. Das Verfahren eignet sich bevorzugt zur Her-
stellung wasserfreier Ätzkali/Ätznatron-Mischschmelzen.
[0002] Es ist bekannt, daß Ätzkali und Ätznatron in festem Zustand stark hygroskopische
Hydrate bilden, die aus den entsprechenden Ätzalkalilaugen je nach Konzentration und
Temperatur der Lauge mit unterschiedlichem Kristallwassergehalt auskristallisieren.
[0003] Während festes Ätzkali etwa 90 bis 92 %, teilweise bis zu 96 % Feststoffanteil KOH
besitzt,. liegt der Wassergehalt des handelsüblichen Ätznatrons bei 1 bis 2 %.
[0004] Die Schmelzen bzw.. Mischschmelzen von solchen handelsüblichen Ätzalkalien mit einem
Wassergehalt von 1 bis 10 % sind für Reaktionen, die in der Schmelze bei Anwesenheit
reaktiver Komponenten, wie z.B. Natriumhydrid oder Natriumamid, durchgeführt werden,
ungeeignet. Sie müssen deshalb vor solcher Reaktionen einer speziellen Entwässerung
unterzogen werden, die bisher nach verschiedenen Verfahren durchgeführt wurde: Die
Herstellung von wasserfreiem Ätzalkali erfolgte bisher durch Eindampfen von wasserhaltigem
Alkalihydroxid unter Normaldruck oder reduziertem Druck in Verdampferanlagen verschiedener
Bauart. Auch das Eindampfen in Anwesenheit einer Schutzgasatmosphäre ist bekannt.
Die Nachteile dieser.Ent- wässerungsverfahren liegen darin, daß für die quantitative
Entfernung des Kristallwassers aus Ätznatron oder Ätzkali Temperaturen oberhalb 450
°C bzw. 500 °C erforderlich sind und aufgrund der bei diesen Temperaturen sehr starken
Aggressivität der Schmelzen hohe Anforderungen an das Gefäßmaterial gestellt werden.
Zur Behebung dieser Nachteile wurde bereits vorgeschlagen, das Abdampfen des Restwassers
in silberplattierten Apparaturen durchzuführen. Diese Arbeitsweise bedingt jedoch
eine zusätzliche aufwendige Herstellung dieser speziellem Apparaturen.
[0005] Es bestand deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung wasserfreier Ätzalkalischmelzen
zu finden, das in den üblichen, alkalibeständigen Apparaturen und Behältern durchgeführt
werden kann und bei dem ein zusätzliches Erhitzen auf Temperaturen oberhalb 450 °C
entfällt. Weiterhin soll das Verfahren bevorzugt bei Normaldruck durchführbar sein.
[0006] In Erfüllung dieser Aufgabe wurde nun ein Verfahren zur Herstellung wasserfreier
Ätzalkalischmelzen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man wasserhaltiges,
festes Alkalihydroxid mit Einer seinem Wassergehalt mindestens äquimolaren Menge an
Natrium- und/oder Kaliummonoxid aufschmilzt.
[0007] Unter äquimolaren Mengen der Alkalioxide sollen erfin- dungsgemäß die Mengen verstanden
werden, die sich gemäß der Reaktionsgleichung

mit Wasser umsetzen. Ein Überschuß entsprechend dieser Menge ist einsetzbar und stört
das erfindungsgemäße Verfahren nicht. Der Wawsergehalt des einzusetzenden Ätzalkalis
wird zweckmäßigerweise durch Titration mit 0,5 n Schwefelsäure ermittelt. Entsprechend
diesem Wassergehalt wird die Menge des zuzusetzenden Alkalioxids bestimmt.
[0008] Die dem Verfahren zugrundeliegenden Ätzalkali-Alkalimonoxid-Feststoffgemische sind
unter Feuchtigkeitsausschluß inert, schütt- und lagerfähig, so daß eine gute Handhobbarkeit
der Gemische gegeben ist. Diese Eibenschaften bleiben auch bei Einsatz eines Überschusses
an Alkalioxid erhalten.
[0009] Der Einsatz eines solchen Überschusses ist auch dann von Vorteil, wenn man die Ätzalkali-Alkalimonoxid-Feststoffgemische
bzw. die entwässerten Ätzalkalischmelzen an der Luft handhaben will oder wenn man
der Schmelze noch wei- tere Komponenten hinzugeben will, die ggf. ebenfalls entwässert
werden sollen.
[0010] Das Aufschmelzen und Entwässern der Ätzalkali-alkalioxid- Gemische bzw. der direkte
Zusatz der Alkalioxide zu den zu entwässernden Schmelzen erfolgt bei relativ niedriger
Temperatur, d.h. es genügen Temperaturen, die nur geringfügig über dem Schmelzpunkt
von Ätzkali oder Ätznatron oder deren Gemische liegen. Diese Schmelztemperaturen hängen
von dem Wassergehalt der eingesetzten Ätzalkalischmelzen und dem Mischungsverhältnis
KOH/NaOH ab. Im allgemeinen arbeitet man bei Temperaturen zwischen 200 °C und 420
°C.
[0011] Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im allgemeinen in der Weise,
daß technisches oder Ätznatron bzw. Ätzkali/Ätznatron-Mischungen in Schuppen-, Pulver
oder stückiger Form mit einer mindestens dem Wassergehalt dieser Ätzalkali bzw. der
Ätzalkalimischung äquimolaren Menge Kalium- oder Natriummonoxid möglichst homogen
gemischt und anschließend aufgeschmolzen wird. Wenn einer oder mehrere der Komponenten
in stückiger Form vorliegen, erfolgt das Mischen zweckmäßigerweise unter Zerkleinerung.
Alle Arbeiten sollen möglichst unter Feuchtigkeitsausschluß durchgeführt werden, indem
z.B. in einer Stickstoffatmosphäre - oder einer anderen Inertgasatmosphäre - gearbeitet
wird. Auch eine Beschleierung mit trockener Luft ist möglich.
[0012] Ätzkali/Ätznatron-Mischungen können im beliebigen Mischungsverhältnis mit der je
nach ihrem Wassergehalt erforderlichen Menge Natriummonoxid aufgeschmolzen werden;
vorzugsweise erfolgt der Ansatz der Ätzalkali/Natriummonoxid-Feststoffmischungen dabei
jedoch so, daß der Anteil an Ätzkali in der aufgeschmolzenen Mischung 60 Gew.-% beträgt,
so daß eine eutektische Mischung vorliegt, wobei die Aufschmelztemperaturen zwischen
180 und 250 °C liegen.
[0013] Nach dem erfinndungsgemäßen Entwässern des Ätzalkalis kann man diesem reaktive
-Komponenten wie Natriumhydrid oder Natriumamid zumischen bzw. zuschmelzen, ohne daß
dabei eine störende Bildung von Wasserstoff oder Ammoniak eintritt. Derartige Schmelzen
können dann z.B. als Köndensations- und Dehydratisationsmittel bei Farbstoffsynthesen
wie z.B. bei der Indigo-Synthese, eingesetzt werden.
Beispiel 1
[0014] 65,9 Gew,-Teile KOH mit einem Wassergehalt von 9 %, 13,2 Gew.-Teile NaOH mit einem
Wassergehalt von' 1 % und 20,9 Gew.-Teile Na
20 werden unter Stickstoffatmosphäre gemischt und bei einer Temperatur von 210 bis
220 °C vollständig aufgeschmolzen.
[0015] Das angegebene Mischungsverhältnis entspricht einer wasserfreien eutektischen Schmelze
von 60 Gew.-% KOH und 40 Gew.-% NaOH.
[0016] Der Wassergehalt der erhaltenen Schmelze lag bei 0 Gew.-%; er wurde durch mehrmaliges
vorsichtiges-Erhitzen (ca. 5 Minuten) einer eingewogenen Probe der Feststoffmischung
auf etwa 600 bis 700 °C bis zur Gewichtskonstanz bestimmt. Das Abkühlen der erhitzten
Proben auf Raumtemperatur erfolgte im Exsiccator.
Beispiel 2
[0017] 72 Gew.-Teile KOH mit einem Wassergehalt von 9,7 %, 2 Gew.-Teile NaOH mit einem Wassergehalt
von 1,8 % und 26 Gew.-Teile Na
20 wurden analog Beispiel 1 gemischt. Das Mischungsverhältnis entspricht einer wasserfreien
Ätzalkalischmelze mit 65 Gew.-% KOH, 33,3 Gew.-% NaOH und 1,7 Gew.-% Na
2O. Die zum vollständigen Aufschmelzen der Feststoffmischung erforderliche Temperatur
lag bei 220 °C, der Wassergehalt der Schmelze wurde auf die im ; Beispiel 1 beschriebene
Art bestimmt; er lag bei 0 Gew.-%.
1. Verfahren zur Herstellung wasserfreier Ätzalkali- schmelzen, dadurch gekennzeichnet,
daß man wasserhaltiges, festes Alkalihydroxid mit einer seinem Wassergehalt mindestens
äquimolaren Menge an Natrium- und/oder Kaliummonoxid aufschmilzt.
2. Verfahren zur Herstellung wasserfreier Ätznatronschmelzen gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet. daß man wasserhaltiges Ätznatron mit einem seinem Wassergehalt mindestens
äquimolaren Zusatz an Natriummonoxid aufschmilzt.
3. Verfahren zur Herstellung wasserfreier Ätzkalischmelzen gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man wasserhaltiges Ätzkali mit einem seinem Wassergehalt mindestens
äquimolaren Zusatz an Kaliummonoxid aufschmilzt.
4. Verfahren zur Herstellung wasserfreier Ätzkali/Ätz- natron-Schmelzen gemäß Anspruch
1, dadurch gekenn- zeichnet, daß man ein wasserhaltige Ätzkali/Ätznatron-Gemisch mit
einem dem Wassergehalt des Gemischs mindestens äquivalenten Zusatz an Natriummonoxid
aufschmilzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis
Ätzkali Ätznatron/Natriummonoxid so gewählt wird, daß man nach dem Aufschmelzen eine
eutektische Ätzkali/Ätznatron Mischung erhält und das Aufschmelzen bei Temperaturen
zwischen 180 und 250 °C durchführt.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschmelzen
unter Feuchtigkeitsausschluß durchgeführt wird.