Способ получения безводного сульфита натрия

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНОГО СУЛЬФИТА НАТРИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Минаковский Александр Федорович Воробьев Николай Иванович Дормешкин Олег Борисович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Способ получения безводного сульфита натрия, включающий обработку раствора сульфита аммония мелкокристаллическим хлоридом натрия, выделение безводного сульфита натрия в твердую фазу, фильтрацию и сушку безводного сульфита натрия, насыщение маточного раствора сернистым газом, выделение побочного продукта хлорида аммония из маточного раствора, аммонизацию маточного раствора и возвращение его в технологический цикл, отличающийся тем, что конверсия раствора осуществляется в течение 2-2,5 ч, а выделение побочного продукта из маточного раствора проводят при температуре 35-40 .(56) Позин М.Е. Технология минеральных солей. - Л. Химия, 1970. Ч. 1. - С. 532-534.2534571 1, 1984.6207518 , 1987.4481074 , 1984. Изобретение относится к бессодовым способам получения безводного сульфита натрия. Известен способ получения безводного сульфита натрия 1, включающий обработку неорганической соли натрия сернистой кислотой в водном растворе органического соединения, выделение целевого продукта в твердую фазу, фильтрацию и сушку его, причем в качестве органического соединения используют 10-20 -ный моноэтаноламин. Выделение целевого продукта осуществляют высаливанием чистым моноэтаноламином, причем в качестве неорганической соли используют хлорид натрия. Однако данный способ имеет следующие недостатки. Выход безводного сульфита натрия не превышает 88 от теоретически возможного. Проведение процесса, согласно предлагаемому способу, связано с образованием трудноутилизируемого побочного продукта хлорида моноэтаноламина. Практического применения данный продукт не имеет. Поэтому единственным способом его переработки является введение в процесс дополнительной стадии щелочной регенерации моноэтаноламина, что,в свою очередь, значительно усложняет и удорожает практическое осуществление данно 5491 1 го способа получения безводного сульфита натрия и приводит к образованию большого объема трудноутилизируемых регенерационных стоков. Другим существенным недостатком является то, что жидкая фаза, содержащаяся в отфильтрованном осадке продукта, представляет собой раствор хлорида моноэтаноламина,который на последующей стадии сушки переходит в конечный продукт, загрязняя его органическими соединениями, что резко ухудшает потребительские свойства безводного сульфита натрия. Присутствующий в жидкой фазе свободный моноэтаноламин при сушке частично переходит в газовую фазу, что вызывает необходимость проведения дополнительной стадии очистки газовых выбросов. Следующим недостатком данного способа является то, что производства безводного сульфита натрия организованы на предприятиях неорганической химии, имеющих производство серной кислоты (источник диоксида серы), а применение в качестве сырья моноэтаноламина (ядовитое вещество с ПДК - 1 мг/м 3) наряду с необходимостью стадии щелочной регенерации моноэтаноламина из побочного продукта потребует организации дополнительного производства по переработке органических отходов, что неизбежно приводит к существенному удорожанию безводного сульфита натрия. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения безводного сульфита натрия из поваренной соли, сернистого газа и аммиака 2. По данному способу в раствор сульфита аммония при температуре 60-85 С вводят мелкокристаллический хлорид натрия, причем в осадок переходит безводный сульфит натрия, который отфильтровывают и сушат. После отделения осадка в растворе остается хлорид аммония, побочный продукт данного способа получения безводного сульфита натрия. Образовавшийся раствор насыщают сернистым газом и охлаждают до 25 С для выделения в твердую фазу побочного продукта. Недостатком данного способа является низкая температура охлаждения на стадии выделения побочного продукта, что приводит к дополнительным энергозатратам на охлаждение раствора и последующий нагрев до 60-85 С. Другим недостатком следует считать проведение фильтрации осадка безводного сульфита натрия непосредственно после смешения исходных реагентов (сульфита аммония и хлорида натрия). Однако известно, что в гетерогенных процессах полное превращение реагирующих веществ (хлорида натрия в сульфит натрия) происходит через определенный интервал времени, поэтому отфильтрованный осадок сульфита натрия, полученный по данному способу, загрязнен хлоридом натрия и по содержанию основного вещества не удовлетворяет существующим требованиям. Задача, которую решает данное изобретение, заключается в упрощении технологического процесса, снижении его энергоемкости и уменьшении себестоимости сульфита натрия. Указанная задача решается посредством того, что в раствор сульфита аммония добавляют мелкокристаллический хлорид натрия при температуре 80-85 С, перемешивают в течение 2-2,5 ч, образовавшуюся суспензию фильтруют, осадок безводного сульфита натрия сушат, а маточный раствор насыщают сернистым газом, охлаждают до 35-40 С с целью выделения побочного продукта (хлорида аммония), аммонизируют маточный раствор после отделения хлорида аммония и возвращают его в технологический цикл. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Исходный 35-50 раствор сульфита аммония готовят путем нейтрализации 10-20 аммиачной воды сернистым газом до рН 7,5-8. (реакция 1). 23 Н 2 О 2(4)23 .(1) Затем в исходный раствор сульфита аммония добавляют стехиометрическое количество кристаллического хлорида натрия. Процесс ведут при непрерывном перемешивании при температуре 80-85 С. В результате процесса конверсии в твердую фазу переходит безводный сульфит натрия по реакции 2, причем экспериментально установлено, что оп 2 5491 1 тимальная продолжительность процесса конверсии раствора сульфита аммония хлоридом натрия составляет 2-2,5 ч (пример 1). При такой продолжительности процесса наблюдается максимальный выход сульфита натрия (96,6-99,4 от теоретического) при минимальном содержании сульфата натрия (не более 1,2 мас.).(2) Образовавшуюся на стадии конверсии суспензию безводного сульфита натрия фильтруют. Осадок после сушки представляет собой продукт. Маточный раствор, содержащий 11,5-13,523 и 30,5-33,64, далее насыщают сернистым газом до рН 3,0-3,3 при температуре 80-85 С. При этом весь сульфит переходит в бисульфит по реакции 3(3) 232223 . Затем раствор охлаждают с целью выделения в твердую фазу побочного продукта,хлорида аммония. Экспериментально установлено, что для этого раствор после абсорбции сернистого газа необходимо охлаждать до температуры 35-40 С в отличие от прототипа 2, где температура охлаждения составляла 25 С. Оптимальной температурой охлаждения на стадии кристаллизации хлорида аммония является температура 35-40 С, как наиболее близкая к стехиометрическому выходу(35 мас., от общего содержания хлорида аммония в исходном растворе) побочного продукта, что позволит значительно снизить на 25-30 энергозатраты на охлаждение раствора. При этом осадок, полученный при охлаждении раствора до 40 С, содержит влаги почти в 5 раз меньше (8,4 мас.), чем осадок, полученный при охлаждении раствора до 25 С (43,33 мас.) (табл. 1). Маточный раствор после промежуточного отделения 4 аммонизируют до рН 7,5-8,0 для перевода бисульфитов натрия (аммония) в сульфиты натрия (аммония) и далее возвращается в технологический цикл на стадию конверсии. 2323(4)23223 .(4) Предложенное техническое решение поясняется следующими примерами. Пример 1. Пример 1 выполнен в соответствии с литературными данными (минимальная продолжительность процесса конверсии) 2. 300 г 15 -го раствора аммиака в воде нейтрализовали сернистым газом до рН 7,6-7,8. Затем в реактор с полученным раствором, термостатируемом при температуре 85 С, стехиометрическое количество добавляли кристаллического хлорида натрия (170 г) и выдерживали 0,5 ч при непрерывном перемешивании. Далее суспензию фильтровали и анализировали образовавшийся осадок. Высушенный осадок содержал 68,7 мас. 23 и 31,3 мас. . Примеры 2, 3 и 4 проводились аналогично примеру 1, но отличались тем, что продолжительность процесса конверсии раствора (4)23 составляла 2 ч (пример 2), 2,5 ч(пример 3), 3 ч (пример 4). Продукты, полученные в данных опытах содержали соответственно 97,498,84 и 96,7 мас. 23 при выходах 96,6 , 99,4 и 91,3 от теоретически возможного. Выбор оптимальной температуры охлаждения раствора на стадии кристаллизации побочного продукта (хлорида аммония) основан на результатах примеров 5-8, причем пример 8 выполнен в соответствии с литературными данными 2 (температура охлаждения раствора -25 С). Пример 5. Маточный раствор, полученный по примеру 1 насыщали сернистым газом до рН 3,1 при температуре 85 С. Затем раствор охлаждали при интенсивном перемешивании до температуры 45 С и фильтровали. Выход хлорида аммония в твердую фазу рассчитывали по отношению к его общему содержанию в исходном растворе. 3 5491 1 Примеры 6, 7 и 8 выполняли аналогично опыту 5, но отличались тем, что охлаждение раствора велось до температуры 40 С (пример 6), 35 С (пример 7) и 25 С (пример 8). В таблице приведены результаты, полученные в примерах 5-8. Зависимость выхода кристаллов 4 и физико-механических свойств осадка побочного продукта от температуры кристаллизации 4 Температурапримера кристаллизации, С 5 6 7 8 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4