Спосіб одержання твердого носія соляної кислоти в неактивній формі

1 Спосіб одержання твердого носія соляної кислоти в неактивній формі, який включає взаємодію тетрахлориду титану та води, який відрізняється тим, що взаємодію тетрахлориду титану з водою проводять в об'ємному відношенні 3,0-=-4,5 1 з перемішуванням в герметичному апараті впродовж 15-40 хв 2 Спосіб за п 1, який відірізняється тим, що як тетрахлорид титану використовують відходи виробництва тетрахлориду титану Винахід відноситься до технологічних процесів одержання ХІМІЧНИХ сполук - кислот в особливій, неактивній формі, які при розчиненні у воді утворюють сильнокислі розчини та можуть бути використані в різноманітних галузях ХІМІЧНИХ виробництв при травленні металічних поверхонь, при збудженні нафтових свердловин шляхом кислотного впливу на призабійну зону пласта тощо ВІДОМІ способи одержання твердих носив азотної та сірчаної кислот в неактивній формі [1, 2] Азотну кислоту в неактивній формі одержують шляхом змішування концентрованої азотної кислоти та насиченого розчину карбаміду з одержанням азотного карбаміду [1] Однак, за даним способом може бути одержана тільки азотна кислота Інші кислоти таких комплексів не утворюють Відомий спосіб одержання сірчаної кислоти в гелеподібній формі шляхом змішування сірчаної кислоти та аеросилу [2] Даний спосіб прийнятний і для соляної кислоти, однак масова доля соляної кислоти на носи не перевищує 12% Крім того, твердий носій - аеросил при розчиненні у воді дає СТІЙКІ зависі з розміром частинок 5 - 8мкм, що обмежує його застосування Відомий спосіб одержання пігменту на основі диоксиду титану шляхом гідролізу тетрахлориду титану та пари води при температурі 400°С [3] В даному випадку прагнуть до максимального видалення хлористого водню з поверхні матеріалу, який містить титан З відомих технічних рішень найбільш близьким є гідроліз тетрахлориду титану, який описано в роботі [4], прийнятий за прототип В роботі вивчалась система ТіСЦ - НСІ - Н2О методом розчинності з побудовою ізотерм розчинності Визначено, що при взаємодії ТіСЦ з слабкими розчинами НСІ утворюються гідроксид титану, який знаходиться в рівновазі з розчинами соляної кислоти Із дуже концентрованих розчинів (36 - 45% НСІ) методом кристалізації можуть бути одержані сполуки типу Ті(ОН)2СІ2 * 2Н2О та Ті(ОН)3СІ * 2Н2О В середній області концентрацій НСІ (16 36%) при розчиненні ТіСЦ одержуються в'язкі, висококонцентровані за складом титану розчини, із яких не вдається викристалізувати тверду фазу Даний метод дозволяє одержати тверді пдратхлоридні сполуки титану, і це його позитивна якість Однак, тверді солі одержують тільки при використанні соляної кислоти з масовою долею НСІ 35 - 45%, яка практично недосяжна в промисловій практиці (масова доля НСІ в технічній соляній кислоті ЗО - 32%) Крім того, спосіб включає операції кристалізації, видалення кристалів фільтрацією із концентрованих розчинів кислоти, що технічно дуже складно та дорого Задачею винаходу є створення способу одержання твердого носія соляної кислоти в неактивній формі шляхом взаємодії тетрахлориду титану з водою в об'ємному співвідношенні 3,0 - 4,5 1 при наступному перемішуванні в герметичному апараті впродовж 15-40 хвилин В процесі перемішування в замкнутому просторі йде формування продукту, (О (О (О 46646 який має формулу ТіСЦ * пЬЬО, де п = 1,5 - 2,5 В межах даної часової витримки відбувається зміна структури продукту - в перші хвилини він має вигляд піни, структура якої аморфна В процесі перемішування відбувається «старіння» продукту з утворенням кристалів Рідка фаза відсутня Одержаний за пропонованому способу пдрохлорид титану є твердим носієм соляної кислоти в неактивній формі, вміст в якому хлористого водню складає 55 - 62% Продукт зручний в транспортуванні, стабільний та переходить в активну форму тільки в призначеному МІСЦІ (наприклад, в призабійній зоні свердловини) після його розчиненні у воді, в співвідношенні носій вода у залежності від необхідної концентрації При цьому можна досягти масової долі НСІ у розчині до 40% У порівнянні зі способом прототипу в способі, який заявляється, не використовується висококонцентрована соляна кислота, виключаються операції кристалізації та фільтрації З метою здешевлення твердих носив соляної кислоти в неактивній формі в якості вихідної сировини можна використати відходи виробництва тетрахлориду титану - легкокипляча фракція та кубові залишки ректифікаційної очистки ТіСЦ Одержані з цих ВІДХОДІВ тверді носи сухої соляної кислоти в неактивній формі за своїми якостями не поступається продукту, одержаному з очищеного тетрахлориду титану Приклади конкретного здійснення способу Для ДОСЛІДІВ були взяті наступні матеріали очищений тетрахлорид титану марки ОЧТ-1, легкокипляча фракція ректифікаційної очистки ТіСЦ, кубові залишки ТіСЦ ХІМІЧНИЙ склад наведено в таблиці 1 ТІСЦ VOCI3 SiCI4 АІСІз 1 2 3 Марка Очищений 99,9 0,001 0,008 0,000; 0,01 ТіСЦ ОЧТ-1 Легкокипляча фракція рек96,2 0,08 3,1 0,02 тифікаційної очистки ТіСЦ Кубові залишки ректифіка89,6 2,4 0,02 7,7 0,3 ційної очистки ТіС1 4 Для здійснення способу був використаний шнек - транспортер, який виготовлено з титану с габаритами діаметр шнеку - 80мм, довжина шнеку -1000мм Розвантаження шнека-екструдера здійснюється через філь'єри, які закриваються з допомогою гвинтової кришки - бобишки Двигун приводаредуктора працює на постійному струмі з плавною зміною числа оборотів Приклад 1 Для здійснення способу були взяті наступні продукти - очищений тетрахлорид титану, - вода питна Були взяті 6 доз тетрахлориду титану об'ємом 2,0л Ці ДОЗИ тетрахлориду титану змішували з різними об'ємами питної води та перемішували в герметичному шнеці-транспортері впродовж 1 години Прогріту масу вивантажували та оцінювали и візуально та шляхом розчинення у воді наважки, відбору аліквоти та титруванням визначали в продукті вміст соляної кислоти Результати ДОСЛІДІВ 1 - 6 наведено в таблиці 2 Таблиця 1 № п/п ^заг Масова доля сполук, % Таблиця 2 № п/п 1 Найменування продукту Очищений ТіСЦ Масова доля Термін пеКонсистенція візуаремішуван- НСІ при роз- льна характеристичиненні у воня ка Доза води, дм (л) Об'ємне співвідношення 2,0 0,80 2,5 1 60 62 Доза ТіСЦ Ді, % 2 -II 2,0 0,67 3,0 1 60 62 3 4 5 6 -II-II-II-II 2,0 2,0 2,0 2,0 0,57 0,50 0,45 0,40 3,5 4,0 4,5 5,0 1 1 1 1 60 59 60 60 60 58 58 52 7 -м 2,0 0,50 4,0 1 10 59 8 -м 2,0 0,50 -II 15 59 9 -м 2,0 -II -II ЗО 58 10 -N -и -II -II 40 58 Сильно - газячий пастоподібний кристаліч негазячий -II-II-II-IIпастоподіб негазячий дрібнокристалічний, негазячий дрібнокристалічний, негазячий Крупно - кристалічний негазячий 46646 Продовження табл 2 Масова доля Термін пеКонсистенція візуаремішуван- НСІ при роз- льна характеристичиненні у воня ка № п/п Найменування продукту Доза ТіСЦ Доза води, дм (л) Об'ємне співвідношення 11 -IIЛегкокипляча флегма ТіСЦ - II Кубові залишки очистки ТіСІ4 - II -II -II -II 50 58 2,0 0,67 3,0 1 ЗО 57 2,0 0,50 4,5 1 ЗО 57 -IIкристаліч негазячий -II 2,0 0,67 3,0 1 ЗО 56,5 -и 2,0 0,50 4,5 1 ЗО 56,5 -II 12 13 14 15 Приклад 2 П'ять однакових доз тетрахлориду титану змішували з постійною дозою води та перемішували в шнеці-змішувачі з різною тривалістю з метою визначення кінетичної залежності утворення стабільної кристалічної структури Результати ДОСЛІДІВ наведено в табл 2 - досліди 7-11 Приклад З Для проведення ДОСЛІДІВ були взяті по дві дози різних видів ВІДХОДІВ ректифікаційної очистки тетрахлориду титану - легкокипляча фракція (флегма) ректифікаційної очистки тетрахлориду титану, - кубові залишки ректифікаційної очистки тетрахлориду титану Змішування ВІДХОДІВ очистки тетрахлориду титану з водою проводилось на верхньому та нижньому заявленому об'ємному співвідношенні Термін витримки при змішуванні ЗО хвилин Результати ДОСЛІДІВ наведено в табл 2, досліди 12-15 Як видно з приведених даних в заявленому діапазоні відношень ТіСЦ НгО може бути одержаний кристалічний, негазячий продукт - твердий носій соляної кислоти в неактивній формі Змішування ТіСЦ З ВОДОЮ В КІЛЬКОСТІ нижче заявленої межі (тобто ТіСЦ НгО = 2,5 1) приводить до одержання пастоподібного аморфного продукту, який виділяє в значних кількостях пару хлористого водню, тобто він он непридатний до транспортування та зберігання (дослід 1 в табл 2) Збільшення дози води вище заявленої межі Ді, % також приводить до зміни кристалічної структури продукту та зниження концентрації цільового компоненту - соляної кислоти (дослід 6 в табл 2) Видно, це можна пояснити тим, що при цій дозі води починається друга ступінь гідролізу дипдрату хлориду титану З результатів досліду 2 видно, що з терміном витримки в герметичному змішувачі продукту менш, ніж 15 хв , одержуємо газячий продукт, тобто гідроліз та формування зернистої структури ще не закінчились (дослід 7, табл 2) Збільшення терміну змішування до 15 - 40 хв дозволяє одержати стабільний склад, причому в часовому інтервалі ЗО - 40 хв відбувається укрупнення зерна (досліди 9 - 10) Збільшення терміну змішування вище заявленої межі не дає приросту ефекту (дослід 11), однак потребує збільшення габаритів змішувального апарату, що економічно недоцільно Результати ДОСЛІДІВ, які описані в прикладі З (досліди 12 - 15, табл 2) показують, що для виробництва соляної кислоти в нейтральній формі може бути використано не тільки очищений тетрахлорид титану, але й відходи його очистки Список літератури 1 А с СРСР № 1739014 А1 кл Е21В43/27, 43/24 від 17 10 89 р 2 Позитивне рішення за заявкою на патент України № 98073419 від 06 12 99р 3 Беленький Е Ф , Рискин Н В Химия и технология пигментов - М Госхимиздат, 1960 - С 192 194 4 Горощенко Я Г Химия титана - Киев, Наукова думка, 1970 - т 1, с 289 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71