Способ получения н-бутилового ксантогената

 

Изобретение относится к области производства реагентов-собирателей для флотации руд цветных металлов. Описывается способ получения н-бутилового ксантогената калия или натрия взаимодействием сероуглерода, гидроокиси калия или натрия и н-бутилового спирта в присутствии воды при их мольном соотношении 1:1: (2,5-3,0) : (2,0-3,5) и температуре 25 - 40°С с последующим выделением указанного ксантогената удалением жидкой фазы в вакууме. Процесс ведут с дробной подачей н-бутилового спирта на стадии ксантогенирования и разбавлением реакционной массы перед сушкой н-бутиловым спиртом и водой, взятыми в объемном соотношении соответственно 1:(4,0-5,0). Технический результат - упрощение процесса с сохранением высокого выхода целевого продукта высокого качества.

Изобретение относится к области производства реагентов-собирателей для флотации руд цветных металлов, в частности алкилксантогенатов щелочных металлов, конкретно, н-бутилового ксантогената калия или натрия.

В настоящее время н-бутиловый ксантогенат калия является основным реагентом-собирателем при флотационном обогащении руд цветных металлов, и в практике обогащения всегда имелся дефицит этого реагента. Поэтому задача разработки технологии крупнотоннажного производства н-бутилового ксантогената калия (натрия) на современном уровне является актуальной.

Известны следующие патенты на способ получения н-бутилового ксантогената.

Способ непрерывного получения взаимодействием н-бутилового спирта в стехиометрическом соотношении или 10-20%-ного его избытка по отношению к кристаллической гидроокиси калия (натрия) в инертном растворителе путем пропускания реакционной массы через колонку, в которую вводят сероуглерод /Швейцарский патент N 565147, C 07 C 154/04, заявл. 29.02.72 г., опубл. 15.08.75 г./.

Способ получения ксантогенатов в инертном растворителе при добавлении в реакционную смесь таблеток инертного пластичного материала /пат. США N 3767692, C 07 C 154/02, заявл. 15.05.72 г., опубл. 23.10.73 г./.

Способ получения ксантогенатов C₂-C₇ взаимодействием кристаллической щелочи со спиртами и газообразным сероуглеродом при 50 - 120^oC в среде инертного газа /пат. США N 3864374, C 07 C 154/02, заявл. 19.11.72 г., опубл. 4.02.75 г./ Способ жидкофазного получения ксантогенатов циклического строения /патент Франции N 2494639, C 07 C 154/02, заявл. 25.11.81 г., опубл. 28.05.82 г./.

Способ получения ксантогенатов с использованием кристаллической щелочи в инертном растворителе /патент ФРГ N 1934175, C 07 C 154/02, заявл. 5.07.69 г., опубл. 11.04.72 г./.

Способ непрерывного получения н-бутилового ксантогената калия с последующим удалением воды и спирта в вакуумсушильных агрегатах с использованием мольного соотношения спирт : вода: щелочь : сероуглерод равно 4:(3-4):1:1 и добавлением 3 - 5% тиокарбаматов перед сушкой для предотвращения гидролитического разложения продукта /Ж. Хим. пром., N 7, 1983 г., стр.12/.

Способ получения ксантогенатов методом переэтерификации солей ксантогеновых кислот а присутствии катализаторов /пат. США N 3607865, C 07 C 154/02, Заявл. 28.05.68 г. опубл. 13.05.75 г./.

Способ получения ксантогенатов при мольном соотношении реагентов 2:6:1:1 и в присутствии инертного растворителя /авт. св. СССР N 727641, C 07 C 154/02, опубл. 15.04.80 г./.

Способ получения ксантогенатов с первоначальной обработкой спирта щелочью при 55^oC и последующим добавлением избытка сероуглерода /авт. св. СССР N 895981, C 07 C 154/02, опубл. 07.01.82 г./.

Способ получения алкилксантогенатов в роторно-пленочном реакторе /авт. св. СССР N 1214662, C 07 C 154/02, опубл. 28.02.86 г./ Вышеперечисленные способы характеризуются сложным технологическим оборудованием, использованием инертных растворителей, катализаторов, полимерных добавок, что приводит к удорожанию продукта и дополнительным технологическим стадиям регенерации и очистки.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ, описанный в патенте Чехословакии N 97929, 1961 г., в котором предложен непрерывный способ получения ксантогенатов при мольном соотношении CS₂:KOH:спирт:вода = 1: 0,8-1,2: 2,0-5,0:2-5. Процесс осуществляется в установке, снабженной мерниками-дозаторами для сероуглерода, спирта и водного раствора щелочи, из которых подача указанных компонентов осуществляется одновременно в три потока. Реакция ксантогенирования протекает в двух последовательно расположенных реакторах, где обеспечиваются интенсивное перемешивание и съем тепла реакции. Время пребывания реакционной массы в реакторах 0,5 - 10 мин. Способ обеспечивает получение ксантогенатов с массовой долей основного вещества 96 - 100%.

Этот способ имеет следующие недостатки: 1. Процесс получения ксантогенатов может быть реализован на небольших пилотных или лабораторных установках. В промышленном производстве, когда подача сырьевых компонентов осуществляется большими потоками, время пребывания реагентов в реакторах-смесителях в течение 0,5 - 10 мин является недостаточным и не может обеспечить полноту протекания реакции. В настоящее время на ОАО "Волжский Оргсинтез", который является крупнейшим производителем ксантогенатов в России и СНГ, от технологии такого типа отказались в связи с тем, что конверсия сероуглерода в реакторах-смесителях составила лишь 80 - 85% и потребовалась установка дополнительного емкостного реактора, в котором осуществлялось "дозревание" реакционной массы в течение 1 - 1,5 ч до достижения конверсии 95 - 98%.

2. Реакция ксантогенирования является экзотермическим процессом, который идет с выделением большого количества тепла, однако повышение температуры реакционной массы выше 42 - 45^oC приводит к протеканию побочных реакций и снижению качества ксантогената. При одновременном прохождении больших потоков спирта, щелочи и сероуглерода через реактор предлагаемой в патенте конструкции осуществить равномерный съем тепла реакции практически невозможно. Это приводит к возникновению местных (точечных) перегревов и снижению качества и выхода продукта.

3. Необходимо использование дозирующих устройств, не выпускающихся нашей промышленностью серийно.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка технологии промышленного способа получения н-бутилового ксантогената калия (натрия), обеспечивающего оптимальный режим процесса, высокий выход и качество продукта.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в упрощении способа за счет осуществления производства ксантогената на существующем оборудовании, без дополнительных затрат.

Поставленная задача достигается проведением процесса при мольном соотношении сероуглерод: гидроксид калия (натрия): н-бутиловый спирт:вода, равном 1: 1 : (2,5-3): (2,0-3,5), с дробной подачей н-бутилового спирта на стадии ксантогенирования и разбавлением реакционной массы перед сушкой н-бутиловым спиртом и водой, взятыми в объемном соотношении соответственно 1:(4,0-5,0). Полученный ксантогенат выделяется из реакционной массы удалением жидкой фазы в вакууме.

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Получение н-бутилового ксантогената калия.

В реактор-ксантогенатор загружают 5050 л бутанола и 1204,73 кг 100%-ной гидроокиси калия (21,513 моль) в виде 50%-ного водного раствора. Затем при температуре 25 - 40^oC начинают дозировку сероуглерода. После слива 700 л сероуглерода в ксантогенатор добавляют 600 л бутанола и продолжают дозировать сероуглерод, доводя его общее количество до 1300 л (21,513 моль). После часовой выдержки реакционную массу разбавляют спиртом и водой в объемном соотношении 1: 4,0(650 и 2613 л соответственно). Общее количество н-бутилового спирта 6300 л (61,8 моль), воды - 4173 л (231,8 моль).

Концентрация реакционной массы перед сушкой 36 - 38%. Выход ксантогената 92 -94%. Реакционная масса представляет собой раствор н-бутилового ксантогената калия в спиртово-водной среде, который легко подается насосами на сушку с последующим удалением жидкой фазы в вакууме. Полученный товарный продукт имеет содержание влаги 2 - 2,5% и массовую долю основного вещества не менее 90%.

Пример 2. Получение н-бутилового ксантогената натрия.

Процесс ведут как описано в примере 1, с тем отличием, что после загрузки 5050 л бутанола в ксантогенатор загружают 860,52 кг (21,513 моль) в 100%-ном весе чешуированной гидроокиси натрия и 860,52 л воды (47,81 моль). После часовой выдержки реакционную массу разбавляют спиртом и водой в объемном соотношении 1: 4,7 (650 и 2967 л соответственно). Концентрация реакционной массы перед сушкой 36 - 38%. Выход ксантогената 92 - 94%.

Оптимальный режим процесса обеспечивает эффективное перемешивание и теплосъем в течение всего процесса, а также необходимые подвижность и вязкость реакционной массы, за счет чего исключается налипание ксантогената на валках и стенках сушилки или пролив жидкой фазы.

Предлагаемый способ позволяет организовать крупнотоннажное производство н-бутилового ксантогената калия и обеспечить потребность в эффективном реагенте-собирателе для флотации руд цветных металлов.

Формула изобретения

Способ получения н-бутилового ксантогената калия или натрия взаимодействием сероуглерода, гидроокиси калия или натрия и н-бутилового спирта в присутствии воды при их мольном соотношении 1:1 : (2,5 - 3,0), (2,0 - 3,5) и температуре 25 - 40^oC с последующим выделением указанного ксантогената удалением жидкой фазы в вакууме, отличающийся тем, что процесс ведут с дробной подачей н-бутилового спирта на стадии ксантогенирования и разбавлением реакционной массы перед сушкой н-бутиловым спиртом и водой, взятыми в объемном соотношении соответственно 1 : (4,0 - 5,0).