Способ получения бисульфита натрия Советский патент 1945 года по МПК C01D5/14 

Известно получение бисульфита натрия 1взаи1модействием сульфата натрия с известью и сернистым газом. Для осуществления этого процесса в виду смешение в з«Еймг;лекулярных от;ношеннях сульфата с известковым молоком и насыщение суспензия сернистым гаэСМ по схеме:

Na2SO4 + Са(ОН)2 + 2802 2NaHSO3 + €aS04.

По окончании р-еакцйи предполагается отделение выпавшего в осадок сернокислого кальция от раствора бисульфита |натр|3я фильтрованием HviH друркми известными в техикхе приемами.

Однако попытки йолуче и:-,я указанным путем достаточно концеЕ грироза нного раствора бисульфита натрия, Например, продукта с содержанием не менее 22,5% SO2, предусмотренного Государственным Общесоюз1НЫМ Стандартом (ГОСТ 902-41), или близкого к нему, встр1гчают значительные препягств ед, главным , кристаллохи-мического характера, заключающиеся в ТО-М, что при iB03действии серей стых газов на упомянутую выше сульфатногизвестковую сусг1еиз 1ю уже в 1.дчаль;1ой стадии процесса имеет место образование чрезвычайно дисперсного осадка, вследствие чего реакционная пульпа настолько загустевает, что дальнейшее насыщение ее газом отаковится невозможным, течепше реакции иргкращается и процесс получения бисульфита остается неосуществимым.

Даже при откаес от получен1-я продукта с с;;дерл ани1ем 22,5% SO- и р азбаеления исходной сульфатноизвестковой суспенз-ул значительным количеством воды, рассчитанным на получение раствора бисульфита концентрацией ие более 16- 17% ЗОг - не удается в скольконибудь значительной степени избежать указанных выще трудностей. В этом случае, хотя и удается избежать ino.Liiiioro загустевания реакцЕС Нной пульпы и прек ращеиия реакции, йо пульпа получается весьма вязкой н малоподвижной, что затрудняет работу мешалки, резко ухудщает абсорбцию сернистого газа, замедляет течение рЗакции, снижает конверсию сульфата в бисульфит и, главкОе, выпадающий в результате реакцИИ осадок сульфата кальция оказывается настолько

диоперсйьш, чго отделениеего ог раствора бисульфитнатрияпредставляет исключительныетрудности.

Указанный осадок не поддается ни отстаиванию, «и сгущению, ии фильтрованию и Промывке на вакуумфильтрах, ЦеЫгрифугах « других прсизводителыных апнаратах, применяемых в химической промышленйости, вследствие чего и сам сулъфатно-иавестковый м-етод получения бисульфита натрия оказывается ФехН1Л1чески нецеле1Сообразным, иерентабельным и теряет прйктячеокий интерес.

В -пр|ддлагаемом способе производства бисульфита натрия на баве сульфата натрия, извести и сернистого ангидрида предусматривается осуществллть процесс так, чтобы при получении как орносительвэ слабых растворов бисульфита натрия, например, концеитрацией 16- 17% SO2, так и колцентрированных, соде1ржаш,их 22,5% SO2 и выше, реакционная пульна в течение всего процесса н1а1сыщения ее газом представляла собой жидкую, легко подвижную чмассу, хорошо абсорбирующую сернистый ангидрид. Масса .должна давать возможность полного заверщения реакции образования бисульфита натрия, чтобы выпадающий в результате осадок двухводного сульфата кальция (гипса) находился в форме устойчивых крупнокристаллических образований, обеспечивающих отделение нх от указанных, -выще растворов бисульфита натрия с помощью весьма простых и производительных методов декантации и фильтрования под вакуумом, «ЛИ1 фугования.

Для этой цели реакция между сульфатом натрия, известью и сернистым газом разделяется на три отдельные стадии, каждая из которых производится Б условиях, наиболее благоприятствующих течению охватываемых ими химических и кристаллохимяческих процессов.

В первой стадии в реакцию вводят сульфат и известь в присутствии весьма 3 -1 ач ительпого избытка

воды, соответствующего возможности получения сильно разбавлелпого (раствора, расчетная концентрация которого в результате первой и второй стадий процесса не должна превышать 12-13% SOa. Приготовленная такр;м образом суспензия Обрабатывается се општым газом в количестве 1 мол. SO2 на 1 мол. СаО 1В условиях охлаждения реакционной пульпы до температуры не выще 35° С. В этой стадии процесса входящий в состав реакционной массы сульфат натрия не прик1;-{1мает непосредственного участия в реакции, и последняя сводится к нейтрализации известкового молока, согласно уравнению; Cai ОН), + ЬО,СаЬи, + Н,О (1) и образованию высокодисперского легко разложимого сернистой кислотой среднего сульфита кальция.

Во второй стадии, осуществляемой без отнятия тепла, в процесс вводится второй моль SOj, результатом чего являются тра одновременно протекающие реакции: а) поглощение сернистого- газа водой с образованием сернистой кислоты (2), б) разложение последн-ей среднего сульфита кальция с образованием в растворе кислого сульфита (бисульфита) кальция (3) и в) обмен мелсду бисульфитом кальция -и сульфатом натрия с образованием оченЬ разбавленного, содержащего не более 12-13% ЗОз раствора бисульфита натрия и крупнокристаллического двухводного сульфата кальция (гипса), сОГласпо уравнений: SO,-j-H.,O H.,SU:,(2)

H,SO, + Сз5Оз CafHSO,).,(3)

CH(HSO,)2-fNa,SO,,0 2NaHSOs-f CaSO, 2Н,,Ь (4)

В третьей стадии, не расфильтровывая получен1 1эй пульпы, в нее вводят вторую порцию сульфата натрия в количестве, рассчитанном на повышение концентрации раствора до 22,5-23,0% 5О2,кли до любой другой заданной концентрации в этих пределах, после. чего, продолжая насыщение сернистым газом, вводят в реакцию в сухом виде измельченную известь или пушонку в количестве 1 мол. СаО на 1 мол. введенного со второй порцией

Na2S04. При этом известь следует вводить возмоадно более мелкими дозами, осуществляя непрерывное питанке с таким (расчетом, чтобы количество поступающей в едкиицу времени извести не пpeвышiaлo эквиваленТНОГО ему количества поглощаемого реакционной массой серивстого ангидрида, согласую реакций:

28ОпЧ-2Н„О 2Н.,5Оя 1 .-.

2Н,5Оз+СаО Са Н50.,2 / и далее:

CH(HSO.1,-bNa,SO4H-2H,O - :-2NMliSO;,-i-CaSO5 2Н,О. т. е. чтобы п-роцесс обр азовакин бисульфита натрия и гйпса протекал при постоянной рН раствора, непосредственно через растворимый кислый сульфит као1ьция, минуя образование осадка среднего сульфкта кальция.

Полученный В указанных условиях осадок, состоящий из крупных устойчивых кристаллов гипса, легко отделяется от концентрированного раствори бисульфита натрия декантацией и фильтрованием на вакуумфильтре, центрифуге или любо.м другсМ известюэм аппарате.

Влажность осадка на превышает 20% гигроскопической fLO.

В течение всех трех стадий процесса получения бисульфита ,нат1рия реакционная масса сохраняет жидкое, легко подвиж1ное состояние. Коэфициент конверсии сульфата натрия в бисульфит составляет около 95%. При применении систе.мы из 3-4 сатураторов барботал ного типа достигается прахтически полное поглощение и использование сернистого ангидрида. Общая продолжительность процесса получения бисульфита натрия концентрацией 22-23% SOg составляет 6-7 .

По предлагаемому способу используют обычный сернистый газ, концентрацией 7-9% SO2, применяемый и при производстве солей сульфитного ряда содовым методом.

Пример. Получение 22, 52пр оцентного pacTiBOpa бисульфита натрия.

В реактор барботажного типа с мешалкой и водяным охлаждением загружается:

230 кг ВОДЫ «ли промывного ргствора,100 кг сзльфата натрия, содержащего 96% Na.SO4, и

310 кг известкового .молока концентрацией 13,5% СаО.

Суспензия насыщается 8-1троцентным сернистым газом в количестве 43 кг SOo, при температуре 30- 35° (охлаждение водой) в течение 45 минут (1-ая стадия) и в количестве 43 кг SOa при тел пературе 35° и выше (без охлаждения водой) п течение 2 час. 15 мин. (2-ая стадия).

Далее в реактор добавляется: 93 кг сульфата натрия, содержащего 96% NaaSO., - единовременной 56 кг пушонки, содержащей 71% СаО, - непрерывно & течение 4 часов при одновременном насыщении пульпы сернистым газом в количеcTiBe 40,5 -кт: (3-я стадия).

Реакционная пульпа отстаивается в течение 1,5 часа, раствор бисульфита декантируется, сгущенный осадок отфильтровывается на нутчфильтре и промывается 250 л воды. PacTEoq бисзльфита натрия содержит: 22,5;о общего SOo,

22,5% бясульфитного SOj.

Осадок гипса содержит 17,5% HsO и следы водорастворимого SOa.

Промьсвной раствор содерл ит 5,8% бису.льфитного SO2; он возвращается в процесс и служит для приготовления сульфатно-известковой супензии в первой стадии.

Пред.мет изобретения

1. Способ получения бисульфита натрия взаимодействием сульфата натрия с известью и сернистым гаЗО..М, отличающийся тем, что, с целью получения концентрированного раствора бисульфита и легко фильтрующегося гипса, процесс проводят в три стадии: первую - введение. 1 мол. сернистого газа па 1 мол. окиси кальция при температуре не выше 35°, вторую-введением второй молекулы сернз-iCToro газа без отнятия тепла, а третью -

доведением раствора бисульфита до заданной концентрации добавлением требуемого количества сульфата натрия с непрерывной подачей извести и пропусканием сернистого газа при постоянной рН раствора.

2. Прием выполНения способа по п. 1, отличающийся тем, чю процесс ведут в присутствии такого количества воды, чтобы концентрйция раствора по SOa е конце второй стадии не превышала .