Способ получения красной окиси ртути

 

Использование: неорганическая химия, получение окислов ртути. Сущность способа: соль двухвалентной азотнокислой ртути или ее смесь с металлической ртутью нагревают до разложения в реакторе. Образовавшиеся окислы азота принудительно кислородом подают в другой реактор. Этот реактор содержит металлическую ртуть Окислы азота, кислород и металлическая ртуть взаимодействуют друг с другом до образования азотнокислой ртути. Процесс повторяют. 1 ил.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способу получения красной окиси ртути.

Известен способ получения красной окиси ртути [1] в котором красная окись ртути получается согласно реакции (1) продолжительным нагреванием ртути и окислением кислородом при температурах, близких к кипению 2Hg+O₂__→ 2HgO (1) Недостатком способа является продолжительное выдерживание при температуре, близкой к температуре кипения ртути, что ведет к испарению ртути в атмосферу и тем самым является опасным источником ртутных отравлений.

Известен способ получения окиси ртути, состоящий в нагревании азотнокислой ртути в замкнутом реакторе до разложения, перетекании образовавшегося оксида азота и подаче кислорода во второй замкнутый реактор, содержащий металлическую ртуть, оба реактора соединены между собой трубой [2] Отличиями предложенного нами способа от способа, описанного в патенте США, являются: использование азотнокислой ртути (II) в качестве исходного продукта для получения красной окиси ртути; принудительная подача выбросных газов из первого реактора, в котором получается окись ртути, во второй реактор кислородом из баллона.

Использование азотнокислой ртути (II) в качестве исходного продукта предпочтительнее, так как эта соль более устойчива при хранении.

Задачей данного изобретения является утилизация выбросных газов, образующихся при получении красной окиси ртути.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения красной окиси ртути, включающем разложение азотнокислой ртути или азотнокислой ртути в присутствии металлической ртути при нагревании, процесс приводят в установке, состоящей из двух одинаковых реакторов, соединенных между собой трубой.

При этом протекают реакции Hg+Hg(NO₃)₂_→ 2HgO+2NO₂↑ (2) 2Hg(NO₃)₂__→ 2HgO +O₂↑+ 4NO₂↑ (3) Выбросные газы, образующиеся в первом реакторе при разложении исходных реагентов, подают кислородом во второй реактор с металлической ртутью, где металлическая ртуть реагирует с выбросными газами и кислородом с образованием азотнокислой ртути. После выгрузки из первого реактора образовавшейся окиси ртути в первый реактор или в оба реактора загружают металлическую ртуть. Реакторы меняют местами и повторяют процесс получения окиси ртути.

Отличительными от прототипа признаками являются порядок выполнения действий во времени и условия осуществления действий: получение окиси ртути проводят в установке, состоящей из двух одинаковых реакторов, соединенных между собой трубой;
выбросные газы, образующиеся при получении окиси ртути в первом реакторе, подают во второй реактор, в котором находится металлическая ртуть, кислородом из баллона для получения азотнокислой ртути.

В основе получения красной окиси ртути лежат реакции (2) и (3), протекающие при нагревании. В процессе получения окиси ртути из азотнокислой и металлической ртути или из одной азотнокислой ртути выделяются выбросные газы. В первом случае это двуокись азота, а во втором смесь двуокиси азота с кислородом. Выбросные газы используются для получения азотнокислой ртути при нагревании по реакции
Hg + 2NO₂+O₂__→ Hg(NO₃)₂ (4)
Необходимое количество кислорода для получения соли подается из баллона. Кислород используется как окислитель для полу-чения азотнокислой ртути, он также используется для переноса образующихся выбросных газов и перемешивает реагенты.

Таким образом одновременно с получением красной окиси ртути идет утилизация выбросных газов, т.е. их использование для получения азотнокислой ртути, из которой затем получают красную окись ртути.

На чертеже представлена схема установки, в которой проводят получение красной окиси ртути. Установка состоит из двух реакторов 1 и 2, труб 3 и 4 для подачи газа, карманов для датчика температуры 6 и 7, соединительной трубы 5, нагревателей 10 и 11, мешалки 8, холодильника 9, крышек реакторов 12 и 13, электродвигателя 14.

Получение красной окиси ртути из азотнокислой ртути или азотнокислой ртути в присутствии металлической ртути в одном реакторе и одновременно получение азотнокислой ртути в другом реакторе проводят следующим образом.

В реактор 1 загружают азотнокислую ртуть или смесь азотнокислой ртути с металлической ртутью, в реактор 2 загружают металлическую ртуть и добавляют немного воды. Соотношение между взятыми количествами азотнокислой ртути и металлической ртутью рассчитывается по реакциям (2) или (3) и реакции (4). Включают нагреватели 10 и 11. При температуре ≈80^оС плавится азотнокислая ртуть, а при ≈150^оС начинается ее разложение, и в реактор 1 пропускают во времени необходимое по реакции 4 количество кислорода с учетом взятого количества металлической ртути. Поступающий в реактор 1 кислород одновременно перемешивает расплав азотнокислой ртути. Образующиеся в процессе разложения исходных реагентов выбросные газы вместе с кислородом поступают в реактор 2, где перемешивают металлическую ртуть и реагируют с ней с образованием азотнокислой ртути. В реакторе 2 производится дополнительное перемешивание механической мешалкой. Температуру в реакторе 1 постепенно поднимают до 320-340^оС, в реакторе 2 поддерживают температуру 80-85^оС. Для избежания потерь NO₂ в реакторе 2 имеется холодильник, в который подается хладоагент. После окончания синтеза отключают нагреватели 10 и 11, охлаждают реакторы 1 и 2. Затем из реактора 1 выгружают красную окись ртути, после чего помещают новую навеску металлической ртути в реактор 1 или в оба реактора, меняют местами реакторы, после чего процесс повторяют.

Конкретные данные по получению красной окиси ртути приведены в примерах.

П р и м е р 1. В первый реактор помещают навеску Hg(NO₃)₂ H₂O в количестве 34,26 г, во второй реактор помещают металлическую ртуть в количестве 20 г и добавляют 10 мл воды. Собирают установку согласно чертежу. Включают оба нагревателя, мешалку во втором реакторе, через холодильник пропускают хладоагент. Температуру во втором реакторе поддерживают 80^оС. При 80^оС в первом реакторе плавится азотнокислая ртуть, при 150^оС появляются окислы азота. Пускают кислород в первый реактор, температуру в нем в течение 3 ч поднимают до 320^оС и выдерживают при этой температуре 1 ч. Исчезают окислы азота в реакторах. Нагреватели отключают. Реакторы охлаждают до комнатной температуры. Из первого реактора было выгружено 21,6 г красной окиси ртути. Во втором реакторе была получена азотнокислая ртуть.

П р и м е р 2. Имеем один реактор с полученной азотнокислой ртутью в примере 1 и пустой реактор, из которого выгружена окись ртути. В этот реактор помещают 20,0 г металлической ртути. Обозначим реактор, в котором находится азотнокислая ртуть, полученная в примере 1, первым реактором. Реактор, в который помещена металлическая ртуть в количестве 20 г, обозначим номером два. Собирают установку. Включают оба нагревателя и мешалку во втором реакторе. Через холодильник пропускают хладоагент. Температуру во втором реакторе поддерживают 85^оС. Температуру поднимают до 100^оС, отгоняют воду. Поднимают температуру до 150^оС, появляются окислы азота. Пускают кислород в первый реактор. Температуру в течение 3 ч поднимают до 340^оС и выдерживают при этой температуре 1 ч. Нагреватели отключают. Реакторы охлаждают. Из первого реактора было выгружено 21,6 г красной окиси ртути. Во втором реакторе получена азотнокислая ртуть.

П р и м е р 3. В первый реактор помещают Hg(NO₃)₂ H₂O в количестве 17,13 г и металлическую ртуть 10 г. Во второй реактор помещают металлическую ртуть в количестве 10 г и добавляют 5 мл воды. Собирают установку. Включают оба нагревателя и мешалку во втором реакторе, через холодильник пропускают хладоагент. Температуру во втором реакторе поддерживают 83^оС. Температуру в первом реакторе поднимают до 150^оС. Пускают кислород в первый реактор и температуру в нем поднимают в течение 3 ч до 340^оС. Выдерживают при этой температуре 1 ч. Реакторы охлаждают до комнатной температуры. Из первого реактора было выгружено 21,58 г красной окиси ртути. Во втором реакторе была получена азотнокислая ртуть.

П р и м е р 4. Имеем один реактор с полученной азотнокислой ртутью в примере 3 и пустой реактор, из которого выгружена окись ртути. Обозначим реактор, в котором находится азотнокислая ртуть, полученная в примере 3, первым реактором. Пустой реактор обозначим номером два. В первый и во второй реакторы помещают по 10 г металлической ртути. Собирают установку. Включают оба нагревателя и мешалку во втором реакторе, через холодильник пропускают хладоагент. Температуру во втором реакторе поддерживают 85^оС. Температуру в первом реакторе поднимают до 100-105^оС, отгоняют воду. Поднимают температуру до 150^оС. Появились окислы азота. Пускают кислород в первый реактор. Температуру в течение 3 ч поднимают до 320^оС, выдерживают при этой температуре 1 ч. Реакторы охлаждают до комнатной температуры. Из первого реактора было выгружено 21,6 грамм красной окиси ртути. Во втором реакторе получена азотнокислая ртуть.

Таким образом, предлагаемый способ получения красной окиси ртути в специальной установке по сравнению с прототипом позволяет получать окись ртути экологически чистым способом, т.е. позволяет утилизировать выбросные газы. Одновременно с получением красной окиси ртути происходит использование выбросных газов для получения азотнокислой ртути. Использование выбросных газов позволяет отказаться от использования азотной кислоты для по-лучения азотнокислой ртути.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРАСНОЙ ОКИСИ РТУТИ, включающий нагревание азотнокислой ртути до разложения в реакторе с подачей образовавшихся окислов азота в другой реактор, содержащий металлическую ртуть, и их взаимодействие в присутствии кислорода до образования азотнокислой ртути, отличающийся тем, что в качестве азотнокислой ртути используют соль двухвалентной ртути или ее смесь с металлической ртутью и подачу окислов азота в реактор осуществляют принудительно кислородом.

РИСУНКИ

Рисунок 1