Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ГИДРОКСИЛАМИНСУЛЬФАТА

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно, к получению кристаллического гидроксиламинсульфата (ГАС), который используют в производстве химических реактивов и материалов: лаков, фотореагентов, кинофотоматериалов. ГАС также используется для получения свободного основания гидроксиламина, в основном - для нужд радиоэлектронной промышленности.

Известен способ концентрирования водных солей гидроксиламина (в том числе и сульфата) с применением полупроницаемых мембран (тефлоновых, виниловых, полиолефиновых и их сополимеров) [Патент США 4851125, МПК B01D 13/00, 1989]. Процесс проводят в присутствии растворителя (спирты, гликоли, вода или их смеси): через мембраны уносится растворитель, который удаляют с другой стороны мембраны инертным газом (воздух, азот, гелий, водород, неон, аргон или их смеси) или под вакуумом. Процесс проводят при температуре 10-50°С. Получают раствор соли гидроксиламина с концентрацией не ниже 50% масс. (50-85% масс.). Недостатком данного способа является использование сложной мембранной технологии концентрирования, что значительно ограничивает использование этого способа в промышленности.

Известен также способ получения кристаллического ГАС [Ю.В. Карякин, И.И. Ангелов. Чистые химические вещества, М., Химия, 1974, стр. 94], который получают путем взаимодействия ацетоноксима с водным раствором серной кислоты,

при кипячении с обратным холодильником в течение 1 часа с последующей отгонкой ацетона. В оставшейся раствор вносят активированный уголь, кипятят 10 мин и фильтруют. Выпавшие кристаллы отсасывают на воронке Бюхнера, промывают этиловым спиртом и сушат при 40-45°С. Выход кристаллического ГАС 60-63%, препарат соответствует классификации «ч». Недостатками этого способа являются:

1) препаративный характер способа и, как следствие, сложность воспроизводства этого способа в промышленном масштабе;

2) наличие дополнительной стадии фильтрации для отделения активированного угля.

Наиболее близким решением поставленной технической задачи (прототипом) является способ получения кристаллического ГАС путем упаривания водного раствора ГАС, его кристаллизацией при пониженной температуре (около 10°С), промывкой образовавшихся кристаллов и сушкой [Патент Беларуси 2074, МПК С04В 21/14, 1998]. Упаривание ведут при температуре 80-90°С и остаточном давлении 310-350 мм. рт.ст. Промывку осуществляют водным раствором ГАС при массовом соотношении кристаллов и водного раствора ГАС равном 1:(1,0-0,9), а для промывки используют часть водного раствора ГАС, подаваемого на упаривание, с последующим его возвратом на стадию приготовления водного раствора ГАС. На фиг. 1 приведена принципиальная технологическая схема получения кристаллического ГАС по прототипу. Максимальный выход конечного продукта - кристаллического ГАС достигает 70%. Недостатками прототипа являются:

1) низкий выход конечного продукта;

2) большие энергозатраты, связанные с:

а) наличием стадии упаривания, работающей под вакуумом при остаточном давлении 310-350 мм. рт.ст. и температуре 80-90°С и предусматривающей упаривание водного раствора ГАС с концентрации 300 г/л до 800 г/л;

б) наличием дополнительного центрифугирования после стадии отмывки кристаллов ГАС от примесей сульфата аммония и серной кислоты;

3) использование водного раствора ГАС на стадии отмывки кристаллов ГАС от сульфата аммония (СА) и серной кислоты (СК) и возвратом полученного маточного раствора М-2 (см. фиг. 1) на стадию получения водного раствора ГАС, т.е. значительная часть водного раствора ГАС не участвует на стадии кристаллизации. Это снижает выход конечного продукта.

Целью настоящего изобретения является повышение выхода конечного продукта, снижение энергозатрат и упрощение технологии процесса.

Неожиданно было установлено, что использование алифатических спиртов C₁-С₃ значительно интенсифицирует процесс кристаллизации, позволяет исключить стадии дополнительного центрифугирования и упаривания водного раствора ГАС.

В соответствии с предлагаемым изобретением поставленная цель достигается способом получения кристаллического ГАС из водного раствора ГАС путем кристаллизации при пониженной температуре и перемешивании, центрифугированием, сушкой горячим воздухом и получением нескольких слабоконцентрированных растворов ГАС, их объединением и направлением объединенного потока на стадию получения водного раствора ГАС. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что водный раствор ГАС непосредственно подвергают кристаллизации в присутствии водного раствора алифатического спирта C₁-С₃ при массовом отношении водный раствор ГАС: водный раствор алифатического спирта C₁-С₃ равном 1:(0,5-0,9) с получением смеси слабоконцентрированного водно-спиртового раствора ГАС и кристаллов ГАС, выделяют кристаллы ГАС декантацией, а перед направлением слабоконцентрированного раствора ГАС на стадию получения водного раствора ГАС из него выделяют водный раствор спирта, который направляют на стадию кристаллизации. Принципиальная технологическая схема получения кристаллического ГАС по предлагаемому способу приведена на фиг. 2.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Водный раствор ГАС, содержащий 345,6 г/л ГАС, 11,8 г/л сульфата аммония и 18,2 г/л серной кислоты направляют в кристаллизатор. Туда же направляют водный раствор этилового спирта при массовом соотношении водный раствор ГАС: водный раствор этилового спирта равном 1: 0,9. В кристаллизаторе при перемешивании и пониженной температуре (около 10°С) выпадают кристаллы ГАС. Полученную смесь кристаллов ГАС и слабоконцентрированного водно-этанольного раствора ГАС направляют в конический декантактор, в котором при температуре окружающей среды происходит отстаивание выпавших кристаллов ГАС. С верха конического декантактора отводят слабоконцентрированный водно-этанольный раствор ГАС (маточник М-1), а снизу - влажные кристаллы ГАС, которые направляют на стадию центрифугирования, где получают отжатые кристаллы ГАС и дополнительное количество слабоконцентрированного водно-этанольного раствора ГАС (маточник М-2). Отжатые кристаллы ГАС направляют на сушку горячим воздухом. Получают конечный продукт с выходом 78% с содержанием основного вещества 99,3%. Объединяют маточники М-1 и М-2 и из полученной смеси отгоняют на ректификационной колонне под вакуумом (остаточное давление около 40 мм. рт.ст.) водный раствор этанола, который направляют на стадию кристаллизации, а кубовый остаток - слабоконцентрированный водный раствор ГАС направляют на стадию получения водного раствора ГАС.

Примеры 2-7. Процесс проводят, как и в примере 1. Условия ведения процесса и полученные результаты приведены в таблице.

Как видно из приведенных в примерах данных, преимуществами предлагаемого способа являются:

1) повышение выхода конечного продукта до 78% (против 70% в прототипе), как за счет использования новых технологических приемов (непосредственная кристаллизация водного раствора ГАС, без предварительного выпаривания, в присутствии алифатических спиртов C₁-С₃), так и за счет исключения стадии промывки кристаллов ГАС исходным водным раствором ГАС;

2) значительное снижение энергозатрат за счет исключения из технологической схемы стадии упаривания и одной стадии центрифугирования с заменой ее менее энергоемкой стадией декантации. Новая технологическая стадия - разделение слабоконцентрированного раствора ГАС и водного спирта значительно менее энергоемкая по сравнению со стадией упаривания;

3) упрощение технологии процесса за счет сокращения общего числа стадий (исключение стадии отмывки кристаллов ГАС).