Метод за получаване на железен (ii) ацетат
Собственици на патент RU 2269508:
Изобретението се отнася до получаването на соли на оцетна киселина, по-специално до получаването на железен ацетат чрез взаимодействие на метално желязо с оцетна киселина в присъствието на окислител. Процесът се провежда при стайна температура в среда от оцетна киселина и оцетен анхидрид при съотношение на техните маси 5:1 в азотна среда. Моларното съотношение на оцетна киселина: желязо: основен железен (III) ацетат е 10:8:1. Интензивното смесване се извършва с високоскоростен лопатков миксер или чрез разклащане при честота 2 Hz. След пълно изразходване на основния железен (III) ацетат, суспензия от железен (II) ацетат се отделя чрез филтруване от нереагиралия железен прах. Утайката се изсушава и филтратът се рециклира. ЕФЕКТ: Изборът на оптимален окислител за основен железен (III) ацетат води до опростяване на процеса.
Изобретението се отнася до метод за получаване на железен ацетат, който намира приложение в различни области на промишлената и лабораторна химическа практика.
Известен метод за получаване на ацетати на двувалентна мед, никел и кобалт чрез взаимодействие на съответните метали с оцетна киселина в присъствието на кислород при 100-120 ° С, кислородно налягане 0,4-0,6 MPa и моларно съотношение на метал и оцетна киселина 1: (5,2-5,3) (A.S. СССР № 1097604).
Неговият недостатък е, че при тази температура разтворимостта на кислорода в течната фаза е много ниска. В допълнение, в присъствието на кислород, железен (II) ацетат лесно се окислява до желязна (III) сол, което изключва използването на този окислител в това изпълнение за получаване на желязна (II) сол от метал и оцетна киселина.
Най-близък до претендирания е метод за производство на кобалтов ацетат (a.s.СССР № 1728222), съгласно който процесът се провежда в колонен реактор, напълнен с метален кобалт със специфична повърхност от 1-1000 cm 2 /g с подаване на оцетна киселина и окислител в моларно съотношение 2: 1 непрекъснато към горната част на колоната с едновременно избиране на воден разтвор на кобалтов ацетат от долната част на колоната и водороден пероксид e или пероцетна киселина се използва като окислител.
Недостатъците на този метод са:
1. Непригодността на този окислител поради лесното окисление на желязната (II) сол до желязната (III) сол, която е ефективен катализатор за разлагането на водороден прекис, особено в хомолитичния вариант, придружено от освобождаване на кислород, който също лесно окислява железния (II) ацетат до желязната (III) сол.
2. Изолирането на продукта чрез изпаряване е твърде енергоемък и бавен етап, чиято икономия е оправдана само при широкомащабно производство, което не може да се очаква за соли на желязо (II), особено тези, които са много нестабилни по отношение на ефектите на атмосферния кислород.
Задачата на предложеното решение е да се намери такъв окислител за желязото, който да не превръща желязната (II) сол в желязната (III) сол, както и да замени изолирането на продукта чрез изпаряване с по-прост процес - филтриране.
Тази цел се постига чрез използване на основен железен (III) ацетат като окислител, а самият процес се провежда в среда от оцетна киселина и оцетен анхидрид в масово съотношение при първоначално натоварване 5: 1 при стайна температура в отсъствие на въздух или в азотна среда и моларно съотношение оцетна киселина: желязо: основен железен (III) ацетат 10: 8: 1 при енергично разбъркване чрез разклащане или с високоскоростна лопатка. миксер, изработен оттрайна инертна пластмаса до пълното изразходване на основния железен (III) ацетат, последвано от отделяне на суспензията на железен (II) ацетат от нереагиралия железен прах, филтриране и изсушаване на утайката в азотна атмосфера, както и връщане на филтрата, който е наситен разтвор на железен (II) ацетат в смес от оцетна киселина и оцетен анхидрид, към повторния процес с ново въвеждане на следващата порция от основен железен (III) ацетат и компенсиране на загубата на компоненти на течните фази по време на филтриране.
Характеристики на използваните суровини
Реактивно желязо съгласно TU 6-09-2227-81
Оцетна киселина съгласно GOST 61-75
Оцетен анхидрид съгласно GOST 5815-77
Основен железен (III) ацетат се получава чрез взаимодействие на желязо с железни оксиди Fe2O3 или Fe3O4 в перлиста мелница в среда на оцетна киселина с добавки на оцетен анхидрид, филтриране на твърдата фаза на железни (III) и (II) соли и допълнително окисляване на остатъчните компоненти на желязната (II) сол до основен железен (III) ацетат при изсушаване на твърдата фаза на сместа от соли.
Осъществяването на предложения процес е както следва. Изчислените количества ледена оцетна киселина, оцетен анхидрид, железен прах и основен железен (III) ацетат се зареждат в реактор тип конична колба, поставен върху механичен шейкър или в апарат с разбъркване с лопаткова бъркалка, изработена от инертна пластмаса, снабдена с разклонителни тръби в капака за потока на азот през газовото пространство. В първия случай реакторът се затваря херметически с капак, включва се механичен шейкър и се наблюдава процесът. Във втория вариант се включва лопаткова бъркалка и през газовото пространство на реактора се подава поток от азот.
Първоначално реакционната смес се оцветява в кафяво-кафяво със суспензия от основен ацетатжелязо(III). Постепенно цветът изсветлява, появяват се снежнобели ивици, след което бързо се превръща в снежнобяла суспензия от железен (II) ацетат върху слой тежък прах от нереагирало желязо на дъното. Разбъркването се спира, суспензията се отделя от желязото и се изпраща на филтруване в азотна атмосфера. Филтратът се връща в реактора, за да се повтори след въвеждане на следващата порция основен железен ацетат и компенсиране на загубите по време на процеса на филтриране. А утайката върху филтъра се изсушава в поток от азот и след това в азотна атмосфера в пещ, след което се използва по предназначение.
При спиране на разбъркването железните частици, като най-тежките, много бързо се локализират в областта на дъното на реактора и лесно се отделят от останалата част от суспензията, която се изпраща за филтруване в азотна атмосфера до получаване на твърда маса железен ацетат върху филтъра, изсушаване на последния върху филтъра и изсушаване в нагрята азотна среда.
Филтратът, който е наситен разтвор на железен (II) ацетат в смес от оцетна киселина и оцетен анхидрид, се връща към повторния процес с допълнително натоварване на оцетна киселина и основен железен (III) ацетат, изразходвани за целевия продукт, както и компенсиране на загубите на течната фаза по време на филтруване.
Добивът на твърдия продукт е 77,1 g или 98,5%. Няма ограничения за броя на повторните процеси (извършени са 6).
240 g оцетна киселина, 48 g оцетен анхидрид, 179,2 g реактивно редуцирано желязо и 76,4 g основен железен (III) ацетат се въвеждат в реактор с плоскодънна конична колба. Реакторът е херметически затворен и монтиран на работната маса на механичен шейкър с честота 2 Hz. Включете шейкъра и наблюдавайте текущите промени в реактора. По време напървите 1,5 часа не се наблюдават видими промени: реакционната маса е кафяво-кафява суспензия, движеща се доста автономно върху железни частици, движещи се в съответствие с работата на механичен шейкър. Освен това реакционната смес постепенно изсветлява и до края на 4-ия час се превръща в снежнобяла суспензия, която е над нереагиралите железни частици. Анализът показва почти пълната липса на желязо (III) в него. От този момент всички следващи операции се извършват в азотния канал. Суспензията от железен (II) ацетат първо се отделя от тежките частици нереагирало желязо, след това се филтрува, утайката се изсушава в азотна атмосфера и филтратът се връща към втория процес, заедно с допълнително зареждане на оцетна киселина и зареждане на нова порция основен железен (III) ацетат, както и компенсиране на загубите на течна фаза по време на филтруване.
Добивът на железен (II) ацетат е 103,36 g или около 99%.
Положителният ефект от предложеното решение е както следва:
1. Две трети от крайния продукт се образува от окислител, който е по-лесен за получаване на подходяща чистота от прахообразно редуцирано желязо.
2. Няма енергоемък и бавен етап на изпаряване.
3. Процесът се извършва при стайна температура и е доста прост от гледна точка на оборудването.
4. Като продукт се получава безводен железен (II) ацетат, чиято разтворимост в среда от оцетна киселина и оцетен анхидрид е приблизително 0,037 mol/kg или по-малко, което предопределя присъствието му предимно в твърда фаза.
5. Процесът не натрупва вещества, които го инхибират. Следователно течната фаза, отделена по време на филтрирането, може да се използва многократно в повтарящи се процеси.
Метод за производство на ацетатжелязо (II) чрез взаимодействие на метално желязо с оцетна киселина в присъствието на окислител, характеризиращ се с това, че като окислител се използва основен железен (III) ацетат, а самият процес се провежда в среда на оцетна киселина и оцетен анхидрид в масово съотношение при първоначално натоварване 5: 1 при стайна температура в отсъствие на въздух или в азотна атмосфера и моларно съотношение оцетна киселина: желязо: основен железен (III) ацетат 10 : 8: 1, с енергично разбъркване чрез разклащане при честота 2 Hz или с високоскоростен лопатков миксер, изработен от инертна и издръжлива пластмаса, докато основният железен (III) ацетат се изразходва напълно, последвано от отделяне на суспензията на железен (II) ацетат от нереагиралия железен прах чрез филтриране и изсушаване на утайката в азотна атмосфера, както и връщане на филтрата към повторния процес.