Способ получения металлического кобальта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.08. 81 (21) 3351010/22-02 .($1) М. КЛ.

С 22 В 23/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

t 3) УДК 669. 253 (088. 8) Опубликовано 0711,82. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 07. 11. 82

М.П.Высоцкий, В.Б.Дельник, Н.B.Êàçàêoâ, М.Г.Кацнельсон, В.И.Романов, А.А.Смородин; и А.Г.Свинухов

t !

1 (72) Авторы изобретения (7>) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОБАЛЬТА

Изобретение относится к crwcoбам получения металлического кобальта.

Известен способ получения металлического кобальта из растворов карбонилов кобальта путем их термического разложения (1).

Недостатком данного способа является то, что термическое разложение карбонилов кобальта иэ органических раст- тП воров до металлического кобальта происходит при высокой температуре (180220 C) повышенном давлении водорода (100-300 кгс/см -). Для повышения надежности процесса часто используются носители — неподвижный (например пемза) или движущийся (кизельгур1.

Наиболее близ ким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения металлического кобальта, включающий обработку органического раствора карбонилов кобальта водородом при повышенной температуре и давлении с последуюцей фильтрацией металлического кобальта от раствора. 2 ). 25

Цель изобретения — упроШение технологии процесса.

Поставленная цель достигается тем,. что в способе получения металлического кобальта, включающем обработку З0 органического раствора карбонилов кобальта водородом при повышенной температуре и давлении с последующей фильтрацией металлического кобальта от раствора, обработку карбонилов кобальта ведут при 60-130 С в присутствии некарбонильных соединений кобальта в количестве 0,1-2 моль кобальта на 1 моль кобальта исходного карбонила.

Кроме того„ обработку раствора карбонилов кобальта ведут при да ленни 5-100 кгс/см .

Уменьшение температуры ниже 60 С приводит к уменьшению скорости и степени разложения карбонильного кобальта до металлического. При увеличении температуры вьхие 130 С (как в прототипе) часть металлического кобальта отлагается на поверхности аппаратуры и требуется специальная операция карбонилообразования для его извлечения оттуда. Параметры давления 5-100 кгс/см 2.являются оптимальными для подобных процессов, ниже 5 кгс/см2- падает скорость разложения карбонилов кобальта, выше

100 кrc/см — осуществлять технологию нецелесообразно, так как скорость разложения не увеличивается.

971902

Время реакции 15-60 мин определяется размерами реакционной аппаратуры.

Способ осуществляется следующим образом.

Водород и органический раствор карбонилов кобальта подаются в реактор прямотоком или противотоком,добавляемс>е соединение кобальта (маслорастноримое или нерастворимое в органическом растворителе) подается совместно с органическим раствором карбонилов кобальта или в виде отдельного потока. В качестве добавляемого соединения кобальта, ускоряющего разложение карбонилов кобальта, рекомендуется применять окислы кобальта, гидроокись кобальта, нафтенат кобальта, 2-этилгексанат кобальта, кобальтовые соли кислот C — C или С -С 6,металлический кобальт и другие соединения. Все применяемые соединения, по воэможности, должны быть свободны от примесей других металлов, например, соединений железа, никеля и,других.

В условиях термического разложения карбонилы кобальта практически количественно (больше 98Ъ) превращаются в металлический кобальт. Металлический кобальт отделяется QT оргcLнического раствора, содержащего иное соединение кобальта, декантацией, фентрифугированием или на электромагнитном сепараторе, после чего используется в соответствии с конечным назначением. Добавленное соединение кобальта можно рециркулировать в процессе термического разложения.

В качеотве органического растворителя могут применяться алифатические и ароматические углеводороды, спирты, сложные эфиры, ацетаты, альде гиды и,цругие, в которых карбонилы кобальта растворимы. В равной степени это относится и к смеси укаэанных растворителей или к катализатам: органических реакций (например, к катализатам . гидроформилирования олефинов), которые содержат карбонилы кобальта.

Пример 1. В реактор емкостью

2 л загружают 980 г раствора карбонилов кобальта в толуоле, содержащего 10 г карбонилов кобальта (в пересчете на кобальт), и 13 г СоО (10 г

Со) или 1 моль некарбонильного кобальта на 1 моль карбонильного в

50 г толуола и при 60ОС и давлении

1 0 кгс/см в реакционную смесь подают 2310 нм водорода в течение

60 мин. Получают суспензию 23 г смеси кобальта и СоО в 1000 r толуола, которую пропускают через электромагнитный сепаратрр; фильтрат в количестве 1010 г, содержащий 13 r окиси кобальта, рециркулируют после отгонки 950 r толуола. Металлический кобальт смывают с фильтра толуолом.

Получают суспензию 10 г металлического кобальта в 50 г толуола,ксторую используют в соответствии с назначением, выход металлического кобальта количественный.

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1, однако в реактор загружают 1000 г раствора карбонилов кобальта, содержащего 20 г карбонилов (в пересчете на кобальт), в гептане, 10 г нафтената кобальта (в пересчете на кобальт) или 0,5 моль некарбонильного кобальта на 1 моль карбонильного н 200 г гептана и при 80 С и дано ленни 60 кгс/см реакционную смесь обрабатывают 30 нм водорода 40 мин.

Получают 1260 г суспензии, содержащей 20 г металлического кобальта и

10 г растворимого нафтената кобальта (в пересчете на кобальт),н гептане.

После фильтрации не центрифуге получают 22 г порошка, содержащего 20 г металлического кобальта, фильтрат, содержащий 10 г нафтената кобальта, после отгонки гептана рециркулируют в процесс гидрирования. Выход металлического кобальта 100Ъ.

Пример 3. Процесс ведут аналогично примеру 1, однако в реакцонную смесь суспензию закиси кобальта не добавляют. При тех же самых параметрах процесса после фильтрации получают 6 г кобальта в 50 г толуола или

60Ъ кобальта от потенциала.

II р и м е р 4. Процесс ведут аналогично примеру 1,однако в-реакционЗ5 ную смесь добавляют 0,65 г Со0 (0,5 г Co) или 0,05 моль некарбонильного кобальта на 1 моль карбонильного. При тех же самых параметрах процесса после фильтрации получают

40 8 г кобальта в 50 r толуола или 80Ъ кобальта от потенциала.

Как видно из примера 4, при уменьшении количества некарбонильных соединений кобальта менее 0,1 моль на

45 моль карбонильного кобальта разложение карбонильного кобальта до металлического неполное. Увеличение количества некарбонильных соединений кобальта выше 2 нецелесообразно по экономическим соображениям — унеличинаются размеры аппаратуры для отделения металлического кобальта (затрудняется фильтрация) и увеличиваются механические потери ценных соединений кобальта.

Пример 5. Процесс ведут аналогично примеру 1, однако в реактор загружают 1000 г продуктов гидроформилирования пропилена в среде бутилоных спиртов, содержащих 400 г масляных альдегидов, 560 г бутилоных спиртов, 34 г побоч :.:ых продуктов ре— акции гидроформилиронания и 2 г карбонилон кобальта (в пересчете на кобальт) и 200 г суспенэии металли-. ческого кобальта (4 г Col н бутило—

971902

Формула изобретения

Составитель Л. Рякина

Техред Т.Фанта Корректор Г. Решетняк

Редактор К. Волощук Заказ 8484/10 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вых спиртах или 2 моль некарбонильного кобальта на 1 моль карбонильного. Реакционную смесь обрабатывают

1,2 нм Напри 110 С и давлении

2. о

40 кгс/см - 30 мин. Получают 1195 г суспензии, содержащей 6 г металлического кобальта. Суспензию разделяют на электромагнитном сепараторе или центрифуге. Металлический кобальт смывают 29 г бутиловых спиртов. Получают 300 r бутиловых спиртов, содержащих 6 г металлического кобальта. Часть суспензии возможно рециркулировать в процессе восстановления карбонилов кобальта, остальная часть используется в соответствии с целевым назначением, 1190 r раствора продуктов гидроформилирования пропилена, содержащего 0,001 мас.Ъ Со, также используют в соответствии с назначением. Выход металлического кобальта 100% от потенциала.

Пример б. Процесс ведут аналогично примеру 1, однако в реактор загружают 1000 г раствора карбонилов кобальта, содержащего 5 г карбонилов (в пересчете на кобальт) в изобутил-. изобутирате, 50 г изобутилизобутирата, содержащего О, 5 r кобальтовой соли гептановой кислоты (в пересчете на кобальт или 0,1 моль некарбонильного кобальта на 1 моль карбониль2 ного и при 130 С и давлении 20 кгс/см. в реакционную смесь пропускают 1, 5 нм водорода в течение 30 мин. Получают

1040 r суспензии, содержащей 5 г металлического кобальта и 0,5 г растворимой кобальтовой соли гептановой кислоты. После фильтрации на центрифуге с фильтра извлекают 4,95 г металлического кобальта или 99% от потенциала.

Пример 7. Процесс веду-. аналогично примеру 1, однако в реактор загружают 1000 r раствора карбонилов кобальта, содержащего

15 r карбонилов (в пересчете на кобальт), в н-бутиловом спирте,16 r

Со (ОН)2 (10 r Со) или 0,66 моль некарбонильного кобальта на 1 моль карбонильного и при 110 С и давлении 5 кгс/см реакционную смесь обрабатывают 46 нм водорода. Суспенз зию пропускают через электромагнитный сепаратор и извлекают из него 15 г металлического кобальта или

100% кобальта от потенциала. Фильтрат после дека нтации части растворителя вместе с 16 г Co (OH) рециркуй лируют в процессе гидрирования.

Из приведенных примеров видно, что преимущество. предлагаемого способа заключается в упрощении технологии — снижении температуры разложения до 60-130 С, кроме того, не

1(наблюдается отложений металла на стенках аппарата разложения (весь кобальт образуется в объеме жидкости и в дальнейшем легко отделяется от органического раствора Способ дальнейшего выделения металлического кобальта связан с типом добавляемого соединения — при добавлении маслорастворимых солей целесообразны декантация или центрифугирование кобальта, при добавлении нерастворимых соединений кобальт лучше всего отделить на электромагнитном сепараторе (кобальт остается на электромагнитной поверхности сепаратора, а нерастворимое соединение отфильтровывается вместе с органическим раствором), 1. Способ получения металлического кобальта, включающий обработку органического раствора карбонилов кобальта водородом при повышенной температуре и давлении с последующей фильтрацией металличе "кого кобальта от раствора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, обработку карбонилов кобальта ведут при 60130 С в присутствии некарбонильных

48 соединений кобальта в количестве

G,1-2 моль кобальта на 1 моль кобальта исходного карбонила.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что обработку раствора карбонилов кобальта ведут при давлении 5-100 кгс/см .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сыркин В. Г. Химия и технолбгня О карбонилов металлов. М., "Химия", 1972, с. 69, 86, 198.

2. Патент ГДР Р 63477, кл. С 07 С, С.А, V.70, 87037R.