Способ получения хлорида кальция и нитрата калия из хлорида калия и нитрата кальция

 

Изобретение относится к производству минеральных солей, в частности хлористого кальция, и может быть использовано на действующих химических производствах, в частности, перерабатывающих фосфатные руды азотно-кислотным методом. Сущность способа заключается в том, что в процессе конверсии хлорида калия и нитрата кальция охлаждением выделяют нитрат калия, оставшийся маточник упаривают и охлаждают с выделением двойной соли KNO₃CaCl₂2H₂O, которую после отделения от маточника направляют в начало процесса, при этом в исходной смеси берут избыток нитрата кальция относительно стехиометрического количества его, при этом мольное соотношение составляет Са(NO₃)₂: KCl1,2: 2. Способ обеспечивает полную конверсию хлорида калия и нитрата кальция. 1 табл.

Изобретение относится к области производства минеральных солей, в частности хлористого кальция, и может быть использовано на действующих химических производствах, в частности, перерабатывающих фосфатные руды азотно-кислотным методом.

Известен ряд способов получения хлорида кальция, в частности способы его получения из дистиллерной жидкости содового производства [Позин М.Е. Технология минеральных солей. Ч.1. - М.: Химия, 1974, с.738]. Способ заключается в последовательном выпаривании дистиллерной жидкости от концентрации ~10% CaCl₂ до 67% и кристаллизации готового продукта. Данный способ не может быть использован для получения хлорида кальция из нитрата кальция - побочного продукта переработки природных фосфатов азотнокислым методом.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения хлорида кальция из хлорида калия и нитрата кальция в водной среде [Швейцария, патент 416585, приоритет от 28.03.1963, публикация 31.01.1967]. Этот способ заключается в смешении с водой нитрата кальция и хлорида калия, взятых в мольном соотношении 1:2, охлаждении полученной смеси предпочтительно до температуры -10-20^oС, отделении выделившегося нитрата калия, упаривании полученного маточного раствора (I), охлаждении его до комнатной температуры, отделении выделившейся двойной соли KNO₃СаСl₂2Н₂O, охлаждении полученного маточника (II) до температуры -5-15^oС, и отделении выделившегося в осадок СаСl₂6Н₂O. Выделившаяся на предыдущей стадии двойная соль KNO₃CaCl₂2H₂O возвращается в процесс.

Недостатком этого способа является, по результатам проведенной нами экспериментальной проверки, то, что при соблюдении заявленных в нем стехиометрического соотношения исходных реагентов Ca(NO₃)₂:KCl как 1:2 и рекомендуемых условий конверсия Са(NО₃)₂+2КСl=CaCl₂+2KNO₃ протекает не полностью: в твердой фазе обнаруживается значительное количество хлорида калия. Кроме того, указанный способ требует для проведения конверсии хлорида калия и нитрата кальция обеспечения довольно низких температур -10-20^oC.

Задачей предлагаемого изобретения является создание условий, в которых указанная конверсия протекала бы полностью и при более высоких температурах, что позволило бы снизить затраты на охлаждение реакционной массы.

Поставленная задача решается путем изменения соотношения исходных реагентов Ca(NO₃)₂: KCl, причем в исходной смеси берут избыток нитрата кальция относительно стехиометрического количества его, при этом мольное соотношение составляет Ca(NO₃)₂:KCl1,2:2.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что при предлагаемом соотношении исходных реагентов нитрат кальция вводится в процесс в избытке по сравнению с его стехиометрическим количеством, что обеспечивает полное протекание реакции конверсии как при температуре -10^oС, так и при более высокой температуре (0^oС).

Осуществление изобретения обеспечивает полную конверсию хлорида калия и нитрата кальция по сравнению с прототипом.

Пример: В 25 кг воды вносят 21,2 кг Ca(NO₃)₂4Н₂O и 7,5 кг KCl. Добавляют к этому раствору 12,6 кг двойной соли KNO₃CaCl₂2Н₂O. Мольное соотношение Ca(NO₃)₂:KCl в полученной смеси составляет 1,2:2. Смесь охлаждают до температуры 0^oC выдерживают при этой температуре в течение 2 часов. Выделившийся осадок в количестве 9,6 кг содержит 83,5% KNO₃, а также примеси хлорида и нитрата кальция за счет маточного раствора. По данным химического и кристаллооптического анализа KCl в осадке отсутствует, таким образом, реакция конверсии в этих условиях прошла полностью.

Маточный раствор в количестве 53 кг, полученный после отделения KNO₃, упаривают на 25 кг и концентрат охлаждают до комнатной температуры (20^oС). При этом выкристаллизовывается 12,6 кг двойной соли KNO₃CaCl₂2Н₂O, которая отделяется и возвращается в процесс. Оставшийся маточник в количестве 15 кг, содержащий CaCl₂, охлаждается до температуры -10^oС, при этом СaСl₂6Н₂О выкристаллизовывается в количестве 6 кг, и образуется маточник, который возвращается в процесс.

Примеры, содержащие данные о протекании реакции конверсии при различных исходных соотношениях Са(NО₃)₂:KCl, сведены в таблицу.

Как следует из таблицы, твердая фаза, образовавшаяся в результате конверсии Ca(NO₃)₂ и КСl, взятых в мольном соотношении 1:2 (по прототипу), а также при соотношении 1,1: 2, содержит кроме KNO₃ (основной продукт) примесь исходного КСl, то есть конверсия протекает не полностью. При соотношении исходных солей 1,2:2 и выше KCl в твердой фазе не обнаруживается как при -10^oС, так и при 0^oС. Таким образом, при соотношении Ca(NO₃)₂:КСl1,2:2 конверсия протекает полностью.

Формула изобретения

Способ получения хлорида кальция и нитрата калия из хлорида калия и нитрата кальция, заключающийся в том, что в ходе процесса конверсии хлорида калия и нитрата кальция охлаждением выделяют нитрат калия, оставшийся маточник упаривают и охлаждают с выделением двойной соли KNO₃CaCl₂2H₂O, которую после отделения от маточника направляют в начало процесса, отличающийся тем, что в исходной смеси берут избыток нитрата кальция относительно стехиометрического количества его, при этом мольное соотношение составляет Са(NO₃)₂:KCl1,2:2.

РИСУНКИ

Рисунок 1