Способ получения бромистого цинка

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскинСоциалмстичвскинРеспублик и 947051(51) М. Кл. 1 С 01.6 9/04 с присоединением заявки31 яударстиняы 1 квинтет СССР яе данам язабретеннЯ н отярытнЯОпубликовано 30.07.82 Бюллетень28 Дата опубликования описания 30.07,82(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРОМИСТОГО ЦИНКА 1Изобретение относится к технологии получения бромида цинка, который находит применение в качестве компонента антипиренов, в составах растворов для закачивания буровых скважин, при отделке искусственного шелка, при рафинировании титана и во многих других отраслях техники.Известен способ получения бромистого цинка путем взаимодействия бро 1 О мистоводородной кислоты с металлическим цинком, окисью или карбонатом цинка 111.Недостатком известного способа является дороговизна процесса, связанная с использованием дефицитного и дорогостоящего сырья - бромистоводородной кислоты.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату гв к предлагаемому является способ получения бромистого цинка, включающий .обработку цинка бромом в водном растворе, отделение осадка от раствора 2с последующим его упариванием. При обработке отношение количеств брома и воды поддерживают равным 0,8 па массе, обработку бромом ведут при 23-250 С со скоростью подачи брома 0,27-0,4 кг/ч на 1 кг исходного цинка. Полученный раствор бромистого ,цинка, содержащий 52-55 основного вещества, фильтруют, упаривают до. насыщения, охлаждают до 15 С.и крио сталлизуют двухводный кристаллогидрат 2 пВг 2 Н О 123.Недостатком этого способа является низкий выход продукта (60-653 по брому) и длительность процесса 6-7 ч.Цель изобретения - повышение выхода продукта до 99,753 по брому и до 99,83 по цинку и сокращение продолжительности процесса до 1,4-5,2 ч.Поставленная цель достигается способом получения бромистого цинка, заключающимся в обработке цинка бромом в водном растворе, отделении осадка от раствора с последующим его упари 3 9 М 05ванием, причем при обработке отношение количеств брома и воды поддерживают равным 1-5 по массе, обработкубромом ведут при 30- 11 ОвС со скоростьюподаци брома 0,5-6,0 кг/ц на 1 кгисходного цинка с одновременным ох-.лаждением паровой фазы и возвратомконденсата на стадию обработки бромом,после обработки реакционную массувыдерживают при 60-150 С в течение1-3 ч и удаляют непрореагировавшийбром из раствора десорбцией,С целью получения безводного продукта, упаривание ведут с одновре-менной кристаллизацией продукта досоотношения Т;Ж = 1:0,8-2,0, пульпуохлаждают и кристаллизуют продуктпри 35-150 С.Указанное отношение бром:вода обеспечивает получение синтезированного 20раствора с концентрацией 2 пВг 2 в пределах 58-87 мас.3. При более высокомотносительном содержании воды в исходных компонентах возрастают затратына упарку растворов, кроме того, приупарке часть бромида цинка гидролизуется. При меньшем содержании воды вреагентах часть бромида цинка кристаллизуется уже в процессе синтеза,цто создает затруднения при отделении зонепрореагировавшего избыточного цинка. При более низкой скорости (ниже0,5 кг/ч-кг) и температуре бромирования (ниже 30 дС) снижается производительность реакционного оборудования.зПри скорости подачи брома выше цем6,0 кг/ц на кг исходного цинка и температуре выше 110 вС повышается нагрузка на холодильник - конденсаторсоковых паров, так как при этом колицество подаваемого брома превышаетто количество, которое может вступить в реакцию с цинком и раствориться в реакционной массе,45Скорость взаимодействия брома с цинком повышается с увеличением температуры, поэтому после окончания подачи расчетного количества брома реакционную массу целесообразно подогреть до 60-150 С, Верхний предел температуры выдержки ограничен температурой кипения близкой к насыщению раствора бромида цинка. Выдержку реакционной массы необходимо осуществлять не менее 1 ц до снижения концентрации свободного брома в пределах 0,1-0 001 мас,. При меньшей длительности процесса повышается количество 1 4непрореагировавшего брома. Вести процесс более 3 ч и срабатывать бром доболее низких концентраций нецелесообразно, так как скорость реакции принизких концентрациях брома резко снижается, что приводит к непроизводительному использованию оборудования,Остаточное количество непрореагировавшего брома количественно удаляется иэ раствора десорбцией. При указанном режиме ведения процесса образования в растворе примеси оксибромида цинка не отмечено.Для получения кристаллического безводного продукта раствор повторно выпаривают с одновременной кристаллизацией части продукта до Т:Ж в пределах от 1:0,8 до 1:2, При меньшем содержании твердой фазы снижается выход кристаллов, при Т:Ж выше 1:0,8пульпа становится очень консистентной, при этом затрудняется отделение маточника от кристаллов ЛпВг,Пульпу при непрерывном перемешиванииохлаждают до температуры не нижео35 С, при этом кристаллизуется безводный бромид цинка, При более низкихтемпературах охлаждения процесс кристаллизации замедляется и в твердуюфазу начинает кристаллизоваться двуводный кристаллогидрат,Выкристаллизовавшийся бромид цинка отделяют от маточника при температуре не ниже 35 оС фильтрацией илиФугованием. Кристаллы сушат при 120 Си получают готовый продукт - безводный бромид цинка, Маточный растворвозвращают на стадию синтеза,П р и м е р 1. В реактор с пропеллерной мешалкой загружают 65 г гранулированного цинка, 35,5 г воды (отношение количеств брома и воды равно 3) и затем при перемешивании дозируют бром со скоростью 4,3 г/мин, что составляет 6 кг/ч на 1 кг цинка, Температура реакционной смеси за счет тепла реакции повышается от 30 С и подо держивается в пределах 80-95 С, После подаци 106 г брома реакционную массуоподогревают до 140 С и выдерживают в течение 1 ч, при этом концентрация брома в растворе снижается до 0,002 мас.4, Образующиеся в процессе бромирования и выдержки пары охлаждают в обратном холодильнике, конденсат возвращают в зону реакции, Непрореагировавший бром десорбируют иэ раствора кипячением в течение5 9470 10 мин. Раствор профильтровывают, отделяют 21, 7 г не прорез ги рова вше го цинка, который используют в следующей операции. Полученный раствор 182 г содержит 81,5 Ф ЕпВг, выход по брому 99,253, выход по цинку 99,63 (с учетом повторного использования маточных растворов).П р и м е р 2. В реактор загружают 65 г цинка, 14,3 воды, 100 г 10 раствора бромистого цинка с концентрацией 81,5 мас.3 (отношение количеств брома и воды равно 5) и затем при перемешивании дозируют бром со скоростью 054 г/мин (0 5 кг/ч на 15 1 кг цинка). Температура реакционной смеси при бромировании повышаетсяоот 30 С и поддерживается в пределах 60-75 С. После введения брома смесь выдерживают при 60 С в течение 20 ч, В конце процесса концентрация брома в растворе составляет 0,05 мас./. Через раствор барботируют 15 мин воздух со скоростью 20 л/ч для удаления непрореагировавшего брома, затем д раствор профильтровывают, отделяют 20,7 г непрореагировавшего цинка. Раствор выпаривают до Т:Ж = 1:1,2 и полученную пульпу при непрерывном перемешивании охлаждают до 35 С. Выкристаллизовавшийся бромид цинка ото деляют от раствора и сушат при 130 С. Получают 149,7 г продукта с содержанием основного вещества 99,5 Ф. Маточный раствор 95,4 г с концентрацией .85,45/ ЕпВг 2 используют для следующей операции, Выход по цинку 99,9, по брому 99,853 с учетом повторного использования маточного раствора и непрореагировавшего цинка, 40П р и м е р 3. В реактор загружают 43,4 г цинка, 106 г воды (отношение количеств брома и воды равно 1) и дозируют бром со скоростью45 2,35 г/мин, что составляет 3,5 кг/ч на 1 кг цинка. Температура реакциио30-110 С. После подачи 106 г брома реакционную массу подогревают до 150 С и выдерживают в течение 20 ч при непрерывном перемешивании, кон 50 денсируют паровую фазу и возвращают конденсат в реактор, Концентрация брома в конце процесса О,1 мас.Ф. Непрореагировавший бром десорбируют кипячением раствора в течение 10 мин,Раствор профильтровывают, отделив 0,2 г непрореагировавшего цинка, и далее перерабатывают на конечный про 51 6дукт. Выход по брому 99,3 Ф, по цинку 99,7В таблице приведены сравнительные данные по продолжительности процесса по предлагаемому способу и прототипу. Суммарноевремя,мин Время выдержки,мин Пример Времябромирования, мин 25 60195 120 45 120 85 315 165 Прототип 360 360 Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход продукта с 60-65"ь до 99,75 по брому и до 99,8 Ф по цинку с учетом повторного использования маточного. раствора и сократить продолжительность процесса с 6-7 до 1,4-5,2 ч и, кроме того, позволяет повысить качество продукта за счет снижения концентрации примеси оксибромида цинка. Формула изобретения 1. Способ получения бромистого цинка, включающий обработку цинка бромом в водном растворе, отделение осадка от раствора с последующим его упаривайием, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода продукта и сокращения продолжительности процесса, при обработке отношение количеств брома и воды поддерживают равным 1-5 по массе, обработку бромом ведут при 30- 110 С со скоростью подачи брома 0,5-6,0 кг/ч на 1 кг исходного цинка с одновременным охлаждением паровой фазы и возвратом конденсата на стадию обработки бромом, после обработки реакционную массу выдер" живают при 60- 150 С в течение 1-3 ч и удаляют непрореагировавший бром из раствора десорбцией.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения безводного продукта, упаривание ведут с одновременной кристаллизацией продукта до соотношения Т:Ж7 9471:0,8- 2,0, пульпу охлаждают и кристаллизуют продукт при 35- 150 С.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Препаративная неорганическая химия. Под ред. Г, Брауэра. М., Издатинлит, 1956. 051 82 Шноль А Е и др Получение бромистого цинка бромированием цинка металлического жидкимбромом в присутствии воды,- з Иодобромная промышленность", Л.,1971, У 16-17, с. 41-44 прото- тип Тираж 509 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5