Способ получения бромидов щелочных металлов

Класс Я 4;Ф 1 Р д ОБРЕТЕН АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВ АНИЕидов щелочных металлов,Нехаева, заявленному 9 августперв.174551).публиковано 31 августа 193 б года. К авторскому свидетельству Г. М 1935 года (спр, о О выдаче авторского свидетельства о6 Н 2 О СО. ОПИСспособа получения бро При обычном способе получения бромидов щелочных металлов (бром - бромное железо - бромистый натрий) происходят следующие потери брома:1) при производстве бромного железа из брома и железной стружки потери брома - около 6%,2) при производстве бромистого натрия из бромного железа и соды потери брома - от 1,5 - 3%,Общая сумма потерь брома в производственном процессе составляет 9 - 11% первоначально взятого брома,В настоящее время на заводах бромистое железо РеВг,6 - 4 Н,О йе производится и вырабатывается продукт, содержащий Вг.=62%, примерно соответствующий эмпирической формуле РезВг, и неверно называемый бромным железом". Получить чистое бромное железо РеВг, или Ре,Вг, в производственных условиях весьма трудно, так как с направлением процесса в сторону получения РеВга температура в бромо-железном аппарате достигает температуры темно- красного каления железа (в отдельных частях), т. е.+525, что приводит уже при температурах выше 240 к сильному термическому разложению бромного железа и потерям брома в виде НВг, Эта же бромисто-водородная кислота насыщает получаемое РеВг,. Кроме того, РеВг, имеет вязкую консистенцию, хорошо растворяет и удерживает (до+80)сво. бодный бром. В результате бромное железо, само по себе требовательное к таре, а в силу вышеуказанных обстоятельств обогащенное даже следами НВг и Вг быстро разъедает тару, увлажняется и теряется. Применение же кислотостойкой и бромостойкой тары настолько удорожает производство бром- ного железа, что такая тара до сих пор не применяется,По отдельным партиям потери бром- ного железа достигают 25%,При хранении бромного железа, в силу разъедания тары, увлажнения продукта и утечек, потери его достигают 5 - 10%. Всего потерь брома при обычном способе производства и при условии переработки бромного железа на месте - около 15% от употребленного брома.Предлагаемый способ имеет в виду уменьшить указанные потери брома и получить бромиды щелочных металлов непосредственно из брома и соды или поташа, в присутствии железных стружек, с целью воспрепятствования образованию броматов.Бром с содой в водных растворах реагирует с образованием бромида и бромата натрия; Для получения только бромистого натрия в среду реакции, кроме брома, соды и воды, вводились железные стружки, раскисляющие образующиеся в реакции гипобромид и бромат натрия до бромида натрия. Основной примерный ход реакции (суммированно) следующий:На самом деле, течение процесса сложно, е чем свидетельствует фактическчй расход железа в реакции значительно мень 1 иий, нежели это следует из приведенной формулы (1), Это объясняется сильиым восстанавливающим действием образующегося в реакции промежуточного продукта - углекислого железа, а также восстанавливающим каталитическим действием гидрата окиси железа (о том, что гидрат окиси железа действует вос:станавливающе на гипобромид и бромат натрия см, отчет о научно-исследовательской работе лаборатории Перекопского бромыого завода за 1-ю половину 1935 года).Согласно реакции (1), расход железа равен 21,25% от веса брома, фактический же расход железа в реакции (т, е. количество железа окислившегося) в проведенных опытах колеблется в пре делах 12 - 16% от веса загруженного брома. Имеющиеся в литературе указания о сложности окисления железа в трехвалентнде (Манхот - ЯЫр Апп. дег С 11 еп 11 е 314, 177, 1900, Бодлендер, энглер и др.) и проведенные автором наблюдения позволяют считать, что, помимо участия в реакции(1), часть железа, восстанавливая кислородсодержащие соли брома, окисляется до шестивалентного и затем, раскисляясь обратно до трехвалентного, вновь участвуют в восстановлении броматов и гипобромидов, аналогично перекиси водорода, помощью выделяемого кислорода.Схема реакции этого дополнитель. ного процесса может быть представлена так;:(5) 9 Вг, + 9 И,СОа+ 2 Ре+ ЗН,О - э.- ;в 18 ЙаВг+ 2 Ре(ОН), +9 СО,+30В лабораторных опытах, при соответствующих условиях, которые в излагае мой производственной рецептуре дзбсгаются, наблюдалось такое течение процесса 2 Н,РеО, + 2 К,СОз -р(раствор бесцветный)П р и м е р 1. Во вторую колбу загружаются150 г железных стружек270 г соды кальцинированной (72,6 Ь) 1400 - 1500 сма (не более) воды102 сма брома (нримерно 800 г 100%).Сода и бром берутся во взаимно эквивалентных количествах согласно их анализу, По растворении соды в колбу помещают железные стружки и закрывают ее пробкой с двумя отверстиями, сквозь которые пропущены капельная воронка для брома и хлоркальциевая трубка, наполненная железной стружкой (фильтр - уловитель для газовой смеси СО, +Вг,), Бром приливается быстро (в течение 5 - 10 минут), Реакция идет со слабым разогреванием в течение 1,5 часов. Затем раствор нагре. вается в течение 1 часа до кипения и кипятится полчаса. Раствор отфильтровывается от гидрата окиси железа и упаривается, броматов не содержит. При употреблении большего избытка железа кипячения или совсем не требуется или же оно длится не более 5 минут для уверенности в окончании реакции и однородности раствора. Реакция легко идет до конца,. Увлекаемые углекислым газом пары брома поступают в уловитель с железными стружками (хлоркальциевая трубка), откуда образовавшееся бромное железо время от времени смывается небольшим количеством воды в реакционный сосуд, Время процесса - 3 - 4 часа, Бромистого натрия 380 т, Расход железа 50 - 60 г, Остающиеся 150 - 60 = 90 г железа с добавкой 60 г свежей стружки используются в следующей реакции.П р и м е р 2. В колбу загружают 180 г железных стружек260 г соды кальцинированной800 сма воды102 см брома.Порядок загрузки: сперва. вносятся железные стружки, на стружки высыпается сода и затем вливается вода. Не обязательно принимать меры к полному растворению соды, так как не растворившаяся при загрузке сода с началом реакции быстро растворяется, Приливается довольно быстро:примерно в течение получаса 102 смз брома технического. Реакция идет весьма энергично с значительным разогреванием (выделением тепла). Скорость прилития брома регулируется температурой в реакционном сосуде, которую не следует подымать выше 50 до влития всего брома в колбу. По прилитии всего брома температуру в течение получаса поднимают до 100 и поддерживают 100 в течение часа. Раство броматов не содержит; процесс продолжается 2 часа. При условии охлаждения аппарата в первой половине реакции время всего процесса может быть сокращено до 1,5 часов. Раствор бромистого натрия,отфильтровывается от гидрата окиси железа и упаривается. Гидрат окиси железа про. мывается водой от бромистого натрия. Крепкие промывные воды идут на испарение, а слабые - обратно в реакционный аппарат на растворение соды, Отмытый гидрат окиси железа пригоден для несложного приготовления крокуса (шлифовочный материал),П р и м е р 3 (проверен в полузаводском масштабе),В каменный ящик, устроенны 11 из гранитных плит с прокладкой из асбеста и стянутый извне железным каркасом, обшей емкостью 1500 л, загружают150 кг железной стружке270 кг соды кальцииированиой1100 л водыпосле чего загрузочный люк плотно закрывают плиткой гранита и через отверстие для вливания брома вливают в течение 1 часа 300 кг брома технического. Увлекаемые углекислым газом пары брома проходят сквозь фильтр. уловитель (керамиковый цилиндр, наполненный железной стружкой), Связанный железом бром смывается водой обратно в аппарат (расход воды 75 - 100 л). Реакция идет с выделением тепла, которого при данной рецептуре достаточно для того, чтобы довести раствор до кипения. Во время кипения растворапод конец в аппарат пропускается 2 -3 раза острый пар, с целью перемешивания. Общая продолжительность про пуска пара 10 - 15 минут. Раствор броматов не содержит. В случае щелочности нейтрализуется бромным железом,в обратном случае добавляется сода.Раствор бромистого натрия отфильтровы ается от гидрата окиси железа иупаривается.Описанный способ получения бромистого натрия может быть применен идля получения бромистого калия, тольковместо соды необходимо взять поташ,В аппарат, состоящий из реакционнойкамеры (кислотоупорный материал -гранитили эмалированный чугун) полезного объема 1,5 мз и имеющий на противоположных сторонах, внизу, вводострого пара и сливной кран, а наверху -люк для загрузки сырья (стружка, сода,вода), гильзу для термометра, сифон длявливания брома в колонку. ловушку, наполненную железными стружками, назначение которой пропускать образующуюся в реакции СО, и задерживатьпары брома, загружают120 кг железной стрчжки210 кг поташа (Кз СОз)900 л воды,после чего люк для сырья герметически закрывается ичерез сифон за 25 - 30 минут вливается 240 кг брома. Перед приливанием брома температура раствора в аппарате должна быть в пределах +10= - +25. Через 2 - 2,5 часа с остановкой роста температуры за счет тепла реакции дается острый пар для разгона реакции и через 4,5 - 5 часов от начала реакции острым паром раствор в аппарате доводится до кипения. Кипячение ведется 10 - 15 минут, после чего вскрывают люк и испытывают пробу раствора 16% Н,504 на содержание броматов, При наличии броматов (за счет отклонений от нормального режима) кипячение продолжают еще 10 - 15 минут, Метод исключает возможность получения брака.Во время реакции в колонку-ловушку подается сверху из меринка тонкой струйкой вода для смывания в аппарат РезВгобразующегося в колонке, Рас- ход воды в колонку 35 - 50 л, Общий объем получейного после реакции раствора 1100 - 1150 л, Выход КВг в растворе 99 - 99,5%, Расход железа 12 -16 е 5 (включая и колонку-ловушку),Потерь при хранении и транспортировке промежуточных продуктов нет.Потери в производственном процессе 2,5 - 3%,Выход ХаВг в растворе - 98,5%, изних 0,5% потерь, неизбежных при заливке брома в аппарат и 1 % потерь(устранимых) - вследствие неприспособленности случайной аппаратуры, взятойдля проверки метода (негерметичность,недостаточная мощность колонки - ловушки). Учитывая, что дальнейшая обра..ботка полученного раствора бромистогонатрия аналогична этой же ста тни процесса при обычном способе с той выгодой, что по предложенному способугидрата окиси железа получается в 2 разаменее, нежели при обычном (это облегчает фильтрацию и уменьшает потериИаВг в гидрате окиси железа), имеемпотери, аналогично этой же стадииобычного способа, в 1,5 - 2%,Итого - потеря брома, неизбежная(трудноустранимая) составляет 2,5 - 3%против 15 е/о старого метода.Вьиод готовой продукции по предлагаемому способу 97 - 9,5 оа теоретического.Для получения 500 кг ИаВг в растворе по старому способу в стандартной аппаратуре требуется времени:производство бромиого железа 24 часа обработка бромного железа содой . б часовИтого 30 часовПри использовании того же самого бромо-железного аппарата для производства ИаВг по предлагаемому способу требуется для производства 500 кг 1 ЧаВг в растворе 10 часов.Для переработки 150 тонн брома в бромное железо требуется 3 шт, броможелезных аппаратов полезной емкостью 2,25 м каждый и аппарат (травильный чан) для обработки бромного железа содой.Для переработки 150 тонн брома в бромистый натрий по предлагаемому способу требуется всего один реакционный аппаратемкостью 2,25 лз. Необходимости в травнльном чане нет,Предмет изобретения,Способ получения бромидов щелочных металлов путем воздействия бромом на карбонаты шелочных металлов, отличающийся тем, что это воздействие ведут в целях воспрепятствования образованию броматов в присутствии железных опилок, Тип.ге агиыи 1; уд, Зак. 2 о 8 - 400