Способ получения бикарбоната щелочного металла

Способ получения бикарбоната щелочного металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„10478 5 5 ) С 01 D 7/16; С 25 B 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !3, H ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3434708/23-26 (22) 06.05.82 (46) 15.10.83. Бюл. и 38 (72) А.В ° Львов, М.Я.фиошин, Г.С.Соловьев, С.А.Крашенинников, Т.С.Греф, А .В.Беглова, Д.Шиллер, Б.А.Ильин, B.Н.Антипов, В.С.Боввен, Л.И.Юрков, А.И.Родионов, А.Е.Преснов, В.Н.Барыбин, Б.С.Реморов, Н.Ф.Осетров и И.И.Касаткина (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д,И.Менделеева (53) 661,7 ° 035(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

126407, кл. С 01 О 7/16, 1963.

2. Торочешников Н.С., Крашенинников С.А. и Греф Т.С. Переработка сильвинитов на кальцинированную соду, поташ и другие продукты с помощью ГМИ. Реф. сб. "Калийная промышленность", 1980, 2, с. 8-11.

В4) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИКАРБОНАТА ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА, включающий карбониэацию смеси раствора хлорида щелочного металла и органического аэотсодержащего соединения, отделение осадка продукта и обработку маточного раствора с возвратом продуктов обработки в цикл, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения потерь компонентов исходной смеси при одновременном исключении отходов и упрощения процесса, обрабатывают маточный раствор электрохимически в диафрагмен:ном электролизере с катионообменной мембраной, подают маточный раствор в катодную камеру, раствор хлоридов щелочного металла - e анодную камеру, и раствор из катодной камеры направляют на карбониэацию.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в ка-iQcTBe органического азотсодержащего соединения берут гексаметиленимин или гексаметилендиамин.

1047835

Изобретение относится к усовершенствованию способа получения бикарбонатов щелочных металлов и мажет найти применение в химической промышленности.

Известен способ получения бикарбонатон щелочных металлов с использованием при карбонизации органических производных аммиака - акцепторов хлористого водорода, включающий стадии смешения раствора хлоридав щелочных металлов и производных аммиака, карбонизации, отделения осадка бикарбонатов, обработки маточного раствора для регенерации производных аммиака и возвращения последних в цикл (l f.

Известен также способ получения бикарбоната щелочного металла, включающий карбонизацию смеси раствора 20 хлорида щелочного ме †:àëëà и гексаметиленимина, отделение осадка прадук" та и обработкой маточного раствора с возвратом продуктов обработки н цикл, 25

В качестве акцептора хлористого водорода используется гексаметиг(енимин (ГМИ), хлорид щелочного металла (К, Na) растворяют н водном растворе ГМИ и проводят карбонизацию с выделением бикарбоната натрия или калия. Процесс карбониэации протекает по реакции

l(f:(Naacp+(cH r nlH+co + н о

Маточный раствор после отделения бикарбоната К и Na содержит солянокислый и углекислый ГМИ, а также хлориды, карбонаты щелочного металла. Полученный раствор нагревают, в результате чего происходит разложение углеаммонийных солей и удаление СО . После удаления С02 иэ маточного раствора проводят регенерацию ГМИ, которая заключается в переводе хлоргидрата ГМИ в свободное состояние и извлечение его из раствора. С этой целью на раствор действуют щелочным агентом - известковым молоком, под действием ко:-орого протекает гидролиз соли ГМИ

2(СН ) ЯН НС1+ Со((ОН) — (СН ) NH+

<Са(С +2Н О (2) 2

Свободный ГМИ экстрагир

CaCl2, а также содержит KC!(MaC I) и является малоиспользуемым отходам „

Органическую фазу разделяют путем отганки трихлорэтилена и полученный в виде 1003-oro продукта ГМИ нозвращаю1 н ц»л Г23.

Недостатками известного способа являются большое количестве отходов,образующихся на стадии регенерации ГМИ, в виде сильнаминсрализованных растворов, которые препятствуют повторному использованию надь,, а также окаэынают отрицательное воздействие на экологическую обстановку н районе производства, мнагооперационнасть процесса и безвозвратные потери реагентов: ГМИ и солей щелочных металлов, уносимых из процесса жидким отходам.

Цель изобретения — уменьшение потерь компонентов исходной смеси, исключение отходов и упрощение процесса, Поставленная цель достигается

TGM -(тс согласно способу получения бикарбоната щелочного ме(алла, включающему карбонизацию =.ìåñè раствора хлорида щелочного металла и органической азотсодержащего соединения, отделение осадка продукта и обработку маточногс раствора с возвратом продуктов обработки н цикл, J обрабатывают маточный раствор электрохимически н диафрагменном электролиэере с катионнообменной мембраной, подают маточный раствор в катодную камеау, раствор хлорида щелочного металла — в анадную камеру. и раствор из катоднай камеоы направляют на карбонизацию.

8 качестве органического азотсодержащего соединения берут гексаметиленимин или гексаметилендиамин.

По предлагаемому способу маточный раствор после отделения би карбаната направляют а катодное прастpaHoTl3o злак ролизера р а гцеленчо го от анодного катионообменной мембраной. На катоде протекает разряд молекул воды с выделением азаобразного водорода и образованием ионов ОН

2Н20.(-2е — Hf+20H (Я) 10478

Таким образом, при реализации предлагаемого способа после проведения стадии карбонизации и отделения осадка бикарбоната щелочного металла раствор, содержащий солянокислую соль производных аммиака, направляют в катодную камеру электролизера, в котором происходит регенерация производных аммиака и накопление солей щелочного металла, после чего католит непосредственно возвращают в карбониэатор. В анодную область подается рассол хлоридов щелочных металлов, где происходит разряд ионов хлора с образованием хлор-газа и перенос ионов щелочного 5Б металла.в католи т. По мере обеднения раствора анолит направляется на восполнение потерь солей и вновь воэ3

Накопление гидроксильных ионов способствует гидролизу солянокислых солей производных аммиака, используемых в качестве акцептора хлористого водорода на стадии карбониза5 ции, и переводу их в свободное состояние.

Одновременно из анодного пространства через катионообменную мембрану мигрируют катионы щелочного металла, переход которых осуществляется в количестве, эквивалентном отрегенерированному акцептору. Процесс электролиза таким образом обеспечивает в катодном пространстве 15, регенерацию производных аммиака и введение хлорида щелочного металла в количестве, неохбодимом для стадии карбонизации. В результате чего католит может быть непосредственно г из электролиэера направлен на карбонизацию, что обеспечивает использование растворов в замкнутом цикле и устраняет потери реагентов. В анодном пространстве электролизера цирку- 25 лирует насыщенный раствор хлорида щелочного металла, что позволяет получить оптимальные условия для протекания на аноде реакции выделения хлор-газа с высоким выходом по току, а наличие селективной мембраны гарантирует чистоту полученного продукта (Cl> ) .

В качестве акцептора хлористого водорода в предлагаемом процессе

35 может быт ь применен гексаметилендиамин (ГМД ), расход которого на единицу продукта ниже, чем ГМИ вследствие двухосновности ГМД.

35 4 вращается в анодное пространство электролизера.

Пример 1. В качестве акцептора хлористого водорода на стадии карбонизации используют гексаметиленимин. 660 мл 1004-ного ГМИ (9 г-экв/л) смешивают с 1000 мл насыщенного водного раствора NaC1 с концентрацией 5,3 r-экв/л и 140 мл воды. Полученный раствор содержит

3,3 г-экв/л ГМИ и 3 г-экв/л йаС1.

После карбониэации этого раст" вора до равновесия количество осажденного NaHCO> составляет 2,64 r-экв/л содержание общего хлора 2,9 г-экв/л.

Образовавшуюся маточную жидкость помещают в катодное пространство электролизера (объемом 0,3 л), разделенного перфторированной катионообменной мембраной. В качестве анолита используют насыщенный раствор NaCl Анод изготовляют иэ титана, покрытого окислами рутения, катод — иэ стали 3 ° В процессе электролиза осуществляют циркуляцию растворов в обоих пространствах и проводят его при плотности тока на катоде и аноде 14 А/дм и о температуре 55 С. После пропускания количества электричества

140 A ч/л степень превращения (СН2) МН НС1, в (СН2)МН составляет

1001. Выход по току свободного ГМИ

853, выход по току хлора 994. Ка- толит содержит NaCl в количестве

2,5 г-экв/л.

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1, маточный раствор содержит (СН ) NH.НС1

3,9 г-экв/л. Процесс регенерации проводят при плотности тока 8 A/äì и температуре 40 С. После пропускао ния количества электричества 165 А ч/л степень превращения ГМИ составляет 100. . Выход по току имина 86/, выход по току хлора 991.

Пример,. В качестве акцептора хлористого водорода на стадии карбониэации используют гексамети-лендиамин (ГМД). Исходный раствор содержит ГМД-4 8 r-экв/л и КС1

1,33 г-экв/л. После карбонизации этого раствора до равновесия количества осажденного КНСО > составляет 0,9 г-экв/л. Образовавшуюся маточную жидкость помещают в катодное пространство электролиэера, как и в примере . В качестве анолита используют насыщенный водный раст1647835

Составитель О.Зобнин

Редактор А .Химчук Техред С.Мигунова Корректор А.Повх

Заказ 7845/22 Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вор КС1, Электролиз проводили при условиях: плотность тока 10А/дм2, температура 40 С. После пропуска- . ния 180 А ч/л степень превращения

ГИД составляет 1004. Выход по то- 5 ку ГИД 903,хлора 99Ф. Католит содержит KC I в количестве 2,б6 r-экв/л.

Пример 4. Процесс ведут аналогично примеру 3, маточный раствор содержит ГИД -2НСI 3,4 г-экв/л, KCl 0,2 г-экв/л. Процесс регенерации проводят при плотности тока

14 А/дм, температура 40 С. После пропускания 140 А.ч/л степень превращения ГИД составляет 1003. Выход по току диамина 923, хлора 993.

Католит содержит KCl 2,6 г-экв/л.

Изобретение позволяет исключить образование отходов на стадии регене рации производных аммиака и получить в качестве дополнительных продуктов газообразные хлор и водород, упростить процесс получения карбонатов щелочных металлов путем сокращения числа операций в известковом способе и обеспечить замкнутый цикл водоиспользования, что сокращает также потери реагентов.

Экономический эффект от включения в способ стадии электрохимической регенерации производных аммиака составит только по сравнению с химическим методом 11,8 тыс. руб. в год при использовании производных аммиака в производстве в количестве

50 тыс. т, а с учетом предотвращения ущерба, приносимого отходами производства,более миллиона руб. в год.