Способ получения сульфатов калия или натрия и хлористого водорода Советский патент 1981 года по МПК C01D5/02 C01B7/08 

Изобретение относится к способам получения сульфатов щелочных метал лов и хлористого водорода. Известен способ, при котором при взаимодействии хлоридов калия или натрия с серной кислотой образуются два продукта сульфат калия или натрия и хлористый водород, используемый для получения соляной кислоты Для получения высококачественных сульфатов требуется поддерживать высокую температуру процесса - вплот до 800. При этом снижается качество НС1 загрязняется примесями С12, S02 50з и для получения реактивной НС1 требуется специальная очистка. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ, осуществляемый в две стадии 2. На первой стадии измельченный КС1 смешивают с 98%-ной при ВО°С, согласно уравнению реакции КС1 + N2.504 KHS04+ НС1. Вторую стадию осуществляют в муфельной печи при 550 С согласно реакции КС1 . Недостатком этого способа является трудность осуществления первой стадии процесса, так как при сме шивании КС1 и 0/. в мольном отношении 1:1 при образуется вязкая, трудноперемешиваемая масса, обладающая сильным коррозионным воздействием на оборудование. Первая стадия требует также длительного пребывания реагентов, так как в условиях вязкой трудноперемешиваемой массы реакция замедлена. Кроме того, взаимодействие твердого хлодида и бисульфата на второй стадии требует предварительного плавления бисульфата, что приводит к комкованию реакционной массы. Цель изобретения - упрощение и нтенсификация процесса. 3 Поставленная цель достигается тем, что на первую стадию хлорид це лочного металла подают в количестве 10-50 вес. % от стехиометрии и процесс ведут при 20-220 С, а оставшееся количество хлорида вводят на вторую стадию. Вторую же стадию осуществляют при ОО-бОО С. При подаче на первую стадию 1050 от стехиометрии КС1 или NaCl серная кислота находится в избытке, хлорид быстро реагирует с серной ки лотой и образовавшийся сульфат раст воряется в . Фактически на пер вой стадии процесса твердая фаза от сутствует,температура на второй стадии процесса зависит от количества растворяющегося сульфата, а со ответственно и количества подавае, мого на первую стадию хлорида.Чтобы при подаче 10 мае. % КС или NaCl на первой стадии образовался гомогенный раствор, достаточно . При увеличении подачи хлорида до 2S% необходимо на первой стадии поддерживать температуру не ниже , при подаче же 50 -220С. Нагружение соответствия между количеством хлорида, подаваемого на первую стадию, и температурой приводит к неполному растворению хлорида и замедлению реакции. В зав симости от температуры и количества КС 1 или NaCl , подаваемого на первую стадию, кЬличество НС| , пра тически не содержащего примесей, составляет 10-50 вес, %. Способ осуществляют следующим образом. 4 На первой стадии процесса смешивают хлористый калий или натрий с концентрированной N2804. в мольном соотношении от 0,2:1,0 до 1:1 при температуре соответственно от 20 до 220°С, что позволяет поддерживать на первой стадии гомогенную среду. Образующийся на первой стадии НС1 направляют на получение реактивной соляной кислоты, а раствор К250д или NajSO в . направляют на вторую стадию процесса, где смешивают его при ОО-бОО С с оставшимся КС1 или NaCl. Пример . 36,03 мае. ч. концентрированной серной кислоты (93,0 мае. H,j SQj смешивают с 12,8 мае. ч хлористого калия мае. % КС1) при 100°С 8 мин. При этом образуется 6,26 мае. ч хлориетого водорода (МОО НС1) и 2,75 мае. ч раетвора сульфата калия в серной кислоте. Полученный на первой стадии хорошо транспортируемый гомогенный раствор смешивают при 500С с оставшимся 38,39 мае. ч хлориетого калия в течение 30 мин. При этом получают 58,82 мае. ч. еульфата калия е содержанием основного вещества около Э8,0мае. и 21,1 мае.ч. хлориетого водорода (в том числе 2,ЗЬ мае.ч ). Реакционная маееа на второй етадии процеееа не комкуетея и хорошо перемешивается. Технологические условия и результа ты опытов по осуществлению первой стадии реакции между хлоридом калия и серной кислотой приведены в таблице.

Осуществление процесса по предлагаемому способу позволяет резко уменьшить время реакции до 5-10 мин за счет поддержания гомогенной среды 5 на первой стадии. Степень измельчения хлорида, кото|эая оценивается по содержанию фракции ч-1,0 м практи чески не влияет на скорость первой стадии реакции. Регулированием темпе ратуры и подачи хлорида на первую стадию можно получить любое количество чистого хлористого водорода в пределах 10-50 от общего количест ва по двум стадиям. Практически весь хлор-ион, введенный на первую стадию в виде хлористого калия или натрия, выделяется в виде хлористого водорода в газовую фазу. Содержание хлор-иона в растворе сульфата .калия или натрия в серной кислоте после первой стадии составляет, как показал анализ,не более 0,05-0,1 мас При переработке указанного раствора вместе с оставшимся хлоРИДОМ калия или натрия на второй стадии процесса при температуре ЦОО-бОО С и времени реакции не более 30 мин получают продукт с содержанием основного.вещества сульфата калия или натрия 97-99 мас.% , Фьрмула изобретения 1. Способ получения сульфата калия или натрия и хлористого водорода путем взаимодействия хлоридов соответствующих металлов с серной кислотой при повышенной темпера туре в две стадии, о т л и ч а 1 щ и и с я тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса на первую стадию хлорид калия или натрия подают в количестве 10-50 вес.% от стехиометрии и процесс ведут при 20-220 0, а оставшееся количество хлорида вводят на вторую стадию. 2. Способ по п. 1, о т л и ч. а- ю щ и и с я тем, что вторую стадию осуществляют при JOO-SOO С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2208175, кл. 23-121, I6.07.t0. 2. Phosphorus and Potassiunf. 1967, N- 27, c. 30-36.