Способ получения иода Советский патент 1981 года по МПК C01B7/14 

Изобрегенне относится к получению Исае, который широко используется в химической и медицинской промышпенноств. Известен способ получения йода путем адсорбции элементарного йода из раство ров активированным углем, десфбции йода раствором щелочи с последующим выделением йода из полученных йодных щелетсов хлором при температуре 2О25 С и перемешивания (скорость мешалки 5О-8О об/мин), полученные кристаллы отфильтровывают и сушат . Известным способом получают кристал лы размером 1О-5Ох2О мкм, (шошадью 11О-1ООО мкм, содержание йода в целевом продукте 98,2-98,9%. Малые размеры кристаллов приводят к тому, что время фильтрации 5О мм взвеси составляет 160-184 с. Известен также способ.получения йода путем адсорбции элементарнотО йода КЗ растворов активированным углем. Десорбции йода раствором щелочи, осаждения йода из полученного раствора раствором бихромата натрня в присутствии серной кислоты с последующим фильтрованием, {фомьюкой в сушков .осадка. При применении в качестве сильного окислителя для выделения йода из йодсодержащвх щелоков бихромата натрия размеры кристаллов йода экспоненциально увеличиваются при повышении температуры процесса, прямо пропс щншально при увелвченик скорости мешалки и обратно тфопорцвонально при увеличении скорости подачв реагента. При температуре в 5ОО об/мин при изменении скорости аоаачй реагента с 8,4 до 22О г/л ч дивна образующихся кристаллов йода уменьшается с 172 до 52 мкм, а ширина с 87 до 19 мкм, площадь уменьшается с 15ООО до 988 мкм При температуре 22 С и скорости подачв реагента 27,738,6 г/л.ч с увеличением скорости мешалки с ЗОО по 2ООО об/мвн длина крвсталлов возрастает с 44 до 2ОО мкм, шфю{а - с 22 до 55 мкм площадь - с 968 До ЦООО мкм. При изменении SO темпеоагуоы or 15 до . при 5ОО об/мин в скорости подачи реагента 28,9-45,5 г/п«ч длина полученных кристагцюв йода увеличивается с 88 до 155 мкм, ширина - с 55 до 99 мкм, вяопшдь - с 484О до 15345 . Недостатками этого способа явпяется малая скорость фильтрации (время, необходимое па фильтрацию I 50 мл взвеси 86-165 с)и низкое содержаи не основного вещества в продукте 9,8,799Д%. Цель изобретения - повышение скорости фильтрации и увеличение содержания основного вещества в продукте. Поставленная цель достигается предлагйемым способом получения йода, заключающимся в адсорбции элементарного йода из раствфов активированным углем, десорбции йода раствором щелочи, осаждением йода из полученного раствора при одновременной подаче бихромата натрия и серной кислоты, в количествах 0,35О,39 т и 1,0-1,5 т соответственно на 1 т йодид-и М1а с последующим фильтрованием, промывкой и сушкой осадка. Отличия предлагаемого способа заключаются в том, что осаждение ведут при одновременной подаче бихромата натрия и серной кислоты в количествах 0,35О,39 т и 1,0-1,5 т, соответственно, на 1 т йодид-иона. Целесообразность выбранных режимов и операций подтверждается исследованиям резулыаты которых приведены ниже. Методика эксперимента следующая. В лабораторный стеклянный реактор с мешалкой заливают О,25 л йодных щелоков, полученных при дессфбциа йодида с активированного угля 40%-ным раствором едкого натра в прсмъ ыишенных условиях на действующем оборудовании йодного цеха. Концентрация йодидов в исследуемом раствсре составляет 2О,1 кг/м. Температуру в реакторе поддерживают равной 2О°С. Прсяаесс проводят вря включенной пропеллерной мешалке, число оборотов 6О об/мин. Серную кислоту квалификации чда применяют в виде раствфов, содер жащих 51 и 93 масс.% основного вещест ва, бихромат натрия - квалификация ч, в виде 25%-н0го раств фа в воде и в 51%-4ой серной кислоте. подач реагентов поддерживают в пределах 2О4О кг/ч на 1 м раствора, что соответс вует средним ее значениям в известном способе, Получааные кристаллы йсща помещают на предметное стекло микроскопа М5Й-1 для определения их размеров по 4 радуировочной сетке. Скорость фильтраии определяют путем фильтрования 5Омл звеси кристаллов йода, содержащей окоо 0,5 г кристаллов, на стеклянном фильте Шотта № 1 диаметром ЗО мм после щательного перемешивания взвеси. Фильтование производят под атмосферным давлением, О скорости фильтрования судят по времени, необходимом на фильтрацию 50 мл взвеси, при приведенных условиях фильтрования. В табл. 1 приведены данные, полученные при выделении йода из йодных щелоков при расходах реагентов, равных их расходу в известном способе, а также сравнительные данные для известных способов выделения иода. Влияние состава щелоков на скорость фильтрации и качество получаемого целег вого продукта показано в табл. 2. Данные о влиянии расходов реагентов при их одновременной подаче в кристаллизатор на скорость фильтрации кристаллов йода и качество получаемого целевого продукта приведены в табл, 3. Как видно из табя, 1, неибопьшая скорость фильтрации н самое высокое содержание основного вещества в продукте достигается при одновременной подаче серной кислоты и бихромата на1рия. Из табл. 1 следует, что порядок подачи реагентов, т.е. серной кислоты и бихромата натрия, в фисталлизатор является одним из главнейших факторов, влияющих на скорость фильтрации и качества продукта. Оптимальным режимом вьшеления и кристаллизации йода следует признать одновременную подачу серной кислоты и бихромата натрия в раствор, содержащий йодид-ион. При этом получают наиболее крупные кристаллы йода. Они в 3-4 раза крупнее, чем в известных способах, поэтому они быстрее отфильтровываются (время фильтрования сокращается при фильтрации одинакового обьема пульпы), в отфильтрованном осадке удерживается меньше воды, при прессовании йода вода полнее удаляется, а в готовом продукте повышается содержание основного вещества и С5 1л ается содерт ние других примесей. Внесение в растаор йоднда го товых мелких кристаллов йода в виде затравки (перед проведением процесса кристаллизации) не влияет на величину получаемик {кристаллов йода. Из табл, 2 стедует, что состав раствора, содержащего йодиды, существенно 5 80 не влияет на результаты процессу, т.е. на скорость фильтрации полученных кристаллов и содержание основного вещества в продукте. Изменение щелочности раствора йодндов не влияет также на выход крис таллов из раствора. Увеличение концентрации йодидов в исходном растворе увели чивает выход кристаллов на 4-8%, что вполнэ объяснимо, так как остаточная концентрация йода в маточном раствс е постоянно не зависит от растворимости в нем элементарного йода. По данным табл. 3 о.ановрвманное дозирование серной кислоты и бихрсмиата натрия в кpиcгaллизaтqэ не явл51ется еднн ственным фактором, влияющим на скорост фильтрации, и содержание осиовного вещества в продукте. / угими существенными факторами, влияющими на процесс и каче ство получаемого продукта являются расходы реагентов, т.е. серной кислоты и бихромата натрия, при дозировке их через общий дозатс или -смешанном растворе содержащем воду , серную кислоту и бихромат натрия. Положительный эффект, по срдвиению с известным достигается при условии дозирования на 1 т йодид-иона, содержащегося в растворе, залитом в кристаллизатор, в следующих количествах серной кислоты - от 1,0 до 1,5 т, а бихромата натрия - от О,35 до 0,39 т, в пересчете на 1ОО%-ные реагенты. Вне этих интервалов получаются менее крупные кристаллы и менее качественный целевой продукт вследствие изменения уелоВИЙ образования и ростй кристаллов. В указанньис интервалах расходов реагентов получают в 3-6 раз более крупные кристаллы, чем по известному способу, и в 1ОО-20О раз более крупные,, чем по способу, применяемому в промышленности, т.е. при вьшелении йода, хлсром, что обеспечивает повышение скорости (снижение времени) фильтрования и повышение качества целевого продукта. Применение совместной дозировки реагентов н расходов их в найденных интервалах увеличивает выход йода в виде кристаллов до 9599%, что примерно на 1О% выше, чем в известном и не менее, чем в способе с выделением йода газообразным хлором. В указанных интервалах получен Q@ie вой продукт реактивной квалификачйи чнотый по ГОСТ 4159-61, содержащий осHOJMoro вещества 99,5-99,9 масс.% хлоридов и бромидов - менее 0,О15 масс.% и нелетучего остатка - мэнее О,О5 масс.% вне указанных интервалов дозировки реаj гентов, а также при их раздельной дозн- 9 ровке, получается готовый продукт 1 или 2 сорта, технический, по ГОСТ 545-71, как н прк выделенвн йода хлебом в промьппленных аппаратах. Как следует вэ вшвесфввеДеЕГных данных, предлагаемьй саосрб позволяет повысить скорость фгпьт авн до 4О-53 с и довести сод жанав оснсвного вещества в целевом продукте до 99,5-99,9%, Пример Дли проверка полученных в лабсраторных условвах результатов проведены промышленные испытания-tfo выи деленшо йода из йошых щелоке на дёйствующем кристаллизаторе с рабочим объемом 4,3 м. КристаллBoaTqp вредставляет собой вертикальный цилиндрический сосуд с коническим даищем и лопастной мешалкой с числом оборотов 6О 8О об/мин. В кристаллизатор закачивают 4,3 м щел(жов, содержащих йоднд-ион. Щелока предварительно отстаивают в отстойниках йодного цеха. В щелоках определяют концентрацию иодид-иона и щелочей, в пересчете на едкий натр. Затем по формулам, указанным выше, рассчитывают необходимое количество кислоты и бихромата натрия. Бихрс 1ат натрия растворяют в воде. Затем при включенной мешалке за 20-ЗО мин дозируют совместно реагенты в кристаллизатфе. После перемешивания в течение О,81,0 ч и отстаивания, кристаллы отделяют на нутч-фильтре от маточного раствора, промывают водой и прессуют на гидропрессе при Давлении 50О-600 атм для удаления воды и получения таблеток. Полученные таблетки йода подвергают дроблению и анализу. В табл. 4 приведены результаты промышленных испытаний по вьщелению йода. Из табл. 4 следует, что результаты исследований, проведенные в лабораторном 1 исталлизатс е, удовлетвфнтельно воспроизводятся на действующем промышленном с фудовании йодного цеха, т.е. при совместной дозировке реагентов в количествах указанных в табл. 3, получаются более крупные кристаллы, чем в известных способах (табл. 4 по п. 4 и п. 2 и 3). Это позволяет ссяфатвть ароолжительность фильтрации к поиучить гоовый продукт повышенного качества на том же самом технологическом оборудований, на получали только техический йод, в т«и числе типовые крноаляиааг(фы с тихоходными мешалками, с сключением дополнительньис энергозатрат на нагреввние содержимся о jga, оклаждение и вращение мешалки. крясталлизагобыстрохоШсй80в3598 В табл. 5 приведено сравнение rexHJiко-экономических показателей предлагаемого способа с известным. Таблица 1

При выделении хлором в промышленном реакторе по

а)минимально10 10

б)максимально502О По прототипу

а)минимально5219

б)максимально15599

При одновременной подаче

серной кислоты и бихромата

натрия в кристаллизатор300 16О

Подача раствс а бихромата натрия в подкисленный раствор в катализатс е16О 1ОО

Подача в кристаллизатс е сначала раствсра бихромата натрия, а затем серной кислоты150 100

Подача в кристаллизатор сначала 20% от расчетного, серной кислоты, а затем раствора бшфомата натрия в 8O%v от расчетного количества серной кислоты14О 90

То же {подачу раствора би-, хромата натрия в серной кислоте осуществляют в 2 приема равными частями)150 1ОО

Подача сначала 30% бихрома та натрия в виде раствфа в воде, а затем смеси оставшихся 7О% бихромата натрия со 1ОО% серной кислоты (односременно)17О 1ОО

То же (дозировку смеси бихромата натрия о серной кио лотой осуществляют в три приема равными дозами)13О НО

98,2

184 98,9

16О

165

.98,7 99,1

86

99,6

52 99.О

88

16500 84 98,9

12600 9О 98,8

15ООО 85 99,0

. 92 98,8

14ОС

14300 91 98,9

9

10То же, что и в п. 4, но с внесением затравки кристаллов йода размером 1Ох2О мкм перед подачей раствора бихромата натрия в количестве

1О вес.% выделяемых из раствора кристаллов йода

11То же, что и в п. 6, но с .внесением затравки по

п. 10, т.е. 1О%, кристаллы затравки размером 10х2О мкм в момент после начала подачи раствора бихромата натрня в . сфной кислоте.

П р И м е ч а н н я: Температура в опытах, кроме опыта 2 составляет 25-28. Расчетгеов количество твердого бихромата натрия, в расчете на 100%-иый для получения смесв, растворяют в 51%-ной серной кислоте. Отдельные кристаллы превышают указа«тые в таблице значения: по ширине в №,: - 2 раза по длине в 2-3 раза и хорошо вшшы невооруженнымГлазом. Пркмочак

SU63SS

I 10 Продолжение табл. 1

15О НО

16500

79

99,1

98,9

80

140 110 15400

f л б т 9 в. я 2 н-я:. Измеиеякв конкем раиин иоашиж провзводвтрядабавявнвем а «о. сяедуемыв раствор йодида натрвя, Иэмевшке швпочвостя, в и рбсчеге на епккв яагр, прокавоакгся-добавлением в ксследуемый расгвф соогветсгвеияо едкого натра нов касооты, с учетом Того, ЯГО щелока ,с ковввнтрацкей шепота аырю 3,5 кг/м в яроизвоосп н0 прнмевяюгся. Твмперахтра во врв« мя опытов состав{1яла 2 С, Пр

Т и б а в ц Температура в крнсгаллвааторв составляет (Х Содержанв йодидсе в щелоках состашигег 2О,в кг/мЛ Сояержанпв аюяочя в щелсжах, в лете не едкий натр, составляет 1,55 кг/м. По оаытвым ванным, в том чнсяв и DO данным ва табл. 1-3 выведенц формулы luul расчета оотнмаль яых расходов сеткой кислоты в бнхромата выдеяенан йода из щелоков разных составов: (l,22-l,ZЗ}SC (1,О-1,35) ; В -(О,.33-О,39)-у.|где расход 1ОО%-«ой серпов кислоты, кг} В - расход ЮСЛЬ-нсго бюсромата натрия, кп. V - обьем кристалЛизатсра, звоошемного раствсром, м- { С - содерзканне шеяочн в ориеггошшаатора, в пересчете на г.пхнЛ иагр, кг/м|5 ( сойц жаиве йодяяое в растворе, ег/ы j 1,22 1,23;, 1,0 ,- 1,35} O,3S - О,39- аксоврямектальные коэффшпвигы. Сшместкая яоэк-. ровка серное кяолоты - 1,35 т| бюфомата ватрв -Ю,37 т39О 25О 97SO Выомюяве Асва хлором 1 Выйзлеине йода хромом fll

Раааеаышя дозиров0,8 ка: cfBpaaa кислота,

,а затем, последовагепьно, бя}фомаг ват

ря0 вколачествах по

известному способу 140 7О 98ОО

Результаты сраввеой способв&

Похазагелн Скорость филырапна емв, необхоавмое ва фильтрапгао ооного в того же объема пульпы Качество целевого ородуктаЭнергозатраты на 1 т целевого opotqixTa Выход йооа, в веде крвстап лов, в % от теоретвческшч копячества Гфвменяемое оборудование Размеры крнсталлов йооа Себестовмость целевого да та квалвфшсаавв чвстый

Таблице 4 ЗО 20 6ОО ЗО 2О еОО

Гея

явл а

сорт пег 845-71

98

99,1

63

Т а б а я в а 8 Увепачвваатсв в 1,5 « 2 раза Ссжравшвте Б 1«S- eatt Сооержашю fiooa вооышавтся во 98,5-99,9%, вивоте Jtaoa те штеойМЧ (1 вля 2 ссрт} пооучается Лол рвввтаваыА, квапвфшсшгав яшсгый оо воем ашсазателам ТвхнячешвхуеяоойА :CoxpattatOTCB пл l,l8tlO &«.. 8оа| асга8Т е 66 до в заввсвмосгя от кош1евг- . рвшю йеошюв в тхонаоы растворе Св&ахааьвев « орудюаавв ае орямевавтса УЬвлнченке в 3-в раз Сн1пкав1кя в реза ЧясиЛ Техквчб atrt 2 сор гест 545-71 Техппрв. cKrt, а сфтГООГ 45-71 Формула изобретения Способ получения йода путем адсорбанв элементарнсяо йода иа раствора вированным углем десорбции йода раст-вором щелочи, осаждения йода из попученнсно раствора раствором бихромата натрия в присутствии серной кислоты с последующим фильтрованием, промывк й и сушкой осадка, отличающийс я тем, что, с цепью повышения скоР.ОСТИ фильтрации и повышения содержания основного вещества в продукте, осаждение ведут щри одновременной подаче бихрОмата на1рия и серной кислоты, в копичествах 0,35-0,39 т и 1,0-1,5 т соответственно на 1 т йодид-иона. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ксензенко В. И. и Стасиневич Д.С. Технология йода я брома, М., Тосхимиз дат , 1960, с. 232. . урнал прикладной химии , 1976, № 49, с. 298-ЗО1 (прототип).