способ получения бромистого лития из рассола

Формула изобретения

1. Способ получения бромистого лития из рассолов, включающий хлорирование, отгонку элементарного брома, очистку бромовоздушной смеси от хлора, улавливание брома из бромовоздушной смеси щелочными поглотителями в присутствии восстановителя, отличающийся тем, что отгонку брома из рассола после окисления бромид-иона осуществляют паром, из образовавшейся смеси брома и конденсата осуществляют отдувку брома воздухом при температуре не выше 70^oС, а в качестве щелочных поглотителей для улавливания брома из бромовоздушной смеси используют растворы гидроксида лития или пульпу карбоната лития.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорирование рассола осуществляют без предварительного подкисления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку бромовоздушной смеси от хлора проводят с использованием раствора бромида лития.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии неорганических веществ, в частности к способам получения бромистого лития, который может быть использован для приготовления рабочего раствора холодильных машин, применяемых в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Уровень техники

Известны способы получения бромистого лития путем взаимодействия гидроксида лития (А.с. СССР 162517, 1962) или карбоната лития (А.с. СССР 929557, 1982 и 1038282, 1983) с жидким бромом в присутствии восстановителя, в качестве которого используют перекись водорода (А.с. 162517 и 929557) или аммиачную воду (А.с. 1038282).

Общим недостатком указанных способов является использование жидкого брома, то есть при получении LiBr из рассола получение источника жидкого брома является необходимой промежуточной стадией, усложняющей процесс, так как к брому, применяемому для синтеза бромидов, предъявляются высокие требования по чистоте.

Известен способ получения бромидов при поглощении брома из бромовоздушной смеси щелочными растворами, содержащими восстановитель, что позволяет получать бромиды, минуя стадию получения элементарного брома из полупродуктов (Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химия и технология брома, йода и их соединений. М.: Химия, 1995). В качестве восстановителя применяют вещества, при взаимодействии которых с бромом образуются только летучие побочные продукты, легко удаляемые из раствора, например, аммиак, формальдегид, карбамид, уротропин и др. Этот способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.

Согласно способу процесс состоит из следующих стадий: 1) подкисление рассола, 2) хлорирование рассола для выделения элементарного брома; 3) отгонка элементарного брома воздухом; 4) очистка бромовоздушной смеси от хлора; 5) улавливание брома из бромовоздушной смеси щелочным поглотителем (LiOH) в присутствии восстановителя. В 1 м³ бромовоздушной смеси, получаемой десорбцией из рассола, содержится от 2 до 10 г/м³ брома и до 15% примеси хлора.

Недостатком способа является низкое содержание брома в бромовоздушной смеси и связанная с этим низкая эффективность процесса, вследствие чего этот способ не нашел промышленного применения.

Сущность изобретения

Цель изобретения - повышение эффективности процесса.

Технический результат достигается тем, что для повышения содержание брома в парах отгонку брома из рассола после окисления бромид-иона осуществляют паром с последующим конденсированием и образованием смеси жидкого брома с конденсатом (бромной водой), отгонку брома из смеси жидкого брома и конденсата осуществляют воздухом, с последующей очисткой образующейся бромовоздушной смеси от хлора раствором бромида лития (используется часть получаемого продукта) и поглощением ее раствором гидроксида лития или пульпой карбоната лития в присутствии карбамида в качестве восстановителя.

Способ осуществляют следующим образом.

Природный бромсодержащий рассол с содержанием брома не менее 1 кг/м³ подкисляют соляной кислотой до рН 2 и через подкисленный рассол пропускают хлор с одновременной подачей пара. При этом бромид-ионы окисляются с образованием элементарного брома, который отгоняется паром. При высокой минерализации рассолов (солей>400 г/л) подкисление рассола не требуется и после окисления бромид-ионов осуществляется отгонка брома паром.

Содержание брома в паробромной смеси зависит от температуры и концентрации брома в рассоле и составляет 400-760 г/м³. Далее паробромная смесь конденсируется с образованием смеси жидкого брома и конденсата (бромной воды) и направляется в разделительный сосуд.

Отгонку брома воздухом можно вести из смеси брома и конденсата или только из конденсата (бромной воды) после его отделения. Если одновременно с бромидом лития требуется получать жидкий бром, то из нижней части разделительного сосуда отбирают требуемое количество брома, а из оставшейся смеси брома с конденсатом (бромной водой) осуществляют отгонку брома воздухом. Отгонку брома можно производить без нагревания смеси, но быстрее процесс идет при нагреве до температуры выше температуры улетучивания брома (50^oС), но не выше 70^oС, т.к. в этом случае возможен улет водяных паров, которые могут приводить к разбавлению конечного раствора LiBr в поглотительном сосуде и снижению его концентрации.

Бромсодержащая смесь, образующаяся при отгонке брома воздухом, может содержать примеси хлора (в виде BrCl), от которых смесь очищают, пропуская бромовоздушную смесь через исходный рассол (при высоких содержаниях в нем Вr^-) или используя для очистки часть готового концентрированного раствора LiBr. При этом протекает одна из следующих реакций:



LiBr+BrCl_LiBr₂+Cl^- (2)

Очищенная от хлора бромовоздушная смесь улавливается растворами LiOH или пульпой Li₂СО₃ в присутствии карбамида. Взаимодействие протекает по одной из реакций:





Степень поглощения брома из бромовоздушной смеси растворами LiOH или пульпой карбоната лития, а также концентрация LiBr зависят от содержания брома в бромовоздушной смеси, поэтому целесообразно использовать смесь брома и конденсата (концентрация брома в бромной воде не превышает 30-35 г/л).

Полученный раствор бромида лития с концентрацией 400-500 г/л (плотность 1,2-1,3 г/см³) упаривают до плотности 1,51-1,54 г/см³, если предполагается выпуск товарного LiBr в виде его 55%-ного раствора, или упаривают для получения кристаллической соли до получения пульпы Ж:Т=8:1, затем ее охлаждают кристаллы отделяют на фильтре и сушат при температуре ~100^oС.

Чем выше содержание LiBr в растворе, тем меньше энергии потребуется на дальнейшее упаривание раствора для кристаллизации из него товарного продукта LiBr2H₂O.

Таким образом, отличительными признаками способа являются использование в качестве бромирующего агента смеси брома с конденсатом (бромной водой), отгонка брома воздухом и улавливание его раствором LiOH или пульпой Li₂CO₃. Указанные признаки позволяют получить высокое содержания брома в бромовоздушной смеси и высокую концентрацию LiBr в растворе, тем самым повысить эффективность процесса.

Пример реализация способа.

Исходный рассол подвергается подкислению (или без такового), затем в емкость с рассолом подается хлор и пар. Образующиеся пары брома и воды поступают в конденсатор и затем конденсат сливается в разделительный сосуд. После расслоения конденсата жидкий бром отделяется и поступает на рафинирование для получения товарного брома, а бромная вода с примесями брома поступает на отгонку паров брома подогретым воздухом (t=50-70^oС). Пары брома подвергаются очистке раствором LiBr (часть фильтрата после отделения кристаллов LiBr2H₂O) улавливаются поглотительной смесью, пульпой Li₂СО₃ + карбамид, с получением раствора бромида лития. Раствор LiBr упаривается до концентрации LiBr - 55% или до кристаллизации LiBr2H₂O. В качестве товарного продукта может быть реализован как 55%-ный раствор LiBr, так и кристаллический LiBr2H₂O.

Т. о. , в единой технологической схеме получаются два товарных продукта: жидкий бром и бромистый литий. Причем для получения LiBr используется промежуточный продукт производства - бромная вода, которую при переработке рассолов с использованием паровой десорбции возвращают на операцию отгонки брома, разбавляя рассол и используя дополнительное количество пара на его отгонку.