NO861134L - Fremgangsmaate for fremstilling av hydrerte oksyder og tre- og fire-basiske blysulfater. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremstillingen av hydrerte blyoksyder i to-verdig tilstand som kan benyttes kommersielt som utgangspunkt for fremstilling av alle blykjemikaliene.

Nærmere bestemt er disse hydrerte blyoksydene nyttige innenfor plast-industrien til fremstilling av stabilisatorer for polyvinylkloridharpikser mot termisk- og ultrafiolett nedbrytning. Typiske derivater er tre-basisk blysulfat, fire-basisk blysilisiumsulfat, blysilisiumsulfat, to-basisk bly-fosfitt, blyftalat, to-basisk blystearat og blystearat.

De ovenfor nvente stabilisatorne fremstilles idag ved en prosess som innbefatter fremstilling av blyglette ved å blåse luft gjennom smeltet bly ved svært høye temperaturer. Blygletten fremstilt på denne måten oppslemmes med vann og deretter med svovelsyre under kontrollerte betingelser, slik at det tre-basiske blysulfatet bringes til utfelling. Dette bunnfallet separeres og tørkes , slik at det er klart for anvendelse som en stabilisator. Det er funnet av denne prosessen forårsaker en høy grad av forurensning av atmosfæren, og at sluttproduktet inneholder en uønsket høy konsentrasjon av uomsatt bly. I U.S. patent nr. 3,323,859 fremstilles f.eks. to-basiske blysaltstabilisatorer for PVC ved å omsette blyglette med fortynnet eddiksyre, og det to-basiske blyacetatet som derved dannes omsettes med natriumsulfat.

Forskjellige fremgangsmåter har vært anvendt for å unngå anvendelsen av blyglette ved fremstillingen av stabilisatorer. I U.S. patent nr. 452,386 omvandles metallisk bly til blyacetat ved at det underkastes den alter-nerende virkningen av fortynnet eddiksyre og atmosfærisk luft, deretter omsettes blyacetatet med svovelsyre.

Det er hovedformålet med foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en prosess for fremstilling av hydrerte blyoksyder i toverdig tilstand, som minimalserer forurensningen og gir et produkt som kan benyttes i malings- og pigmentindustrien, og også for å unngå anvendelsen av blyglette ved fremstillingen av PVC-stabilisatorer.

Følgelig er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for fremstilling av hydrerte blyoksyder i toverdig tilstand kjennetegnet ved trinnene: (1) omsetning av metallisk bly med eddiksyre ved en temperatur opptil 200"C under en atmosfære av en oksygen-holdig gass ved et absolutt trykk mellom 1 og 10 atmosfærer, slik at det dannes blyacetat, deretter (2) omsetning av blyacetatet med en kilde for ammoniumioner under et absolutt trykk mellom 1 og 5 atmosfærer opptil 100 "C, slik at det utfelles hydrerte blyoksyder.

Eddiksyren kan være tilstede i konsentrajsoner på optil 50 vekt-%, fortrinnsvis opptil 25 vekt-%, og dersom den tilsettes som ammoniumacetat bør konsentrajsoner på opptil 50 vekt-%, fortrinnsvis 35 vekt-%, anvendes.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen kan fremgangsmåten innbefatte det ekstra trinnet at det tilsettes svovelsyre og/eller ammoniumsulfat til de hydrerte blyoksydene for å fremstille tre- eller fire-basisk blysulfat. I tillegg kan det tre- eller fire-basiske blysulfatet separeres og tørkes.

En spesielt foretrukket form av oppfinnelsen er en fremgangsmåte for fremstilling av tre- eller fire-basiske blysulfater, kjennetegnet ved trinnene: (1) omsetning av et overskudd av metallisk bly med en vandig oppløsning inneholdene mellom 5 og 30 vekt-% ammoniumacetat ved en temperatur mellom 50 °C og 200 °C under en atmosfære av oksygen ved et absolutt trykk mellom 1 og 10 atmosfærer, slik at det dannes blyacetat, og deretter (2) omsetning av det dannede blyacetatet med ammoniakk under et absolutt trykk mellom 1 og 5 atmosfærer ved en temperatur mellom 15 °C og 100 °C, fortrinnsvis 60 °C til 90 °C, for å utfelle blyoksyder, deretter (3) tilsats til de utfelte blyoksydene av svovelsyre i støkiometrisk mengde, slik at det dannes tre- eller fire-basisk blysulfat, deretter (4) separering og tørking av det dannede tre- eller fire-basiske blysulfatet.

Fortrinnsvis er i trinn (1) konsentrajsonen av den vandige oppløsningen av ammoniumacetat mellom 15 og 25 vekt-%, temperaturen er mellom 80 °C og 120 "C, og absoluttrykket er mellom 3 og 5 atmosfærer.

I en mest foretrukket form av trinn (1) er konsentrasjonen av den vandige oppløsningen av ammoniumacetat 20 vekt-%, temperaturen er 100 °C, og absoluttrykket er 2,5 atmosfærer, og i trinn (2) er temperaturen 80"C og absoluttrykket er 3 atmosfærer.

De følgende eksemplene beskriver to former av oppfinnelsen og det etterfølgende flytskjema illustrerer skjematisk fremgangsmåtene som anvendes:

Eksempel 1

En vandig oppløsning av ammoniumacetat ved en konsentrajson på 35 vekt-% og en temperatur på 100 °C ble omsatt i 1 time med overskudd metallisk bly i en lukket reaktor hvorigjennom oksygen ble ført. Ammoniumacetatet dissosierer og den dannede eddiksyren omsettes med blyet under en atmosfære av oksygen ved 5 atmosfærer absolutt trykk, slik at det dannes en blyacetatoppløsning og ammoniakk. Ammoniakken ble ført bort og kondensert og oksygenstrømmen ble ført tilbake til reaktoren.

Temperaturen av den vandige oppløsningen av blyacetat ble innstilt på 80 °C, og den ble overført til en utfellingsenhet, hvortil ammoniakk, innbefattet mengden utvunnet i det foregående trinnet, var rettet inntil et absolutt trykk på 3 atmosfærer var nådd. Hydrerte blyoksyder ble utfelt, og ammoniumacetatoppløsning ble dannet.

Eksempel 2

Den samme fremgangsmåten som beskrevet i eksempel 1 ble fulgt.

Svovelsyre i støkiometrisk mengde ble omsatt med de hydrerte blyoksydene fra eksempel 1 i utfellingsenheten, derved ble de hydrerte blyoksydene omvandlet til tre-basisk blysulfat, som dannet et bunnfall. Dette bunnfallet ble separert fra væsken hvori det var dispergert og tørket. Med utgangspunkt i 83,6 kg bly ble det oppnådd et utbytte på 100 kg tørt, tre-basisk blysulfat.

Det resulterende faste stoffet ble inkorporert som en stabilisator i polyvinylkloridharpiks, som deretter ble ført gjennom en ekstruder, slik at det ble dannet forsøksstykker. Væsken ble oppvarmet i en splittekrets for å drive av eventuelt oppløst ammoniakk som ble utvunnet for gjentatt anvendelse og for å regulere konsentrasjonen av ammoniumacetat til 35 vekt-%. Den ble deretter rettet til reaktoren for det første trinnet av en gjentagelse av prosessen på en ny porsjon metallisk bly.

Ved ammenligning med tilsvarende stykker fremstilt av den samme harpiksen med kommersielt tilgjengelige stabilisatorer, ble forsøks-stykkene fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse funnet å være mer effektivt stabilisert uten at noen av de ønskelige egenskapene for harpiksen var ofret. Videre var de tre-basiske bly-sulfatene fremstilt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse i det vesentlige frie (mindre enn 5 ppm) for elementært bly, monobasisk blysulfat og uomsatte blyoksyder.

Det vil fremgå at fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse opererer ved moderate temperaturer og trykk, slik at kapitalkostnadene for apparaturen som er påkrevet er betydelig lavere enn kostnadene som kreves for den konvensjonelle prosessen, og driftskostnadene er også lavere.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av hydrerte blyoksyder i toverdig tilstand, karakterisert ved trinnene:

(1) omsetning av metallisk bly med eddiksyre ved en temperatur opptil 200 °C under en atmosfære av en oksygen-holdig gass ved mellom 1 og 10 atmosfærer absolutt trykk slik at det dannes blyacetat, deretter (2) omsetning av blyacetatet med en kilde for ammoniumioner under et absolutt trykk mellom 1 og 5 atmosfærer ved en temperatur opptil 100"C for å utfelle hydrerte blyoksyder.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at konsentrasjonen av eddiksyre er opptil 50 vekt-%, fortrinnsvis opptil 25 vekt-%.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at eddiksyren tilsettes i form av en vandig oppløsning inneholdende ammoniumacetat.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at konsentrasjonen av ammoniumacetat i den vandige oppløsningen er opptil 50 vekt-%, fortrinnsvis opptil 35 vekt-%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter det ekstra trinnet at svovelsyre og/eller ammoniumsulfat tilsettes til de hydrerte blyoksydene, slik at det dannes tre- eller fire-basisk blysulfat.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den innbefatter det ekstra trinnet bestående av separering og tørking av det tre- eller fire-basiske blysulfatet.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av tre- og fire-basiske blysulfater, karakterisert ved trinnene:

(1) omsetning av overskuddmetallisk bly med en vandig oppløsning inneholdende mellom 5 og 30 vekt-% ammoniumacetat ved en temperatur mellom 50" C og 200*C under en atmosfære av oksygen på mellom 1 og 10 atmosfærer absolutt trykk slik at det dannes blyacetat, deretter (2) omsetning av det dannede blyacetatet med ammoniakk under et absolutt trykk mellom 1 og 5 atmosfærer ved en temperatur mellom 15" C og 100 °C, fortrinnsvis 60 "C til 90 °C, slik at blyoksyder utfelles, deretter (3) tilsetning til de slik utfelte blyoksydene av svovelsyre i støkiometrisk mengde, slik at det dannes tre- eller fire-basisk blysulfat, deretter (4) separering og tørking av det tre- eller fire-basiske blysulfatet som er dannet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at konsentrasjonen av den vandige oppløsningen av ammoniumacetat i trinn (1) er mellom 15 og 25 vekt-%, temperaturen er mellom 80° C og 120°C, og absoluttrykket er mellom 3 og 5 atmosfærer.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at trinn (2) gjennomføres ved en temperatur mellom 60 °C og 90 °C.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at i trinn (1) er konsentrasjonen av den vandige oppløsningen av ammoniumacetat 20 vekt-%, temperaturen er 100 °C, og absoluttrykket er 2,5 atmosfærer, og at i trinn (2) er temperaturen 80 °C og absoluttrykket er 3 atmosfærer.