Способ получения безводного сульфида натрия

 

Изобретение относится к способам получения безводного сульфида натрия. Сульфид натрия получают путем нагрева водосодержащего сульфида натрия с содержанием воды 35-45% при перемешивании путем пропускания через установку, в которой температура высушиваемого материала постоянно возрастает от приблизительно 20^oС на входе до ≥180^oС на выходе, причем одновременно поддерживают пониженное давление на уровне <20 торр. Изобретение позволяет получить продукт с содержанием сульфида натрия более 99 мас.%. 9 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способу получения безводного сульфида натрия путем нагрева водосодержащего сульфида натрия при пониженном давлении.

Из уровня техники известны способы получения из Na₂S•9H₂O, Na₂S•6H₂O или Na₂S•5H₂O безводного сульфида натрия.

Согласно европейской заявке ЕР-В-0345136 на первой стадии дегидратации получают моногидрат. Для его обезвоживания требуется промежуток времени, равный двум часам и более. Остаточную, содержащуюся в моногидрате воду удаляют затем при температурах в интервале от 90 до 200^oС и пониженном давлении в пределах от приблизительно 2,66 кПа (20 торр) до 66,5 кПа (500 торр).

Подобный двухстадийный способ получения кристаллического безводного сульфида натрия описан в европейской заявке ЕР-В-0361998.

Недостаток этих известных способов состоит в том, что для полного превращения, например, в моногидрат на первой ступени необходимо выдержать определенный промежуток времени (ЕР-В-0345136), прежде чем это соединение может подаваться на вторую стадию для термообработки.

В качестве коммерчески доступного предлагается продукт, представляющий собой водосодержащий сульфид натрия с долей Na₂S прежде всего 60-62%. Согласно стехиометрическому расчету это соответствует приблизительно Na₂S•3H₂O. В результате подачи сероводорода в концентрированный едкий натр при температуре выше 100^oС образуется расплав гидрата сульфида натрия, содержащий Na₂S в количестве порядка 60-62%. Этот расплав наносят на охлаждающую ванну, на которой он затвердевает (t < 90^oС). После измельчения получают в основном чешуйчатый продукт, который и поставляют на рынок.

С учетом вышеизложенного в основу изобретения была положена задача разработать способ, с помощью которого можно было бы получать максимально безводный сульфид натрия.

Объектом изобретения в соответствии с этим является способ получения безводного сульфида натрия путем нагрева водосодержащего сульфида натрия при пониженном давлении. Способ отличается тем, что сульфид натрия с содержанием воды 35-45%, прежде всего 38-40% пропускают при перемешивании через установку, в которой температура подаваемого Na₂S-гидрата (температура продукта) постоянно возрастает от приблизительно 20^oС на входе в установку до ≥180^oС на выходе из нее, и одновременно поддерживают пониженное давление на уровне <20 торр. Таким образом предотвращают нежелательное расплавление обезвоживаемого материала. Предпочтительно поддерживать давление в процессе дегидратации <11 торр.

В способе по изобретению из всех типов сушилок используют контактные сушилки. Такие сушилки представляют собой аппараты, в которых тепло от нагреваемой поверхности непосредственно передается на контактирующий с ней высушиваемый твердый материал. К сушилкам названного типа относятся, в частности, гребковые и тарельчатые сушилки, первые из которых работают, как правило, в периодическом режиме, а вторые - в непрерывном режиме. Наиболее пригодными для целей изобретения являются тарельчатые сушилки, которые устанавливают в вертикальном положении. В этих аппаратах расположенные по направлению сверху вниз тарелки набирают в группы из трех и более тарелок, предназначенные для зон с различным температурным режимом. Температура высушиваемого твердого материала в первой группе, расположенной за местом его подачи, при этом составляет от 20 до 70^oС, тогда как температура материала (температура продукта) перед выходом из аппарата составляет более 180^oС.

Водосодержащий Na₂S применяют в измельченном виде, предпочтительно в виде чешуек, пластинок либо хлопьев с характерной длиной от 5 до 8 мм.

Согласно изобретению удается существенно сократить время пребывания дегидратируемого сульфида натрия в аппарате на стадии сушки по сравнению с этим показателем из уровня техники и предлагается способ, осуществляемый в периодическом и предпочтительно в непрерывном режиме.

Прежде всего благодаря применению работающей в непрерывном режиме тарельчатой вакуум-сушилки уже по истечении ≥ 90 минут пребывания материала в сушилке получают такой безводный сульфид натрия, содержание Na₂S в котором составляет по меньшей мере 98, предпочтительно 99 мас.%.

Пример Na₂S с содержанием воды 38-40 мас.% в виде чешуек с характерной длиной от 5 до 8 мм подают с расходом массы 300-400 кг/ч в тарельчатую вакуум-сушилку, в которой поддерживают вакуум на уровне <15 мбар. Сырой продукт спиралеобразно пропускают через эту сушилку по направлению сверху вниз, нагревая его при этом, и он выделяет связанную в виде гидрата воду.

Следует соблюдать следующие граничные условия.

Отдельные нагревательные тарелки набирают в три группы, причем температура высушиваемого твердого материала при прохождении первой группы тарелок возрастает от приблизительно 20^oС до приблизительно 70^oС, а температура материала на выходе в конце третьей группы тарелок составляет ≥180^oС. Время прохождения материала через сушилку составляет ≥ 90 минут.

В процессе сушки исходные соединения, соответственно высушиваемые продукты регулярно переворачивают на тарелках. Таким путем получают продукт с содержанием Na₂S более 99 мас.%.

Формула изобретения

1. Способ получения безводного сульфида натрия путем нагрева водосодержащего сульфида натрия при пониженном давлении, отличающийся тем, что сульфид натрия с содержанием воды 35-45% при перемешивании пропускают через установку, в которой температура высушиваемого материала постоянно возрастает от приблизительно 20^oС на входе до ≥180^oС на выходе, причем одновременно поддерживают пониженное давление на уровне <20 торр.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пониженное давление поддерживают на уровне <11 торр.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве сушильной установки применяют контактную сушилку.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что применяют гребковую сушилку.

5. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве сушильной установки применяют тарельчатую сушилку.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что тарелки набирают в три или более групп, предназначенные для зон с различным температурным режимом, и при этом в первой группе тарелок, за местом подачи высушиваемого материала, температура продукта составляет от 20 до 70^oС, а температура продукта перед выходом из сушилки составляет более 180^oС.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что водосодержащий сульфид натрия применяют в измельченном виде, предпочтительно в форме чешуек, пластинок либо хлопьев с характерной длиной от 5 до 8 мм.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что получают безводный сульфид натрия с содержанием Na₂S по меньшей мере 98, предпочтительно 99 мас.%.

9. Способ по пп.1 и 5, отличающийся тем, что способ осуществляют в непрерывном режиме.

10. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что способ осуществляют в периодическом режиме.