Способ получения бисульфита натрия

 

Класс 121, 21

Мв 65177

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3Apechllllpflp06680 8 Б оро h3ucpell ся Й Госплйяй (.ССР г ° и м,з IL,,Д 1 сд :

И. Л. Гофман

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИСУЛЬФИТА НАТРИЯ

Заявлено б сентября 1943 года в Наркогяхнмпром за М 213-43 (322802!

Онублнковано 31 августа 1943 года

Известно полученке бисульфита натрия взаимодействием сульфата натрия с известью и сернистым газом. Для осуществления этого процесса имеется в виду смешение в зквкмолескулярных отношениях сульфата с известковым молоком и насыщение суспензии сернистым газо и пэ схеме:

1 1аЛО, + Ca(0H)ç -+ 2SO =

= 2NaHS0:+ Са$0,.

По окончании реакция предполагается отделение выпадавшего в осадок сернскислого кальция от раствора бисульфита !катр."я фильтрованием или другими известными в технике приеими.

Однако попытки !получен я указанным путем достаточно концен1грированного раствора бисульфита натрия, например, продукта с "одержанием не менее 22,5% $0, предусмотренного Государственным Об!цесоюзным Стандартом (ГОСТ 902-41), или близкого к нему, вст1эзча!от значительные препягстк .я, главным образом, кристаллохимического характера, закл!оча!о1циеся в том, что при воздействии сернистых газов на упомянутую выше сульфатно известковую суспензшо уже в l..:ëa.ü.iîÿ стадии праце=са имеет место образован не чр звыча!!но днсперсногс осадка, вследствие чего реакционная пульпа настолько загустевает, что дальнейшее насытцен;!е ее газом становится невозможиым, теченяе реакции прекращается и процесс получения бксульфита остается нессуществимь!м.

Даже Ilpa отказе от получен .я продукта с содержанием 22,5 ;, $0.

H Pa3oatB:: Hi1i1 iicxo3HoÉ ) .!ibôaTH0 звестковой суспензин значительHbIi, количеств м воды, рассчитанным На получение раствора бксульфита концентрацией не бог!ее 16—

17% SO2 — пе удас тся в сксльконибудь значительной степени избежать указанных выше трудностей.

В этом случае, хотя и удается избежать пс.вн!ого загустевания реакциснно!1 пульпы и прекращения р"акции, но пульпа получается весьма вязкой и малоподвижной, что затрудняет работу мешалки, резко ухудшает абссрбци!о сернистого газа, замедляет течение реакции, снижа!ет кс!нверси!о сульфата в бисульфит и, главь!зе, выпадаюшпй в результате реакции осадок сульфата кальция :казывается настолько

7 Ps> 65717 дисперсцьгм, что отделение его ог раствора бисульфитнатрия представляет исключв1тель ные трудности.

Указанный осадок не:поддается

HB отстаiиван(ию, ни сгущению, ни фильтрованию и промывке на вакуумфильтрах, центрифугах и других прсязводителнных аппаратах, применяемых в химической промышленности, вследствие чего и сам сульфатно-и звестковый метод получения бисульфита натрия оказывается гехнлчески нецелесообразным, нерентабельным и теряет прг ктнческий интерес.

В .предлагаемом способе производства бисульфита натрия на базе сульфата натрия, извести и сернистого ангидрида предусматривается осуществлять прэцесс так, чтобы при получении как относительны слабых растворов бисульфита натрия, например, концентрацией 16—

17% SO>, так и концентрированных, содержащих 22,5% SO> и выше, реакционная пульпа в течение всего пропесса н асыщения ее газом представляла собой жидкую, легкоподвижную массу, хорошо абсорбирующую сернистый ангидрид. Масса,должна давать возможность полпого завершения реакции образования бисульфита натрия, чтобы выпада сщий в результате осадок двухводнсго сульфата кальция (гипса) находился в фирме устойчивых крупнокристаллических образованийй, обеспечивающих отделение их от указанных, выше растворов бисульфита натрия с помощью весьма простых и производительных методов декантации и фильтрования под вакуумом, ила фугования.

Для этой цели реакция между сульфатом натрия, известью и сернистым газом разделяется на три отдельные стадии, каждая из которых производится в условиях, наиболее благоприятствующих течению охватываемых ими хВМр.ческих и к ристаллохимических процессов.

В первой стадии в реакцию вводят сульфат и известь в присутствии весьма зйачительного избытка воды, соответствующего возможносги получения сильно разбавленного раствсра, расчетная концентрация которого в результате первой и вгсрсй стадий прэцесса не должна превышать 12 — 13% SO . Пригоговленная таким образом суспензия обрабатывается сернистым газом в количестве 1 мол. $0 на

1 мол. СаО в условиях охлаждения реакционной пульпы до температуры не выше 35 С. В этой стадии процесса входящий в состав реакционной массы сульфат натрия не прийлмает непосредственного участия в реакции, и последняя сводится к нейтрализации известкового молока, согласно уравнению:

Са ОН)+ ЪО.,=Саau., + H.,O (1,: и образованию высокодисперсного легко разложимого сернистой Kvcлотой среднего сульфита кальция.

Бо второй стадии, осуществляемой без отнятия тепла, в процесс вводится вго1ээй моль SO>, результатом чего являются три одновременно протекаощие реакции: а) поглощение cep:-истого газа водой с образованием сернистой к скоты (2), б) разложение IIoследней среднего сульфита кальция с образованием в растворе кисло"0 сульфита (бисульфита) кальция (3) и в) обмен между бисульфитсм кальция и сульфатом натрия с образованием очень разбавленного, содержащего не более 12 — 13% SO раствора бисульфита натрия и крупнокристаллического д вухводного сульфата кальция (гласса), согласно уравнений.

SO,- — Н.,о = Н,Su,, (2)

Н SO,+ СаКО,.= Са(Н$0,,) (3)

Са(НЯО,),+Ха,$0,+2Н,О =

=2Хa HSC? I+ Ñè SÎ, . 2 Н.О (4)

В третьей стадии, не расфильтровывая пслучени(эй пульпы, .в нее вводят вторую порцию сульфата натрия в количестве, рассчитанном на повышение концентрации раст.— вора до 22,5 — 23,0% ЯО, или до любой другой заданной концентрацеи в этих пределах, после; чего, продолжая насыщение сернистым газом, вводят в реакци с в сухом виде измельченную известь или пушс нку в количестве 1 мол. СаО на

1 мол. введенного со второй порцией 1 о

М 65177

1 1а2$0 . При этом известь следует вводить возможно более мелкими дозами, осуществляя непрерывное питанке с таким расчетом, чтобы количесTBo поступающей в едкницу времени извести не превышало эквивалентного ему количества поглощаемого реакционной массой сернистого ангидрида, согла".íî реакц|ий:

2$0,- -2Н.О= — 2H,SO, 2Н S0,+СаО=Са1HSO,.), ( и далее:

Са(НЯ0.,1,-+- Ма.SO,+2Н„О ==2Х н1БО.,- - Са ЯО, ° "Н, О. т. е. чтобы процесс образования бксульфита натрия и гипса протекал при постоянной рН раствора, неносредст венно через растворимый кислый сульфит кальция, минуя Oбра зование осадка среднего сульф",— та кальция.

Полученный в указанных ус.-.овиях оcà ä îoêK, состоящий из круп нь. х устойчивых кристаллов гипса, легко отделяется от концентри", званного раствора бисульфита натрия декантациеи и фильтрованием на вакуумфильтре, центрифуге или :побом другсм известк1зм аппарате.

Влажнссть осадка не превышает

20 о/о гигроскопической H,О.

В течение L ñåõ трех стадий IIDQцесса получения бисульфита .натрия реакционная масса сохраняет жкдкое, легко подвиж".,"е :состояние.

Коэфициент конверсии сульфата натрия в бнсульфит ссставляет около 95 /о. При применении системы из 3 — 4 сатураторов багботажного типа достигается практ ичес:<и полное поглощение и использование сернистого ангидр1ида. Общая продолжительность процесса получения бисульфита натрия:концентрацией

22 — 23% $0 составляет 6 — 7 часов.

По предлагаемому способу используют обычный сернистый газ, концентрацией 7 — 9% $0, применяемый и при производстве солей сульфитиого ряда содовым методом.

Пример. Получение 22, 52процентного раствора бисульфита натрия.

В реактор барботажного типа с мешалкой и водяным охлаждением загружается:

230 кг воды или промывного раствора, 100 кг сульфата натрия, содержащего 96", Ха.$04, и

310 кг известкового молока концентрацией 13,5Я> СаО.

Суспензия насыщается 8-процентным сернистым газом в количестве

43 кг $0, при температуре 30—

35 (охлаждение водой) в течение

45 минут (1-ая стадия) и в количестве 43 кг $0 при температуре 35 и выше (без охлаждения водой) в течение 2 час. 15 мин. (2-ая стадия).

Далее в реактор добавляется:

93 кг сульфата натрия, содержащег o 96 N à. SO „— единовременно и

56 кг пушонкн, содержащей 71 Я, СаО, — непрерывно в течение 4 часов при одновременном насыщении пульпы сернистым газом в .оличест1ве 40,5 кг (3-я стадия).

Реа кцкскная пульпа отстаивается в течение 1,5 часа, раствор бису IIфита декантируется, сгущенный осада.< отфильтровывается на нутчфильтре и про гывae.ся 250 л воды.

Раствор бисульфита натрия содер,кн r; 22,; "";„, ; общ.-го SO, 22,5ОО бисульфитного $0.

Осадок гипса содержит 17,5 "/о Н О и следы вюдорастворимсго $0 .

Промывной раствор содержит

5,8ОО бисульфитного SO>, он возвращается в процесс и служит для приготовления сульфатнo-известковой сунензии в первой стадии.

Предмет изобретения

1. С-,oñño получения бисульфита натрия взакмодействием сульфата натрия с известью и сернистым газом, отличаю щи и с я тем, что, с целью получения концентрированного раствора бисульфита и легко фильтрующегося гкпса, процесс проводят в три стадки: первую введением 1 мол. сернистого газа на 1 мол. юкиси кальция,при температуре не выше 35, вторую — введением второй молекулы сернкстого газа без отнятия тепла, а третью—

- х"- б5177

Отв. редактор д. А. Михайлов Техн. редактор iN. В. Сжольикова

Л43624. Подписано к печати !8/11 !947 г. Тираж 503 зкз Цена 63 коп. Зак. 35!.

Типографии Госпланиадата, и » Воровского, Калуга доведением раствора бисульфита до заданной концентрации добавлением требуемого количества сульфата натрия с непрерывной подачей извести и пропусканием сернистого газа при постоянной рН раствора.

2, Прием выполнения способ» по и. 1, отличающийся тем, чч о процесс ведут в присутствии такого количества воды, чтобы концентрац ия раствора по ЬО в ко|нце ВТорой стадии не превышала !2 — l3",.