CS243363B1

CS243363B1 - A method for producing ferrous sulfate containing 1 to 1.5 moles of water per mole of ferrous sulfate

Info

Publication number: CS243363B1
Application number: CS851590A
Authority: CS
Inventors: Svatopluk Gleich; Vladimir Zbirovsky; Jan Kraus
Original assignee: Svatopluk Gleich; Vladimir Zbirovsky; Jan Kraus
Priority date: 1985-03-06
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS159085A1

Abstract

Způsob výroby síranu železnatého s obsahem 1 až 1,5 mol vody na I mol síranu železnatého, spočívající v tom, že se na heptahydrát síranu železnatého působí vodným roztokem alkoholu s počtem uhlíku I až 3, obsahujícím 60 až 90 % hmotnosti alkoholu, při teplotě 70 až 100 °C, přičemž hmotnostní poměr heptahydrátu síranu železnatého k vodnému roztoku alkoholu je 2 : t až 1 : 2, po 45 až 90 min se suspenze síranu železnatého ve vodně alkoholickém roztoku ochladí během 40 až 180 min na teplotu 5 až 20 C, vzniklý metastabilní tetrahydrát síranu železnatého s obsahem krystalické vody 2 až 5 mol na 1 mol síranu železnatého se odfiltruje a vysuSÍ při tlaku 40 až 1 100 hPa.A method for producing ferrous sulfate with a content of 1 to 1.5 mol of water per 1 mol of ferrous sulfate, consisting in treating ferrous sulfate heptahydrate with an aqueous alcohol solution with a carbon number of 1 to 3, containing 60 to 90% by weight of alcohol, at a temperature of 70 to 100 °C, wherein the weight ratio of ferrous sulfate heptahydrate to the aqueous alcohol solution is 2:1 to 1:2, after 45 to 90 min the suspension of ferrous sulfate in the aqueous alcoholic solution is cooled within 40 to 180 min to a temperature of 5 to 20 C, the resulting metastable ferrous sulfate tetrahydrate with a crystal water content of 2 to 5 mol per 1 mol of ferrous sulfate is filtered off and dried at a pressure of 40 to 1,100 hPa.

Description

V současné době se uvedené sloučenina vyrábí dehydratací heptahydrátu síranu železnatého účinkem azeotropického ethanolu při teplotě varu směsi. Aby se zabránilo nežádoucí oxidaci na síran železitý, je do roztoku přidáváno asi 0,007 kg kyseliny askorbové na 1 kg heptahydrátu síranu železnatého a asi 0,07 kg kyseliny sírové na 1 kg heptahydrátu síranu železnátého.Currently, the compound is produced by dehydrating ferrous sulfate heptahydrate under azeotropic ethanol at the boiling point of the mixture. To avoid undesired oxidation to ferric sulfate, about 0.007 kg of ascorbic acid per kg of ferrous sulfate heptahydrate and about 0.07 kg of sulfuric acid per kg of ferrous sulfate heptahydrate are added to the solution.

Po 1,5 hod. varu se tuhá látka odfiltruje na filtrační nuči. Tato technologie má některé nevýhody. Předevěím nelze použitý ethanol vracet zpět do reakce bez předeělých komplikovaných úprav /rektiflkace/, proto není jeho použití dosud uspokojivě vyřešeno.After boiling for 1.5 hours, the solid is filtered on a filter pad. This technology has some disadvantages. First of all, the ethanol used cannot be returned to the reaction without any complicated modifications (rectification) and therefore its use has not been satisfactorily solved yet.

. Druhý problém vyplývá z konzistence vznikající tuhé látky /velikost jednotlivých krystalů se pohybuje řádově od 5 do lO^iím/, která způsobuje obtížné odsávání matečných louhů a s tím i spojenou zhoršenou kvalitu produktů a nižší produktivitu práce.. The second problem results from the consistency of the resulting solid (the size of the individual crystals is of the order of 5 to 10 µm), which causes difficult suction of the mother liquors and the associated deteriorated product quality and lower labor productivity.

Dále se podle současné technologie přidává ethanol k heptahydrátu síranu železnatého po několika částech, což opět zvyšuje pracnost postupu. Uvedené nedostatky odstraní způsob podle vynálezu.Further, according to current technology, ethanol is added to the ferrous sulfate heptahydrate in several portions, which again increases the laboriousness of the process. These disadvantages are overcome by the method of the invention.

Na rozdíl od postupu současně využívaného se podle vynálezu na heptahydrát síranu železnatého působí vodným roztokem alkoholu s počtem uhlíků 1 až 3, obsahujícím 60 až 96 % hmotnosti alkoholu při teplotě 70 až 100 °C, přičemž hmotnostní poměr heptahydrátu síranu železnatého k vodnému roztoku alkoholu je 2 : 1 až 1 : 2, po 45 až 90 min se suspenze síranu železnatého ve vodně alkoholickém roztoku ochladl během 40 až 180 min. na teplotu 5 až 20 °C, vzniklý metastabilní tetrahydrát síranu železnatého s obsahem krystalická vody 2 až 5 mol na 1 mol síranu železnatého se odfiltruje a vysuší při tlaku 40 až 1 100 hPa.In contrast to the process currently employed, ferrous sulfate heptahydrate is treated with an aqueous alcohol solution having a carbon number of 1 to 3, containing 60 to 96% by weight of alcohol at 70-100 ° C, the weight ratio of ferrous sulfate heptahydrate to aqueous alcohol being 2: 1 to 1: 2, after 45 to 90 min, the suspension of ferrous sulfate in the aqueous-alcoholic solution was cooled over 40 to 180 min. The resulting metastable ferrous sulfate tetrahydrate having a crystalline water content of 2 to 5 moles per 1 mol of ferrous sulfate is filtered off and dried at 40 to 1100 hPa.

V dosud známém postupu se dehydratace heptahydrátu síranu železnatého na monohydrát síranu železnatého provádí alkoholem, zatímco ve způsobu podle vynálezu se alkoholem provádí pouze částečná dehydratace - především heptahydrátu síranu železnatého na metastabilní tetrahydrát síranu železnatého, který samovolně na vzduchu přechází na monohydrát.In the prior art process, dehydration of ferrous sulfate heptahydrate to ferrous sulfate monohydrate is carried out with alcohol, while in the process of the invention only partial dehydration is carried out with alcohol - especially ferrous sulfate heptahydrate to metastable ferrous sulfate tetrahydrate, which spontaneously converts to air monohydrate.

Síran železnatý se vyskytuje jako heptahydrát, tetrahydrát, monohydrát nebo bezvodý.Ferrous sulphate is present as heptahydrate, tetrahydrate, monohydrate or anhydrous.

V průběhu dehydratace prochází síran železnatý všemi stupni /heptahydrát-* tetrahydrát-» monohydrát -» bezvodý síran železnatý/.During dehydration, ferrous sulphate passes through all stages (heptahydrate * tetrahydrate-monohydrate-anhydrous ferrous sulfate).

Za podmínek, kdy je stabilní, např. monohydrát síranu železnatého, obsahuje látka rovněž určitý podíl metastabilního tetrahydrátu nebo heptahydrátu a nebo bezvodého síranu železnatého.Under conditions where it is stable, e.g., ferrous sulfate monohydrate, the substance also contains some metastable tetrahydrate or heptahydrate and / or anhydrous ferrous sulfate.

Rychlost dehydratace závisí na teplotě, při které proces probíhá, na druhu použitého rozpouštědla a na obsahu vody v dehydratačním systému. V případě použití dostatečného množství vody V dehydratačním činidle /zde alkoholu/ je možná zachytit stadium existence metastabilního tetrahydrátu.The rate of dehydration depends on the temperature at which the process takes place, the type of solvent used and the water content of the dehydration system. If sufficient water is used in the dehydrating agent (here alcohol), it is possible to capture the stage of existence of the metastable tetrahydrate.

Na rozdíl od procesu prováděného prakticky bezvodým rozpouštědlem, dochází za přítomnosti vody k rozpuštění výchozího síranu železnatého a po ochlazení k tvorbě krystalické mřížky tetrahydrátu síranu železnatého a k růstu jeho krystalů velikosti asi 0,9 až 1 mm.In contrast to the virtually anhydrous solvent process, in the presence of water, the starting ferrous sulphate dissolves and, upon cooling, forms a crystalline lattice of ferrous sulphate tetrahydrate and grows its crystals of about 0.9 to 1 mm in size.

Krystaly táto velikosti lze velmi dobře odfiltrovat. V případě, je-li výchozí suspenze koncentrovanější, dochází tímto způsobem k rekrystalizaci výsledného tetrahydrátu síranu železnatého.Crystals of this size can be filtered very well. When the starting suspension is more concentrated, the resulting ferrous sulfate tetrahydrate recrystallizes in this way.

Krystalická mřížka metastabilního tetrahydrátu síranu železnatého se za normální teploty na vzduchu rozpadá za vzniku monobydrátu síranu železnatého. Fro urychlení tohoto procesu lze použít teplotu mírně zvýšenou /asi 40 °C/ a snížený tlak.The crystalline lattice of metastable ferrous sulfate tetrahydrate disintegrates in air at normal temperature to form ferrous sulfate monobasate. A slightly elevated temperature (about 40 ° C) and reduced pressure can be used to accelerate this process.

Z matečných louhů po filtraci lze získat jednoduchou destilací alkohol v takové kvalitě, že jej lze bez jakýchkoliv dalších úprav použít opětovné pro dehydrataci. Tato regenerace nevyžaduje výstavbu žádného nového zařízení.From the mother liquors after filtration, alcohol can be obtained by simple distillation in such a quality that it can be reused for dehydration without any further treatment. This regeneration does not require the construction of any new equipment.

Postupem podle vynálezu dochází oproti stávajícím technologiím k úspoře rozpouštědel, technologický proces je jednodušší, dochází k úspoře energie při filtraci.The process according to the invention saves solvents compared to existing technologies, the technological process is simpler, energy savings during filtration.

Touto změnou postupu se výtěžek prakticky nemění a vzniklý produkt kvalitou odpovídá současně vyráběnému síranu železnatému pro farmaceutické účely.By this process change, the yield practically does not change and the resulting product corresponds in quality to the currently produced ferrous sulfate for pharmaceutical purposes.

Nový postup blíže objasní nésledujíéí příklady.The new procedure will be illustrated in greater detail by the following examples.

PřikladlHe did

Ke 180 g heptafaydrátu síranu železnatého bylo přidáno 200 ml smési 90 % hmotnosti methanolu a 10 % hmotnosti vody a po promícháni suspenze bylo přidáno 7 ml kyseliny sírové a 0,3 g kyseliny askorbové a suspenze byla za stálého míchání uvedena k varu a tato teplota byla za mírného zpětného toku udržována 1,5 hod.To 180 g of ferrous sulfate heptafate, 200 ml of a mixture of 90% by weight of methanol and 10% by weight of water were added, and after stirring the suspension, 7 ml of sulfuric acid and 0.3 g of ascorbic acid were added and the suspension was boiled under stirring. maintained at gentle reflux for 1.5 hours.

Dále následovalo ochlazení na 5 °C. Chlazení probíhalo po dobu 45 minut, zpočátku rychlosti 0,5 °C za 1 min. a po vyloučení krystalické hmoty rychlostí 2 °C za 1 min. Krystaly tetrahydrétu síranu železnatého byly odsáty. Po 24 hodinách stání za normální teploty původně namodralé krystalky velikosti asi 0,5 mm přešly na bílé částice o velikosti asi 10^ •čímž ae projevila fázová přeměna tetrahydrétu síranu železnatého na jeho stabilní monohydrát, který vznikl ve výtěžku 109 g, což je 94 % hmotnosti teorie, vztaženo na síran železnátý s 1,5 mol vody.This was followed by cooling to 5 ° C. Cooling was continued for 45 minutes, initially at a rate of 0.5 ° C per minute. and after crystalline matter precipitated at a rate of 2 ° C per minute. The ferrous sulfate tetrahydrate crystals were aspirated. After standing at normal temperature for 24 hours, initially bluish crystals of about 0.5 mm in size turned to white particles of about 10 µm, thereby showing a phase conversion of ferrous sulfate tetrahydrate to its stable monohydrate, which was obtained in a yield of 109 g, 94% weight theory, based on ferrous sulfate with 1.5 mol of water.

Příklad 2Example 2

Postup a navážky obdobné jako u příkladu 1 s tím rozdílem, že bylo jako dehydratační činidlo použito 80 % hmotnosti ethanolu a 20 % hmotnosti vody. Po 1,5 hodinovém varu byla krystalizační směs ochlazena na 5 °C a vyloučené krystaly odsáty.Procedure and weightings analogous to Example 1 except that 80% by weight ethanol and 20% by weight water were used as the dehydrating agent. After boiling for 1.5 hours, the crystallization mixture was cooled to 5 ° C and the precipitated crystals were aspirated.

Výtěžek tetrahydrétu síranu železnatého 141,5 g, což je 98 % hmotnosti teorie. Krystaly byly dále sušeny při teplotě 40 °C po dobu β hodin. Vzniklé bílé krystaly odpovídají obsahem poměru 1,5 mol vody na 1 mol síranu železnatého a jejich výtěžek byl 113 g, což je 98 % hmotnosti teorie.Yield of ferrous sulfate tetrahydrate 141.5 g, 98% of theory. The crystals were further dried at 40 ° C for β hours. The resulting white crystals correspond to a content of 1.5 moles of water per mol of ferrous sulphate and the yield was 113 g, 98% by weight of theory.

U&tečná louhy po filtraci byly předestilovány jednostupňovou destilací, a tak byl získán ethanol s obsahem 20 % hmotnosti vody a 80 % hmotnosti ethanolu, /tímto způsobem se jímala frakce do 85 °C/ v množství 140 ml, což je 70 * hmotnosti původně použitého ethanolu.The filtration liquors were distilled by one-stage distillation to obtain ethanol containing 20% by weight of water and 80% by weight of ethanol (in this way a fraction of up to 85 ° C was collected at 140 ml, which is 70% by weight of the ethanol initially used). .

Přiklad 3Example 3

Postup a navážky obdobně jako v příkladu 1 a tím rozdílem, že bylo použito 70 °b hmotnosti ethanol o 30 % hmotnosti vody v množství 250 ml. Po 1,5 hodinovém varu byla suspenze ochlazena na 5 °C a odfiltrována. Vzniklé krystaly o velikosti 1 mm byly sušeny ve vakuové odparce při teplotě 40 °C a tlaku 60 až 120 hPa.The procedure and the weights were analogous to Example 1, except that 70 ° b by weight of ethanol with 30% by weight of water in an amount of 250 ml was used. After boiling for 1.5 hours, the suspension was cooled to 5 ° C and filtered. The resulting 1 mm crystals were dried in a vacuum evaporator at 40 ° C and 60-120 hPa.

Po dvou hodinách přešel výchozí tetrahydrát síranu železnatého na sloučeninu s obsahem vody asi 1,5 mol vody na 1 mol síranu železnatého v množství 100 g, což je 87 f> hmotnosti teorie.After two hours, the starting ferrous sulfate tetrahydrate was converted to a water-containing compound of about 1.5 moles of water per 1 mol of ferrous sulfate in an amount of 100 g, which is 87% by weight of theory.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A process for producing ferrous sulfate containing up to 1.5 moles of water per mole of ferrous sulfate from ferrous sulfate heptahydrate by treatment with an alcohol in the presence of an antioxidant, characterized in that the ferrous sulfate heptahydrate is treated with an aqueous alcoholic solution having a carbon number of 1 to 3, containing 60 to 96% by weight of alcohol at a temperature of 70 to 00 ° C, wherein the weight ratio of ferrous sulphate heptahydrate to an aqueous alcoholic solution is 2: 1 to 1: 2; The iron (II) solution in aqueous alcoholic solution was cooled to 5 to 20 ° C over 40 to 180 minutes. The resulting ferrous sulfate metastable tetrahydrate containing 2 to 5 moles of crystalline water per mole of ferrous sulfate was filtered off and dried at 40 to 100 hPa.

2. The method of claim 1, wherein the ferrous sulfate heptahydrate is treated with an aqueous alcoholic solution containing 70 to 80% by weight of alcohol in a weight ratio of ferrous sulfate heptahydrate to an alcoholic solution of 2: 1 to 1: 1.