Спосіб отримання ацетату заліза (ii)
Власники патенту UA 2269508:
Винахід відноситься до одержання солей оцтової кислоти, зокрема, до одержання ацетату двовалентного заліза взаємодією металевого заліза з оцтовою кислотою у присутності окислювача. Процес ведуть при кімнатній температурі серед оцтової кислоти і оцтового ангідриду при їх масовому співвідношенні 5:1 в середовищі азоту. Моцне співвідношення оцтова кислота: залізо: основний ацетат заліза (III) дорівнює 10:8:1. Здійснюють інтенсивне перемішування високошвидкісною лопатевою мішалкою або шляхом струшування з частотою 2 Гц. Після повного витрати основного ацетату заліза (III) фільтруванням відокремлюють суспензію ацетату заліза (II) від порошку заліза, що не прореагував. Осад сушать, а фільтрат повертають у повторний процес. Технічний результат: підбір оптимального окислювача основного ацетату заліза (III) призводить до спрощення процесу.
Винахід відноситься до способу отримання ацетату двовалентного заліза, який знаходить застосування у різних галузях промислової та лабораторної хімічної практики.
Відомий спосіб отримання ацетатів двовалентних міді, нікелю і кобальту взаємодією відповідних металів з оцтовою кислотою в присутності кисню при 100-120°З тиску кисню 0,4-0,6 МПа і мольному співвідношенні металу і оцтової кислоти 1 5,3) (а.с. СРСР №1097604).
Недоліком його є те, що за такої температури розчинність кисню в рідкій фазі дуже мала. До того ж у присутності кисню ацетат заліза (II) легко окислюється в сіль заліза (III), що виключає використання цього окислювача в такому варіанті отримання солі заліза (II) з металу і оцтової кислоти.
Найбільш близьким до заявляється спосіб отримання ацетату кобальту (а.с.СРСР №1728222), відповідно до якого процес проводять у реакторі колонного типу, заповненому металевим кобальтом з питомою поверхнею 1-1000 см 2 /г при подачі оцтової кислоти та окислювача у мольному співвідношенні 2:1 безперервно у верхню частину колони з одночасним відбором водного розчину ацетату кобальту з нижньої частини колони, а як окислювач використовують перекис водню або надуцтову кислоту.
Недоліками цього є:
1. Непридатність даного окислювача через легке окислення солі заліза (II) у сіль заліза (III), яка є ефективним каталізатором розпаду пероксиду водню, особливо за гомолітичним варіантом, що супроводжується виділенням кисню, який також легко окислює ацетат заліза (II) у сіль заліза (III).
2. Виділення продукту шляхом упарювання занадто енергоємна і повільна стадія, економічність якої обгрунтована лише при великих масштабах виробництва, чого не можна очікувати для солей заліза (II), тим більше нестабільних щодо впливів з боку кисню повітря.
Завданням запропонованого рішення є знайти такий окислювач для заліза, який би не переводив сіль заліза (II) в сіль заліза (III), а також замінити виділення продукту упарюванням на більш простий процес - фільтрування.
Поставлена мета досягається тим, що як окислювач використовують основний ацетат заліза (III), а сам процес ведуть в середовищі оцтової кислоти і оцтового ангідриду в масовому співвідношенні в початковому завантаженні 5:1 при кімнатній температурі без доступу повітря або в середовищі азоту і мольному співвідношенні оцтова кислота: залізо: основний ацетат заліза (III) 10:8:1 при інтенсивному перемішуванні шляхом струшування або високошвидкісною лопатевою мішалкою зміцної інертної пластмаси до повного витрати основного ацетату заліза (III) з подальшим відділенням суспензії ацетату заліза (II) від непрореагував порошку заліза, фільтруванням і підсушування осаду в середовищі азоту, а також поверненням фільтрату, що являє собою насичений розчин оцтової кислоти та оцтового ангідриду, на повторний процес з новим введенням чергової порції основного ацетату заліза (III) та компенсацією втрат компонентів рідкої фази при фільтруванні.
Характеристика використовуваної сировини
Залізо реактивне за ТУ 6-09-2227-81
Оцтова кислота згідно з ГОСТ 61-75
Оцтовий ангідрид за ГОСТ 5815-77
Основний ацетат заліза (III) отримували шляхом взаємодії заліза з оксидами заліза Fe2О3 або Fe3O4 в бісерному млині в середовищі оцтової кислоти з добавками оцтового ангідриду з фільтруванням твердої фази солей заліза (III) і (II) та доокисленням залишкових компонентів солі заліза (II) основний ацетат заліза (ІІІ) при підсушуванні твердої фази суміші солей.
Проведення процесу, що заявляється наступне. У реактор, що міститься на механічний струшувач типу конічної колби або ж в апарат з перемішуванням лопатевою мішалкою з інертної пластмаси, обладнаний патрубками в кришці для здійснення протоки азоту через газовий простір, завантажують розрахункові кількості крижаної оцтової кислоти, оцтового заліза, ІІІ). У першому випадку герметично закривають реактор кришкою, включають механічний струшувач і спостерігають перебіг процесу. У другому варіанті включають лопатеву мішалку і подають протоку азоту через газовий простір реактора.
Спочатку реакційна суміш забарвлена в буро-коричневий колір суспензії основного ацетату.заліза (ІІІ). Поступово забарвлення світлішає, з'являються білі прожилки, після чого досить швидко перетворюється на білу суспензію ацетату заліза (II) над шаром важкого порошку непрореагував заліза на дні. Перемішування припиняють, відокремлюють суспензію від заліза і направляють на фільтрування в атмосфері азоту. Фільтрат повертають у реактор на повторний після введення чергової порції основного ацетату заліза та компенсації втрат при фільтруванні процес. А осад на фільтрі підсушують у протоці азоту і далі в атмосфері азоту в сушильній шафі, після чого використовують за призначенням.
При припиненні перемішування частинки заліза як найбільш важкі дуже швидко локалізуються в районі дна реактора і легко відокремлюються від решти суспензії, яку направляють на фільтрування в атмосфері азоту для отримання на фільтрі твердої маси ацетату заліза, підсушування останньої на фільтрі та висушування в середовищі підігрів.
Фільтрат, що є насиченим розчином ацетату заліза (II) у суміші оцтової кислоти та оцтового ангідриду, повертають на повторний процес з дозавантаженням витрачених на цільовий продукт оцтової кислоти та основного ацетату заліза (III), а також компенсацією втрат рідкої фази при фільтруванні.
Вихід твердого продукту становив 77,1 г, або 98,5%. Обмежень кількість повторних процесів не встановлено (проведено 6).
У реактор типу конічної колби з плоским дном вводять 240 г оцтової кислоти, 48 г оцтового ангідриду, 179,2 г реактивної відновленого заліза чистоти і 76,4 г основного ацетату заліза (III). Реактор герметично закривають і встановлюють робочий столик механічного струшувача з частотою 2 Гц. Включають струшувач і спостерігають за змінами, що відбуваються в реакторі. Протягомперших 1,5 годин видимих змін не спостерігається: реакційна маса являє собою буро-коричневу суспензію, досить автономно переміщається над частинками заліза, що рухаються відповідно до роботи механічного струшувача. Далі реакційна суміш поступово світлішає і до кінця 4-ї години перетворюється на білу суспензію, що знаходиться над непрореагували частинками заліза. Аналіз показує практично повну відсутність заліза (III) у ній. Починаючи з цього моменту, всі подальші операції проводять у протоці азоту. Суспензію ацетату заліза (II) спочатку відокремлюють від важких частинок заліза, що не прореагував, потім фільтрують, осад сушать в атмосфері азоту, а фільтрат повертають на повторний процес, разом з дозавантаженням оцтової кислоти і завантаженням нової порції основного ацетату заліза (III), а також компенсації рідкої фази при фільтруванні
Вихід ацетату заліза (II) становив 103,36 г або близько 99%.
Позитивний ефект запропонованого рішення полягає в наступному:
1. Дві третини кінцевого продукту утворюється з окислювача, який отримати належну чистоту простіше, ніж відновлене порошкоподібне залізо.
2. Відсутня енергоємна та повільна стадія випарювання.
3. Процес проводиться за кімнатних температур і досить простий в апаратурному оформленні.
4. Як продукт виходить безводний ацетат заліза (II), розчинність якого в середовищі оцтової кислоти і оцтового ангідриду становить приблизно 0,037 моль/кг і менше, що зумовлює перебування його переважно в твердій фазі.
5. У процесі не накопичуються речовини, які гальмують його. Тому рідка фаза, що відокремлюється при фільтруванні, може використовуватися багаторазово в повторних процесах.
Спосіб отримання ацетатузаліза (II) взаємодією металевого заліза з оцтової кислотою в присутності окислювача, який відрізняється тим, що як окислювач використовують основний ацетат заліза (III), а сам процес ведуть в середовищі оцтової кислоти і оцтового ангідриду в масовому співвідношенні в початковому завантаженні 5:1 при кімнатній температурі без доступу повітря або в середовищі азоту та мольному співвідношенні оцтова кислота: залізо: основний ацетат заліза (III) 10:8:1, при інтенсивному перемішуванні шляхом струшування з частотою 2 Гц або високошвидкісною лопатевою мішалкою з інертної та міцної пластмас повного витрати основного ацетату заліза (III) з подальшим відділенням суспензії ацетату заліза (II) від порошку заліза, що не прореагував, фільтруванням і підсушуванням осаду в атмосфері азоту, а також поверненням фільтрату в повторний процес.