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Autor Thema: Ammoniak austreiben & verflüssigen??  (Gelesen 15608 mal)

HF

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Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« am: 20. Oktober 2009, 02:33:50 »
Hi,
ich versuche mich gerade an der Gewinnung von flüssigem Ammoniak ich habe folgenden Aufbau gewählt: 1l Rundkolben mit ammoniakWasser 25%ig im Heizbad in verbindung mit einem
Rückflusskühler (H2O gekühlt) auf dem rückflusskühler ein Rohr als Brücke die in einen Intensivkühler führt der Intensivkühler wird durch Trockeneis + Aceton gekühlt und an dessen Ende ist wiederrum ein in Trockeneis gekühlter Rundkolben als Vorlage! Soweit zu meiner theoretischen Vorstellung des Aufbaus, kann das so funktionieren
oder benötigt man hier noch weitere Teile, bzw. Gibt es am versuchsaufbau irgendwelche Dinge besonders zu beachten muss man das Gas evtl. Noch zuätzlich trocknen oder wird das Wasser durch den rückflusskühler und die minusgrade im intensivkühler ausreichend zurückgehalten?
Welche Stoffe anstatt ammoniakwasser wären qualitativ und quantitativ evtl. Praktikabler?
vielen dank für eure Hilfe

Butandiolmonoacrylat

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #1 am: 20. Oktober 2009, 12:45:05 »
Ammoniak kann man mit Natriumhydroxid aus der Lösung austreiben. Weiterhin funktioniert wenn man Ammoniumsalze mit Lauge umsetzt. Praktisch ist hierbei das Ammoniumnitrat aus Nitratdüngern mit Kalilauge auszutreiben da hierbei weiter verwendbares Kaliumnitrat entsteht welches man mit H2SO4 zur Hoko-Säure umsetzen kann. Man nutzt das Kaliumnitrat auch um organische Reste und Kohlenstoff aus Glasgeräten zu entfernen oder als Oxidationsmittel in Feuerwerken.
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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #2 am: 20. Oktober 2009, 14:35:11 »
Vielen dank, für die alternativen! Mit welchem AmmoniumSalz erhält man in der Praxis die höchste Ausbeute an flüssigem NH3, oder ist Ammoniakwasser am besten!
Gibt's evtl. noch Kommentare zu meinem versuchsaufbau, muss ich bei diesem Aufbau die Trocknung noch berücksichtigen oder kommt der verflüssigte Ammoniak weitgehend wasserfrei in der Vorlage an?

Butandiolmonoacrylat

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #3 am: 21. Oktober 2009, 12:08:12 »
Ammoniumchlorid und Lauge hat angeblich die höchste Ausbeute. Man muss das Ammoniak-Gas vor dem verflüssigen mit Calciumchlorid oder Oxid trocknen damit man eine gute Ausbeute erhält.
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Stefan

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #4 am: 27. Oktober 2009, 00:20:49 »
Wenn man Ammoniakwasser zur Verfüngung hat, ist es nicht nötig Lauge zuzusetzen um das Gas auszutreiben.
Einfach das Ammoniakwasser in einem Kolben mit Rückflusskühler erhitzen, das Ammoniak entweicht oben am Kühler.
Trocknen musst du es höchstwahrscheinlich schon, wenn du mit dem flüssigen Ammoniak Synthesen machen willst- kommt auf deinen Anwendungszweck an! Was willst du damit machen?
KOH-Schuppen eignen sich gut zur Trocknung- die hatte ich verwendet, als ich eine Gasflasche mit einem Kühlschrankkompressor mit Ammoniak füllte. Calciumoxid wird auch gehen, aber Calciumchlorid geht NICHT! Das bildet ein Ammoniakat.
Silicagel absorbiert Ammoniak ebenfalls stark, da es polar ist.

Den Fortgang der Austreibung des Ammoniaks aus der Lösung kannst du sehr leicht durch Messung der Siedetemperatur der Lösung verfolgen. 25%ige Ammoniaklösung beginnt bei rund 40-45°C zu "sieden". Mit fortschreitender Abnahme der Ammoniakkonzentration steigt die Siedetemperatur langsam bis auf 100°C, dann kocht nur noch reines Wasser.

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #5 am: 27. Oktober 2009, 08:08:37 »
Danke für den Tipp mit dem Calciumchlorid. Habe es einmal verwendet zur trocknung bei einem Springbrunnenversuch. Wobei es da wohl irrelevant war. Der Springbrunnen war super  ;-D

Mal eine andere Frage:  Reicht ein Kühlschrankkompressor zum verflüssigen aus oder erfordert es dann noch zusätzliche Kühlung?? Wenn ich eine Flasche vorkühlen muss, wie kalt muss die dann mindestens sein? Kann man nicht via Vakuum das Gas aus der Lösung abziehen? Eine Geschlossene Apparatur wäre ja nicht schlecht...

Edit 1:Habe eben gelesen Ammoniak braucht 9 Bar bei Zimmertemperatur. Aber über den Druck des Kühlschrankkompressors finde ich noch nichts :)

Edit 2: Hier (http://home.wolfsburg.de/prowaznik/pet/pet.htm) habe ich gelesen das ein Kompressor 50 bar!! macht... Kann das sein? Hätte ich jetzt echt nicht erwartet :-/
« Letzte Änderung: 27. Oktober 2009, 16:16:10 von Butandiolmonoacrylat »
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Stefan

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #6 am: 27. Oktober 2009, 20:05:13 »
Ja, der Kompressor macht locker so viel Druck. Kühlung ist unnötig, einfach das Ammoniak in die Flasche pressen.
Die Flasche wird dabei durch die Kondensationswärme ganz ordentlich warm, und der Druck ist bei mir rasch bis auf 18 bar gestiegen.
Nur bei größeren Flaschen als 0,5L sollte man von außen mit Wasser kühlen, damit sie ihre Wärme ausreichend schnell abgeben können.

HF

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #7 am: 14. November 2009, 19:46:54 »
Zitat
Wenn man Ammoniakwasser zur Verfüngung hat, ist es nicht nötig Lauge zuzusetzen um das Gas auszutreiben.
Einfach das Ammoniakwasser in einem Kolben mit Rückflusskühler erhitzen, das Ammoniak entweicht oben am Kühler.
Trocknen musst du es höchstwahrscheinlich schon, wenn du mit dem flüssigen Ammoniak Synthesen machen willst- kommt auf deinen Anwendungszweck an! Was willst du damit machen?
KOH-Schuppen eignen sich gut zur Trocknung- die hatte ich verwendet, als ich eine Gasflasche mit einem Kühlschrankkompressor mit Ammoniak füllte. Calciumoxid wird auch gehen, aber Calciumchlorid geht NICHT! Das bildet ein Ammoniakat.
Silicagel absorbiert Ammoniak ebenfalls stark, da es polar ist.

Den Fortgang der Austreibung des Ammoniaks aus der Lösung kannst du sehr leicht durch Messung der Siedetemperatur der Lösung verfolgen. 25%ige Ammoniaklösung beginnt bei rund 40-45°C zu "sieden". Mit fortschreitender Abnahme der Ammoniakkonzentration steigt die Siedetemperatur langsam bis auf 100°C, dann kocht nur noch reines Wasser.

Den Ammoniak benötige ich für nen Birch muss also schon sehr trocken bzw .Wasserfrei sein !
Was mich Interessieren würde ist ob es sinnvoll ist einen Intensivkühler für die verflüssigung zu verwenden, ich habe mir das so vorgestellt, das ich da
Isopropanol+Co2 zur kühlung verwende, so das der ganze Ammoniak in dem Kühler kondensiert oder ist es ausreichend das in einem gekühlten Kolben  Kondensieren zu lassen!

Phil

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #8 am: 14. November 2009, 20:14:14 »
Ich würde an Deiner Stelle so vorgehen:
Aceton mit CO2 Kühlen, (Aceton wirt kälter als IPA) Dann einen Intensivkühler in ein Becherglas stellen und mit der Kältemischung kühlen.
Ammoniak hatt einen Siedepunkt von -33°C. Der mp. ist -77°C
Nimm zur Isolation einen Styroporbehälter um das Becherglas herum, sollte kein Styroporbehälter zur Hand sein, fülle eine Kartonschachtel mit Styroporchips, oder Sägemehl, oder Zeitungen.
Wen der Kühler kalt ist leite das NH3 bei den Wasseranschlüssen ein, so hast Du wenig Ammoniak Verlust und eventuelles Wasser würde ausgefroren werden. Bei der so beschriebenen Apparatur hast Du für Gase den besten kühl Effekt. Es gibt auch Teflon Oliven, ich würde noch solche kaufen. Ich hoffe dass ich Dir einen Praktikablen Tip geben konnte. Ammoniak kann über KOH Chips getroknet werden.


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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #9 am: 15. November 2009, 00:06:36 »
Bei der Wahl von Isopropanol als Kältemittel ging es mir mehr um die Verträglichkeit gegenüber Kunststoffen und da Aceton doch sehr agressiv ist wenn es z.B. auf Styropor tropft, da ist dann ganz schnell nichts mehr da von der Isolation, und wenn ich das Kühlmittel fördern müsste dann muss ich auch noch an meine Pumpe und die Schläuche denken, aber zumindest das könnte ich mir sparen wenn ichs so mache wie du das sagst, allerdings habe ich auch noch bedenken das der Kühler platzen könnte immerhin sind die nicht dafür ausgelegt und sollte da was ausgefroren werden verstopf der Kühler doch sehr schnell!

Phil

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #10 am: 15. November 2009, 08:43:33 »
IPA wird in der Kälte aber ziemlich viskos, aber Du hast recht was die Kunststoffverträglichkeit anbelangt. Der Kühler wird aber nicht zu Bruch gehen. Damit er nicht verstopft, würde ich das NH3 vorher über KOH leiten, so wird es schon ziemlich trocken. Eine andere Variante ist, wenn Du einen Rundkolben oder das Reaktionsgefäss, anstelle des Kühlers nimmst. Der Wirkungsgrad ist einfach geringer.

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #11 am: 19. Dezember 2009, 03:55:31 »
Jetz habe ich mir nochmal etwas gebastelt, bin mit allerdings nicht sicher ob das so gut funktioniert
ich habe einen PTFE-Schlauch d=0,5cm l= ca.4m ich habe den Schlauch zu einer Wendel aufgedreht,
wie gut wäre hier die kühlleistung, währe das eine alternative zum intensivkühler oder gibt's hier etwas was
ich noch nicht bedacht habe?
Hab mir schon überlegt das der Kunststoff Wärme nicht so gut leitet, aber das ist doch eigentlich nicht das Problem wenn der Schlauch erstmal ausreichend abgekühlt ist, oder liege ich da falsch?
Ist der Wirkungsgrad eines 25cm langen intensuvkühlers höher als der meiner Konstruktion?

Phil

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #12 am: 19. Dezember 2009, 08:49:00 »
Der beste Wirkungsgrad würdest Du mit einem Metallkühler bekommen, den kann Dir eine Werkstatt machen, aber nun zu Deiner Frage, die ist nicht so einfach zu beantworten da wahrscheinlich fast allen die Erfahrung fehlt. Ich an deiner Stelle würde es einfach mal versuchen. Halte sicherheitshalber eine Gasmaske bereit oder mach den Versuch im freien.

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #13 am: 25. Dezember 2009, 05:45:48 »
So, hab mich jetzt an meinem Birch versucht und den Ammoniak verflüssigt, hatte allerdings einige Schwierigkeiten!
Zuerst ging mein Bester Kolben schon beim Aufbauen zu Bruch als ich den Rührfisch in den Kolben geworfen habe,
und der zweite Kolben ging zu Bruch als ich den Magnetrührer eingeschaltet habe und der Rührfisch anfing herum zu hüpfen, das Fatale hierbei war allerdings das bereits der Ammoniak darin war, zu meinem großen Glück hatte ich meine Gasmaske auf, allerdings bin ich mir nicht sicher ob ich das Gartenhäuschen/Labor je wieder ohne Gasmaske betreten kann! traurig


Also zu meinem endgültigen Aufbau:

Ich habe einen 2l 3-Hals Rundkolben als "Reaktionsgefäß" benutzt, in diesem Kolben habe ich NaOH Granulat gegeben und über einen Tropftrichter die 24%ige Ammoniaklösung zugetropft,auf den mittleren Hals habe ich einen Rückflusskühler gesetzt, über einen Schlauch wurde das Gas in eine Gaswaschflasche geleitet in die ich KOH Schuppen gegeben habe um das Gas zu trocknen, das Gas habe ich von hier aus in meine selbst gebastelte Kühlwendel aus PTFE geleitetdie Kühlwendel selbst befand sich in einem 2l Becherglas das ich zur Isolation in eine Syroporbox gestellt habe, zur Kühlung habe ich wie bereits erwähnt Isopropanol und Trockeneis verwendet
das Verflüssigte Ammoniak habe ich über ein Gaseinleitungsrohr in einen 2L Dreihalskolben geleitet, um das System zu schließen habe ich über einen der Hälse des Kolben ein Kondom gestülpt  Grin um Druckschwankung auszugleichen!
Bevor ich angefangen habe habe ich das ganze System mit Argon gespült!
Mit diesem Aufbau habe ich in ca. 3,5h ca. 500ml Flüssigen Ammoniak aus ca.2,7l 25%igem Ammoniak erhalten!

Folgende Probleme hatte ich mit diesem Aufbau:

Zu beginn Funktionierte noch alles ziemlich gut aber nachdem das ganze System mit Ammoniakgas gefüllt war kam es beim zugeben der Ammoniaklösung
zu Starken Druckschwankungen, zuerst entstand ein Vakuum da sich das Ammoniakgas im Kolben in der zugegebenen Ammoniaklösung  löste, als nächstes entstand ein Überdruck der Teilweise sogar den Schliffstopfen heraus schoss, durch den Unterdruck wurde Teilweise der Flüssige Ammoniak aus der Vorlage bis in die Gaswaschflasche zurück gesaugt, da das Gaseinleitungsrohr bis kurz über den Kolbenboden ging, und somit nach kurzer Zeit in den Ammoniak eintauchte! Beim nächsten mal würde ich kein Gaseinleitungsrohr mehr verwenden!
Aus irgend einem Grund Schäumte die Ammoniaklösung beim zutropfen des zweiten Liters auf das NaOH sehr stark so das der Schaum bis in den Rückflusskühler stieg, (den ersten Liter habe ich nachdem fast der ganze Ammoniak entfernt wurde abgesaugt und neues NaOH in den Kolben geschüttet)
ich habe dann den Schliffstopfen entfernt daraufhin schoss der Ammoniak wie aus einem Springbrunnen heraus.
Hier würde ich evtl. beim nächsten mal versuchen nur durch erhitzen den Ammoniak auszutreiben, (meine Bedenken waren hier das die Ausbeute stark abnehmen würde wenn der Ammoniak warm ist und dann von höheren Temperaturen abgekühlt werden muss) allerdings erwarte ich mir davon das der Ammoniak gleichmäßiger und ohne Stärkere Druckschwankungen ausgast!
Ich hab auch noch ein Paar Fotos von dem Versuchsaufbau auf dem Handy die werde ich demnächst mal hoch laden!

Wenns noch Verbesserungsvorschläge oder Kommentare gibt... dann immer her damit Smiley

Danke noch mal für die Hilfe bis hier hin!


Schöne Feiertage
« Letzte Änderung: 25. Dezember 2009, 15:05:21 von HF »

Phil

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Re: Ammoniak austreiben & verflüssigen??
« Antwort #14 am: 25. Dezember 2009, 10:41:32 »
Gute Arbeit, Dein Labor wird bald nicht mehr riechen, bestimmt. ;-D
Wenn Du das Ammoniak mit wärme austreibst, würde ich auch noch ein Rückflusskühler aufbauen, so kann das Wasser zurück in den Kolben.
Trocknen würde ich so wie unten. Aus meiner Erfahrung mit dem Posten von Beiträgen kann ich Dir noch sagen dass Du nur etwa 48 Stunden Zeit hast etwas zu Korrigieren oder hoch zu laden, da dies von der Software so eingestellt ist. Dies schreibe ich Dir nur weil Du noch Photos hochladen willst.

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