Способ получения галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов

оо 943200 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцналнстнчесинкРеспублик(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЛОГЕНИДОВ ЦЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВИзобретение относится к технологии минеральных солей и может быть использовано в химической промышленности. Известен способ получения йодидов щелочных металлов путем взаимодействия в водной среде при нагревании йода, гидроокиси щелочного металла и муравьиной кислоты, в котором для сокращения продолжительности процесса муравьиную кислоту вводят в количестве 95-1004 от стехиометрически необходимого количества и дополнительно вводят серную кислоту до рН 1-3 с последующим введением железной стружки, кипячением раствора, обработкой его гидроокисью бария и гидроокисью щелочного металла до рН 9-10, отделением твердой фазы, упариванием раствора и кристаллизацией целевого продукта с выделением кристаллов 1. Однако этот способ характеризуется недостаточно высокой скоростьюпроцесса.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ получения бромидов щелочных и щелочно"земельных металлов, включающий взаимодействие брома, восстановителято алюминия и воды в присутствии катализатора - галогенида галия, взятого в количестве 0,005-0,000013 отмассы реагентов, отделение избыткаалюминия от раствора, нейтрализацию 15 раствора гидроокисью соответствующе"го металла, отделение осадка гидроокиси алюминия фильтрацией с последующей промывкой осадка, упариваниемраствора и выделением из него проо дукта в кристаллическом виде21.Недостатком этого способа является низкая скорость процесса приполучении иодидов металлов, времяТаблица 1 оказател 0,033 0,034 0,03 Загружено 100-ногойода, кг 392 0,389 О,О,гружено воды к 0,6 3 94 до начала реакции индукционный период) 65 мин, производительность реактора на стадии взаимодействия по иоду 0,09 кг/ч, производительность на стадии нейтрализации по гидроокиси соответствующего металла 0,016 кг/ч, производительность ста" дии фильтрации с учетом времени промывки осадка 0,011 кг/ч.Цель изобретения - повышение скорости процесса при получении иодидов металлов.Поставленная цель . достигается тем, что согласно способу получения галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов, заключающемуся во взаимодействии галогена, восстановителя - алюминия и воды в присутствии катализатора - галогенида галия, отделении избытка алюминия от раствора, нейтрализации раствора гидроокисью соответствующего металла, отделения осадка гидроокиси алюминия фильтрацией с последующей промывкой осадка, упариванием раствора и выделением из него продукта в кристаллическом виде, взаимодействие осуществляют с введением иодида соответствующего металла в количестве 2-6 от массы исходных реагентов.П р и м е р 1 1 известный). Получение чодида лития.В стеклянный реактор с мешалкой загружают 0,6 кг воды и,0,0388 кг гранулированного алюминия и 2,5 мг йодида галлия, что составляет 0,00043 от массы загруженных компонентов. Затем в реактор загружают 0,098 кг кристаллического. йода при 22 ОС. Через 65 мин начинается реакция между йодом и алюминием. При агружено алюминия,г 0,038 3200 4этом температура реакционной массы повышается, поэтому реактор охлаждают водой, чтобы во время синтеза температура не превышала 60 С. Порциями по 0,05 кг в течение 4,5 ч загружают еще 0,3 кг йода, затем температуру поднимают до 80-95 С и горячий раствор фильтруют от избытка алюминия в реактор нейтрализации, В реактор нейтрализации дозируют при охлаждении 0,38 кг 103-ного раствора гидроокиси лития со скоростью 0,016 кг/ч до рН 7,0-7,2 при непрерывном перемешивании. Содержимое реактора выдерживают 1-2 ч для отстаивания гидроокиси алюминия. Осветленный раствор декантируют. Гидроокись алюминия отфильтровывают и промывают в 2-4 приема по 0,0 1- 0,03 кг дистиллированной водой.Затем осадок промывают до отсутствия в промывных водах йодидов. Отмытый осадок сушат при 90- 100 С в сушильном шкафу. Раствор йодида лития упаривают и выделяют йодид лития известными приемами. Получают0,0673 кг гидроокиси алюминия с выходом 86,23 и 0,384 кг йодида лития с выходом 95,64. зО П р и м е р 2 , Процесс ведуткак описано в примереПосле загрузки воды и алюминияв реактор загруж 1 ют йодид лития,а затем порциями по 0,05 кг загру 35 жают йод,Полученный йодид лития соответствует по ИРТУ 6-09-3293-66 квалификации "чистый",В табл. приведены результаты4 о опытов, показывающие влияние введения в реакционную смесь йодида литияна скорость процесса.943200 6Продолжение табл, 1 Показатели 1 2 4 6 Загружено йодидагаллия, кг 10 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 0,0729 0,073 0,0738 0,0735 0,0731 0,073 20 20 0,394 0,394 0393 0,390 0,394 0,384 Получено гидроокисиалюминия, в пересчете на 10 ОЖ-ную, кг 0,0673 0,0695 0,0708 0,0721 0,0721 0,0721 Время до началареакции (индукционный период), мин 65 10 45 Выход йодида лития,Ф 98,0 97,9 98,0 972 98,0 95,6 Выход гидроокисиалюминия,89,1 91,8 86,2 92 5 92,5 92 5 0,142 0,142 0,14 о,гг 0,135 0,09 0,02 0,025 0,016 0,03 0,031 0,031 0,012 0,014 О, 016 О, 016. О,О 16 0,011 Подано гидроокисилития на нейтрализацию, в пересчетена 1004-ную, кг Избыток алюминия,Ф от теоретическинеобходимого Получено йодидалития, в пересчетена 100-ный, кг Производительностьреактора синтезапо йоду, кг/ч Производительностьна стадии нейтрализации по гидроокиси лития, кг/ч Производител ьност ьстадии фильтрациис учетом временипромывки осадка,кг/ч Йодид лития, Ф от массы загруженных компонентов943200 Иодиды Показатели натрия .капия цезия кальция магния аммония Загрузка 100-ногоалюминия, кг 0)033 0)033 0,033 0,033 0,033 0,033 Загрузка 100-ногойода, кг 0,389 0,389 0,389 . 0,389 0,389 0)389 Загрузка воды, кг 0,85 0,7 0,7 0,8 0,7 0,6 Подано на нейтрализацию гидроокиси металла, в пересчете на 1001-надю)кг 0,178 0,459 0,113 О, 089 0,104 0,122 Потери реагентов, Ф 7,5 алюминия 1,8 йода гидроокисиметалла 1,4 1,4 1,5Избыток алюминия,Ф от теоретическинеобходимого 15 15 Выход, в расчетена 1003-ные продукты, кг йодида металла О,488 О,667 0,588 О)614 0,4230,717 0,0724 О) 0715 0,0725 0,0716 гидроокисиалюминия 0,072 Выход, Ж) 1003-ных йодида металла 98,2 98 98 98 98 гидроокисиалюминия Из табл. 1 видно, .что время синтеза при .введении в реакционную смесь иодида лития сокращается, а скорость процесса возрастает. Введение более 63 иодида лития не вызывает улу)ве" з ния технико-экономических показателей процесса, а некоторые даже снижает., Введение менее 2 иодида лития зна" чительно снижает скорость процес.сао В р и м е р 3 . Процесс ведут, как описано в.примере 3. В реактор вводят 0)ОООО катализатора и 4 Ф йодида металла от массы загруженных реагентов. Нейтрализацию ведут гидроокисями соответствующих металлов, взятыми в виде 10-ных растворов или взвесей в воде.В табл. 2 приведены данные для синтеза различных йодидов металлов.Таблица 2943200 Йодиды Показателя натрия калия цезия кальция магния аммония Производительностьпо стадиям про"цесса, кг/ч реакторасинтеза(по йоду)нейтрализатора (по1001"ным гидроокисям ме-таллов) О, 140 0,14 0,14 0 14 0,14 0,073 0,187 0,046 0,036 0,04 З 0,05 0,027 0,024 0,025 0,017 0,018 0,02 Фильтрации Соответствие техническим условиям по ГОСТТУ ЦИ4232-74 4481-54 ИРТУ ГОСТ6-09- 3764-1091- -64"чистый" "чистый" "чистый" Наличие кристаллиза- ционной Нет 8 Нет Нет Нет Формула изобретения Способ получения галогенидов щелочныхи щелочноземельных металлов,включающий взаимодействие галогена,восстановителя - алюминия и водыв присутствии катализатора - галогенида галия, отделение избытка алюминия,от раствора, нейтрализацию раствора гидроокисью соответствующегометалла, отделение осадка гидроокиси алюминия фильтрацией с последующей промывкой осадка, упариваниемраствора и выделением из него продукта в кристаллическом виде, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения скорости процессапри получении йодидов металлов, взаимодействие осуществляют с введениемйодида соответствующего металла вколичестве 2-6 от массы исходных реагентов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРИ 560826, кл. С 01 0 3/12, 19752, Авторское свидетельство СССРпо заявке й 2866414, кл. С 01 8 Э/04,1979 ( прототип). Как видно из табл, 2, для синтезированных йодидов металлов, кроме лития йодистого, данные о котором взяты из табл. 1, наблюдаются те же закономерности, что и для йодида ли-. тия: скорость процесса при введении в реакционную смесь йодидов возрастает, время синтеза сокращается, выход целевых продуктов возрастает.Таким образом, данный способ позволяет повысить скорость процесса при получении йодидов щелочных и щелочноземельных металлов: время до начала реакции (индукционныйпериод) сокращается с 65 мин до 5-10,мин, производительность реактора на стадии .взаимодействия по иоду повышается с 0,09 до 0,135-0,142 г/ч, производительность на стадии нейтрализации по гидроокиси соответствующего металла повышается с 0,0 16 до 0,025-0,187 кг/ч, производительность стадии фильтрации с учетом времени промывки осадка повышается с 0,011 до 0,014-0,027 кг/ч. Кроме того, данный способ повышает55 выход продукта, снижает потери и расход реагентов, что приводит к снижению себестоимости целевого продукта на 2-6.