Способ извлечения брома

Способ извлечения брома

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БРОМА из бромовоэдушной смеси, включающий абсорбцию брома водным раствором четвертичной соли аммония и последующую десорбцию, отличающийс я тем, что, с целью повьшения степени извлечения брома, упрощения процесса за счет исключения стадии отделения бромного комплекса от водной фазы и его удешевления, в качестве четвертичной моли аммония используют симметричные жирные соли аммония общей формулы Bi TRi вг 1 1 где R-, - Сз,-С -алкил или несимметричные жирные или жирноароматические четвертичные соли аммония общей формулы ® Вг В| 1 Ч г Rf (Л ij с где R R R, -этил, 1, R -алкил с .1,3,-5,7 атомами углерода или § RI R2 R -метил, R -гептил или метил , R -этил, R -фенил, или четвертичную соль N-этилпиридиния формулы со О5 to Вг

СООЭ COBETCHHX

Ц М

РЕСПУБЛИК, SU„,1096201

Все) С 01 В 7/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««,"." - „ « и;о p „

C ЛОло«5 с

O+

B?

/ И-6265 В (Z1) 3389049/23- 26 (ZZ) 30.12.81 (46) 07.06.84. Бюл. 11 - 21 (72) Н.Д. Бородавко, Г.В. Тихонова, M.Ã1. Кремлев, Л.В. Пекун, Б.А. Бовыкин, А.В. Штеменко,. В.M. Задорский, О.И. Школа, Е,Н..Белоконь, P.Ï. Рило, Г.P. Залкинд, А.И. Овчинников и Н,Н. Саяпина (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Ф.Э. Дзержинского (53) 66 1.461(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР й"-. 569530, кл. С 01 В 7/09, 1974.

2. Патент США В 4124693, кл. 423/503, 423/24, 1977 (прототип). (54 ) (57 ) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БРОМА из бромовоэдушной смеси, включающий абсорбцию брома водным раствором четвертичной соли аммония и последующую десорбцию, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени извлечения брома, упрощения процесса за счет исключения стадии отделения бромного комплекса от водной фазы и его удешевления, в качестве четвертичной моли аммония используют симметричные жирные соли аммония общей формулы где R — С -С -алкил

1 2. или несимметричные жирные или жирноароматические четвертичные соли аммония общей формулы где R = R = R -этил R -алкил

2 Ъ 4 с,1,3,-5,7 атомами углерода или

2 3 4 тил, R -этил, К, -фейил, или четвертичную соль N-этилпиридиния формулы

1096201

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при извлечении брома из бромовоздушной смеси, полученной выдуванием брома воздухом из 5 окисленных бромсодержащих рассолов.

Известен способ извлечения брома из бромосодержащей смеси, включающий абсорбцию брома раствором бромистобромного железа, восстановление бром- О ного железа железными опилками с последующим выделением брома из раствором бромидов железа хлором 5 1 3.

Недостатками известного способа являются большие потери продукта (до 47), а также значительное коли..ство нереализуемых отходов в виде разбавленных растворов хлорного железа и шлама, загрязняющего окружающую среду.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения брома из бромовоздушной смеси, включающий абсорбцию брома водным раствором четвертичных солей аммония, отобранных из группы соединений несимметричного четвертичного аммониевого основания с насьпценным циклическим атомом азота, связанным с атомами углерода и образующих пяти- и шестичленную кольцевую структуру, являющимися солями пиперидина, пиролидина и морфолина, форМула которых 2 +i 2 где Х вЂ” СЬ, К„; R — метил; R> — алкильная или галоидалкильная группа с 1-8 атомами углерода; R — водород или алкильная группа с 1-4 атомами углерода; при К = Н, R Ф R

Поток жидкости, насьнценный парами брома, взаимодействует с водными растворами указанных четвертичных солей аммония при 15-25,С до образования жидкого несмешиваемого с водой (при 10-60 С) полибромида и содержащего 20-70 вес.Е брома. Несмешиваемый с водой жидкий комплекс брома отделяют и десорбируют бром продувкой инертным газом L2 3.

Недостатками известного способа являются низкая степень извлечения брома из насьпценной бромовоздушной смеси степень извлечения составляет

70,5Х, из разбавленной 42,7X), сложность процесса, связанная с необхо45 димостью отделения бромного комплекса от водной фазы, а также высокая стоимость процесса из-за использо,вания дорогих абсорбентов.

Цель изобретения — повышение степени извлечения брома (из насыщенной бромовоздушной смеси 74,2-97,2Е, из разбавленной 50,0-81,7X) упрощение процесса путем исключения стадии отделения бромного комплекса от водной фазы и его удешевление эа счет исполь зования более дешевых абсорбентов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу извлечения бро+> +3

Х;3 ЗЗХ

И 1 2

l ма из бромовоздушной смеси, заключающемуся в абсорбции брома водным раствором четвертичной соли аммония и последующей десорбции, в качестве четвертичной соли аммония используют симметричные соли аммония общей формулы 1 +i где R — С -С -алкил

1 2 4. или несимметричные жирные или жирноароматические четвертичные соли аммония общей формулы (ЕЕ) где К = К = R --этил

2 3

К+- алкил с 1,3-5,7 атомами углерода, или К = R -= R --метил

1 3

Р

К4,-гептил или К„= К -метил; з-этил, R+-фенил или четвертичную соль N-этилпиридиния формулы

1096201

Способ осуществляется следующим образом.

Для абсорбции применяют 1 М концентрации абсорбентов (20-40Х растворы в зависимости от молекулярной массы исходной соли). Образующиеся комплексы брома нерастворимы в воде и в зависимости от температуры раствора и исходной соли аммония могут быть жидкими или твердыми. Большин- tO ство из них при 30 С являются твердыми. Образованные комплексы содержат 40-80 вес.7 брома, однако наиболее устойчивые комплексы образуются при достижении молярного соотно- 15 шения четвертичная соль аммония: молекулярный бром = 1:1-2(40-53 вес.Х брома), в зависимости от исходной соли аммония, в дальнейшем происходит поверхностная адсорбция брома, щ (за счет которой бром в комплексе удерживается слабее, увлекается потоком воздуха и наступает проскок брома. Бромовоздушную смесь пропускают через абсорюированный раствор до пол- 25 ного связывания четвертичной соли аммония в комплексе, что определяется отсутствием бром-иона в водной фазе.

Для обеспечения 1007 степени извлечения брома из бромовоздушной смеси ее пропускают последовательно через три абсорбера с абсорбционным раствором, со скоростью 0,3-0,5 л/мин. Увеличение скорости сокращает время контакта фаз, не обеспечивает полноты извлечения брома и требует увеличения числа ступеней абсорбции.

Бром десорбирует из комплекса продуванием через абсорбционный раствор водяного пара или горячего воздуха 4о при 70-90 С с последующей конденсацией молекулярного брома.

Наиболее прочный комплекс образует тетрабутиламмоний бромид, десорбция брома из которого осуществля- 4 ется перегретым водяным паром при

180-200 С.

После десорбции брома раствор не теряет своих абсорбционных свойств и его возвращают на стадию абсорбции.

Твердые комплексы брома достаточно устойчивы в обычных условиях. Нри необходимости их выделяют, сушат и, 4 хранят в виде сухих соединений, из которых в присутствии воды указанными выше способами выделяют бром.

Пример 1. В дрексель помещают 30 мл раствора, содержащего

6,3 г (0,03 моль) тетраэтиламмоний бромида и пропускают бромовоздушную смесь, поддерживая температуру не выше 25 С. Бром комплексуется с солью аммония,.образуя в виде хлопьев нерастворимое в воде соединение оранжевого цвета. Дрексель с раствором периодически взвешивают . Бромовоэдуш" ную смесь пропускают до постоянного веса абсорбционного раствора. Комплекс приобретает кирпичный цвет и становится жидким. Привес за счет абсорбции брома составляет 27,2 r, Через абсорбционный раствор продувают горячий воздух при 70-80 С о до полного разложения комплекса (обеспечение раствора и исчезновения маслянистого слоя). Бром, увеличенный воздухом, пропускают через дрексель с раствором иодистого калия. Количество десорбированного брома определяют иодометрически. Выделяется 27.1 г брома.

В табл. 1 приведены данные по степени извлечения брома различными четвертичными солями аммония.

Из табл. 1 следует, что при использовании симметричной жирной соли аммония общей формулы

3 Sф

ЭГ ВГ г

1 +4 где R>- С.,-алкил (метил) (пример 1), не происходит повышение степени поглощения брома по сравнению с прототипом, то же самое происходит при использовании триэтилгексиламмоний бромида (пример 9) и триметилэтиламмоний бромида (пример 11), где степень извлечения брома из разбавленной бромовоздушной смеси ниже чем в прототипе.

В табл. 2 приведены сравнительные данные по стоимости абсорбентов, используемых в прототипе и в предлагаемом способе.

1096201

Таблица 1

СА моль

0,03

154,0 4,62

0,03

210,17 6,3

0,03

322,38 9,67

266,0

7,98

0,03

196,14 5,88

0,03

224,20 6,73

0,03

238,22 7,15

0,03

252,26 7,57

0,03

266,28 7,99

0,03

280,3

8,41

0,03

168,08 5,04

0,03

238„22 ?,15

0,03

210, 12 6,3

0,03

Тетраметиламмонии бромид

2 Тетраэтиламмоний бромид

3 Тетрабутиламмоний бромид

4 Тетрапропиламмоний бромид

Триэтилметиламмоний бромид

6 Триэтилпропиламмоний бромид

Триэтилбутиламмоний бромид

8 Триэтиламиламмоний бромид

Триэтилгексиламмоний бромид

10 Триэтилгептиламмоний бромид

Триметилэтиламмоний бромид

Триметилгептиламмоний бромид

Диметилэтилфениламмоний бромид 230, 15

И-Этилпиридиний бромид 188, 7

Прото- И-Иетилэтилморфолиний тип бромид

5,44

6,55

0,024

0,0348

1096201

МаксималЬное насьпцфние полибромидного комплекса

Взято брома

Содержание брома в комплекс моль вес.Х моль

72,06 2,5

11,93 0,0746

11,92 0,0746

56,4 1,7

8, 15 0,051

8,15 0,051

12,08 0,0744

11,94 0,0747 55,2 2,5

1),02 0,069

2,3

11,05 0,0691

9,18 0,574

56,2

8,63 0,054

1,8

8,63 0,054

1,6

7,75 0,0485

67,85 3,47

15,24 0,0957

15,98 О, 10

2,5

60,0

12,00 0,075

11,98 0,075

15,42 0,096

64,7

3,2

15,42 0,096

10,31 0,0645

10,37 0,0646

67,79 2,1

62,62 2,5

11,71 0,073

11,98 0,075

4,87 0,0304 47,2 1,27

6,45 0,0404 50,0 1, 16

8,22 1,71

56,6 I 7

8,22 0,051

Прототип

Способ, по примеру

Адсорбировано брома

9,2 0,0575 61

7,74 0,0484 52,0 моль брома моль

ЧСА

Продолжение табл. 1,Адсорбция броса ЧСА, 4,81 0,0301

6, 41 0,0401

1096201

1О

ПРоДолжение табл.

Адсорбция часа

Насьпценная бромовоздушная смесь вес.X моль

ЧСА

60,26

1,5

6О,9

7,19

7,00

1,46

52,63

85,9

11, 168 0,0699 53,6 2,33

92,4

9,735 0,0609

54,95 2,03

88,2

8,028 0 05

57,72 1,67

87,1

0,0383 47,6

I,27

70,9

0,0468 51,1

7,48

1,56

96,5

2,8

88,0

54,6 2,0

0,06

80,0

9,62

14, I88 0,0888 62,78 2,96

9?

7,65

0,0479 60,28 1,6

74,2

11,378 0,071

61,4

2,3

97,2

4,45

0,0278

92,5

6,18

6,18

0,0387

48,5

48,5

6,18

1,16

96,4

47,9 1,2

5,8

0,036

70,5

Способ по при меру

Прототип,Адсорбировано брома

0,045

0,0438

13,416 0,0849 62,7

0,0401

0,0387 моль брома моль

Степень извлече-— ния, Е

1096201

Продошкение табл. 1

Способ по примеру

Адсорбция броса ЧСА

Степень извлечения, Х

Адсорбировано брома вес.Х моль

30,83

53,5

1,99

1,6

78,5

1,17

6,74

61,0

1,4

48,8

4,528 0,028

43,92 0,94

1,78

4,315 0,027

0,90

1,4

39,1

81,7

1,18

62,2

0,03

4,8

37,5 1,0

11,50 0,072

57,75 2,4

1,23

74,5

26, 98

2,75

12

1,57

3,452 0,216

38,8 0,9

71,8

1,3

1,16

14

1,5

Прототип

35,3 0,7

3,44

0,021

42,7

1,65

Разбавленная бромовоздушная смесь моль брома моль

ЧСА

3,8 0,023 51,5 0,77

4э363 010273 40 ° 9 Оъ91

9,49 0,0594 49,47 1,98

0,0422 45,8 1,40

6,329 0,.0396 46,9 1,32

9,49 0,0594 55,6 1 ° 98

2,79 0,0174 35,63 0,58

7 343 0 0459 50 66 1 53

96,4 4,060 0,0254 38,3

4,060 0,0254 38,3 0,73 63,30

Отношение степени извлечения брома иэ насьпцен. смеси к разбавл

1096201

Таблица 2

Исходный третичный амин

Стоимость за 1 кг в руб. и коп*

Способ

-xeTHgMopgoaHH ф-метилпиперидин

Прототип

2-10

Предлагаемый

27-00

174-00

3-30

Прейскурант В -05-11-45.

Составитель Л. Крюкова

Редактор Н. Воловик Техред Л.Коцюбняк Корректор Л.Шеньо

Заказ 3731/14 Тираж 464 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

-метилпирролидин

pf /

-метилпиперазин

Тризтиламин

Триэтиламин спиртовый

Трибутиламин i -диметиланилин

57-00

240-00

400-00

1600-00