СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕАРАТА КАЛЬЦИЯ ИЗ ДИСТИЛЛЕРНОЙ ЖИДКОСТИ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Изобретение относится к области переработки дистиллерной жидкости, образующейся в производстве кальцинированной соды по аммиачному методу, так и к способу получения стеарата кальция, используемого для стабилизации пластических масс на основе поливинилхлорида, перхлорвиниловой смолы и искусственных кож, в производстве лакокрасочных материалов.

Известен способ получения стеарата кальция [Патент РФ 2124495, 10.01.99. бюл. №1].

Сущность известного способа заключается в следующем:

1. Стеариновую кислоту предварительно растворяют при 70-75°С в 4-6-кратном избытке по отношению к массе стеариновой кислоты в водно-спиртовом растворе при объемном соотношении спирт : вода (1,5…0,5):(0,5…1,5) соответственно. В качестве спиртоводного раствора используют растворы спиртов С1-С4, время растворения 30-40 мин.

2. Полученную смесь подвергают взаимодействию с 18-25%-ным водным раствором гидроксида кальция. При этом мольное соотношение стеариновой кислоты и водного раствора гидроксида кальция 2:(1,3…1,5). Время реакции 2 часа.

3. Готовый продукт с кислотным числом 2 мг КОН/г отфильтровывают, промывают водой и сушат горячим воздухом при 80-90°С. Выход продукта составляет 99,2%.

Недостатками известного способа являются:

1. Сложность технологии, обусловленная многостадийностью синтеза, включающей: растворение стеариновой кислоты в спирте, стадию синтеза стеарата кальция, стадию фильтрации и стадию сушки готового продукта.

2. Безвозвратные потери спиртоводного раствора и проведение процесса в избытке гидроксида кальция ведут к удорожанию процесса. В известном способе не указывается возможность повторного использования спиртоводного раствора. Если предположить повторное использование спиртоводного раствора, то возникает необходимость регенерации растворителя, что связано с потерями и усложнением процесса.

3. Энергоемкость процесса, обусловленная наличием стадии сушки готового продукта.

Известен способ получения стеарата кальция взаимодействием стеариновой кислоты и гидроксида кальция при нагревании и интенсивном перемешивании. Особенность способа заключается в проведении процесса в присутствии растворителя, ацетона или водно-ацетоновой смеси (с содержанием ацетона не менее 25% (масс.)) взятом в 4-6-кратном избытке по отношению к массе стеариновой кислоты при эквимольном соотношении стеариновой кислоты и гидроксида кальция при температуре 40-50°С.

Время реакции составляет 1 ч. После синтеза реакционную массу охлаждают, отфильтровывают под вакуумом и высушивают в сушильном шкафу при температуре не выше 100°С [Патент РФ 2156758, С07С 51/41, 53/126, 27.09.2000. Бюл. №27].

Недостатками известного способа являются:

1. Сложность технологии, обуславливаемая многостадийностью процесса (синтез стеарата кальция; фильтрация реакционной массы; сушка готового продукта). Кроме того, в процессе используется взрывоопасный растворитель - ацетон.

2. Энергоемкость процесса, связанная с наличием стадии сушки стеарата кальция и необходимостью подогрева реакционной массы до температуры 40-50°С.

3. Безвозвратные потери растворителя - водного раствора ацетона, т.к. способ не предполагает повторного использования водного раствора. Даже в случае повторного использования растворителя, возникает необходимость регенерации растворителя, что приводит к потерям растворителя и усложнению технологии.

4. Длительность процесса. Время реакции составляет 1 час. Кроме того, время процесса увеличивается из-за наличия стадии сушки.

Сушка стеарата кальция является длительной и энергоемкой. Хотя в прототипе не указано время сушки, по данным авторов изобретения оно составляет 3-4 часа под вакуумом, в зависимости от содержания воды в пасте.

5. Недостаточная сырьевая база (используют только стеариновую кислоту и гидроксид кальция).

Известен способ получения стеарата кальция взаимодействием стеариновой кислоты и оксида или гидрооксида кальция при эквимольном соотношении реагентов и интенсивном перемешивании, при этом процесс проводят в твердой фазе при атмосферном давлении и температуре 18-25°С в присутствии цеолита типа СаХ в количестве 6,7-16 мас. % (см. пат. RU №2259993, кл. С07С 51/41, С07С 53/126, опубл. 10.09.2005 г.).

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса, высокая энергоемкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является промышленный способ получения стеарата кальция (Б.Г. Горбунов. Химия и технология стабилизаторов полимерных материалов. Химия. 1981, с. 350-352). Способ включает следующие стадии: 1. Получение натриевой соли стеариновой кислоты по реакции С₁₇H₃₅COOH+NaOH →С₁₇H₃₅COONa+H₂O

2. Получение стеарата кальция обменной реакцией стеарата натрия и хлорида кальция

2C₁₇H₃₅COONa+CaCl₂ → (C₁₇H₃₅COO)₂Ca+2NaCl

3. Промывка суспензии стеарата кальция.

4. Сушка стеарата кальция в сушилке.

По этой технологии стеарат кальция получают на заводе "Люминофор" г. Ставрополь и на химическом заводе г. Кинешма.

Недостатками известного метода являются:

1. Использование дорогостоящего реагента NaOH.

Техническим результатом изобретения является расширение сырьевой базы получения стеарата кальция и удешевления процесса.

Технический результат достигается за счет способа получения стеарата кальция из дистиллерной жидкости - отхода содового производства, включающий образование растворимой соли стеариновой кислоты и переводе ее в нерастворимую соль кальция, отличающийся тем, что вместо гидроксида натрия используется водный раствор аммиака, в качестве источника хлорида кальция - дистиллерную жидкость, при мольном соотношении C₁₇H₃₅COOH:NH₃:СаСl₂=1:1,1:0,5, при этом получение стеарата кальция ведут при нагревании до 65-70°С и перемешивании в течение 20-30 минут, последующей фильтрации, промывки и сушки осадка при 80°С.

Отход производства кальцинированной соды включает 106,2 г/дм³ СаСl₂, 59,35 г/дм³ NaCl, 1,66 г/дм³ Са(ОН)₂, 0,58 г/дм³ CaSO₄, рН 11,1.

Сущность способа получения стеарата кальция заключается в следующем.

В реакционный сосуд загружают стеариновую кислоту, водный раствор аммиака и воду. Полученный раствор интенсивно перемешивают и нагревают до 65-70°С до полного растворения стеариновой кислоты. Добавляют дистиллерную жидкость и перемешивают 20-30 минут. Мольное соотношение C₁₇H₃₅COOH:NH₃:СаСl₂=1:1,1:0,5.

Химизм процесса:

C₁₇H₃₅COOH+NH₃→C₁₇H₃₅COONH₄

2С₁₇H₃₅COONH₄+CaCl₂→(C₁₇H₃₅COO)₂Ca+2NH₄Cl

Через 30 минут суспензию фильтруют, осадок стеарата кальция промывают водой до отрицательной реакции на хлориды и сушат горячим воздухом при температуре 80°С. Выход стеарата кальция составил 96-98%. По физико-химическим показателям стеарат кальция соответствует требованиям и нормам ТУ 6-22-05800165-722-93.

Пример 1. В реакционный сосуд загружают стеариновую кислоту 28,4 г, 110 мл 1,7%-ного водного раствора аммиака и 500 мл воды. Полученный раствор интенсивно перемешивают и нагревают до 65-70°С до полного растворения стеариновой кислоты. При постоянном перемешивании добавляют 52,3 мл дистиллерной жидкости, перемешивают 20-30 минут. Отделяют стеарат кальция фильтрованием, осадок промывают водой 3 раза по 500 мл с последующим фильтрованием и сушат горячим воздухом при температуре 80°С. Выход продукта составил 96%. Кислотное число 1,67 мг КОН/г, Т_пл=145°С.

Изобретение может быть использовано на предприятиях производства кальцинированной соды с целью утилизации отхода производства кальцинированной соды (дистиллерной жидкости) с получением стеарата кальция.

Преимущества предлагаемого способа:

1) используется дистиллерная жидкость - отход производства кальцинированной соды;

б) используется дешевый реагент- водный раствор аммиака для активирования стеариновой кислоты;

в) снижается содержание солей кальция в дистиллерной жидкости.