SU4354A1 - Способ непрерывного получени бертолетовой соли и хлористого кали действием хлора на поташ - Google Patents

Description

Действие хлора .на гидраты щелочных и щелочно-земельных металлов , а также на карбонаты щелочных металлов исследовано еще Берцелиусом в 1785 г., а подробно изучено Гэ-Люссаком в 1842 г. Способ получени  }слората кали  из поташа со времени Берцелиуса оставлен и ни технического и, видимо,

ни научного интереса не представл л , между тем процесс получени  бертолетовой соли непосредственно из поташа с одновременным получением в качестве побочного продукта хлористого кали  заслуживает внимани  в СССР, где единственным источником кали   вл етс  растительный поташ, из которого посредством обработки сол ною кислотою специально приготовл ют хлористый калий. С другой стороны, при большом производстве и потреблении каустической соды получаемые одновременно большие количества хлора не наход т себе сообразного применени , и, таким образом.

приобретает экономический смысл производство бертолетовой соли химическим путем из электролитического хлора. Б то же врем , вследствие имеющей место значительной потребности в хлоре и белильных сол х, все количество получающегос  одновременно с каустической содой хлора не может быть употреблено исключительно дл  производства бертолетовой соли химическим путем. Наконец, производство бертолетовой соли непосредственно электролитически имеет свои весьма большие преимущества и нуждаетс  соответственно в больших количествах хлористого кали . Таким образом, в услови х СССР оказываетс  наиболее целесообразным комбинирование химического и электрохимического производства бертолетовой соли с ведением химического производства непосредственно из поташа и с получением хлористого кали , что и имеет целью предлагаемое изобретение.

Химизм процесса действи  хлора на едкие щелочи и карбонаты щелочных металлов можно разделить на два момента; 1) поглощение хлора и образование гипохлорита

2МОН -f 2Ci MCI + MCIO + Н,0 ...Q , ., 5..,., , ....Q , 3,, Q 3MC1O 2MC1 -f MCiO:,j ° - г -f- лч.и

зм,со,+за,,-змаоц-змс14-зсо,1з.. , 4-5мс14-зсо

змею MClOn -h 2MCI/ -jH-bt-i-MLlU,.-i-i)/vii..u«

Так как образование хлората происходит через промежуточно образующийс  гипохлорит, то выход его зависит от рационального образовани  и еще в больщей мере наивыгоднейщего разложени  гипохлорита на хлорат. На стационарную концентрацию гипохлорита, получающегос  в процессе хлорировани  раствора едкой или углекислой щелочи, и на разложение гипохлорита на хлорат и хлорид оказывают вли ние следующие факторы: 1) температура, 2) свет, 3) щелочность раствора, 4) концентраци  первоначальной едкой или углекислой щелочи, 5} концентраци  хлорида , 6) углекисла  кислота, 7) избь ток хлора и 8) концентраци  нею. Bhadari (Zeitschr. f. anorg. chetn. 13,385) и Foerster(Journ, prakt. chem. 63, 141) доказали, что с уве личением температуры, при других равных услови х, разложение гипохлорита идет быстрее и, слсдопптольно , стиионпрнпм коицомтраци  его « растворе станоиитс  меньше, так как при более высокой температуре в единицу времени образую1цегоС  гипохлорита разлагаетс  больше, чем при низкой темпераг туре. Самое же разложение протекает с побочной реакцией с выделением кислорода по формуле:

2МаО- 2МС1 + О.2.

Далее Bhadari доказал, что при высокой температуре и равенстве других условий гипохлорит в единицу времени разлагаетс  тем больше , чем больще концентраци  гипохлорита . Количество же выдел ющегос  кислорода увеличиваетс 

и 2) разложение образующегос  гипохлорита на хлорат и хлорид. Весь процесс схематически можно представить следующими формулами:

с увеличением концентрации гипохлорита и времени нагревани . Опыты авторов с карбонатами привод т к тем же выводам.

Концентраци  гипохлорита увеличиваетс , как показали опыты авторов , при хлорировании на холоду с уменьшением первоначальной концентрации поташа, а при кип чении-с увеличением тока хлора, пропускаемого г. раствор. Щелочность среды имеет большое вли ние на скорость разложени  гипохлорита и побочную реакцию с выделением кислорода, и именно: чем больше щелочность среды, тем меньше в единицу времени при других равных услови х разлагаетс  гипохлорита. Побочна  реакци  с выделением кислорода увеличиваетс  с уменьшением щелочности среды.

Присутствие хлорида на разложение гипохлорит;1 .оказьшает, повидимому , каталитическое плп иис (Foerstor uncl Joire. Journ. prakl. chem. 59, 53), при чем при прочих равных услови х ускор ет процесс перехода гипохлорита в хлорат и уменьшает побочную реакцию с BI.Iделениом кислорода. Присутствие свободной углекислоты также ускор ет переход гипохлорита в хлорат, и хот  угольна  кислота более сильна  кислота, чем хлорноватиста , тем не менее опыты авторов показали , что избыток СО2 заметно не увеличивает побочную реакцию с выделением кислорода. Избыток хлора при разложении гипохлорита на хлорат имеет как бы два различных каталитических значени . С одной стороны-избыток хлора способствует образованию НОО, котора  окисл ет гипохлорит по формуле: -г- 2НС1О + С1О 2Н + 2а + С1Оз, при чем концентраци  НСЮ, согласно формуле: i2Н + 2С1О 2НС1О, остаетс  посто нной. С другой стороны , избыток хлора способствует саморазложению гипохлорита по формуле зсГо-- аОзН-2С1. Эти реакции при образовании хлората очень важны, так как протекают без потери кислорода. Опыты с карбонатами, в общем, вполне подтвердили каталитическую роль избытка хлора. При хлорировании раствора поташа слабым током, хлора, но таким, чтобы раствор им был насыщен, т,-е. чтобы в единицу времени поступало хлора больще, чем в этот период раствор поташа может абсорбировать, скорость разложени  гипохлорита во много раз менее, чем в опытах, где через такой же раствор потаща пропускалс  хлор более сильной струей. При хлорировании потаща на ход реакций действуют те же факторы, с той лищь разницей, что при хлорировании карбонатов все врем  выдел етс  СОл, котора  вначале процесса в большей или меньшей мере, в зависимости от температуры , выдел етс  в свободном виде, часть ее входит в реакцию с раствором еще не прохлорированного поташа, образу  бикарбонат . Затем, достигнув момента, когда весь карбонат перещел в бикарбонат , хлорируетс  бикарбонат, обильно выдел   СО.,. Далее бикарбонат исчезает, и остающийс  гипохлорит от действи  хлора и тепла переходит в хлорат. Все расчеты по установлению выхода от теории исходили из прин того предположени , что процесс хлорировани  поташа должен итти по формуле: ЗКоСОа + ЗСЬ КСЮз-{-.5Ка-{-ЗСО2. Хлорирование на холоду производилось при комнатной температуре (10-15) в колбе емкостью 5СО слЛ Через некоторые промежутки времени брались пипеткой в 2, две пробы. В одной определ лось , количество KCIO, в другой- КСЮ;) проба бралась пока жидкость оставалась гомогенной. Скорость хлора отсчитывалась по пузырькам в промывной сткл нке с H.,SO.|, при чем ток хлора 100-150 пузырьков в минуту считалс  слабым, 150 250- средним и когда число пузырьков в минуту больше 250-считалс  сильным. При холодном хлорировании под конец процесса остаетс  больщое количество гипохлорита, очень медленно при этих услови х разлагающегос . Дл  перевода его в хлорат в одном из опытов гипохлорит разлагалс  пропусканием, среднего тока хлора при медленном нафевании сперва до 40 потом до 80° и затем до кипени , а в остальных опытах-только кип чением, без пропускани  хлора. По окончании опыта полученные KClO.-i-f-KCl определ лись анализом реакционной жидкости. При среднем токе хлора и небольшой концентрации первоначального раствора поташа процесс образовани  гипохлорита идет быст1эее, чем хлората, максимум же того и другого достигаетс  почти одновременно . При одинаковом среднем токе хлора предельное количество образовавшегос  и не измен ющегос  в ходе процесса гипохлорита тем больше, чем меньше концентраци  вз того раствора поташа . Выход хлората наилучший, когда больша  часть поташа переходит в хлорат на холоду, это происходит

твердого KCI, охладить до более } низкой t, то можно выделить значительное количество хлората; дл  этого надлежит прибавить столько , чтобы при охлаждении хлорид не выдел лс , и тогда, после отсасывани  от маточного раствора и промывки насыщенным раствором хлората, получитс  чистый хлорат, свободный от хлористого кали . Дл  этого необходимо брать дл  хлорировани  определенную эмпирически установленную концентрацию поташа в насыщенном растворе

КС1Оз + КС1,

так как при избыточной концентрации вз того поташа избыток образовавшегос  хлората не может быть растворен в жидкости даже при кипении, а потому при гор чем фильтровании вместе с хлоридом будет отфильтровыватьс  и хлорат. Наоборот, при недостаточной концентрации поташа, помимо нежелательности малой концентрации, ввиду уменьшени  выхода, процесс раздельной кристаллизации усложн етс , вследствие незначительного выпадени  хлората при неизбежном дл  чистоты продукта прибавлении воды. Подход щей концентрацией поташа в нась1щенном при 15° растворе КС1 + КС1Оз  вл етс  2,685

эквивал. При этой концентрации раствора температурой дл  первой кристаллизации и отфильтровани  от КС1  вл етс  75-82°. Температура второй кристаллизации дл  выделени  хлората 15-17,5 С. Перед второй кристаллизацией прибавка 18-20% воды дл  этих концентраций вполне достаточна.

Таким образом, действием хлората на раствор поташа, можно достичь почти количественного превращени  поташа в хлорат и хлорид без побочного образовани  хлорида путем разложени  гипохлорита с выделением кислорода. Достижение такого результата возможно при соблюдении условий, благопри тствующих образованию гипохлорита и его неразложению на хлорид и кислород, с другой стороны, условий,

благопри тствующих его прекращению в хлорат и хлорид. Эти услови  свод тс  к ведению периой стадии насыщени  хлором по возможности на холоду, второй же стадии-при постепенном подеме температуры и главное при максимальнох избытке газообразного хлора. Избыток газообразного хлора и именно увеличение его парциального а влени  над раствором при общем атмосферном давлении может ускорить процесс превращени  гипохлорита в хлорат более, чем вдвое.

Ввиду того, что раствор кали  бикарбоната, насыщенный угольной кислотой, весьма жадно и количественно поглощает хлор, возможно осуществить превращение riorauia в хлорат и хлорид в виде непрерывного процесса с совершенно количественной утилизацией хлора и выделением из реакционной системы чистой свободной от хлората угольной киоюты. Вследствие различной растворимости хлората кали  и хлорида кали  и изменени  этих растворимостей с температурой, возможно путем правильного выбора первоначального состава реакционной смеси достичь раздельного выпадени  в кристаллическом виде каждого из двух продуктов реакции бертолетовой соли и хлористого кали  и тем самым избежать как необходимости специального разделени  этих солей, так и вс кого специального упаривани  растворов . При этом маточный раствор после выделени  из него хлористого кали  (при 80-ЭО /о) и бертолетовой соли (при 15) идет снова в реакции с добавлением новой порции поташа и удал етс  из цикла только при накоплении в нем посторонних загр знений.

П ред мет п атента.

Claims (2)

1. Способ непрерывного получени  бертолетовой соли и хлористого кали  действием хлора на поташ, сразу дающий обе соли в твердом виде без выпаривани  или вымораживани  растворов, отличающийс 

тем, что хлором действуют на раствор поташа такой концентрации, что 13 конце хлористый калий при высокой температуре выпадает в твердом виде, а дл  превращени  поташа в бертолетову соль без побочной реакции разложени  гипохлорита на хлористый калий и кислород , первую стадию процесса насыщени  поташа хлором, во врем  которой образуетс  бикарбонат и получаетс  максимальна  концентраци  гипохлорита, ведут при умеренном токе хлора и возможно низкой температуре, во второй же стадии, дл  возможного достижени  кислотности раствора, способствующей переходу гипохлорита в бертолетову соль (хлорат), температуру раствора постепенно повышают, одновреме 1ю пропуска  максимальный избыток хлора.

2. Прием выполнени  способа по п. 1, отличающийс  тем, что полученный при 80-90 раствор хлористого кали  и бертолетовой соли разбавл ют 18-20% воды и охлаждают до 5 дл  выделени  бертолетовой соли, после чего насыщают поташем и обрабатывают хлором, как указано в п. 1, довод  под конец реакции температуру до 80-90 дл  окончани  реакции осаждени  хлористого кали  в твердом виде, и с полученным раствором поступают, как указано выше..