19.06.2019
219.017.883d

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРОКСИДА ЛИТИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002322387
Дата охранного документа
20.04.2008
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам получения пероксида лития. Способ включает взаимодействие гидроксида лития с пероксидом водорода при мольном соотношении гидроксид лития/пероксид водорода, равном LiOH/HО=1,74÷2, и температуре в зоне синтеза 25-35°С. Последующую дегидратацию продукта реакции осуществляют путем воздействия излучения сверхвысокой частоты (СВЧ). Предложенный способ позволяет увеличить выход по литию и снизить затраты на единицу конечной продукции.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам получения пероксида лития.

Известны способы получения пероксида лития путем взаимодействия гидроксида лития с водным раствором пероксида водорода в среде органического растворителя [патент США №2292358, НКИ 23-184, 1942 г.; патент США №3147075, НКИ 23-184, 1964 г; патент США №2488485, НКИ 23-184, 1945 г; патент США №3212850, НКИ 23-184, 1965 г.]. В качестве органического растворителя используют метиловый, этиловый, пропиловый или аллиловый спирты, толуол или ксилол. Способы заключаются в приготовлении суспензии гидроксида лития и водного раствора пероксида водорода при определенном соотношении компонентов, высаливании при добавлении органического соединения образовавшегося перекисного соединения лития (обычно это дигидрат пероксогидрата пероксида лития Li2O2·H2O2·3H2O или дипероксогидрат перекиси лития Li2O2·2Н2O2), отделении осадка фильтрованием или центрифугированием, промывке осадка органическим соединением и термической дегидратации осадка под вакуумом. При этом температура вакуумной сушки колеблется в пределах от 80 до 130°С, а длительность процесса доходит до 36 часов [патент США №3212850, НКИ 23-184, 1965 г.].

Все рассмотренные выше способы обладают рядом недостатков. Во-первых, использование водно-органических растворителей, хотя и понижает растворимость соединений лития в маточном растворе, принципиально не позволяет удалить все ионы Li+ из маточного раствора. За счет этого выход по литию в указанных способах не превышает 85%. Во-вторых, во всех этих способах большой расход растворителя на единицу конечного продукта. Так в способе [патент США №2292358, НКИ 23-184, 1942 г.] на получение 380 г перекиси лития расходуется порядка 8,5 л метанола, а в способе [патент США №3147075, НКИ 23-184, 1964 г.] для получения 39 г перекиси лития расходуется 350 мл толуола или ксилола и по 100 мл метанола и пентана. Большой расход органического соединения обусловлен тем, что образующийся на стадии фильтрации фильтрат и промывочный раствор удаляется из технологического процесса в качестве отходов производства (не регенерируется), т.к. фильтрат и промывочный раствор представляют собой трудно разделяемую смесь воды, растворителя и соединений лития. Таким образом, в способах [кроме патента США №3212850, НКИ 23-184, 1965 г.] в окружающую среду выбрасывается около 15% изначально взятых соединений лития и все органические соединения, что не только экономически невыгодно, но и экологически вредно.

Кроме того, в способах [патент США №3147075, НКИ 23-184, 1964 г.; патент США №2488485, НКИ 23-184, 1945 г.] исходную смесь гидроксида лития и пероксида водорода добавляют в кипящие органические соединения (ксилол, толуол, пропанол, пиридин), а в способе [Т.А.Добрынина. Перекись лития. - М.: Наука, - 1964. - 52 с.] водно-органическая смесь, содержащая перекисные соединения, кипятилась в течение 2 часов. Такие приемы делают данные способы пожаро- и взрывоопасными.

И, наконец, сушка промежуточного аддукта в течение длительного времени в вакууме при повышенных температурах требует больших энергозатрат.

Известен способ получения пероксида лития без использования органических растворителей [патент США №3134646, НКИ 23-184, 1964 г.]. По известному способу к свежеприготовленному насыщенному раствору гидроксида лития добавляют пероксид водорода концентрацией 27-35% в избытке от стехиометрического соотношения до 20%. Полученный раствор под давлением инжектируют в распылительную сушилку. В качестве сушильного агента используется воздух. Температура на входе в сушилку поддерживается на уровне 230°С. Полученный продукт содержит 85% Li2O2, 9% Li2СО3 и 6% LiOH.

Однако данный способ получения пероксида лития также обладает рядом недостатков. Во-первых, низкий выход по литию (даже современные батарейные циклоны не улавливают более 90% целевого продукта), во-вторых, невысокое содержание основного вещества в продукте синтеза и, в-третьих, большие энергозатраты, связанные с необходимостью прогревать большие массы воздуха до температуры 230°С.

Известен способ получения пероксида лития [патент США №3446588, НКИ 23-184, 1969 г.], который заключается во взаимодействии раствора пероксида водорода и моногидрата гидроксида лития, нагреве реакционной смеси, отделении продукта реакции фильтрованием с последующей дегидратацией твердого остатка. Способ осуществляют следующим образом. К водному раствору пероксида водорода (процентная концентрация от 30 до 70%) добавляют моногидрат гидроксида лития. Пероксид водорода берут в избытке до 25% от стехиометрического соотношения, при этом соотношение компонентов в реакционной смеси LiOH/H2O2 составляет от 2:1 до 2:1,25. После добавления всего гидроксида лития реакционную смесь нагревают до температуры 70-100°С. Затем твердый остаток отделяют от маточного раствора и сушат в вакууме при остаточном давлении 0,5-1 мм рт. ст. и температуре 110°С. Выход по литию составляет от 83 до 92%. Получаемый таким образом продукт содержит до 98% пероксида лития.

Хотя в предложенном способе получения пероксида лития и не используются органические растворители, он не избавлен от основного недостатка всех рассмотренных выше способов - низкого выхода по литию. Низкий выход по литию обусловлен тем, что на стадии отделения твердого остатка от маточного раствора с фильтратом из технологического цикла удаляется до 17% начально взятых ионов лития.

Кроме того, нагрев реакционной смеси до температуры 100°С и длительная сушка в вакууме при температуре 110°С требуют дополнительных энергозатрат. Низкий выход по литию, большой расход пероксида водорода на единицу конечного продукта и высокая энергоемкость процесса снижают экономичность процесса.

Известен способ получения пероксида лития [патент Великобритании №1084075, НКИ - CIAN 44, 1967 г., см. также патент США №3185546, НКИ 23-184, 1965 г.], который заключается во взаимодействии раствора пероксида водорода и моногидрата гидроксида лития, при этом соотношение компонентов в реакционной смеси LiOH/H2O2 составляет от 2:1 до 3:1, отделении продукта реакции фильтрованием с последующей дегидратацией твердого остатка. При этом для отделения образующегося осадка от маточного раствора и его дальнейшей промывки используются органические соединения (метанол). Дегидратация полученного после фильтрования твердого остатка осуществляется или сушкой в вакууме в течение 2 часов при температуре 30-55°С, либо сушкой сухим декарбонизированным воздухом при температуре от 23 до 115°С.

Однако использованные в способе по патенту Великобритании №1084075 технологические приемы, в частности применение органических веществ, наличие стадии отделения твердого остатка от маточного раствора фильтрованием или центрифугированием не позволяют обеспечить высокий выход по ионам лития. В данном способе при дегидратации промежуточных аддуктов при получении пероксида лития (вакуумная сушка, сушка в потоке сушильного агента и т.д.) удаление воды сначала происходит из жидкой фазы. Затем следует образование твердой фазы - сольватов пероксида лития, дегидратация которых происходит следующим образом. На поверхности твердой фазы происходит термическое разрушение сольвата, сопровождаемое образованием пероксида лития и удалением паров воды. При дегидратации следующего слоя сольвата пары воды проходят через слой уже образовавшегося пероксида лития, частично вступая с ним в химическую реакцию. Это приводит к снижению содержания основного вещества (пероксида лития) в продукте синтеза. Кроме того, способ характеризуется высокой энергоемкостью и продолжительностью.

Задачей изобретения является повышение экономичности процесса.

Технический результат заключается в увеличении выхода по литию и снижении затрат на единицу конечной продукции.

Технический результат достигается тем, что в способе получения пероксида лития, включающем взаимодействие гидроксида лития с пероксидом водорода при мольном соотношении гидроксид лития / пероксид водорода, равном LiOH/H2O2=1,74÷2, и температуре в зоне синтеза 25-35°С и последующую дегидратацию продукта реакции, дегидратацию осуществляют путем воздействия излучения сверхвысокой частоты (СВЧ).

При указанном мольном соотношении исходных реагентов в температурном интервале 25-35°С происходит кристаллизация моногидрата пероксида лития (Li2O2·H2O) - вещества, содержащего минимальное количество кристаллизационной воды, которую следует удалять на стадии дегидратации. Соответственно, с одной стороны, такой режим взаимодействия приводит к отказу от операции отделения маточного раствора от продукта реакции пероксида водорода и гидроксида лития (стадия фильтрации), что позволяет уменьшить технологические потери ионов лития и сократить расход пероксида водорода на единицу конечного продукта. С другой стороны, чем меньшее количество воды необходимо удалить на стадии дегидратации, тем менее вероятно разложение образовавшегося пероксида лития, т.е. конечный продукт будет содержать максимальное количество целевого продукта - пероксида лития. Следует отметить, что при изменении указанного мольного соотношения LiOH/H2O2 и температурного интервала фигуративная точка состава твердой фазы перемещается в область, соответствующую составу Li2O2·H2O2·3H2O, что приводит к увеличению количества воды, подлежащей удалению на стадии дегидратации, и, в конечном счете, к уменьшению содержания основного вещества в продукте синтеза.

При дегидратации полученной суспензии путем воздействия СВЧ излучения в суспензии возникают объемные источники тепла, что приводит к увеличению скорости удаления паров воды из зоны сушки при более низких температурах. При этом пары воды равномерно удаляются из всего объема суспензии. Это приводит к тому, что вероятность химического взаимодействия целевого продукта (Li2O2) с парами воды, приводящая к образованию гидроксида лития, существенно понижается, т.е. возрастает содержание пероксида лития в продукте синтеза. Для интенсификации удаления паров воды из зоны сушки возможен обдув образцов током предварительно осушенного инертного газа.

Предложенный способ позволяет получать пероксид лития (до 98% основного вещества в продукте синтеза) с выходом по литию более 99% (технологические потери составляют менее 0,5%). Использование для дегидратации СВЧ излучения позволяет повысить производительность процесса по сравнению с вакуумной сушкой до 40 раз и снизить энергозатраты на 60-70%.

Способ осуществляют следующим образом. В реактор с мешалкой и рубашкой, в которую может подаваться либо теплоноситель, либо хладагент, помещают водный раствор пероксида водорода концентрацией 30-85%. После этого при перемешивании добавляют требуемое количество гидроксида лития (можно использовать как безводный LiOH, так и LiOH·H2O) таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 35°С. Мольное соотношение гидроксид лития / пероксид водорода составляет LiOH/H2O2=1,74÷2. После добавления всего пероксида водорода полученную суспензию выдерживают в реакторе при температуре 20-35°С и непрерывном перемешивании не менее часа. После этого суспензию подвергают дегидратации.

Пример 1.

К 10 мл 50% водного раствора пероксида водорода добавляют при постоянном перемешивании 14,8 г моногидрата гидроксида лития (LiOH·H2O) так, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°С. Мольное соотношение LiOH/H2O2=2. После добавления всего LiOH·H2O полученную смесь выдерживают в реакторе при температуре 25°С в течение 1 часа. Затем полученную суспензию делят на 5 частей и помещают в специальной посуде в СВЧ сушилку. Дегидратацию осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 7 минут. Конечный продукт содержит 95,0% пероксида лития. Выход по литию составляет 99,6%.

Пример 2.

К 11,5 мл 50% водного раствора пероксида водорода добавляют при постоянном перемешивании 14,8 г моногидрата гидроксида лития (LiOH.Н2О) так, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°С. Мольное соотношение LiOH/H2O2=1,74. После добавления всего LiOH·Н2О полученную смесь выдерживают в реакторе при температуре 35°С в течение 1 часа. Затем полученную суспензию делят на 5 частей и помещают в специальной посуде в СВЧ сушилку. Дегидратацию осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 7 минут. Конечный продукт содержит 96,4% пероксида лития. Выход по литию составляет 99,7%.

Пример 3.

К 10 мл 50% водного раствора пероксида водорода добавляют при постоянном перемешивании 13,7 г моногидрата гидроксида лития (LiOH.H2O) так, чтобы температура в зоне реакции не превышала 30°С. Мольное соотношение LiOH/H2O2=1,85. После добавления всего LiOH.H2O полученную смесь выдерживают в реакторе при температуре 30°С в течение 1 часа. Затем полученную суспензию делят на 5 частей и помещают в специальной посуде в СВЧ сушилку. Дегидратацию осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 7 минут. Конечный продукт содержит 97,3% пероксида лития. Выход по литию составляет 99,6%.

Пример 4.

К 18 мл 30% водного раствора пероксида водорода добавляют при постоянном перемешивании 13,7 г моногидрата гидроксида лития (LiOH.H2O) так, чтобы температура в зоне реакции не превышала 30°С. Мольное соотношение LiOH/Н2O2=1,85. После добавления всего LiOH.H2O полученную смесь выдерживают в реакторе при температуре 30°С в течение 1 часа. Затем полученную суспензию делят на 5 частей и помещают в специальной посуде в СВЧ сушилку. Дегидратацию осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 7 минут. Конечный продукт содержит 95,4% пероксида лития. Выход по литию составляет 99,5%.

Пример 5.

К 5,2 мл 85% водного раствора пероксида водорода добавляют при постоянном перемешивании 13,7 г моногидрата гидроксида лития (LiOH.H2O) так, чтобы температура в зоне реакции не превышала 30°С. Мольное соотношение LiOH/H2O2=1,85. После добавления всего LiOH.Н2О полученную смесь выдерживают в реакторе при температуре 30°С в течение 1 часа. Затем полученную суспензию делят на 5 частей и помещают в специальной посуде в СВЧ сушилку. Дегидратацию осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 7 минут. Конечный продукт содержит 98,2% пероксида лития. Выход по литию составляет 99,7%.

Пример 6.

К 10 мл 50% водного раствора пероксида водорода добавляют при постоянном перемешивании 7,8 г гидроксида лития (LiOH) так, чтобы температура в зоне реакции не превышала 30°С. Мольное соотношение LiOH/H2O2=1,85. После добавления всего LiOH полученную смесь выдерживают в реакторе при температуре 30°С в течение 1 часа. Затем полученную суспензию делят на 5 частей и помещают в специальной посуде в СВЧ сушилку. Дегидратацию осуществляют при частоте излучения 2500 МГц, мощности 850 Вт в течение 7 минут. Конечный продукт содержит 98,4% пероксида лития. Выход по литию составляет 99,6%.

Предложенный способ получения пероксида лития обеспечивает выход по литию более 99,5% весовых при высоком содержании основного вещества в получаемом продукте (до 98,4% весовых) и минимальном расходе исходных компонентов на единицу конечной продукции. Кроме того, следует особо отметить, что способ получения пероксида лития из пероксида водорода и гидроксида лития экологически безопасен.

Способполученияпероксидалития,включающийвзаимодействиегидроксидалитияспероксидомводородапримольномсоотношениигидроксидлития/пероксидводорода,равномLiOH/HО=1,74÷2,итемпературевзонесинтеза25-35°Сипоследующуюдегидратациюпродуктареакции,отличающийсятем,чтодегидратациюосуществляютпутемвоздействияизлучениясверхвысокойчастоты(СВЧ).
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-1 из 1.
09.06.2018
№218.016.5d50

Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода

Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода. Гидроксид циркония смешивают с полимерным связующим и подвергают формованию экструзией. В качестве связующего используют полимеры из ряда полисульфонов в растворителе тетрагидрофуране. После формования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656490
Дата охранного документа: 05.06.2018
Показаны записи 1-10 из 55.
20.01.2013
№216.012.1b95

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способу получения продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия, используемых в системах жизнеобеспечения человека (СЖО) на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха осуществляют следующим образом. Исходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472555
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b96

Способ получения регенеративного продукта

Изобретение относится к способам получения химических веществ, используемых в изолирующих дыхательных аппаратах и в системах регенерации воздуха, в частности к способам получения регенеративных продуктов на основе супероксида металла. Способ получения регенеративного продукта включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472556
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.02.2013
№216.012.2635

Способ получения гибких адсорбирующих изделий

Изобретение относится к способам получения гибких адсорбирующих изделий. Способ включает смешение порошка пористого адсорбирующего материала (адсорбента), в качестве которого используют цеолиты, силикагели либо их комбинации, с полимерным связующим и формование полученной композиции. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475301
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.05.2013
№216.012.3ce3

Способ получения гибких композиционных сорбционно-активных материалов

Изобретение относится к способам получения сорбционно-активных материалов. Способ включает смешение порошка цеолита или силикагеля либо их комбинации с раствором полимера и формование полученной композиции в изделие требуемой геометрической конфигурации. На смешение с порошком подают раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481154
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.05.2013
№216.012.43b7

Cпособ получения фильтрующе-сорбирующего материала с фотокаталитическими свойствами

Изобретение относится к материалам фильтрующего типа, предназначенным для очистки воздуха от паров и газов вредных химических веществ. Предложен фильтрующе-сорбирующий материал, содержащий тканевую основу, диоксид кремния и фотокаталитически активный диоксид титана в анатазной форме. Массовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482912
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.06.2013
№216.012.4b6d

Способ изготовления химического адсорбента диоксида углерода

Изобретение относится к способам получения адсорбента диоксида углерода, предназначенного для использования в средствах защиты органов дыхания. Способ включает образование дисперсии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и формование волокон адсорбента. Образование дисперсии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484891
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.12.2013
№216.012.8873

Способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода

Изобретение относится к способам стабилизации щелочного раствора пероксида водорода, используемого для синтеза пероксидных соединений щелочных металлов или их композитных смесей. Способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода заключается в последовательном добавлении в раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500613
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.04.2014
№216.012.b068

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способу получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510875
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c452

Система регенерации воздуха

Изобретение относится к устройствам регенерации воздуха в непригодной для дыхания атмосфере, закрытых помещениях, и может быть использовано, например, в респираторах горноспасателей. Система регенерации воздуха содержит поглотительный патрон, который снаряжен поглотителем углекислого газа, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516017
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.06.2014
№216.012.ce67

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых в системах жизнеобеспечения человека. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во взаимодействии стабилизированного сульфатом магния раствора пероксида водорода и гидроксидов лития и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518610
Дата охранного документа: 10.06.2014

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД