СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО РАСТВОРА ГИДРОСУЛЬФИТА НАТРИЯ Российский патент 2009 года по МПК C01B17/62 C01D5/14 

Описание патента на изобретение RU2344072C2

Изобретение относится к технологии получения концентрированного раствора гидросульфита натрия и может быть использовано в различных областях промышленной и лабораторной практики, а также в аналитическом контроле и научно-исследовательской работе.

Известно получение гидросульфита натрия по схеме (Ф.Коттон, Дж.Уилкинсон. Современная неорганическая химия. Химия непереходных элементов. 2 часть. М.: Мир, 1969, с.404):

т.е. путем пропускания газообразного SO2 через насыщенный раствор Na2CO3 до практически полного расходования карбоната натрия и удаления образующегося из него диоксида углерода в газовую фазу.

Недостатками такого подхода являются:

1. Гидросульфит в таком способе является промежуточным продуктом. И если даже процесс остановить в момент достижения его максимального количества, в реакционной смеси будут в значительных количествах присутствовать другие восстановители, такие как Na2S2O5, SO2p-p и Н2SO3 с установлением сложной системы динамического равновесия. Иными словами получить индивидуальный раствор только гидросульфита натрия таким образом просто невозможно.

2. В основе данного способа лежит взаимодействие между газом и жидкостью, которое требует соответствующего реактора-абсорбера и прочего специфического аппаратурного оформления, в целом стационарной установки для этих целей.

3. На данный момент времени отсутствует надежный критерий прекращения такого процесса в момент достижения максимального выхода гидросульфита натрия.

4. Получаемая реакционная смесь нескольких восстановителей весьма нестабильна при хранении и подлежит использованию в ограниченные сроки.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения гидросульфита натрия (а.с. СССР №947033), в соответствии с которым получение указанного продукта предполагает обработку суспензии цинковой пыли сернистым газом, последующее взаимодействие образующегося гидросульфита цинка с едким натром и высаливание гидросульфита натрия, при этом обработку суспензии сернистым газом проводят в избытке цинка 10-30% от стехиометрии с отделением непрореагировавшего цинка от раствора и возвратом его на стадию обработки суспензии цинковой пыли.

Недостатками такого решения является.

1. В нем задействована цинковая пыль, которая не поставляет в целевой продукт NaHSO3 своей массы, т.е. является вспомогательным реагентом в обходном пути получения целевого продукта.

2. В технологическом плане процесс многостадийный с существенным количеством вспомогательных операций и довольно сложным и многообразным аппаратурным оформлением.

3. Стадия взаимодействия твердой цинковой пыли с газообразным диоксидом серы требует существенного избытка твердого реагента, который в дальнейшем приходится отделять и возвращать в реакционное пространство.

4. В данном процессе образуются сопутствующие продукты, в частности гидроксид цинка, которые необходимо утилизировать, а также сточные воды, требующие соответствующей очистки.

5. Конечным продуктом данного решения является твердый гидросульфит натрия, который при использовании нужно растворять в воде, а полученный раствор стабилизировать.

Задачей предлагаемого решения является количественно превратить раствор сульфита натрия в концентрированный раствор гидросульфита и должным образом застабилизировать последний, обеспечивая довольно продолжительный срок хранения и использование по обычным назначениям.

Поставленная задача достигается тем, что насыщенный водный раствор сульфита натрия, приготовленный предварительно или непосредственно в реакторе, вводят в контакт с дозируемой в капельном режиме концентрированной соляной кислотой с последующим порционным вводом дополнительных количеств твердого сульфита натрия и продолжением дозировки соляной кислоты, при этом рН реакционной смеси поддерживают не менее 6±0,1 до образования не переходящей в раствор твердой фазы, затем рН реакционной смеси доводят до 3,5-4,5 и процесс прекращают

Характеристика используемого сырья:

Сульфит натрия по ГОСТ 5644-75.

Соляная кислота конц. 36% ХЧ ГОСТ 3118-77.

Дистиллированная вода по ТУ 6709-72.

Проведение процесса заявляемым способом следующее. В реактор типа стакана с крышкой с находящимися в ней электродами для измерения рН и механической мешалкой лопастного или пропеллерного типа, либо с магнитной мешалкой загружают определенную массу предварительно приготовленного раствора сульфита натрия или расчетные количества твердого реагента и дистиллированной воды для приготовления такого количества данного раствора. Включают механическое перемешивание, опускают электроды в зону реакционной смеси вне области работы механической мешалки, подводят дозатор концентрированной соляной кислоты и начинают ее дозировку в покапельном режиме. Наблюдают за изменением рН реакционной смеси. Дозировку кислоты корректируют таким образом, чтобы рН реакционной смеси снижался плавно, т.е. без существенных скачков за счет запаздывания усреднения по объему в результате используемого механического перемешивания. Как только рН достигает 6±0,1 и в зоне реакции отсутствует нерастворившаяся твердая фаза сульфита натрия, начинают порционный ввод Na2SO3 без прекращения перемешивания и дозировки концентрированной соляной кислоты, не допуская при этом снижения рН в отношении указанного выше значения. Эту операцию повторяют до образования не переходящей в раствор твердой фазы. В этот момент сумма концентраций гидросульфита-продукта и оставшегося сульфита-реагента оказывается в диапазоне 1,9-2,5 моль/кг или 2,5-3,1 моль/л. После этого дозировку соляной кислоты замедляют и аккуратно доводят рН реакционной смеси до 3,5-4,5. При таком рН практически весь сульфит натрия превращается в гидросульфит, а образующийся параллельно с ним в эквивалентных количествах хлорид натрия обеспечивает гидросульфиту натрия повышенную стабильность при хранении.

Дозировку соляной кислоты прекращают и отводят дозатор этого реагента таким образом, чтобы излишняя кислота ни при каких ситуациях не смогла попасть в полученную реакционную смесь. Прекращают механическое перемешивание. Удаляют крышку реактора с вмонтированными в ней электродами, реакционную смесь аккуратно сливают в специально подготовленную хорошо закрывающуюся емкость с небольшим объемом остающегося газового пространства и хранят в ней до использования по назначению.

Пример №1.

В реактор типа стакана с перемешиванием механической мешалкой и электродами для измерения рН, расположенными вне зоны действия мешалки, а также с бюреткой с концентрированной соляной кислотой, должным образом установленной над соответствующим отверстием в крышке реактора, загружают 100 г дистиллированной воды и 27 г сульфита натрия реактивной чистоты (температура 20°С). Включают механическое перемешивание и по мере растворения основной части введенного сульфита начинают подачу из бюретки 11 н соляной кислоты с такой скоростью, чтобы рН реакционной смеси даже временно не снижался ниже 6,0. По мере того как вся твердая фаза перейдет в раствор в момент достижения рН=6,0±0,1 (на это пошло 11,5 мл HCl), начинают дробный ввод твердого сульфита натрия (10+5+5+5 г), продолжая ввод соляной кислоты с такой скоростью, чтобы рН не снижался ниже 6,0±0,1 (4,35+1,95+2,65+1,25 мл). Так продолжают до тех пор, пока в реакционной смеси не окажется небольшая не переходящая в раствор твердая фаза от последней введенной порции сульфита натрия при рН реакционной смеси, равном 6,0±0,1. Продолжают медленный ввод соляной кислоты и доводят рН реакционной смеси до величины 3,9, на что пошло дополнительно 10,2 мл соляной кислоты. При этом, чем ближе приближается рН к указанному значению, тем медленнее вводят соляную кислоту.

В момент достижения указанного рН прекращают перемешивание, отводят в сторону бюретку с концентрированной соляной кислотой, снимают и отводят в сторону крышку с электродами для измерения рН, предварительно, приподняв их над жидкостью и дав возможность хорошо стечь остаточной пленки жидкости с них. Затрачиваемое на процесс время составило 50 мин.

Полученный раствор сливают в емкость для хранения, хорошо закрывающуюся крышкой и имеющую к тому же небольшой в отношении объема жидкости объем газового пространства. Из полученного раствора периодически отбирают пробы и определяют в них концентрацию (в моль/кг и в моль/л) суммы восстановителей и гидросульфита натрия. В данном случае они практически совпадают и равны соответственно 1,91 моль/кг или 2,50 моль/л.

Примеры №2-7.

Реакционный аппарат, последовательность операций загрузки, ввода концентрированной соляной кислоты и додозировки твердого сульфита аналогичны описанным в примере 1. Отличаются типом используемой мешалки, первичной загрузкой раствора сульфита натрия или компонентов для его приготовления, концентрацией вводимой во взаимодействие соляной кислоты, режимом дозагрузки сульфита натрия, а также рН в момент прекращения процесса. Полученные результаты сведены в таблицу.

Характеристики загрузки, проведения и момента прекращения процессаПример №234567Мешалка для перемешивания реакционной смесимех.магн.магн.магн.мех.мех.Начальная загрузка в виде раствора сульфита натрия+++иликомпонентов для его приготовления+++Концентрация дозируемой соляной кислоты, моль/л11,711,510,610,810,810,6Додозировка твердого сульфита натрияв один прием+в два приема++в три и более приемов+++Величина рН реакционной смеси в момент прекращения процесса3,73,53,94,55,05,5Содержание в конечном растворе: суммы восстановителейв моль/кг2,502,041,902,072,052,11в моль/л3,102,672,502,812,692,85гидросульфит натрия моль/л3,102,672,512,802,572,44

Положительный эффект предлагаемого решения заключается в следующем:

1. Способ прост в исполнении, в аппаратурном оформлении и в контроле за ходом протекания с четким определением момента прекращения химического процесса.

2. В качестве реагентов используются более доступные, получаемые в крупнотоннажных производствах, а поэтому и относительно недорогие сульфит натрия и концентрированная соляная кислота. Среди них нет газообразного SO2, а следовательно, не нужно создавать специальные условия для проведения химического взаимодействия между газом и жидкостью.

3. Конечный продукт не содержит значительных количеств растворенного диоксида серы, сернистой кислоты и пиросульфита натрия и в этом плане является более индивидуальным восстановителем и реагентом для других целей.

4. Присутствующий в растворе хлорид натрия (параллельный продукт) повышает стабильность гидросульфита натрия при хранении и в этом плане является благоприятным. В частности, в течение 1-2 месяцев хранения в закрытой емкости убыли содержания гидросульфита натрия не наблюдалось. А окисление такого раствора гидросульфита натрия кислорода воздуха в сравнении с полученным по схеме аналога в одинаковых условиях проходила в десятки раз более медленно и склонно к самопрекращению.

Похожие патенты RU2344072C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ ВОДНОГО РАСТВОРА ГИДРОСУЛЬФИТА НАТРИЯ КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА 2009
  • Иванов Анатолий Михайлович
  • Агеева Екатерина Владимировна
RU2410327C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИТИОНАТА НАТРИЯ 2009
  • Иванов Анатолий Михайлович
  • Агеева Екатерина Владимировна
RU2424977C1
СПОСОБ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ ВОДНОГО РАСТВОРА ГИДРОСУЛЬФИТА НАТРИЯ 2009
  • Иванов Анатолий Михайлович
  • Агеева Екатерина Владимировна
RU2425798C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТРАНИЛОВОЙ КИСЛОТЫ 2001
  • Кутянин Л.И.
  • Кузнецов А.А.
  • Поддубный И.С.
  • Куликова О.А.
  • Гура Л.Н.
  • Мильготин И.М.
  • Сергеев С.А.
RU2187496C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСНОВНОГО ХЛОРИДА ИЛИ НИТРАТА МЕДИ (II) 2011
  • Иванов Анатолий Михайлович
  • Пожидаева Светлана Дмитриевна
  • Сотникова Дарья Андреевна
RU2476380C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ 2004
  • Фахриев А.М.
  • Фахриев Р.А.
  • Фахриев Т.Р.
RU2262975C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ СЕРОВОДОРОДА 2004
  • Фахриев А.М.
  • Фахриев Р.А.
  • Фахриев Т.Р.
RU2252949C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ 2004
  • Фахриев Ахматфаиль Магсумович
  • Фахриев Рустем Ахматфаилович
  • Фахриев Тагир Райнурович
RU2275415C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИОЦИАНАТА МЕДИ (I) 2004
  • Афонин Евгений Геннадиевич
RU2289545C2
Способ получения хлорида олова (II) путем окисления металла 2019
  • Иванов Анатолий Михайлович
  • Пожидаева Светлана Дмитриевна
  • Емельянова Мария Сергеевна
RU2717528C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО РАСТВОРА ГИДРОСУЛЬФИТА НАТРИЯ

Изобретение относится к технологии получения концентрированного раствора гидросульфита натрия. Насыщенный водный раствор сульфита натрия, приготовленный предварительно или непосредственно в реакторе, вводят в контакт с дозируемой в капельном режиме концентрированной соляной кислотой с последующим порционным вводом дополнительных количеств твердого сульфита натрия и продолжением дозировки соляной кислоты. При этом рН реакционной смеси поддерживают не менее 6±0,1 до образования не переходящей в раствор твердой фазы, затем рН реакционной смеси доводят до 3,5-4,5 и процесс прекращают. Изобретение позволяет получить продукт с продолжительным сроком хранения. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 344 072 C2

Способ получения концентрированного раствора гидросульфита натрия, отличающийся тем, что насыщенный водный раствор сульфита натрия, приготовленный предварительно или непосредственно в реакторе, вводят в контакт с дозируемой в капельном режиме концентрированной соляной кислотой с последующим порционным вводом дополнительных количеств твердого сульфита натрия и продолжением дозировки соляной кислоты, при этом рН реакционной смеси поддерживают не менее 6±0,1 до образования не переходящей в раствор твердой фазы, затем рН реакционной смеси доводят до 3,5-4,5 и процесс прекращают.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2344072C2

Способ получения гидросульфита натрия 1980
  • Дейнеженко Владимир Иванович
  • Телепнева Анна Евгеньевна
  • Дурыманова Маина Александровна
  • Кудрявцева Наталья Михайловна
  • Хрипунов Николай Федорович
  • Кравченко Геннадий Иванович
  • Срослов Виктор Иванович
  • Прилуцкий Яков Хаимович
SU947033A1
Способ получения гидросульфита натрия 1982
  • Христофорова Нина Александровна
  • Телепнева Анна Евгеньевна
  • Ткачев Константин Васильевич
  • Дулепов Юрий Николаевич
  • Смолин Анатолий Николаевич
  • Срослов Виктор Иванович
SU1266838A1
WO 2006007681 A1, 26.01.2006
СПОСОБ БОРЬБЫ С СОРНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ 1992
  • Хугаев Роман Ясонович
RU2057418C1
US 4844880 A, 04.07.1989.

RU 2 344 072 C2

Авторы

Иванов Анатолий Михайлович

Агеева Екатерина Владимировна

Даты

2009-01-20Публикация

2007-01-09Подача