Способ получения бромистого цинка

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалмстичвскин

Республик

<п> 947051 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 05. 08. 80 (21) 2971470/23-26 (51)М. Кл. (С 01.G 9/04 с присоединением заявки №

3Ьяударстиняы1 квинтет

СССР яе данам язабретеннй н отярытнЯ (23) П риоритет (53) УДК 661„.847.341 (088.8) Опубликовано 30.07.82. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 30.07.82 (72) Авторы изобретения

Д.Г. Ульянов,. А.Е. Шноль и В.Е . Гула! . л Т,"Ъ11 3с Мйм Ч"Ф., к. . " (71) Заявитель ьИЫМОТЬь. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРОМИСТОГО ЦИНКА

Изобретение относится к технологии получения бромида цинка, который находит применение в качестве компонента антипиренов, в составах растворов для закачивания буровых скважин, при отделке искусственного шелка, при рафинировании титана и во многих других отраслях техники.

Известен способ получения бромистого цинка путем взаимодействия бро30 мистоводородной кислоты с металлическим цинком, окисью или карбонатом цинка (I j.

Недостатком известного способа является дороговизна процесса, связанная с использованием дефицитного и дорогостоящего сырья - бромистоводородной кислоты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату гв к предлагаемому является способ получения бромистого цинка, включающий .обработку цинка бромом в водном растворе, отделение осадка от раствора

2 с последующим его упариванием. При обработке отношение количеств брома и воды поддерживают равным 0,8 па массе, обработку бромом ведут при

23-250С со скоростью подачи брома

0,27-0,4 кг/ч на 1 кг исходного цинка. Полученный раствор бромистого ,цинка, содержащий 52-55 ь основного вещества, фильтруют, упаривают до. насыщения, охлаждают до 15 С..и крио сталлизуют двухводный кристаллогидрат ZпВr<. 2Н О 12).

Недостатком этого способа является низкий выход продукта (60-653 по брому) и длительность процесса 6-7 ч.

Цель изобретения - повышение выхода продукта до 99,753 по брому и до 99,8@ по цинку и сокращение продолжительности процесса до 1,4-5,2 ч.

Поставленная цель достигается способом получения бромистого цинка, заключающимся в обработке цинка бромом в водном растворе, отделении осадка от раствора с последующим его упари3 94705 ванием, причем при обработке отношение количеств брома и воды поддерживают равным 1-5 по массе, обработку бромом ведут при 30- 110 С со скоростью подачи брома 0,5-6,0 кг/ч на 1 кг исходного цинка с одновременным ох-. лаждением паровой фазы и возвратом конденсата на стадию обработки бромом, после обработки реакционную массу выдерживают при 60-150 С в течение

1-3 ч и удаляют непрореагировавший бром из раствора десорбцией.

С целью получения безводного продукта, упаривание ведут с одновре- менной кристаллизацией продукта до соотношения Т:Ж = 1:0,8-2,0, пульпу охлаждают и кристаллизуют продукт при 35-150 С.

Указанное отношение бром:вода обеспечивает получение синтезированного zo раствора с концентрацией ЛпВг2 в пределах 58-87 мас.3. При более высоком относительном содержании воды в исходных компонентах возрастают затраты на упарку растворов, кроме того, при упарке часть бромида цинка гидролизуется. При меньшем содержании воды в реагентах часть бромида цинка кристаллизуется уже в процессе синтеза, что создает затруднения при отделении 30 непрореагировавшего избыточного цинка. При более низкой скорости (ниже

0,5 кг/ч-кг) и температуре бромирования (ниже 30 С) снижается производительность реакционного оборудования. з5

При скорости подачи брома выше чем

6,0 кг/ч на кг исходного цинка и температуре выше 110 С повышается нагрузка на холодильник - конденсатор соковых паров, так как при этом количество подаваемого брома превышает то количество, которое может вступить в реакцию с цинком и раствориться в реакционной массе.

Скорость взаимодействия брома с цинком повышается с увеличением температуры, поэтому после окончания подачи расчетного количества брома реакционную массу целесообразно подогреть до 60-150 С. Верхний предел температуры выдержки ограничен температурой кипения близкой к насыщению раствора бромида цинка. Выдержку реакционной массы необходимо осуществлять не менее 1 ч до снижения концентрации свободного брома в пределах р,1-0 00! мас.4. При меньшей длительности процесса повышается количество

1 4 непрореагировавшего брома. Вести процесс более 3 ч и срабатывать бром до более низких концентраций нецелесообразно, так как скорость реакции при низких концентрациях брома резко снижается, что приводит к непроизводительному использованию оборудования.

Остаточное количество непрореагировавшего брома количественно удаляется иэ раствора десорбцией. При указанном режиме ведения процесса образования в растворе примеси оксибромида цинка не отмечено.

Для получения кристаллического безводного продукта раствор повторно выпаривают с одновременной кристаллизацией части продукта до Т:Ж в пределах от 1:0,8 до 1:2. При меньшем содержании твердой фазы снижается выход кристаллов, при Т:Ж выше 1:0 8 пульпа становится очень консистентной, при этом затрудняется отделение маточника от кристаллов ZnBr> .

Пульпу при непрерывном перемешивании охлаждают до температуры не ниже о

35 С, при этом кристаллизуется безводный бромид цинка. При более низких температурах охлаждения процесс кристаллизации замедляется и в твердую фазу начинает кристаллизоваться двуводный кристаллогидрат.

Выкристаллизовавшийся бромид цинка отделяют от маточника при температуре не ниже 35 С фильтрацией или фугованием. Кристаллы сушат при 12 С и получают готовый продукт — безводный бромид цинка. Маточный раствор возвращают на стадию синтеза.

Пример 1. В реактор с пропеллерной мешалкой загружают 65 г гранулированного цинка, 35,5 г воды (отношение количеств брома и воды равно 3) и затем при перемешивании дозируют бром со скоростью 4,3 г/мин, что составляет 6 кг/ч на 1 кг цинка. Температура реакционной смеси за счет тепла реакции повышается от 30 C и подо держивается в пределах 80-95 С. После подачи 106 г брома реакционную массу подогревают до 140 С и выдерживают в течение 1 ч, при этом концентрация брома в растворе снижается до

0,002 мас.4. Образующиеся в процессе бромирования и выдержки пары охлаждают в обратном холодильнике, конденсат возвращают в зону реакции. Непрореагировавший бром десорбируют иэ раствора кипячением в течение

5 9470

10 мин. Раствор профильтровывают, отделяют 21,7 г непрореагировавшего цинка, который используют в следующей операции. Полученный раствор

182 г содержит 81,5"ь ZnBr<, выход по брому 99,25/, выход по цинку 99,63 (с учетом повторного использования маточных растворов).

Пример 2. В реактор загружают 65 г цинка, 14,3 воды, 100 r to раствора бромистого цинка с концентрацией 81,5 мас.3 (отношение количеств брома и воды равно 5) и затем при перемешивании дозируют бром со скоростью 0,54 г/мин (0,5 кг/ч íà 1s

1 кг цинка). Температура реакционной смеси при бромировании повышается о от 30 С и поддерживается в пределах

60-75 С. После введения брома смесь выдерживают при 60 С в течение 20 ч.

В конце процесса концентрация брома в растворе составляет 0,05 мас./.

Через раствор барботируют 15 мин воздух со скоростью 20 л/ч для удаления непрореагировавшего брома, затем раствор профильтровывают, отделяют

20,7 г непрореагировавшего цинка.

Раствор выпаривают до Т:Ж = 1:1,2 и полученную пульпу при непрерывном перемешивании охлаждают до 35 С. Выкристаллизовавшийся бромид цинка ото деляют от раствора и сушат при 130 С.

Получают 149,7 r продукта с содержанием основного вещества 99,5r,. Маточный раствор 95,4 г с концентрацией

85,451 ЕпВг2 используют для следующей операции. Выход по цинку 99,9i, по брому 99,853 с учетом повторного использования маточного раствора и непрореагировавшего цинка. 40

Пример 3. В реактор загружают 43,4 г цинка, 106 г воды (отношение количеств брома и воды равно I) и дозируют бром со скоростью

2,35 г/мин, что составляет 3,5 кг/ч на 1 кг цинка. Температура реакции о

30-110 С. После подачи 106 г брома реакционную массу подогревают до

150 С и выдерживают в течение 20 ч при непрерывном перемешивании, кон50 денсируют паровую фазу и возвращают конденсат в реактор. Концентрация брома в конце процесса О,1 мас.3.

Непрореагировавший бром десорбируют кипячением раствора в течение t0 мин, Раствор профильтровывают, отделив

0,2 г непрореагировавшего цинка, и далее перерабатывают на конечный про51 6 дукт. Выход по брому 99,3ь, по цинку 99,7ь

В таблице приведены сравнительные данные по продолжительности процесса по предлагаемому способу и прототипу.

Пример

Время бромирования, мин

Время выдержки, мин.

Суммарное время, мин

25 60

195 120

45 120

165

Прототип

360

360

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход продукта с 60-65 ь до 99,753 по брому и до

99,83 по цинку с учетом повторного использования маточного. раствора и сократить продолжительность процесса с 6-7 до 1,4-5,2 ч и, кроме того, позволяет повысить качество продукта за счет снижения концентрации примеси оксибромида цинка.

Формула изобретения

1. Способ получения бромистого цинка, включающий обработку цинка бромом в водном растворе, отделение осадка от раствора с последующим его упаривайием, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта и сокращения продолжительности процесса, при обработке отношение количеств брома и воды поддерживают равным 1-5 по массе, обработку бромом ведут при 30- 110 С со скоростью подачи брома 0,5-6,0 кг/ч на 1 кг исходного цинка с одновременным охлаждением паровой фазы и возвратом конденсата на стадию обработки бромом, после обработки реакционную массу выдер" живают при 60- 150 С в течение 1-3 ч и удаляют непрореагировавший бром из раствора десорбцией.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения безводного продукта, упаривание ведут с одновременной кристаллизацией продукта до соотношения Т:Ж

Составитель Л. Ситнова

Редактор Т. Портная Техред А.Бабинец Корректор Г. Огар

Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5510/32

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 947

1:0,8- 2,0, пульпу охлаждают и кристаллизуют продукт при 35- 150 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Препаративная неорганическая химия. Под ред. Г. Брауэра. М., Издатинлит, 1956.

051 8

2, Шноль А. Е. и др. Получение бромистого цинка бромированием цинка металлического жидким бромом в присутствии воды.Иодобромная промышленность", Л., 1971, Р 16-17, с. 41-44 прототип