Способ получения цианатов щелочных металлов Советский патент 1984 года по МПК C01C3/14 C23C9/14 

00

ел

:о

Од z Изобретение относится к способам получения цианатов щелочных металлов используемых для 7кидкостного азотирования стальных изделий в расплавах сЪлевых ванн, Известен способ получения 1|ианатов щелочных металлов включающий смешение карбамида с карбонатами в мольном соотношении (1 ) : 1 , на гревание смеси при температуре, близкой к температуре плавления кар гшеда, преимущественно при в результате чего смесь сначала переходит в состояние суспензии карбо натов в расплаве карбамида, а затем затвердевает, измельчение смеси дал нейшее ее нагревание при , 150-300 С для завершения реакции pj . Недостатком известного способа является сложность процесса, обусловленная двукратным изменением агрегатного состояния реакционной мас сы. То обстоятельство, что реакционная смесь на определенном этапе содержит жидкую фазу, обуславливает е высокую агрессивность по отношению o6bi4Hfeuvj конструкщюнным материалам и требует изготовления аппаратуры и специальных коррозионно-стойких материалов . В дальнейшем смесь переходит в твердое состояние, что требует ее измельчения перед завершаю(Щей обработкой. Наиболее близким к предложенному по технической сути и достигаемому результату является способ получения цианатов щелочньзх металлов, вкл чающий смешение карбамида и карбона та щелочного металла в молярном соотношении (О5 2-0.,7) г; 5 нагрев и выдержку при ,, дoбaвJ eннe карбамида до соотношения карбамида карбонату щепочного металла (iэ5 1,9);1 и повторную выдержку при тем пературе вьапе 120° С 2 . Однако при обработке по известно способу выход чистого цианата соста ляет от до 95,8%. Целью изобретения является дальнейшее повьппенне выхода чистогО циа ната, Поставленн{1Я цель-достигается те что согласно способу получения циан тов щелочных метаплов;, включающему смешение карбамида и карбонатов щелочных металлов, нахрев и вьщержку при 130-180 С, добавление карбамида повторную выдерласу при температур 3 выше 130°С смешение карбамида производят со смесью карбонатов калия и натрия, взятых в соотношении (0,6 6,0):1. При этом, смешение карбамида и карбонатов щелочных металлов производят в молярном соотношении (0,450,80);1, а добавление карбамида производят в количестве (0,3-1,2)моль на 1 моль первоначально присутствующих карбонатов. Повторную выдержку производят при 130-290°С. Процесс в соответствии с кзобретением можно проводить периодически или непрерывно. В любом случае сначала смешивают карбамид с карбонатами в мольном соотношении (о,45-0,8): и нагревают смесь при 130-180 С в течение времени, достаточного для превращения всего введенного карбамида. При введении на этой стадии более, чем 0,8 моль карбамида на 1 моль карбонатов не удается избежать образования макроскопических количеств шедкой фазы. При введении на первой стадии менее, чем 0,45 моля карбамида на 1 моль карбонатов приходится на второй стадии вводить большее количество карбамида, что приводит к образованию жидкой фазы на этой стадии Нагревание на первой стадии при температуре ниже }30°С нецелесообразно из-за слишком малой скорости превращения; при температуре выше 180 с скорость химического превращения перестает лимитировать общую Скорость процесса, что делает нецелесообразным дальнейшее повышение температуры . На второй стадии к продукту, полученному на первой стадии, добавляют еще 0,3-1,2 моля карбамида в расчете на моль первоначально присутствовавших карбонатов и продолжают нагревание. При этом нагревание полученной смеси следует проводить при температурах 180-290 С, необходимых для завершения процесса. Можно, однако, осуш;ествлять вторую стадию иначе: сначала нагревать смесь в течение некоторого времени при температурах, существенно не отличакщихся от тем-, ператур первой стадии (130-18ос)., а затем завершать процесс кратковременным нагреванием до более высоких температур, вплоть до . Количество карбамнца, вводимого на этой стадии, определяется заданным соотно шением между цианатами и карбонатами в целевом продукте. Так, например, для получения наиболее распространен ных составов, содержащих (в пересчет на KCNO и Na2CO) 62-75% цианатов и 25-38% карбонатов, предпочтительно вводить на первой и второй стадиях соответственно 0,5-0,6 и 0,4-0,6 мол карбамида на I моль карбонатов. Для получения составов, более богатых или более бедных цианатами, на второ стадии количество карбамида соответс венно .увеличивают до 1,2 или уменьшают до 0,3 моля. Пример 1. Смесь 0,43 моля карбамида, 0,43 моля поташа и 0,38 моля соды (мольное отношение карбамид:карбонаты равно 0,53:1) нагревают в стальном стакане при 130 С в течение 6ч, затем добавляют еще 0,43 моля карбамида и нагревают еще 6 ч при , а затем в течение 30 мин повышают температуру до и выдерживают при этой температуре 1 ч. Продукт сохраняет сыпучесть как в течение всего процесса получения, так и по его окончании. Полученный продукт содержит 0,85 моля KCNO и 0,35 моля Na2COg (соответственно 65 и-35 мас.%). Выход KCNO по карбамиду составляет 99%. Пример 2. Смесь .0,44 моля карбамида, 0,37 моля поташа и 0,38 моля соды (мольное отношение карбамид:карбонаты равно 0,57:1) на гревают в стальном стакане при 170. в течение 2 ч, затем добавляют еще 0,32 моля карбамида (0,43 моля на . 1 моль первоначально присутствовавших карбонатов), нагревают еще 2 ч при 170с, а затем повьшают темпера туру до и вьодерживают при это температуре 1 ч. Продукт, сохраняющий сыпучесть на всех стадиях получения, содержит 0,73 моля KCNO и 0,36 моля Na-CO (соответственно 61 и 39 мас.%). Выход цианата калия по карбамиду 99%. I Пример 3. 10 кг/ч смеси . карбамида, поташа и соды (мольное отношение карбамид:поташ:сода равно 1,68:1,8:1; мольное отношение карба мид: карбонаты равно 0,60:1 подают первый реактор (пшекового типа , в котором поддерживают температуру . Полученный сьтучий продукт непрерьшно поступает во второй реак тор (также шнекового типа), где поддерживают, температуру 280-290°С и куда подают также 3 кг/ч карбамида (0,55 моля на 1 моль первоначально присутствовавших карбонатов). Получают 8 кг/ч сухого порошкообразного продукта, содержащего 73% KCNO и 27% . Пример 4. Смесь .0,45 моля карбамида, 0,56 моля поташа и 0,1 моля соды (мольное отношение карбамид:карбонаты равно 0,68:1) нагревают в стальном стакане при в течение 3 ч затем добавляют еще 0,66 моля карбамида (1 моль на 1 моль первоначально присутствовавших карбонатов), повышают температуру до 280 С и вьщерживают при этой температуре 1 ч. Продукт, сохраняющий сыпучесть на всех стадиях получения, содержит 1 ,1 моля KCNO и 0,1 моля Na2CO (соответственно 89 и П мас.%). Выход цианата калия по карбамиду 99%. Пример 5. Смесь 0,37 моля карбамида, 0,3 моля поташа и 0,47 моля соды (мольное отношение карбамид:карбонаты равно 0,48:1) нагревают в стальном стакане при 160°С в течение 3ч, затем добавляют еще 0,25 моля карбамида (0,32 моля на 1 моль первоначально присутствовавших карбонатов) , повьшгают температуру до 180°С и вьщерживают при этой температуре 4 ч. Продукт, сохраняющий сыпучесть на всех стадиях получения, содержит 0,61 моля KCNO и 0,45 моля NaoCO (.соответственно 51 и и 49 мас.%). Выход цианата калия по карбамиду 98%. Пример 6. Смесь 0,8 моля карбамида и I моля соды (мольное отношение карбамид:карбонаты равно 0,8: 1) нагревают в стальном стакане при 180 С в течение 1 ч. К продукту реакции добавляют I,2 моля карбамида и продолжают нагрев реакционной смеси при этой же температуре еще в течение 1 ч. Затем температуру в стакане повышают до 280 С и поддерживают на этом уровне в течение 1 ч. Продукт, сохраняющий сыпучестьна всех стадиях получения, содержит 1,8 моля NaCNO и 0,18 моля соды.(соответственно 86 и 14 мас.%). Выход цианата натрия по карбамиду 90%. Пример 7. Смесь 0,8 моля карбамида и 1 моля поташа (мольное I 108593 соотношение карбамид .карбонат равно 0,8;1) нагревают в стальном стакане: при 180 С в течение 1 ч. К продукту реакции добавляют 1,2 моля карбамида и продолжают нагрев реакционной сме-5 си при этой же температуре еще в течение 1 ч. Затем температуру в стакане повьшают до 280 С и поддерживают на этом уровне в течение 1ч. Продукт, сохраняющий сыпучесть на всех стадиязГ получения, содержит 1,15 моля цианата калия и О,16 моля потаиа (соответственноj 79% и 36 21 мас,%). Выход цианата калия по карбамиду 71,5%, Примеры 6 и 7 являются сравиительными, показывающими, что при выходе за указанное согласно предложенному способу соотношение карбоната калия и натрия выход чистого цианата снижается, Таким образом, обработка по предложенному способу обеспечивает выход чистого цианата по карбамиду до 9899%.

1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИАНАТОВ ИЩЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий смешение карбамида и карбонатов щелочных металлов, нагрев и вьщержку при 130-180 С, добавление карбамида и повторную вьщержку при температуре не ниже 130С, отличающийс я тем, что, с целью повьлшения .выхода чистого цианата, смешение карбамида производят Со смесью карбонатов калия и натрия, взятых в соотно. тении (о, 6-6, о) : 1 . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смещение карб-: амида и карбонатов щелочных металлов производят в молярном соотношении