Способ очистки экстрагентов на основе ди-2- этилгексилфосфорной кислоты от железа (ш)

 

Э

) Р т "- : . i .

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик м7) 2025 (6)) Дополнительный к патенту (22} Заявлено 05J. 076 (2) } 2410954/23-04 (23} Приоритет - (82) 06.10 75 (3 l ) 441536 (88) Испания

Опубликовано 2501.80..Бюллетень № 3

Лата опубликования описания 250L80 (51) М. Кл.

С 07 Р 9/11

Гоеуларетвенный комитет

ССГР но лелам изобретений и открытий (53} УДК 547.26 118. .07 (088.8) (72} Авторы изобретения

Иностранцы

Эдуардо Диас Ногейра, Анхель Луис Редонда Абад и Хосе Мануэль Рехифе Вега (Испания) (7)) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭКСТРАГЕНТОВ

HA ОСНОВЕ ДИ-2-ЭТИЛГЕКСИЛФОСФОРНОЙ

КИСЛОТЫ ОТ ЖЕЛЕЗА (Щ ) Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений, а именно к новому способу очистки эекстрагентов на основе ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (Д2ЭГФК) от железа (III)

Ди-2-этилгексилфосфорная кислота применяется в промышленности в качест- ° ве катионнообменника при экстракции шестквалентного урана из сульфатных растворов, при разделении урана и ванадия, при отделении и очистке редких земель, при разделении кобальта и, никеля, при экстракции бериллия из сульфатных растворов, при разделении цинка, железа, марганца и кобаль15 та, при экстракции цинка.

Во всех этих. процессах жиДкости, перерабатываемые в качестве водных исходных растворов, обычно содержат разные ионные примеси, наиболее час20 то встречается железо. Средство ди-2-этилгексалфосфорной кислоты к железу столь велико, что даже при очень низких концентрациях оно коли25 чественно экстрагируется образуя комплекс, к от орый полиме риз уется в органической фазе, причем молекулярный вес полимера достигает порядка

2000. Это явление, со временем, создает заметное уменьшение мощности катионнообменника, а также значительное увеличение вязкости органической фазы, что затрудняет и мешает ее использованию в качестве зкстрагирующего вещества во многих случаях возможного применения.

Известен способ очистки Д2ЭГФК от железа путем экстракции последнего конценрированной соляной кислотой.

Ближайшим по технической сущности и достигаемым результатам является способ очистки ди-2-этилгекснлФосфорной кислоты от железа путем экстракции его 3-4 н. соляной кислотой (1). Однако 3-4 н. соляная кислота экстрагирует железо t 9 ) только на 30-50%. Следовательно в известном способе не достигаетс я количественная регенерация ди-2-этилгексилфосФорной кислоты

Целью изобретения является повышение степени очистки экстрагентов на основе ди-2-этилгексилфосфорной кислоты от железа (Ill).

Это достигается предлагаемым способом очистки экстрагентов на основе ди-2-этилгексилфосфорнсй кислоты от железа (le), заключактлимс.я в том, что экстракцию железа < м ) про— водят водным раствором с..рной кн:л. -, 712025 ты в концентрации от 5 до 50 об.Ъ хлорида металла 1 или TT группы в концентрации от О, 1 м/л до насыщения, или водным раствором соляной кислоты в концентрации от 3 до

30 об.Ъ и хлорида металла 1 или 1I

Ф группы в концентрации от О, 1 моль/л до насыщения или водным раствором соляной кислоты в концентрации от 3 до 25 об. Ъ серной кислоты в концентрации от 5 до 40 об. Ъ и хлорида металла 1 или II группы в концентрации от 0,1 м/л до насыщения и процесс ведут при соотношении экстрагента и водного раствора 5-30:1 и температуре 10-50 С, полученный экстракт подвергают обработке жидким анионообменником с последующей регенерацией анионообменника водой.

В качестве жидкого анионообменника желательно использовать органический раствор, содержащий первичвторич., или трет. амин, алифатический спирт с 8-14 атомами углерода и смесь углеводородов.

Отличительным признаком способа является то, что в качестве водного раствора используют водный раствор серной кислоты в концентрации от 5 до 50 об.Ъ и хлорида металла

1 или II группы в концентрации от

0,1 моль/л :до насыщения., или водный раствор соляной кислоты в концентрации от 3 до 30 об.Ъ и хлорида металла в концентрации от 0,1 моль/л до насыщения или водный раствор соляной кислоты в концентрации от 3 до

25 об.Ъ,.серной кислоты в концентрации от 5 до 40 об.Ъ и хлорида металла 1 или II группы в концентрации от 0,1 м/л до насыщения, и процесс ведут при соотношении экстрагентов и водного раствора 5-30:1 и температуре 10-50 С, полученный экстракт подвергают обработке жидким анионообменником с последующей регенерацией анионообменника водой.

Описываемый способ позволяет повысить степени очистки до 90Ъ.

Способ состоит из трех стадий.

В первой стадии органическую фазу, содержащую ди-2-этилгексилфосфорную кислоту, отравленную железом, по линии, 1 подают в смесительосадитель 2, где ее обрабатывают водным раствором минеральной кислоты, содержащим хлорид-ионы, и по линии 3 выводят очищенную органическую фазу. Этим процессом достигается очистка от железа органической фазы и возможность ее нового использования.

Далее водный раствор, содержащий железо, по линии 4 подают в смеситель-осадитель 5, где его обрабатывают анионообменником. Этой второй стадией достигает<-.я регенерация раствора кислоты, содержащего хлсрил-ионы, что д;>, т возможность испольэовать этот раствор снова в первой стадии. Очищенный водный раствор по линии 6 возвращают в смеситель-осадитель 2. Далее анионообменник, содержащий железо, по линии 7 подают в смеситель-осадитель 8, где его обрабатывают водой, поступающей по линии 9. Этой третьей стадией достигается очистка от железа анионообменника, который по линии 1 0 подает в смеситель-осадитель 5, где его снова используют.

По линии 11 отводят водный раствор, содержащий железо.

Анионообменник состоит из трех компонентов: экстрагирующего вещест15 ва, в качестве которого можно использовать первичные, вторичные или третичные амины или четвертичное аммониевое основание с длинной алкильной цепью, слабо растворимое в

20 воде, с молекулярным весом выше 200; модификатора, предназначенного для .облегчения разделения фаз при экстрагировании, в качестве которого используют спирты с 8-14 атомами угу лерода; и разбавителя, который играет роль носителя для первых двух компонентов и снижает вязкость среды.

В качестве разбавителя используют углеводород или смесь углеводородов, получаемые, например, при перегонке нефти.

Пример 1 ° В органической фазе содержатся следующие вещества:

10 об.Ъ Д2ЭГФК, 90 об.Ъ нефтепродукта.

Нефтепродукт имеет следующие технические характеристики: плотность при 15 С 0,780; дистилляция — исходная точка не лимитирована, 50о отбор 220 С, 90Ъ отбор 250 С, конечная

4О точка 275 С, точка воспламенения 38 С

В эту органическую фазу загружают железо до концентрации 0,338 г/л и однократно смешивают с раствором

5,9 M соляной кислоты, Отношение потоков, органической фазы к водной составляет 10. Получают концентрацию железа в органической фазе 0,110 г/л,, KoHITpHTpctUHIo железа в водной фазе

2,19 г/л; экстракцию 67,45Ъ.

В табл. 1 приведены концентрации соляной кислоты в водном растворе, используемом для очистки Д2ЭГФК от железа.

При одноразовом контакте обеих фаз получают результаты, приведенные в табл. 2.

Пример 2. Состав органической фазы такой же, к ак в предыдущих примерах. В табл. 3 приведены концентрации железа в органической фа— я зе, состав экстрагирующего раствора и отношение потоков органической и водной фазы.

При одноразовом контакте обеих фаз получают следующие результаты, у приведенные в табл. 4.

p p и м е р 3. Процесс удаления ческой к водной фазам 2:l. Водная железа из водного раствора кислоты. фаза имеет следующий состав: 5 5моль/л

У

Состав анионообменника: 15% амберлит . соляной кислоты; 0,5 моль/л хлоA-2 (промышленный вторичный амин), ристого кальция; 3,2 г/л железа.

6% изодеканола, 79% смесь углеводо- После перемешивания анализируют родов. обе фазы. В табл. 9 приведены полуАнионообменник смешивают с вод- ченные результаты. ным раствором кислоты„ содержащим Железо, экстрагированное анионожелезо. Затем анионобменник, за- обменником, может быть нновь экстрагряэненный железом, обрабатывают гировано водой. однократно водой. Орг анич ес кую ф аз у о бра батыв ают

В табл. 5 приведены исходные кон- водой при соотношении органический и центрации и соотношения. - водной фазы 3.1. Полученные реэульПолученные результаты приведены таты приведены в табл. 10.. в табл. б. Пример 7. В качестве водного

Пример 4. Непрерывное про" кислотного раствора используют смесь ведение процесса на опытной установ- 5 от 5 до 50 об.% серной кислоты и от 0,1 моль/л до насыщения хлорида

В качестве водного раствора 1 со- металла. держащего хлорид-ионы используют Исходная органическая фаза состосоляную кислоту с концентрацией ит иэ 10 об.% Д2ЭГФК, 90 об.% нефте4,9 моль/л. 20 продукта.

В табл. 7 приведена концентрация В табл. 11 приведены исходные конFe, Zn u HCC в различных потоках центрации и соотношения. схемы. Обе фазы контактируют 3 мин.

Экстракция органической фазы, со- Полученные результаты принедены держащей Д2ЭГФК проходит на 72,41%. 25 в табл. 12 °

Удаление железа из водного кислотного Пример 8. В качестве воднораствора анионообменником составля- го кислотного раствора используют ет 99,30%. смесь от 3 до 30 об.% соляной кисПример 5. Органическую лоты и хлорида металла в концентрации фазу, содержащую железо и имеющую О от 0,1 моль/л до насыщения. Состав состав: 10 об.% Д2ЭГФК, 90 o6 .% неф- исходной тепродукта, 0,3 г/л железа, приво- В табл. 13 приведены исходные дят в контакт с растворами состава: концентрации и соотношения.

2 моль/л соляной кислоты, 4 моль/л Обе фазы контактируют в течение хлористого кальция; 2 моль/л соляной 5 мин. кислоты, 2 моль/л хлористого натрия Пример 9. В качестве води 2 моль/л хлористого кальция; ного кислотного раствора испольэуют

2 моль/л серной кислоты и 4 моль/л смесь от 3 до 18 об.% соляной кисхлористого натрия. лоты, от 5 до 30 об.% серной кислоСоотношение органической и вод- ты и хлорида металла от 1 моль/л ной фаз равно 10:1. ПОсле перемеши- 40 до насыщения., вания органическую и водную фазы В табл. 14 приведены исходные кон,разделяют и определяют содержание центрации и соотношения. железа. В табл. 8 приведены .получен- Обе фазы контактируют в течение ные результаты. 5 мин.

Пример 6. Использование в 45 Полученные результаты принедены качестве анионообменника четырех ти- в табл. 15. пов аминов. П р,и м е р 10. Очистку органиИспольэуют четыре органические ческой фазы, содержащей Д2ЭГФК, провофазы состава, об.%: 20 первич. ами- дят при температуре 10-50ОC. на + 8 изодецилоного спирта + 32 ке- 5п Состав органической фазы такой росина; 15 вторич. амина + 6 иэоде- же, как в предыдущих примерах. Водцилоного спирта t 79 керосина; ный раствор представляет собой насы10 трет. амина + 4 изодецилэного щенный растнор NaCI, содержащий спирта + 86 керосина1 б четвертич.. 19 об.% НСВ . аммониевого основания + 4 изодеци- Обе фазы органическая и водная при лового спирта + 90 керосина. ,55 соотношении 10:l контактируют 5 мин

Органические фазы контактируют . в один этап при различных температу-. с водным кислотно раствором, содер- рах. Полученные результаты приведежащим железо, при оТношении органи- ны н табл. 16, 712025 за/

20

10 акция, 10

20

10

2,0

2

4

5 б

2

4

1

3

5 б

0,240

0,240

0,338

0,338

0,240

0,338

0,338

0,110

0,090

0.,055

О, 068

0,120

0,063 0,190

0,338

0,338

o,ã40

0,338

0,338

0,338

5,0

5,0

5 0 .5,0

4,0

3,9

3,0

3,57

2,60

2,45

1,37

2,23

1,34 .1,48 5,0 . 1,0

4,0 1,1

4 0 1,1

2,9 г,г

2,0 3,3

2,0 2,0

Таблица

Таблица 2

54,17

62,50

71,89

79,88

50, 00

81,36

43,79

Т а б л и ц а 3

712025

10 а 4 акция, 4

63,61 ов ни4

0,20

0,63

0,43

93,83

79,28

0,12

0,88

0,58

86,57

94,25

97,03

0,18

1 22

0,20

0,08

Таблица7 концентрация

Название потока

Поток схеме номер

НС1, моль/л е, /л

Органическая фаза, содержащая

Д2ЭГФК и загрязненная железом

Очищенная от железа органическая фаза

1119 0,29 0,5

lll9 0,08 0,013 0Ä5

0,098

0,115

0,095

О, 115

0,165

0,123

3,24

3,04 .

3,20

3,48

2,69

2,97

1 81

3,77

2 79

1,47

2 54

1,80

0,67

1,25

2,54 1, 98

2,50

2,34

3,40

2,70

2,24

1,69

2,13

12,20

11,60

12,40

13,50

71, 00

65,98

60,42

65,98

51,18

Таблица 5

7,20

3,23

5,59

10,06

10,23

17, 12 таблица б

712025

Расход . мл/мин

Кон ент а ия,6.

Очищенный от железа аноинообменником водный кислотный раствор

114

Водный кислотный раствор, содержащий экстрагированное железо

115 2,00 3,40 161,0

224 0,040 1,20

Анионнообменник, очищенный от железа. 10.

Аниочообменник g содержащий желез о

Вода, вводимая для очистки от железа аниннообменника

7 .

224 1,10 1,20

9 °

Вода, содержащая железо

10.

46 5 50 4,20 4,00

Т а б л и ц а 8 нтрация Fe дной фазе

Таблица 9

1,3

0,002

0 i 001

0,001

99

Таблица 10 ентрация водной г/л

Опыт номер

2,7

4,8

0,01

0,01

0,69

0,20

О, 9

2,8

4,2

Поток на схеме, номер

Название потока

0,12

0tll

0 22

0,90

1,6

1 6

1 6

1,6

1,6

1,6

1,8

1,9

0,8

Продолжение табл.7 е, Zp, г/л г/л моль/л

0,014 1,70 161,0

14

712025

Та блица 11 ци тв

N м

0,33

0,1

10

Насыще ние

50

На ыщение

Табица12

Опыт, номер

Концентрация онцентрация е в органнеской фазе, г/л

Fe в водной фазе, г/л

0,34

0,01

0,21

1,25

1,75

1,45

0,15

0,19

Таблица13 ном оотношение рганическ ая аза / водная фаза

Опыт, номер оль/

0,33

О, 33

10

Насыщение

Насыщение

0,33

28

0,33

Таблица14 оотношение по оков органичес ая фаза / водная фаза

Опыт, номе р

С л

0,33

0,33

0,33

0,33

Насыще ние

0,33

0,33

0,33

Концентраци ре в органи ческой фазе г/л

3 5 б 10

9. 15

18 30 ние потоническая одная фаза

712025

16

Таблица15

Концентрация Fe г/л ганическая фаза, г/л дная фаза, г/л о,зо

1,95

2,30 о,зо

0,14

О,1О

1,25

0,20

Т а б л и ц а 16

Концентрация 1"е, г/л

Темпера

0С тракция, Ъ одная ф ганическая: фаза

10 0,06

81,82

2,70

2,75

2,95

0,05

0i03

0,02

0,02

84,85

90,91

40

93,94

93,94

3 05

3,10 центрации от 5 до 40 об. Ъ и хлорида металла I u II группы в концентрации от 0,1 моль/л до насыщения, и процесс ведут при соотношении .экстрагента и водного раствора 5-30:1 и темо пературе 10-50 С, полученный экстракт подвергают обработке жидким . анионообменником с последующей регенерацией анионообменника водой.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве жидкого анионообменника используют органический раствор, содержащий первич., вторич., или трет. амин, алифатический спирт с 8-14 атомами углерода и смесь углеводородов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 483121, кл. В 01 d 11/04, 1972, Формула изобретения

1. Способ очистки экстрагентов на основе ди-2-этилгексилфосфорной кислоты от железа (!!! ) путем экстракции

его водным раствором кислоты, содержащим хлорид-ионы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени очистки, в качестве водного раствора, используют водный раствор серной кислоты в,концентрации от 5 до 40

50 об.Ъ и хлорида металла I или IT группы в концентрации от 0,1 моль/л до насыщения, или водный раствор соляной кислоты в концентрации от 3 до 30 об.% хлорида металла I или II 45 группы в концентрации от 0,1 моль/л до насыщения, или водный раствор соляной кислоты в концентрации от

3 до 25 об.%, серной кислоты в конЦНИИПИ Заказ 9044/44

Тираж 495 Подписное

Филиал ППП Патент, г . Ужгород, ул. Проектная,4