專利名稱：用溴素和堿生產(chǎn)溴化鈉、溴酸鈉、溴化鉀和溴酸鉀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以溴素、氫氧化鈉生產(chǎn)溴化鈉、溴酸鈉以及用溴素和氫氧化鉀生產(chǎn)溴化鉀和溴酸鉀的技術(shù)，屬無(wú)機(jī)化學(xué)中的溴化物和溴氧化物領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
溴化鈉用于制感光膠片，醫(yī)藥上用作利尿劑、鎮(zhèn)靜劑，有加強(qiáng)大腦皮層抑制過(guò)程的作用。在合成香料、醫(yī)藥和染料等工業(yè)上作為溴化劑。也用作化學(xué)試劑。
溴化鉀用于醫(yī)藥作神經(jīng)鎮(zhèn)靜劑，攝影用以制溴化銀紙，還用于雕刻及石印，制特種肥皂，作分析試劑，分光和紅外線的傳遞。
溴酸鈉用于印染助劑，日用化學(xué)品上燙發(fā)藥劑；也可用作化學(xué)試劑；與溴化鈉混用作為金礦中的黃金溶解劑。
溴酸鉀是常用的氧化劑，可作為分析化學(xué)中的基準(zhǔn)物質(zhì)。用于點(diǎn)滴分析測(cè)定鎵。3％的溴酸鉀溶液可用來(lái)精制水銀。也可以用作魚(yú)肉罐頭的添加劑、羊皮處理劑。在食品工業(yè)上，使用微量的溴酸鉀處理面粉，能夠提高面粉的烘焙質(zhì)量。
由于這些產(chǎn)品有上述諸多用途，其生產(chǎn)工藝在不斷改進(jìn)，目前生產(chǎn)溴化鈉有①尿素還原法，是將純堿、尿素用熱水溶解，通入溴素，控制溫度，溴被還原溴化鈉。然后加入活性炭脫色、過(guò)濾、蒸發(fā)、結(jié)晶，即得成品。②中和法。系將氫溴酸與純堿溶液中和，使PH在7.5～8之間，離心過(guò)濾，濃縮結(jié)晶即得成品。
此外，還有從海水提溴生產(chǎn)溴酸鈉的母液，用亞鐵還原法和鐵溴法制取。
溴化鉀的生產(chǎn)方法有①鐵溴法，即由鐵屑與溴素作用，生成溴化鐵，再與過(guò)量的碳酸鉀共煮、過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶，即得成品。
②尿素還原法，系用苛性鉀或碳酸鉀與溴反應(yīng)，以尿素還原反應(yīng)生成的溴酸鹽，再將溶液過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶，即乃成品。
溴酸鉀生產(chǎn)方法有①電解氧化法，系將溴化鉀水溶液通以直流電，使溴化鉀在陽(yáng)極氧化方溴酸鉀，電解制得的溴酸鉀粗品內(nèi)含溴化鉀、經(jīng)水洗、結(jié)晶、過(guò)濾、離心、干燥即得溴酸鉀成品②溴—?dú)溲趸浄?，系將溴通入氫氧化?或碳酸鉀)溶液而制得溴酸鉀的方法。反應(yīng)過(guò)程中除生成溴酸鉀外，同時(shí)生成溴化鉀。由于它們的溶解度不同，溴酸鉀結(jié)晶析出，經(jīng)冷水洗滌、干燥即得成品，還必須進(jìn)行重結(jié)晶予以精制。
此外，尚有氯氣氧化法及將硫酸鉀與溴酸鋇反應(yīng)而制取溴酸鉀的方法。也可用氫氧化鋇、溴素、氫氧化鋰反應(yīng)制取溴化鋰過(guò)程中，產(chǎn)生溴酸鋇沉淀，用碳酸鉀處理沉淀，可得溴酸鉀。
在上述各種方法中最接近本發(fā)明的生產(chǎn)技術(shù)是溴素、氫氧化鉀法。但所有工藝都沒(méi)有除游離溴，這樣游離溴揮發(fā)到空氣中污染環(huán)境，刺激人的呼吸道。另外，尿素還原法，使用尿素量很大，使用氫溴酸在80℃下除去雜質(zhì)，則有酸、溴素?fù)]發(fā)到大氣中污染環(huán)境。
溴酸鈉的生產(chǎn)方法有①電解法，系將溴化鈉水溶液通以直流電，使溴化鈉在陽(yáng)極氧化為溴酸鈉，經(jīng)過(guò)濃縮分離、精制、離心、干燥即得溴酸鈉成品。②氯氣氧化法在氫氧化鈉溶液中通入溴；再通入氯氣進(jìn)行溴氯化反應(yīng)制得溴酸鈉，經(jīng)冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、分離、除去氯化鈉，再經(jīng)干燥得溴、酸、鈉成品。
發(fā)明內(nèi)容
本工藝所采用的原材料質(zhì)量要求見(jiàn)表1
本生產(chǎn)工藝分以下三步進(jìn)行第一步溴化鈉粗品的制取溴素通入氫氧化鈉(鉀)溶液進(jìn)于岐化反應(yīng)，調(diào)正比重，PH值，用雙氧水除去游離溴、冷卻、脫水、分離出溴酸鈉(鉀)粗品。
岐化反應(yīng)
即在一個(gè)反應(yīng)罐中放入32％濃度的氫氧化鈉(48％濃度氫氧化鉀)溶液，然后緩緩?fù)ㄈ脘逅兀_(kāi)始通溴流量較大，控制反應(yīng)溫度80℃左右(為放熱反應(yīng))，以后減小，在接近反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)，流量更小，至PH值為6-7時(shí)達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)，停止通溴。將反應(yīng)液比重調(diào)至1.55(制鉀鹽時(shí)為1.45)左右，泵入貯液罐，加入氫氧化鈉(鉀)溶液，調(diào)正PH至10左右，邊攪拌邊加入雙氧水，雙氧水略為過(guò)量以除盡游離溴，直至反應(yīng)液由淡紅色變成無(wú)色，調(diào)PH至6-7(用雙氧水)，其反應(yīng)應(yīng)式為
反應(yīng)液經(jīng)冷卻、蒸汽濃縮、過(guò)濾、泵入貯液罐，冷卻至室溫，大部分溴酸鈉(鉀)結(jié)晶出來(lái)，撈出結(jié)晶，在離心機(jī)內(nèi)分離母液。溴酸鈉(鉀)結(jié)晶又稱溴酸鈉(鉀)粗品待處理。見(jiàn)圖1第二步溴化鈉(鉀)成品的制取將貯液罐中的母液水泵入蒸發(fā)釜進(jìn)行常壓蒸發(fā)，撈出溴化鈉(鉀)結(jié)晶粗品，在離心機(jī)內(nèi)分出母液，母液水調(diào)至比重1.50(生產(chǎn)鉀鹽時(shí)為1.40)左右，返回貯液罐使用。
溴化鈉(鉀)粗品置于溶解罐，在此罐內(nèi)進(jìn)行尿素精制反應(yīng)，在罐內(nèi)加入去離子水，在80℃下攪拌配至比重為1.55(生產(chǎn)鉀鹽時(shí)為1.45)左右溶液，然后加入尿素，攪拌使其溶解之，用氫溴酸調(diào)PH至1，攪勻。再用氫氧化鈉(鉀)溶液微調(diào)至PH6-7，檢測(cè)溶液中是否還有溴酸鈉(鉀)
將所得反應(yīng)液過(guò)濾，過(guò)濾后泵入蒸發(fā)釜，常壓蒸發(fā)提濃，撈出結(jié)晶，在離心機(jī)內(nèi)分離出母液，返回使用。溴化鈉(鉀)結(jié)晶送至烘房烘干，干燥好的物料即可包裝，溴化鈉的母液水返回使用。見(jiàn)圖2第三步溴酸鈉(鉀)成品的制取將溴酸鈉(鉀)粗品放入溶解罐內(nèi)。加入去離子水，在100℃下攪拌溶解，配成飽和溶液，保溫沉淀5小時(shí)，過(guò)濾，過(guò)濾液泵入蒸發(fā)釜，撈出結(jié)晶，離心分離出母液，結(jié)晶送至烘房，干燥后的物料即可包裝。見(jiàn)圖3本發(fā)明的特點(diǎn)1、用上面的工藝，一次投料同時(shí)得到兩種鈉鹽或鉀鹽產(chǎn)品溴化鈉(鉀)和溴酸鈉(鉀)。
2、本工藝將尿素作為精制溴化鈉(鉀)粗品用，即還原少量的溴酸鈉(鉀)，不僅節(jié)約了尿素、氫溴酸，也有利于環(huán)境保護(hù)。
3、本工藝通過(guò)蒸發(fā)濃縮，使溴酸鹽有效地分離出來(lái)。不像現(xiàn)有工藝有許多溴酸鹽在溶液，除去溶液中的溴酸鹽需要較多尿素、氫溴酸，在80℃下除去雜質(zhì)，則有酸、溴素?fù)]發(fā)到大氣中污染環(huán)境。
4、在工藝改進(jìn)中選擇無(wú)污染、無(wú)雜質(zhì)產(chǎn)生的輔助料—雙氧水和尿素。
雙氧水在堿性條件下與溴發(fā)生氧化還原反應(yīng)，除去游離溴酸。過(guò)剩的雙氧水分解成水和氧氣，不污染環(huán)境，不刺激人呼吸道，無(wú)三廢產(chǎn)生又不增加雜質(zhì)，因此不影響最終成品溴化鈉(鉀)、溴酸鈉(鉀)的質(zhì)量。
尿素，其作用是除去溴化鈉(鉀)中少量的溴酸鈉(鉀)，在除雜質(zhì)過(guò)程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，尿素被氧化成氮?dú)?、二氧化碳和水，因量很小，也不造成三廢污染，不分解的則留在母液中，不會(huì)增加產(chǎn)品的雜質(zhì)。
為說(shuō)明本發(fā)明的一次投料獲得兩種產(chǎn)品溴酸鈉(鉀)和溴化鈉(鉀)的生產(chǎn)效益，與尿素還原法以生產(chǎn)1噸溴化鈉為準(zhǔn)在原材料成本上和銷(xiāo)售價(jià)上作如表2表3對(duì)比表2產(chǎn)品銷(xiāo)售價(jià)比較
表3原材料成本對(duì)比表
從表2、表3中可以看出用尿素還原法生產(chǎn)，工廠無(wú)利可圖要關(guān)門(mén)。而用本發(fā)明技術(shù)，工廠可以大量生產(chǎn)。生產(chǎn)溴化鉀、溴酸鉀采用本發(fā)明技術(shù)，收益更大。
在產(chǎn)品質(zhì)量上溴化鈉超過(guò)GB1265-77化學(xué)純能達(dá)到分析純和試劑級(jí)66620D；溴化鉀超過(guò)ZBG85001-88照相二級(jí)能達(dá)到照相一級(jí)；溴酸鈉超過(guò)HG/T2766-1996一等品，達(dá)到優(yōu)等品，溴酸鉀可達(dá)到HG2681-95見(jiàn)表4。
表4
所得鉀鹽產(chǎn)品質(zhì)量可參考上述納鹽質(zhì)量，值得提出的是本發(fā)明的生產(chǎn)技術(shù)第一步溴酸鈉(溴酸鉀)粗品的制取所引起的第三步溴酸鈉(溴酸鉀)成品的制取，其設(shè)備和第二步一樣，對(duì)新建裝置可減少投資，對(duì)現(xiàn)役裝置可提高設(shè)備利用率。
圖1為溴酸鈉(鉀)粗品的制取圖2為溴化鈉(鉀)成品的制取圖3為溴酸鈉成品的制取圖中代號(hào)表示設(shè)備代號(hào)
物流代號(hào)
具體實(shí)施方式
用溴素和32％氫氧化鈉為原料，其重量配比為0.932∶1.456(噸)。
在反應(yīng)罐中放入32％的氫氧化鈉溶液，然后緩緩?fù)ㄈ脘逅?，開(kāi)始通溴量較大，以后減小，在臨近反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)，流量更小，控制反應(yīng)溫度在80℃左右，當(dāng)PH值為6-7時(shí)，終止反應(yīng)，停止通溴。溶液比重調(diào)至1.55左右，其反應(yīng)式如下
加氫氧化鈉溶液使反應(yīng)液PH值控制10左右，邊攪拌邊加入雙氧水約10公斤(雙氧水略為過(guò)量)，除去游離溴，直至溶液由淡紅色變成無(wú)色，調(diào)正PH值至6-7，其反應(yīng)如下
把反應(yīng)液打入貯液罐，冷卻至室溫，大部分溴酸鈉結(jié)晶出來(lái)，撈出結(jié)晶，在離心機(jī)內(nèi)分離出母液，溴酸鈉結(jié)晶付處理。母液水打入蒸發(fā)釜中進(jìn)行常壓蒸發(fā)，待蒸發(fā)掉1/3的體積水時(shí)，撈出溴化鈉結(jié)晶粗品，在離心機(jī)內(nèi)分離出母液，母液水調(diào)至比重1.55左右，返回使用。溴化鈉粗品在溶解罐中，加入去離子水，在80℃下攪拌，配成比重為1.5的溶液，然后加入2公斤的尿素(對(duì)1噸溴化鈉粗品而言)，攪拌溶解后用氫溴酸調(diào)至PH至1，再用氫氧化鈉溶液調(diào)至6-7，檢測(cè)溶液中是否有溴酸鹽。
將反應(yīng)液過(guò)濾，過(guò)濾后打入蒸發(fā)釜進(jìn)行常壓蒸發(fā)，中間補(bǔ)料若干次，待蒸發(fā)釜中有2/3體積結(jié)晶時(shí)，撈出結(jié)晶，在離心機(jī)內(nèi)分離母液，溴化鈉母液水返回使用。
溴化鈉結(jié)晶送至烘房，烘12-14小時(shí)，化驗(yàn)使其水份控制在0.5％以下，干燥好的物料即可包裝。溴化鈉的母液水返回使用。
把溴酸鈉粗品結(jié)晶放入溶解罐內(nèi)，用去離子水在100℃下攪拌溶解，配成飽和溶液，保溫沉淀5小時(shí)，過(guò)濾。過(guò)濾液打入蒸發(fā)釜進(jìn)行常壓蒸發(fā)，中間補(bǔ)料若干次，待釜中有2/3體積結(jié)晶時(shí)，撈出結(jié)晶，在離心機(jī)內(nèi)分出母液，將結(jié)晶送至烘房，烘8-10小時(shí)。干燥后的溴酸鈉即可包裝。溴酸鈉母液水返回使用。
生產(chǎn)溴化鉀、溴酸鉀實(shí)施例同上，只是將原料氫氧化鈉改為氫氧化鉀。
權(quán)利要求
1.一種用溴和堿制取溴酸鈉(鉀)是將溴素通入氫氧化鈉(鉀)溶液內(nèi)，不斷攪拌，待溴素加到一定量時(shí)，有白色結(jié)晶析出，即為溴酸鈉(鉀)粗品，反應(yīng)完成后，將溴酸鈉(鉀)粗品分出來(lái)，甩干、溶解、過(guò)濾、脫水濃縮、甩干、烘干即得成品溴酸鈉(鉀)；而在制取溴化鈉(鉀)時(shí)，則還要在反應(yīng)時(shí)加入尿素作還原劑以便將反應(yīng)中生成的溴酸鈉(鉀)還原成溴化鈉(鉀)，其后續(xù)加工為常規(guī)；本發(fā)明的特征是在同一釜投料反應(yīng)后獲取兩種產(chǎn)品，即將生成物溴酸鈉(鉀)在分離前調(diào)正溶液比重、PH值和用雙氧水除去游離溴，然后再冷卻、脫水分離出溴酸鈉(鉀)粗品，將溴化鈉(鉀)粗品溶解，用尿素除去少量的溴酸鈉(鉀)，兩者的后續(xù)加工為常規(guī)，最終得到合格的成品溴化鈉(鉀)，溴酸鈉(鉀)。
2.如權(quán)利要求1所述的生成物溴酸鈉(鉀)在分離前要調(diào)正溶液比重、PH值和用雙氧水除去游離溴，其特征是溶液比重控制在1.5～1.6范圍PH值應(yīng)為堿性，最好在9～11，雙氧水以除盡游離溴為原則并略有余量。
3.如權(quán)利要求1所述的將溴化鈉(鉀)粗品溶液用尿素除去少量的溴酸鈉(鉀)，其特征是必須是在酸性環(huán)境下進(jìn)行，最佳PH為1左右，可用氫溴酸調(diào)控。
全文摘要
本發(fā)明使用溴素和堿生產(chǎn)溴化鈉、溴酸鈉、溴化鉀和溴酸鉀屬無(wú)機(jī)化學(xué)中溴化物和溴氧化物領(lǐng)域。用溴素與氫氧化鈉(鉀)岐化反應(yīng),調(diào)正比重,pH值,用雙氧水除去游離溴、冷卻、脫水、分離出溴酸鈉(鉀)粗品,母液脫水濃縮得溴化鈉(鉀)粗品。溴化鈉(鉀)粗品溶解,用尿素除去少量的溴酸鈉(鉀)、過(guò)濾、脫水、濃縮、烘干、包裝得溴化鈉(鉀)成品。溴酸鈉(鉀)粗品溶解、過(guò)濾、脫水、濃縮、烘干、包裝得溴酸鈉(鉀)成品。工藝無(wú)污染物產(chǎn)生,產(chǎn)品品種和質(zhì)量可隨市場(chǎng)需要調(diào)節(jié),設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少,利用率高。
文檔編號(hào)C01D3/00GK1354125SQ01138038
公開(kāi)日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者周群領(lǐng) 申請(qǐng)人:周群領(lǐng)