Способ получения иода

2) Авторы изобретения О, Б. Лебедев, В. К. фомин, В. М. Жуков и Г. А. Вахрушев явител ОВ ПОЛУЧЕ 4 Изобретение относится к получению йода, который широко используется в хиФ мической и медицинской промышленности.Известен способ получения йода путем адсорбции элементарного йода из растворов активированным углем, десорбции йо да раствором щелочи с последующим выделением Йода из полученных йодных щелоков хлором при температуре 20- 25 С и перемешивании (скорость мешало10 ки 50-80 об/мин), попученные кристаллы отфидьтровывают и сушат 1.Известным способом получают кристаллы размером 10-50 х 20 мкм, плошадью 110-1000 мкм, содержание йода в целевом продукте 98,2-98,9%. Малые размеры кристаллов приводят к тому, что время фильтрации 50 мм взвеси составляет 160-184 с.Известен также способ. получения йо-:да путем адсорбции элементарного йода иэ растворов активированным углем, десорбции йода раствором щелочи, осаждения йода нэ полученного раствора раствором бихромата натрия в присутствии серной кислоты с последующим фильтрованием, промывкой и сушкой,осадка. При применении в качестве сильного окислите ля для выделения йода иэ йодсодержащнх щелоков бихромата натрия размеры кристаллов йода экспоне нциально увеличиваются при повышении температуры процесса, прямо пропорционально при увеличении скорости мешалки и обратно пропорцись. нально прк увеличении скорости подачи реагента. Прн температуре 20 оС и 500 об/мин при изменении скорости йодачн реагента с 8,4 до 220 г/луч длина образующихся кристаллов йода уменьшается с 172 до 52 мкм, а ширина с 87 до 19 мкм, площадь уменьшается с 15000 до 988 мкм 1 При температурео22 С и скорости подачи реагента 27,7- 38,6 гУл.ч с увеличением скорости мешапки с 300 до 2000 об/мин длина кристаллов возрастает с 44 до 200 мкм, ширща с 22 до 55 мкм, плошадь - с 968 до 11000 мкмжд. При изменении4градуировочной сетке. Скорость фильтрации определяют путем фильтрования 50 мл взвеси кристаллов Йода, содержащей около 0,5 г кристаллов, на стеклянном фильттщательного перемешивания взвеси. Фильтрование 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 выделеняи йода иэ 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 целе.- вого пРодукта показано в табл. 2.,Ианные о влиянии расходов реагентов при их одновременной подаче в кристаллиэатор на скорость фильтрации кристаллов йода и качество получаемого целевого продукта приведены в табл. 3. Как видно из табл. 1, неибольшая скорость фильтрации и самое высокое содержание основного вещества в продукте достигается при одновременной подаче серной кислоты и бихромата натрия,Из табл, 1 следует, что порядок подачи реагентов, т.е, серной кислоты и бихромата натрия, в кристаллиэатор является одним из главнейших фактсров, влияющих на скорость фильтрации и качества продукта. Оптимальным режимом выделения 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 Йоде вода полнее удаляется, а в готовом продукте повышается содержание основного вещества и с,.мается содержание других примесеа. Внесение в раствор йодида готовых мелких кристаллов йода в виде "затравки" (перед проведением процесса кристаллизации) не влияет на величину получаемых кристаллов Йода.Иэ табл. 2 следует, что состав раствора, содержащего йодиды, существенно 3 80838темпеоатчзы ог 15 до 60 С при500 об/мин и скорости подачи реагенга"28,9-45,5 г/л ч длина полученных кристаллов йода увеличивается с 88 домкм ширина - с 55 до 99 мкм 5 ре Шотта ) 1 диаметром 30 мм послеплощадь - с 4840 до 15345 мкьР 2.Недостатками этого способа являетсямилая скорость фильтрации (время, необходимое иа фщьтрацию50 мл взвесисоставляет 86-165 с)и низкое содержа рние основного вещества в продукте 987.- Цель изобретения - повьппение скорости фильтрации и увеличение содержанияосновного вещества в продукте, 5Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения йода, заключающимся в адсорбции элементарногойода из растворов активированным углем,десорбции йода раствором щелочи, осаждением йода из полученного расвора приодновременной подаче бихромата натрияи серной кислоты, в количествах 0,350,39 т и 1,0-1,5 т соответственно на1 т йодца-иона с последующим фильтрованием, промывкой и сушкой осадка.Отличия предлагаемого способа заключаются в том, что осаждение ведут при.одновременной подаче бихромата натрияи серной кислоты в количествах 0,350,39 т и 1,0-15 т, соответственно, на1 т йодид-иона.Целесообразность выбранных режимови операций подтверждается исследованиями.результаты которых приведены ниже.35Методика эксперимента следующая.В лабораторный стеклянный реактор смешалкой заливают 0,25 л йащых щелоков, полученных при десорбции йодида сактивированного угля 40%-ным раствором40едкого патра в промышленных условияхна действующем оборудовании йодного цеха. Концентрация йодидов в исследуемомрастворе составляет 20,1 кг/м. Температуру в реакторе поддерживают равной20 С, Процесс проводят при включеннойо 45пропеллерной мешалке, число оборотов 60 об/мин. Серную кислоту квалификациичда" применяют в виде раствсров содержащих 51 и 93 масс.% основного вещества, бихромат натрия - квалификация "ч,в виде 25%-наго раствора в воде и в51%-ной серной кислоте. Скорость подачиреагентов поддерживают в пределах 2040 кг/ч иа 1 м расгвара что соответствует средним ее значениям в известномспособе. Полученные кристаллы йода помещают иа предметное стекло микроскопаМБИдля определения их размеров поне влияет на резудьтагыпроцесса, т.е. наскорость фильтрации полученных кристал- .лов и содержание основного вещества впродукте. Изменение щелочности расгварайодидов не влияет также на выход кристаллов иэ раствора, Увеличение концентрации йодидов в исходном растворе увеличивает выход кристаллов на 4-8%, чтовполне объяснимо, так как остаточнаяконцентрация йода в маточном растворе 19постоянно не зависит от раствсримости внем элементарного йода.По данным табл, 3 одновременное доэирование серной кислоты и бнхроматанатрия в кристаллиэатор не является един- ф33ственным фактором, влияющим на скоростьфильтрации и содержание основного вещества в продукте. Лругими существеннымифакторами, влияющими на процесс и качество получаемого продукта являются расходыреагентов, т.е. серной кислоты и бихромата натрия, при дозировке их черезобщий дозатор иди в смешанном растворе,содержащем воду, серную кислоту и бихромат натрия, Положительный эффект, посравнению с известным достигается приусловии дозирования на 1 т йодид-иона,содержащегося в растворе, залитом вкристалдизатор, в следутоших количествах:серной кислоты - ог 1,0 до 1,5 т, а би- ЗОхромата натрия - от 0,35 до 0,39 т, впересчете на 100%-ные реагенты. Вне этих интервалов получаются менее крупные кристаллы и менее качественный целевой продукт вследствие изменения усло- Зтвий образования и роста кристаллов. Вуказанных интервалах расходов реагентовполучают в 3-6 раэ более крупные кристаллы, чем по известному способу, и в100-200 раз более крупные,. чем по спо О собу, применяемому в промышленности, г.е. при выделении йода. хлором, что обеспечивает повышение скорости (снижениевремени) фильтрования и повъаиение качества целевого продукта, Применениесовместной дозировки реагентов и расходов их в найденных интервалах увеличивает выход йода в виде кристаллов до 95- 99%, что примерно на 10% выше, чем:визвестном и не менее, чем в способе с выделением йода газообразным хлором.В указанных интервалах получен целевой продукт реактивной квалификации чистый" по ГОСТ 4159-61 содержащий основного вещества 99,5-99,9 масс.% хдо ридов и бромидов - менее 0,015 масс.% и нелетучего остатка - менее 0,05 масс.%, вне указанных интервалов дозировки реа,гентов, а также при их раздельной дозировке, получается готовый продукт 1 иди 2 сорта, технический, по ГОСТ 545-71, как и при выделении йода хлором в промышленных аппаратах.Как следует иэ вышеприведенных данных, предлагаемый способ позволяет повысить скорость фильтрации до 40-53 с и довести содержание основного вещества в целевом продукте до 99,5-99,9%.П р и м е р Ддя проверки подученных в лабораторных условиях результатов проведены промышленные испытания цо выделению йода из йодиых щелоков на дейст вуюшем кристалдизаторе с рабочим объемом 4,3 м . Кристадлиэагор представдяЭег собой вертикальный цилиндрический сосуд с коническим днищем и лопастной мешалкойс числом оборотов 60- 80 об/мин, В крисгаллизатор эакачивают 4,3 м щелоков, содержащих йодид-ион.3Шелока предварительно отстаивают в отстойниках йодного цеха. В щелоках определяют концентрацию иодид-иона и щелочей, в пересчете на едкий нагр. Затем по формулам, указанным выше, рассчитывают необходимое количество серной киолоты и бихромата натрия. Бихромат натрия растворяют в воде. Затем при включенной мешалке за 20-30 мин дозируют совместно реагенты в кристаддизаторе. После перемешивания в течение 0,8- 1,0 ч и отстаивания, кристаллы отделиют на нутч-фильтре от маточного раствора, промывают водой и прессуют на гЮ- ропрессе при давлении 500-600 атм для удадения воды и получения таблеток. Подученные таблетки йода подвергают дроблению и анализу.В табл. 4 приведены результаты промышленных испытаний по выделению йодаИэ табл, 4 следует, что результаты исследований, проведенные в лабораторном кристаллизагоре, удовлетвсритедьно воспроизводятся на действующем промышленном оборудовании йодного цеха, г,е. при совместной дозировке реагентов в количествах укаэанных в таба. 3, получаются бодее крупные кристаллы, чем в известных способах (табл, 4 по и. 4 и пн, 2 и 3). Это позволяет сократить продолжительность фильтрации и подучить готовый продукт повышенного качества на том же самом технологическом оборудовании, на котором.получали только технический йод, в том числе типовые крисгаддиэаторы с тихоходными мешалками, с исключением доподнитедьных энергозатратТаблица ржание в деле овия выд О 8) максималь О 98,9 о прототипу 2: и) минимально б) максимально 98,7 8 86 300 160 48000 6 одача раствораатрия в подкислор в катализатор ихромата нный ра О 16 8 600 ата ис 00 . 16500 8,9 8,8 2600 7 000,0 бихромавсра воставшихтрия со односи бинсй кистри при 130 1 на нагревание содержимого кристаллизатора, охлаждение и вращение быстроходноймешалки. При выделении хлоромпромышленном реактарепо 1):а) минимально При одновременной подачесерной кислоты и бихроматнатрия в кристаллизатор Подача в кристаллизат сначала раствора бихр натрия, а затем серно йоты Подача в кристаллизатор сначала 20%, от расчетного,серной кислоты, а затем раствора бихромата натрия в 80%" .от расчетного количества серной киспоты То же (подачу раствора би-, хромата натрия в серной кислоте осуществляют в 2 приема равнйми частями) Подача сначала 30%та натрия в виде растводе, а затем смесися 70% бихромата на100% серной кислотысременно)То же (дозировку смехромата натрия с серйотой осуществляют вема равными дозами) В табл. 8 приведено сравнение технй- ко-экономических показателей предлагаемого способа с известным.10Продолжение табл. 1 16500 79 99,1 140 110 15400 80 98,9 П р и и е ч а н и я: Температура в опытах, кроме опыта 2, составляет 25-28 ф;. Расчетное количество твердого бихромата натрия, в расчете на 100%-ный для пааучения, смеси, растворяют в 51%-ной серной кислозе, Отдельные кристаллы превышают указанные в таблипе значения: по ширине в %,: - 2 раза, по длине в 2-3 раза и хорошо видны невооруженным глазом. Табаив 3 1,В 1 Д 1,5 80,3 20,1 42 4 Ф 7 98,9 1,20 3 4 62,0 20,1 0,37 0,37 0,37 997 99,В 99,6 61 52 0,0 36 20,1 1,23 20,99,В м 37 92 90,1,35 1,26 1,50 1;8 0,0 3,5 20,1 20,1 20,1 9 99,6 99,7 7 83 50 0,3 ояентраииы коддов яроараствор аодда натрвя, Измеедй иазр, ровводтся дИтветствеио едкогоатрадяодые щеваа с вюяевгрв розводсзве ве рмеияеюавуяла Д 2 С. меча я:, Измееяесиедуеммйресч 3 еарастеар соотом того, то3,5 гамзмя омтав мвяо. ост вдуе май с учаре 10 То же, что и в и, 4, но с внесением затравки" кристалловйода размером 10 х 20 мкмперед подачей раствора бихромата натрия в количестве10 вес.% выделяемых из раствора кристаллов йода 11 То же, что и в и. 6, но с. внесением "затравки" поп. 10, т,е. 10%, кристаллызатравки размером 10 х 20 мкм,в момент после начала подачираствора бихромата натрия всерной кислоте. водицадобавденае еие щедочв аввекем в соде серо водоюи,ацея щедощ вцще вфся, Температур808359 12 Табакка 3 о 9 ОО ГОСТ 846-71ФЯ уэГОСТ 4189-61 з ь,о 21 ао89-61 Ф 1,ВО 6 1,60 О,Э 7 О 968 10 ко89-6 0,4 Техн нчщццфф 1 с, но ГОСТ 848-7 О . 11 О Текинческай 1 с. но ГОСТ648-71 1,28,О,ЗВ З 1 О 037 500 0,39 320 0,4 г гьо во в 169-6 99,9 210 97 жв О 9 юЮ 4 ВТехн кческ1 с. ао ГОСТ648-71 1,66 Содержанке йодяасв в щелоках, в первым даиньтмэ е томрасчета онтнмааленнн йата ю 1,38).М ть, ВЪ э мете на .".дкнй р щсре ю/ 13- 1,38 т 0,38 - 0,39 - вксиераменталъико 9 фф 3 ОВемтыа Температура в крнсталлнзаторв составляет 22-27 С.в щелоках составляет 20,8 хг/мф. Содержанке щелочиочете на едкий натр, состваляет 1,88 хг/м, По ооытЪчисле к но данным яз табл. 1-3 вывеаенц формулы длных расхоаов серной кислоты к бкхромата натрия ярк выдещелоков разных составов: Ьщ(1,22-1,23) М С + (1,0 щ(0, 38-039) М тгае Ь - расход 100% ной серной кислоты, 3 аЪб расход 100%-лао бнхромвта натрии, кг 11( - обьем христалФкзатйра, завощтейкфо раствтфмС - содержание щелочи в хрнсталлкзаторе, в церекатр, и/мф 1ф- содержанке Водадов1,22 - 1,231, 1,0808 ЙВЙ Таблица 4 тнйф,ГОСТ Совместнак дазк ровна серной хиологн - 186 Ч бнхромагв ввтрик,37, тВыделение йода хлором 1 о 90 260 97800 42 2 О,3 О 20 88 9,в 7,9 Техявчэав Раздельная дозировка; серная кислота, а затем, последовательное бихромат нагРки акащчестеах поизвестному способу 140 70 00 83 аблвц в 1 ф 6 - 2 разаХ,б 2 рава ВтЙЗВ авцаается ао 99,6-99,9%, вместо Вща влв 2 оде) получается йод реактивный, стыйф во ясам показателям технических ер 1 озатраты на 1 т васго продукта од йода, в виде хрвсгалв % от геаретическао честна знаемое сборудоаанСокращазотся ва 1,18 ч 18 ы.Возрастает е 66 до 96 99% в ааврация йеааов в исходном растмр симоств от л в Свецвалъвсе оберудованяа ве: арамУвеявчевве. в 3-6 разСввааегся в Х,6 2 раза ие Скорость фильтрацииВремя, весбходнмое нафильтрецео одна о в тогоае обьема пульпыКачество целевого проРазмеры кристаллов йодаСебестоимость деленогота квалвфвкацнн чистый Техничек1 свайф 2 саре ГОС 3 648 71 Техввявв6 98,3 сивйф, 2ссре ГОС 3646-71808389 16 Составитель В. КириленкоРедактер В. Матюхина Техред Т.Маточка Корректор Н.БабинецВ 9 ВЭавЮюВЮЗаказ 32/18 Тираж 516 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,. Ж, Раушская наб., д. 4/8 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Пчектная, 4 Формула изобретения Способ получения йода путем адсорбции элементарного йода из раствора активированным углем, десорбции йода раствором щелочи, осаждения йода из полученного раствара раствором бихромата натрия в присутствии серной кислоты с последующим фильтрованием, промывкой и сушкой осадка, о т. л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения скорости фильтрации и повышения содержания основного вещества в продукте, осаждение ведут при одновременной подаче бихромата натрия и серной кислоты, в количествах 0,38-0,39 т и 1,0-1,5 т соот-:ветственно на 1 т йодид-иона. Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе 1. Ксензенко В. И, и Стасиневич Д.С,Технология йода н брома, М., "Госхимиз 10 датф, 1960, с. 232.