Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
ГИДРООКИСЬ БАРИЯ Получение гидроокиси бария из ВаС^ и NaOH
Реакцию обменного разложения
ВаС12 + 2МаОН = Ва(ОН)2 + 2МаС1
Осуществляют в цилиндрических обменниках-кристаллизаторах из нержавеющей стали, снабженных водяной рубашкой для охлаждения и мешалкой (45 об/мин). В аппарат загружают раствор хлористого бария, имеющий концентрацию 365 г/л ВаС12 и температуру 40°, и затем, прн непрерывном размешивании, спускают из мерника раствор едкого натра (650 г/л) с 18%-ным избытком против стехиометрического количества. Массу размешивают 1 ч и затем пускают в рубашку воду для охлаждения. После охлаждения до 25° (продолжающегося 12—15 ч) массу спускают на фильтр для отделения кристаллической гидроокиси бария Ва(ОН)2 • 8Н20. Продукт промывают на фильтре водой до содержания хлора
Меньше 0,09% и отжимают под вакуумом. Степень перехода бария в продукт составляет ~72%. Маточный раствор, содержащий (в г/л): NaCl 180—200, Ва(ОН)2 до 30 и NaOH 30—60, а также промывные воды (30—40 г/л NaCl И 20—25 г/л Ва(ОН)2) используют для растворения хлористого бария, направляемого для осаждения углекислого бария.
На 1 т технического продукта расходуют: 0,92 т хлористого бария (95%), 0,37 т жидкой каустической соды (92%), 0,085 т кальцинированной соды (для использования бария из маточного раствора и промывных вод), 1,41 мгкал пара, 50 ж3 воды, 57 квт-ч электроэнергии; в качестве побочного продукта получается 0,15 г ВаСОз (100%). Как показали исследования105, описанный здесь производственный режим не является оптимальным и может быть улучшен.
Bad, 0J0^03 ixmopoj«0«0Ва(ОН)г Экбибаленты. дш единицы |
Рис. 141. Диаграмма системы ВаС!2 — NaOH —Н20 при 30°. |
Ва(ОН); 8НгО Cotl/J |
P5t>, NaOH Л (ОН), |
В системе ВаС12—NaOH—Н20 при 30° могут присутствовать следующие твердые фазы: ВаС12 • 2Н20, ВаС1 (ОН) • 2Н20, Ва (ОН)2 • 8Н20, Ва(ОН)2 • ЗН20, Ва(ОН)2 • Н20, NaCl И NaOH- • Н20 (рис. 141). Наибольший выход Ва (ОН) 2 • 8Н20 получается из раствора, содержащего эквимолекулярные количества ВаС12 и NaOH (точка В) при завершении кристаллизации в точке А и при водном числе исходного раствора 22—23. Описанным же выше производственным условиям соответствуют водное число 16,4 и 18%-ный избыток NaOH. Хотя избыток NaOH И увеличивает очень немного выход гидроокиси бария, но влечет значительное увеличение расхода щелочи, а уменьшенное водное число приводит к загрязнению осадка примесями, отмывка от которых влечет за собой потери гидроокиси бария. Исходный раствор оптимального состава при использовании жидкой каустической соды с концентрацией 650 г/л NaOH Получается при добавлении ее к 22% раствору ВаС12. Дозировать NaOH Следует с избытком ~ 1 % во избежание потерь ВаС12. Если, кроме этого, после отделения основ
ной Массы кристаллов Ва(0Н)2-8Н20 при 25° центрифугированием, охладить маточный раствор до —5° и выделившиеся дополнительно кристаллы вместе с основной их массой перекристаллизовать растворением в воде при 80° и охлаждением до 25°, то можно получить технический продукт со значительно меньшими затратами сырья на 1 т: 0,785 т хлористого бария (95%), 0,265 т жидкой каустической соды (92%), 0,027т кальцинированной соды (95%), 0,85 т пара, 2,2 г конденсата, ~20 ж3 воды, 100 квт-ч электроэнергии; в качестве побочного продукта получается всего 47 кг
О расчете степени использования бария и NaOH См.106.
Разработан метод ступенчатой вакуум-кристаллизации Ва(0Н)2-8Н20 достаточно крупных размеров из горячего раствора (75—80°), полученного взаимодействием 40% раствора NaOH С 19—20% раствором ВаС12-2Н20. При расходе воды на промывку кристаллов 1—1,5 кг на 1 кг продукта содержание. в нем С1~ меньше 0,05% 1W.
Возможно непрерывное осаждение Ва(0Н)2-8Н20 42—44% раствором NaOH Без подогрева исходного раствора ВаС12 (24— 28% ВаС12-2Н20) при скорости потока последнего не более 6 л/ч На 1 л рабочего объема аппарата. Избыток щелочи в реакционной смеси —10%, а ее температура 20—25°, но при 5—6° достигается наибольший выход продукта. Такой «холодный» способ повышает производительность аппаратуры 108.
(1) (2) (3) (4) |
Запатентован109 способ дегидратации продукта горячим воздухом (100—225°) в распылительной сушилке, куда подают расплав Ва(0Н)2-8Н20 или раствор Ва(ОН)2. Для уменьшения содержания ВаС03 в продукте воздух рекомендуют очищать от С02.