Способ получения хлорида лития

 

Изобретение относится к технологии получения хлорида лития путем взаимодействия карбоната лития с хлором, при этом карбонат лития используют в виде водной суспензии с массовым соотношением к воде 1:8-1:10, процесс ведут в двухступенчатом абсорбере до содержания хлорида лития в жидкой фазе не более 80 г/л в присутствии железоникелевого катализатора. Выход хлорида лития 98,7-98,9%. 1 ил. 4 табл.

Предлагаемое изобретение относится к технологии получения галогенидов лития, в частности, хлорида лития.

Известен способ получения хлорида лития взаимодействием гидроокиси или карбоната лития с соляной кислотой (В.Е. Плющев, Б.Д. Степин. "Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия". М.: Химия, 1970 г.), с последующей очисткой раствора хлорида лития, упариванием и обезвоживанием до образования сухого продукта.

Недостатком указанного способа является необходимость очистки выделяющихся паров соляной кислоты и низкий выход хлорида лития.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату - прототипу является способ получения хлорида лития взаимодействием твердого карбоната лития с газообразным хлором [1].

Недостатком этого способа является трудоемкость, энергозатратность с низким выходом и необходимость вести процесс при температуре 500^oC.

Задачей изобретения является повышение выхода хлорида лития при более низкой температуре путем взаимодействия карбоната лития с хлором и снижение трудоемкости процесса.

Решение данной задачи достигается тем, что карбонат лития используют в виде водной суспензии с массовым соотношением к воде 1:8 - 1:10, при этом процесс ведут до содержания хлорида лития в жидкой фазе не более 80 г/л в присутствии железоникелевого катализатора.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как взаимодействие жидкого поглотителя - водной суспензии карбоната лития с хлором при определенном массовом соотношении твердой и жидкой фаз ведет к получению хлорида лития и протеканию параллельной реакции получения гидрокарбоната лития, который, в свою очередь, создает щелочность раствора, способствующую более полному переводу карбоната лития в хлорид лития и препятствующую разложению гипохлорита лития в хлорат лития, а применение железоникелевого катализатора способствует переводу гипохлорита лития в хлорид лития. Увеличение массового соотношения твердой и жидкой фаз в водной суспензии карбоната лития, поступающего на абсорбцию выше 1:10, увеличивает вязкость самой суспензии, ухудшает газоотделение и ведет к обильному вспениванию абсорбента и, как следствие, к потерям продукта, забиванию технологического оборудования, снижению эффективности абсорбции. При массовом соотношении твердой и жидкой фаз 1 : 7 процесс не удавалось завершить из-за обильного вспенивания суспензии. Снижение массового соотношения твердой и жидкой фаз ниже 1:10 снижает эффективность реакции ввиду того, что взаимодействие карбоната лития, растворенного в суспензии с растворенным хлором, является лимитирующей стадией процесса и начинает возрастать доля обратной реакции - выделение хлора из раствора при недостатке карбоната лития. Наиболее полный перевод карбоната лития в хлорид обеспечивается только в щелочной среде, т.к. в кислой среде часть карбоната расходуется на образование хлората лития.

Способ осуществляется следующим образом (см. чертеж).

В двухступенчатую цепочку абсорбции 1,2 направляют с одной стороны хлор 3, содержащийся в промышленном газе, с другой стороны - водную суспензию карбоната лития 4, которая циркулирует в абсорберах навстречу газовому потоку. Массовое соотношение твердой и жидкой фаз в абсорбере I ступени поддерживают в пределах 1:8 - 1:10. Избыток суспензии передается в абсорбер II ступени, из которого при достижении содержания хлорида лития в жидкой фазе 80 г/л, что соответствует 0,2 N, образующаяся хлоридно-карбонатная пульпа 5 выводится из цепочки.

В абсорбере II ступени и в меньшей степени в абсорбере I ступени происходит улавливание хлора из промышленного газа, его физическое и химическое растворение Cl₂+H₂O=HCl+HClO и взаимодействие с карбонатом лития по реакции: HCl+HClO+Li₂CO₃=LiCl+LiClO+H₂O+CO₂.

В абсорбере I ступени и в меньшей степени абсорбере II ступени происходит частичное растворение углекислого газа и его взаимодействие с карбонатом лития по реакции: Li₂CO₃+CO₂+H₂O=2LiHCO₃ Образующийся хорошо растворимый гидрокарбонат лития увеличивает эффективность реакции поглощения хлора: 2LiHCO₃+HCl+HClO=2LiCl+2CO₂+2H₂O+1/2O₂ и создает дополнительную щелочность раствора, препятствующую разложению гипохлорита лития в хлорат лития. Гипохлорит лития переводят в хлорид лития при помощи катализатора, циркулирующего вместе с суспензией.

Выводимая из абсорбера II ступени хлоридно-карбонатная пульпа разделяется простым отстаиванием на карбонатный осадок 6 и хлоридный раствор 7. Осадок возвращают в абсорбер I ступени, а хлоридный раствор подвергают очистке, упариванию и обезвоживанию до получения сухого хлорида лития. Таким образом, степень перевода карбоната лития в хлорид лития доводят до 99%.

Пример.

Получение хлоридного раствора проводили в абсорберах циклонно-пенного типа с шаровой насадкой. В абсорберы загрузили по 3 м³ водной суспензии карбоната лития с соотношением твердой и жидкой фаз 1 : 10, циркуляция суспензии - 15 м³/ч. Расход хлорсодержащего газа через абсорбер - 4 тыс. м³/ч. Процесс проводили в присутствии железоникелевого катализатора, обеспечивающего в щелочной среде разрушение гипохлорита лития в хлорид. В результате процесса содержание хлорида лития составляет 80 г/л, щелочность суспензии 0,2 N, выход хлорида лития - 98,7%.

Результаты процесса при различных режимах приведены в табл. 1, 2, 3, 4.

Формула изобретения

Способ получения хлорида лития путем взаимодействия карбоната лития с хлором, отличающийся тем, что карбонат лития используют в виде водной суспензии с массовым соотношением к воде 1 : 8 - 1 : 10, при этом процесс ведут в двухступенчатом абсорбере до содержания хлорида лития в жидкой фазе не более 80 г/л в присутствии железоникелевого катализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3