Способ получения сульфида калия

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

10919

1 с.» (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.03.76 (21) 2332331/23-26 с присоединением заявки Ж— (23) Приоритет

Опубликовано 25.01.80, Бюллетень М

Дата опубликования описания 25.01.80

Кл, В 17/28

Пкударстввииый комитет

СССР ао делам изобретеиий и открытий

К

832 (088.8) Д. 3. Крикливый, А. А. Пономаренко и О. С. Климович (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИДА КАЛИЯ

1О

Изобретение относится к способу получения сульфида калия, находящего применение в производстве красителей, поташа. других отраслях химической промышленности.

Известны способы получения сульфида калия путем взаимодействия металлического калия с элементарной серой при 200 — 300 С в вакууме, или путем взаимодействия элементарной серы с металлическим калием, растворенным в жидком аммиаке (1).

Недостаток способов — высокая стоимость сульфида калия за счет использования дорогостоящих исходных реагентов..

Наиболее близким ло технической сущности к предлагаемому является способ получения сульфида калия путем восстановления К2$04 природным газом при 800 — 950 С (2).

Недостатки способа — большая продолжительность процесса и низкий выход продукта (-52,2%), обусловленные ведением процесса в расплаве, необходимостью дробления плава и трудностью отделения сульйила калия от невосстановившегocR сул ьфата калия.

Бель изобретения — повышение выхода целевого продукта.

Цель достигается тем, что сульфат калия берут в смеси с окисью магния в весовом отношении MgO: K $04 равном 0,7 — 2,3 и подвергают восстановлению природным газом при 800-1050 С.

Способ осуществляют следующим образом.

Оборотную окись магния и сульфат калия после сушки смешивают в весовом отношении

0,7 — 2,3 и направляют во вращающуюся или шахтную печь, где при 800-950 С происходит восстановление К2$04 природным газом или водородом, или окисью углерода, или их смесями. Отходящие газы процесса охлаждаются в теплообменниках и направляются на выхлоп.

Из твердых продуктов после охлаждения выщелачивают сульфид калия. Окись магния отделяют от раствора, сушат и возвращают в процесс. Из раствора кристаллизуют K S, который после сушки расфасовывают как го товый продукт.

7109

1О

0,3

950

13

67,8

Остаток расплавляется

850

13

84,37

Остаток легко дробится

99,40

0,70

950

13

Остаток слабо спекается

1000

82,70

Остаток оплавляется

0,92

950

92,32

Остаток легко дробится

1000

96,16

Слабое спекание остатка

950

6,5

70,45

Остаток рассыпается

1,20

950

99,80

800

56,71

1,40

78 45

Остаток рассыпается

20

98,84

10

99,12

19,5

2,3

1000

98,2

19,5

2,3

1050

99,3

3,5

1050

28,89,2

Восстановление Kg $04 природным газом, водородом и окисью углерода начинается при 750 — 800 С, однако скорость процесса при этих температурах весьма незначительна, Повьпцение же температуры обжита приводит к плавлению твердой базы в результате образования эвтектической смеси К S — K> $04.

Наличие жидкой д>азы приводит к уменьшению реакционной поверхности и снижению скорости процесса. добавка окиси магния к сульфату калия позволяет повысить температуру обжига

Как видно из таблицы, повышение количества окиси магния в сульйатной шихте позволяет проводить процесс восстановления при более высокой температуре, что также сокра19 4 и, при отношении Mg0: KIS04 0,7--2,3, нв1х. та в интервале температур 800-1050 Ñ остается твердой и легко дробится. Выбор окиси магния обусловлен ее тугоплавко."тью, химической устойчивостью и низкой стоимостью.

Степень превращения сульфата калия в

Kq S составляет 98,5 — 99,5%.

Влияние температуры, времени и скорости подачи восстановителя на степень восстановления KqSOq поясняется таблицей. шает длительность его. протекания. Шихта, в которой отношение,g0 - К $04 2,3, при

1050 С за 7 мин подвергается практически полному восстановлению и превышает почти

710919 о р м p л а изосретeff и я

Псгпгисное

Тираж 565

ЦНИИПИ Заказ 8580/9

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Прсс с Оная, 4 на 11% уровень восстановления шихты прн отношении Mg0: К $04 1 4. В этом режиме восстановление шихть1 отношением MgG: К2$04

0,7 происходит гораздо хуже иэ-эа плавления остатка. Уже при 1000 С степень восстановления сульфата в этой шихте примерно на 17% ниже, чем при 950 С. При отношении УдО

: KISO4 0,7 практически полное восстановление K2$04 достигается за 15 мин при

950 С; при отношении Mg0: К,$04 1,4 этот О же уровень достигается при 1000 C за 10 мин, а при отношении 2,3 при 1050 С за 7 мин.

Эти даннь1е указывают на то, что для сокращения продолжительности процесса необходимо восстановление сульфата вести при более высоких температурах при условии предотвращения образования жидкой фазы. Последнее условие обеспечивается путем введения в состав шихты дополнительно окиси магния.

Выход сульфида калия определяется степеньи1 2-" превращения К2$04. Чем она выше, тем выше выход сульфида калия. При одинаковой про.должительности процесса выход сульфида, как и скорость превращения возрастает при повыц1ении температуры, а; следовательно, при увеличен пи содержания IgO в сульфатной шихте.

Увеличение содержания MgO в шихте выше весового отношения MgO: Кз$04 2,3 нецелесообразно, поскольку снижается содержание в нп1хте Kq$04, что приводит к снижению скорости протекания восстановительного процесса.

Так при весовом отношении MgO: Kq$04

3,5 степень восстановления при 1050 С составляет лишь 89%, что на 10% ниже, чем при восстановлении шихты с отношением 2,3. 35

Снижение отношения ниже 0,7 также нецелессобразно из-за уменьшения скорости процесса и перехода его в жидкся1азный1 режим (см. таблицу).

Пример 1. Безводные КSQ4 (59 г) и hl!gQ (4,1 I) смешивают е отношении 0,7, загружают в реактор и восстанавливают природным 1 азом npff 800-825 C. Через 20—

30 мин прогукты выгружают из реактора, СХЛажг1аЮт И ВЫЩЕЛаЧИВаЮт Иэ НИХ СУЛЬФИД калия. Склсь магния отделяют от раствора фильтрацией. Раствор упаривают и получают сульфид калия. В результате проведения OI!ераций получают 4,1 г возвратнои MgO и 3,7 г

6 сунь|ила калия. Выход целевого нрсцук-а

84,4%.

Пример 2. Смешивают 5.2 г К.. S0. и 4,8 MgO {отнсше1гие Уд0: KISO4 0,9";, загружаюг в реактор и вссста11авливают при

925 — 950 С 15- 2II мин. После разделения КоМ пснентсв остатка 1-,случают 4,8 г Mg0 н 3, г

;-,ульфида калия. Выход, целевого продукта

92,3%.

Пример 3. Смен гва1ст 4,2 г Kq $04 и 5,8 г Мд0 (or .ношение MgO: Cq$04 1,4-)1 загружают в реактор и восстанавливают природным газом при 975 — 1000 С 10 — 15 мин.

После ра л ления компонентов остатка получа1от 5,8 г MgQ и 2,6 I сульфида калия. Выход целево o продукта 99,2%, П р и л4 е р 4. Сме 1тивают 5 г Kq$04 и

11,5 г hf!aO (стнс1 е1 ие 2,3), загружают в кварневый реактор с фарфоровой циафрагмой.

Реактор устанавливают вертикально в элсктропечь,, после чего системупромывагст инертным газом (азотом), Печь нагревают до 1050 С, при достижении этой температуры включают подачу природного газа. Через 7 — 8 мин включают промывку системы инертным газом, отключают нагрев, схла",кдают печь, затем иэвлека1ст восстановленный остаток. После вьш1елачиваниЯ >ма $ нз Остатка, ОтдслениЯ PecTBGPB ст Мд0, efo упарнвания и сушки продуктов получают 11,5 г л1д0 и 3,1 г К $. Выход цслевого продукта 99,3., 1. Способ пслуче1сия сульфнда калия, гутем

Hoc icLHoKIeE!IIII сулл<ча1а KBJII I, газообразным вссстанол.:"иием при высокой температуре, с т л и Ч а EO ш и If С Я тем, что„e целью

noвышения енхсд (елевсгО продукта, сульфат калия беруг в смеси с окисью магния B.весовом OIHOL1е1111и MgQ . К|S04 > равном 0 l .,4. . Способ по и. 1, о т л и ч а ю ш и и с я тел., что процесс веду1 npf; 800--1050 С, Источники инфсрмацш., принятые во Iffn!EIIO!ffe прн экспертизе

1. Рипану. Р.,Четяну !1. Чесрганическая химия,т. 1, М.. "Мир, 19, 1, с. 106.

2. Журнал прикладной;;имли, 1959, 3", 5 1, :. 216 (прототип).