Способ получения моноокиси хлора

Способ получения моноокиси хлора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTQPCNQhAY СВИ ЕПЛЬСтВ

Союз Советских

Социалистических

Республик о 859285 (61) Дополнительное к авт. свид-ву — (22) Заявлено 02.03.78 (21) 2602218/23-26

Р1)М. Кл.

С 01 В 11/02 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30о881- Ьюллетень Йо 32

Дата опубликования описания 300881 (53) УДК 661.4 (088.8) В. В. Истомина, М. И. Гнатюк, Н., Л. Володйн, Л. "тт-: — ндт и Б. Г. Рабовский

) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНООКИСИ ХЛОРА

Изобретение относится к получению дезинфицирующих и отбеливающих веществ, а именно моноокиси хлора, применяющейся для получения гипохлоритов высокого качества, отбелки целлюлозы и как гипохлорирующий агент во многих синтезах.

Известен способ получения моноокиси хлора путем хлорирования карбоната или бикарбоната натрия в среде четыреххлористого углерода с получением раствора моноокиси хлора в четыреххлористом углероде. Выход моноокиси хлора составляет 90%. На 1 т моноокиси хлора расходуется 5 т карбоната натрия и 2 т хлора. Затраты по сырью составляют около 400 руб. (1 1.

Недостатками указанного способа являются невысокий выход продукта и дороговизна процесса.

Известен также способ получения моноокиси хлора иэ водных растворов хлорноватистой кислоты, включающий обработку ее водоотнимающими веществами. К концентрированному водному раствору хлорноватистой кислоты, помещенному в верхнюю часть колокола, заполненного ртутью, добавляют небольшими порциями водоотнимающие вещества, например кальций азотнокислый, пятиокись фосфора. Вследствие реакции дегидратации выделяется газо.образная моноокись хлора, которая отделена от раствора парами ртути. Для отнятия воды требуется водоотнимающего вещества в 3-4 раза больше расчетного количества (2 .

Недостатками известного способа являются невысокий выход продукта (до

10Ъ) и дороговизна процесса иэ-эа использования дорогостоящей ртути (20 руб. 40 коп. за 1 кг) и необходимости регенерации ее солей.

Цель изобретения — устранение укаэанных недостатков.

Поставленная цель достигается способом, заключающимся в том, что в ра20 створ хлорноватистой кислоты вводят смесь трибутилового эфира фосфорной кислоты и четыреххлористого углерода в соотношении (1-3)г1 до содержания хлорноватистой кислоты в органической

25 фазе 100-160 г/л с охлаждением последней до температуры -15 — -20ОС с последующим введением в органическую фазу серной кислоты с концентрацией

92-98% иэ расчета 10-12 вес.Ъ по от3Р ношению к хлорноватистой кислоте в

859285 пересчете на 100Ъ-ную и отдувкой моноокиси хлора воздухом.

Предлагаемый способ позволяет увеличить выход продукта до 95% по отношению к хлорноватистой кислоте и удешевить процесс за счет исключения дорогостоящей ртути. Для получения

1 т моноокиси хлора затраты на сырье составляют около 70 руб. без учета получения побочного продукта — хлористого кальция, пригодного для получения нейтрального гипохлорита кальция на основе моноокиси хлора.

Экстрагентом хлорноватистой кислоты является трибутиловый эфир фосфорной кислоты. С целью уменьшения вязкости последнего и улучшения разделе- 15 ния органической и водной фаз необходимо применение разбавителя. Для растворения газообразной моноокиси хлора, полученной из экстрагированной хлорноватистой кислоты путем реэкст- Щ ракции ее серной кислотой, применяется четыреххлористый углерод.

Ясли в качестве зкстрагента хлорноватистой кислоты применять один трибутилфосфат, то в дальнейшем при обработке серной кислотой происходит разложение хлорноватистой кислоты без образования моноокиси хлора с повышением температуры органической фазы до 80-100 С. В связи с этим применение четыреххлористого углерода при получении моноокиси хлора является обязательным условием. При увеличении содержания четыреххлористого углерода в трибутилфосфате, т. е. при соотношении ТБФ:CCRC = 0,5:1, снижается выход моноокиси хлора, так как снижается концентрация хлорноватистой кислоты в органической фазе. При увеличении содержания трибутилфосфата в смеси, т.е. при соотношении 40

ТБФ:СС f.g = 4:1, также снижается выход моноокиси хлора, так как при проведении процесса реэкстракции нет достаточногo количества четыреххлористого углерода, необходимого для пол- 45 ного растворения моноокиси хлора.

Оптимальность выбранных пределов вводимой в органическую фазу серной кислоты (10-12 вес.% по отношению к хлорноватистой кислоте в пересчете 5р на 100Ъ-ную) установлена экспериментально. Серную кислоту с концентрацией 92Ъ вводят в органическую фазу с расчетом 12 вес.Ъ, с концентрацией

98% — с расчетом 10 вес.Ъ.

При содержании хлорнов атис той кис-. лоты в органической фазе больше

160 г/л происходит улетучивание ее в газовую фазу, что снижает выход моноокиси хлора. При содержании хлорноватистой кислоты в органической 60 фазе меньше 100 г/л также снижается выход продукта.

Применение кислоты с концентрацией ниже 92Ъ нецелесообразно вследст- вие увеличения ее расхода и Моличест- 65 ва сточных вод при отмывке экстрагент та. Применение кислоты с концентрацией выше 98Ъ олеума) недопустимо вследствие присутствия свободного

S0q„.который бурно реагирует с моноокисью хлора.

При выдерживании органической фазы для удаления влаги при температуре виае -15 С в хлорноватистой кисб лоте содержание влаги составляет свыше 1%, при этом в процессе реэкстракции серной кислотой происходит разогревание смеси и разложение продукта на кислород и хлор, что недопустимо.

При выдерживании органической фазы при температуре ниже -20 С происходит замерзание четыреххлористого углерода, что также недопустимо.

Пример 1. В двухгорлую колбу заливают 250 мп воды и 100 мл смеси трибутилового эфира фосфорной кислоты с четыреххлористым углеродом (ТБФ:

:СС f4 1:1), добавляют 10 г порошкообразного карбоната кальция и при интенсивном перемешивании подают газообразный хлор. Хлорирование проводят при 20 С, хлорноватистую кислоту, обРазующуюся при хлорировании воды, извлекают в органическую фазу, а соляную кислоту связывают карбонатом кальция с получением хлористого кальция. При достижении содержания хлорноватистой кислоты в органической фазе

100 г/л последнюю отделяют от водной фазы.

С целью уменьшения расхода серной кислоты и предотвращения нежелательного разогрева реакционную смесь подвергают вымораживанию при температуре

-15 С в течение 60 мин ° После отделения кристаллов льда в органической фазе содержится 0,6% воды, вместо 5% в исходном растворе. Водную фазу смешивают с новой порцией карбоната кальция и возвращают в цикл на повторное хлорирование. При достижении концентрации хлористого кальция 260 г/л его направляют на выпарку.

К 100 мл раствора хлорноватистой кислоты добавляют 12 мл 92%-ной серной кислоты. Температуру поддерживают

10ОС, в первоначальный момент реакции температура возрастает до 30 С. Выделяющаяся моноокись хлора растворяется в четыреххлористом углероде и отдувается воздухом. После полной отдувки моноокиси хлора органическую фазу, содержащую 190 г/л серной кислоты, отмывают водой с получением товарного продукта — 75%-ной серной кислоты.

Остаточную кислотность в органической фазе, равную 10 г/л Н 504, нейтрализуют содой с получением водного раствора сульфата натрия, а органическую фазу возвращают на стадию получения хлорноватистой кислоты.

Побочным продуктом в этом процессе является 75%-ная серная кислота, которая может использоваться для по859285 лучения сульфата аммония. На 1 т моноокиси хлора получается 1,1 м .75Ъной серной кислоты и 0,009 мз 20Ъ-ного раствора сульфата натрия, который является отходом производства. При полной отдувке моноокиси хлора в газо- 5 вой фазе содержится 10Ъ С 0 и 0,5Ъ

Сье.. и

Выход моноокиси хлора составляет

90Ъ, выход хлора — 10Ъ при исходной концентрации хлорноватистой кислоты 100 г/л.

Пример 2. В двухгорлую колбу заливают 350 мл воды и 100 мп смеси трибутилового эфира фосфорной кислоты с четыреххлористым углеродом (ТБФ:СССР - 2:1), добавляют 15 г порошкообразного карбоната кальция и хлорируют аналогично примеру 1 до достижения содержания хлорноватистой кислоты в органической фазе 130 г/л.

Последующие стадии процесса получения 20 моноокиси хлора также аналогичны примеру 1.

Выход моноокиси хлора по отношению к хлорноватистой кислоте составляет

92Ъ, выход хлора — 8Ъ. 25

Пример 3. В двухгорлую колбу заливают 500 мл воды и 100 мл смеси трибутилового эфира фосфорной кислоты с четыреххлористым углеродом (ТБФ:

СС 94 = 3:1), добавляют 20 г порошкообразного карбоната кальция и хлорируют аналогично примеру 1 до содержания хлорноватистой кислоты в органической фазе 160 г/л.

Стадию вымораживания проводят так же, как в примере 1.

K 100 мп раствора хлорноватистой кислоты добавляют 18 мл 98Ъ-ной серной кислоты. При полной отдувке моноокиси хлора в газовой фазе содержится 12Ъ 0 0 и 0,3Ъ С . 40

Выход моноокиси хлора составляет

95Ъ, выход хлора — 5Ъ по отношению к хлорноватистой кислоте.

Пример 4. Процесс получения экстрагированной НОС g проводят анало- 4 гично примеру 3. Хлорноватистую кислоту подвергают вымораживанию при температуре "20 С в течение 60 мин.

После отделения кристаллов льда в органической фазе содержится 0,4Ъ воды.

Выход моноокиси хлора по отношеник> к хлорноватистой кислоте составляет

95Ъ.

Формула изобретения

1. Способ получения моноокиси хлора из водных растворов хлорноватистой кислоты, включающий обработку ее водоотнимающим веществом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода продукта и удешевления процесса за счет исключения дорогостоящих реагентов, перед обработкой водоотнимающим веществом в раствор хлорноватистой кислоты вводят смесь трибутилового эфира фосфорной кислоты и четыреххлористого углерода, а в качестве водоотнимающего вещества используют 92-98Ъ-ный раствор серной кислоты, которым обрабатывают органическую фазу.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что соотношение трибутиловый эфир фосфорной кислоты: четыреххлористый углерод берут равным (1-3):1.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что обработку 9298Ъ-ным раствором серной кислоты ведут из расчета 10-12 вес.Ъ по отношению к хлорноватистой кислоте в пересчете на 100Ъ-ную.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что смесь трибутилового эфира фосфорнойкислоты и четыреххлористого углерода вводят в раствор хлорноватистой кислоты до содержания последней в органической фазе 100160 г/л.

5. Способ norm. 1-4, о т л и ч а ю шийся тем, что перед обработкой серной кислотой органической фазы последнюю охлаждают до температуры -15 — -20 C.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ClriA Р 2157524, кл. 23-152, 1939.

2 ° 6, Melins Handbuch 4er Anorganis" сеп Chemiе 8 Aufiage Chador SystemNumme r 6. Veri a chemic, GMBH . Wei nheim/BERGSTR, 1927, 228.

Заказ 7452/35

Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Ситнова

Редактор М. Митровка ТехредA. Бабинец Корректор A. Гриценко .