СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМАЛЮМОКАЛИЕВЫХ КВАСЦОВ Российский патент 1995 года по МПК C01F7/76 C01G37/10 

Изобретение относится к области неорганического синтеза и может быть использовано в химической, кожевенной и текстильной промышленности.

В кожевенной промышленности все большее применение находит технология алюмохромного дубления с использованием алюмокалиевых и хромкалиевых квасцов, которые в растворе образуют смешанные хромалюминиевые соединения [1] Cr и Cl в них варьируются в широких пределах. Известен промышленный способ получения хромкалиевых квасцов из хромсодержащих руд, основанный на многостадийном процессе [2] включающем следующие этапы:
окислительный обжиг руды, содержащей оксиды хрома (минералы приблизительного состава называемые хромитами FeO ˙ Cr₂O₃) в присутствии соединения щелочного металла-соды при температуре 1100-1200^оС с превращением руды в продукт окисления хромат натрия;
обработку монохроматных щелоков серной кислотой для перевода хроматов натрия в бихроматы натрия;
получение бихромата натрия по обменной реакции бихромат калия, который имеет более широкое применение в промышленности;
восстановление бихромата калия в водном растворе серной кислоты органическими веществами;
для получения смешанных хромалюмокалиевых квасцов смешивание растворы хромкалиевых и алюмокалиевых квасцов в требуемом соотношении.

Недостатки известного способа многостадийность процесса; образование на различных стадиях множества побочных продуктов; потери хрома на различных стадиях процесса при очистке целевых от побочных; повышенные расходные коэффициенты по сырью, энергии и реагентам.

Цель изобретения повышение эффективности процесса улучшение его экологии. Под эффективностью процесса понимается сокращение стадий процесса, которое ведет к значительному уменьшению его продолжительности, уменьшению затрат и экономии материалов. Улучшение экологического состояния среды достигается за счет сокращения числа побочных соединений, которые сбрасываются в отвал.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве хромсодержащей руды используют отработанные промышленные алюмохромовые катализаторы, а в качестве соединения щелочного металла гидроксид калия, причем компоненты берут в стехиометрическом соотношении и спекание проводят при температуре 400-600^оС. Время спекания выбирают исходя из объема спекаемой массы.

Использование алюмохромовых катализаторов в качестве исходного вещества для получения хромалюмокалиевых квасцов и условия получения в литературе до сих пор не описывались. Поэтому заявленный объект соответствует критериальным признакам изобретения "новизна" и "существенные отличия".

П р и м е р 1. 1 кг отработанного промышленного катализатора производства дегидрирования изопентана в изоамилены (ИМ-2201), имеющего состава, мас. Al₂O₃ 65-70% Сr₂O₇ 12-15, SiO₂ 10-13% примеси ≈ 2, смешивают с 1 кг КОН. Проводят процесс спекания при температуре 400^оС в течение 2 ч. Полученный спек измельчают, затем подвергают взаимодействию с серной кислотой (β 1,83) до полной нейтрализации, которую фиксируют индикатором. После окончания экзотермической реакции добавляют воду в количестве 10 л, перемешивают реакционную массу, отфильтровывают SiO₂. Из полученного фильтра выпадают светло-фиолетовые кристаллы смешанных хромалюмокалиевых квасцов в количестве 7-7,5 кг. По данным химического анализа содержание Al₂O₃ равно 9,1 ± 0,2% Cr₂O₇ равно 2,1 ± 0,1%
П р и м е р 2. 1 кг отработанного катализатора "Гудри" (США) процесса "Катадиен", имеющего состав 18-23 мас. Сr₂O₃, 77-82 мас. 77-82, смешивают с 1,03 кг КОН. Процесс спекания проводят при температуре 600^оС. В дальнейшем обработку ведут, как в примере 1. В результате выпадают светло-фиолетовые кристаллы в количестве 8-8,5 кг. По данным химического анализа содержание A₂O₃ равно 9,3 ± 0,4% Cr₂O₃ равно 2,5 ± 0,2%
П р и м е р 3. Выполняют аналогично примеру 2, но в качестве исходного вещества берут отработанный промышленностью катализатор процесса "Пиротол" (или "Детол" или "Литол"), в частности катализатор гидродеалкилирования бензол-толуол-ксилольной фракции. Его состав соответствует составу катализатора "Гудри". В результате проведения процесса по условиям примера 2 получаются квасцы аналогичного состава.

П р и м е р 4. 1 кг отработанного промышленного катализатора процесса одностадийного дегидрирования бутана, имеющего состав 14-16 мас. Сr₂O₃, 84-86 мас. Аl₂O₃, смешивают с 1,05 кг КОН. Процесс спекания при температуре 400^оС. В дальнейшем выполняют, как пример 1. В итоге выпадают светло-фиолетовые кристаллы в количестве 9-9,5 кг. Содержание Al₂O₃ в полученных квасцах равно 9,6 ± 0,1 мас. а Сr₂O₃ 1,7 ± 0,1 мас. Процесс спекания нельзя проводить при температуре 400^оС. т.к. процесс спекания не происходит полностью, проведение процесса при температуре 600^оС нецелесообразно, т.к. повышаются энергетические затраты.

При использовании заявленного способа значительно расширяется сырьевая база для получения хромалюмокалиевых квасцов, так как алюмохромовые катализаторы различных марок в больших количествах используются в процессах дегидрирования и диалкилирования углеводородов. Значительно улучшается экологическое состояние среды, так как отработанные катализаторы не идут в шламоотвал (только в ПО "Нижнекамскнефтехим" идет в шламоотвал 17 тыс. т в год отработанного хромалюминиевого катализатора дегидрирования изопентана и в изоамилены).

Уменьшение затрат и экономия материалов достигаются за счет сокращения числа операций. В предложенном способе требуются значительно меньшие энергетические затраты, так как спекание руды проводится при значительно более низких температурах. Благодаря замене хромита на отработанные алюмохромовые катализаторы и соды на гидроксид калия в процессе спекания руды исключаются дополнительные стадии, связанные с окислением руды до бихромата и последующего восстановления образующихся соединений до требуемых квасцов.

Использование в химической, кожевенной и текстильной промышленности. Способ получения хромалюмокалиевых квасцов заключается в том, что отработанный промышленный алюмохромсодержащий катализатор смешивают с гидроксидом калия и полученную смесь спекают при 400 600°С. После этого спек измельчают и подвергают взаимодействию с серной кислотой до полной нейтрализации. По окончании реакции добавляют воду, отделяют осадок SiO₂, а из фильтра выпадают светло-фиолетовые кристаллы смешанных хромалюмокалиевых квасцов.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМАЛЮМОКАЛИЕВЫХ КВАСЦОВ, включающий спекание хромсодержащего сырья с соединением щелочного металла, обработку продукта спекания серной кислотой и отделение осадка целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и снижения энергозатрат, в качестве хромсодержащего сырья используют отработанные промышленные алюмохромсодержащие катализаторы, а в качестве соединения щелочного металла гидроксид калия, причем компоненты берут в стехиометрическом соотношении и спекание проводят пр 400-600^oС.