ITPA20120018A1 - Produzione di magnesio ossido ed etilammina. - Google Patents

Description

PRODUZIONE DI MAGNESIO OSSIDO ED

ETILAMMINA.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo di applicazione

Magnesio ossido.

La forma reattiva, calcinata a 500°C, trova svariati tipi di impiego; come intermedio nella produzione industriale di magnesio metallico, viene usato nelFindustria della gomma come acceleratore di vulcanizzazione; in farmacologia; ed à ̈ componente dei cementi Sorel.

La forma non reattiva, calcinata ad alta temperatura (circa 1600°C), viene largamente utilizzata nella fabbricazione di materiali refrattari. L’alto punto di fusione rende, infatti, l’ossido di magnesio non reattivo un ottimo materiale refrattario e come tale à ̈ tra i più utilizzati per i rivestimenti di forni e di apparecchiature che lavorano ad alta temperatura. I refrattari basici magnesiaci propriamente detti sono costituiti da miscele di ossido di magnesio e ossido di ferro, nelle quali il contenuto in ossido di magnesio varia, a seconda de tipi, da un minimo di 85% circa sino al 100 %.

Etilammina.

Fa parte della famiglia delle ammine e sono senza dubbio i più importanti fra i composti organici.

Le ammine hanno principalmente interesse come intermedi per la sintesi industriale dei prodotti organici.

Esse sono la base per la preparazione di prodotti farmaceutici e di polimeri, fondamentali nelFindustria per la produzione delle resine plastiche.

Stato dell’arte e Sistemi di produzione tradizionali

Magnesio Ossido.

Il magnesio che non esiste allo stato libero in natura, à ̈ uno dei principali componenti della crosta terrestre, della quale costituisce sotto forma dei suoi composti 1 ,9 % in peso; si trova all’ottavo posto tra gli elementi in ordine di abbondanza.

I giacimenti più diffusi sono costituiti da dolomite (MgC03-CaC03) e magnesite (MgC03), mentre invece i giacimenti sfruttabili del minerale a più alto tenore di magnesio, la bruche (Mg(OH)2), sono relativamente rari.

Nei giacimenti salini, dei quali il più conosciuto à ̈ quello di Stassfurt in Germania, il magnesio à ̈ presente essenzialmente come camallite (KCl.MgCl2.6H2O) e come Kainite (KCl.MgS04.3H20). II magnesio à ̈ infine uno dei più abbondanti fra i metalli presenti nell’acqua di mare, nella quale à ̈ contenuto in media per lo 0,13 %. Nonostante la concentrazione sia molto più bassa di quella che si ha nei minerali utili, le acque marine, in conseguenza della facilità di approvvigionamento e della costanza di composizione, costituiscono oggi una delle fonti principali di materia prima per fottenimento del metallo e dei suoi composti.

Caratteristiche fisico - chimiche

Il magnesio ossido (MgO) Ã ̈ un solido bianco, che cristallizza nel sistema cubico a facce centrate. Viene comunemente indicato con i nomi di magnesia 0 magnesia usta, mentre nella tecnologia dei refrattari viene impropriamente chiamato magnesite.

Il minerale corrispondente à ̈ il periclasio che ha le seguenti caratteristiche:

• Densità: 3, 674

• Durezza: 6 sulla scala Mohs

I cristalli artificiali hanno densità comprese tra 3,466 e 3,636 e nelle forme amorfe tra 2,24 e 3,577, durezza 4 e fonde a 2880°.

Industrialmente il magnesio ossido viene ottenuto:

1. per calcinazione della magnesite naturale (MgC03).

MgC03calcinazione MgO C02

II processo di calcinazione comporta notevoli immissioni di anidride carbonica (C02) in atmosfera.

2. per precipitazione del magnesio come idrossido, presente in acqua di mare, con la dolomite (CaC03-MgC03) calcinata;

La dolomite à ̈ costituita per circa il 60% di carbonato di calcio e carbonato di magnesio e per il rimanente 40% di silicati, ossido di alluminio, borati, ossido di ferro ed altri ossidi di metalli.

Quando la dolomite viene calcinata occorre operare a temperature relativamente elevate con un dispendio non indifferente di energia; la dissociazione del MgC03ha luogo in pratica a temperature comprese tra 500°C e 750°C ed a pressione atmosferica; quella della CaC03avviene a temperature più elevate comprese tra 800°C e 930°C.

Inoltre dalla calcinazione della dolomite si disperde in atmosfera

una notevole quantità di C02.

Dolomite (CaC03- MgC03) calcinazione CaO MgO 2C02

L’utilizzo della dolomite, estratta dalle cave, implica un dissesto

del territorio nonché paesaggistico.

MgCl2(mare) 2H20 CaO MgO - â–º 2Mg(OH)2+ CaCl2

Nel precipitato di idrossido di magnesio ottenuto à ̈ presente un significativa quantità di calcio, per eliminarlo occorre “lavare†con abbondante acqua dolce ed infine viene calcinato.

Mg(OH)2forno calcinazione MgO C02

Il magnesio ossido ottenuto utilizzando la dolomite ha delle in

purezze di silicati, ossido di alluminio, borati, ossido di ferro ed

altri ossidi di metalli, che deprezzano il prodotto, inoltre espongono

i refrattari prodotti in questo modo a una rapida usura.

Etilammina.

La produzione industriale delle ammine alifatiche si basa primariamente sulla preparazione degli alogenoderivati ottenuti

dalla reazione dell’alcole etilico con acido cloridrico e sostituzione dell’alogeno con gruppo amminico.

L’alcole etilico à ̈ prodotto industrialmente dalla fermentazione e distillazione degli zuccheri, contenuti nei cereali, riso ed in genere polisaccaridi, trattati con l’enzima “diastasi†contenuto nel malto.

L’alcole etilico à ̈ anche prodotto dalla reazione dell’etilene con

acqua, in presenza di opportuni catalizzatori.

L’alcole etilico à ̈ prodotto inoltre dalla sintesi nell’industria

petrolchimica via aldeide acetica che utilizza l’etilene dai gas di cracking.

Processo industriale innovativo proposto

Magnesio ossido

La nuova proposta per la produzione di magnesio ossido consiste

nel precipitare il magnesio come idrossido, dall’acqua di mare arricchita con magnesio cloruro, con una soluzione alcalina composita di idrossido di sodio e/o idrossido di potassio.

Il magnesio cloruro à ̈ estratto dai giacimenti minerari di sali

alcalini.

La soluzione alcalina composita di idrossido di sodio e/o idrossido

di potassio à ̈ prodotta nelle celle elettrolitiche a diaframma o a membrana.

Le celle elettrolitiche utilizzano parte della soluzione filtrata del processo di precipitazione del magnesio idrossido, corretto a pH 9,

ed arricchita eventualmente con cloruro di sodio fino alla saturazione.

Quindi il magnesio idrossido ottenuto per precipitazione viene

calcinato nel forno alle varie temperature.

зantaggi

Il prodotto ha ottime caratteristiche merceologiche essendo totalmente privo di silicati, ossido di alluminio, borati e calcio; inevitabili nel processo tradizionale che impiega la dolomite.

Non essendoci più la calcinazione preliminare della dolomite, vengono risparmiate notevoli quantità di combustibile e si annulla la relativa conseguenza di emissioni dei prodotti della combustione come S02, NOx e C02rilasciati in atmosfera, inoltre à ̈ eliminata totalmente la emissione di C02proveniente dalla trasformazione dei carbonati in ossidi della dolomite.

Nel processo proposto il forno di calcinazione à ̈ alimentato con una miscela idrogeno-metano per ridurre emissione dei prodotti di combustione.

arricchimento dell’acqua di mare con magnesio cloruro consente una maggiore resa per unità di<з>di acqua di mare utilizzata nel processo di produzione del magnesio ossido.

Le celle elettrolitiche utilizzate nel ciclo industriale innovativo sono a diaframma oppure a membrana, costituite da materiale altamente ecologico.

E’ da rilevare inoltre che se si volesse utilizzare idrossido di sodio puro prodotto nel ciclo industriale cloro-soda tradizionale, i costi sarebbero molto elevati.

Infatti, l’impiego di celle elettrolitiche ad amalgama di mercurio (imposto da motivi economici del processo), per il ciclo cloro-soda, pone il problema, ben più grave ed ancora irrisolto, dello smaltimento del mercurio.

Estrazione del cloruro di magnesio

I minerali di kainite e carnallile dai giacimenti alcalini, contenenti cloruro di magnesio, cloruro di potassio e solfato di potassio, dopo un processo preliminare di molitura e vagliatura, vengono trattati in una batteria di lisciviatori, con una soluzione di cloruro di sodio a concentrazione non inferiore allo 0,5%.

La sospensione ottenuta passa in una batteria di addensatoricentrifughe dalle quali si ottiene una soluzione di cloruro di magnesio ed un residuo di potassio solfato, potassio cloruro, sodio cloruro.

Produzione etilammina

II cloro ottenuto nelle celle elettrolitiche a diaframma viene fatto reagire con etano per produrre cloroetano.

Il cloroetano per reazione con ammoniaca fornisce etilammina ed una soluzione di ammonio cloruro.

Vantaggi.

Con il metodo previsto nel presente ciclo innovativo della clorurazione diretta dell’etano à ̈ eliminala, sia la preparazione dell’alcole etilico che impiega la fermentazione dei cereali, i quali sono anche destinati alla alimentazione umana ed animale, nonché quella per sintesi dalla reazione dell'acetilene o dell’etilene con acqua, che utilizza impianti di elevata pericolosità.

La sintesi degli alcheni con acqua à ̈ molto violenta e presuppone impianti particolari e standard di sicurezza più elevati.

L’etano ottenuto dalla distillazione del greggio petrolifero ha un costo molto remunerativo.

Materie prime e reagenti necessari al processo.

Mineralizzazione sali alcalini

Etano

Ammoniaca

Bario cloruro

Energia Elettrica

Metano

Prodotti ottenuti nel processo.

Prodotti principali - Magnesio ossido, Etilammina.

Prodotti secondari - Potassio cloruro. Potassio solfato, Sodio cloruro, Bario solfato, Ammonio cloruro.

E’ da rilevare infine che, nel processo descritto, tutti i prodotti ottenuti nelle celle elettrolitiche: sodio idrossido e/o potassio idrossido; l’acqua di evaporazione del concentratore; il cloro e l’idrogeno (utilizzato come combustibile per alimentare i bruciatori del forno di calcinazione), vengono impiegati nel ciclo industriale.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI DELL’INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO: PRODUZIONE DI MAGNESIO OSSIDO ED ETILAMMINA. a nome di Di Liberto Francesco di nazionalità Italiana domiciliato a Palermo, in via Armando Diaz n.3/a - 90123 Palermo. Proprietà intellettuale 50 %. a nome di Cappello Francesco di nazionalità Italiana domiciliato a Palermo, in vicolo della Ferrovia n. 10 - 90147 Palermo. Proprietà intellettuale 25 %. a nome di Fulco Andrea di nazionalità Italiana domiciliato a Palermo, in via Vaccarini n. 20 - 90143 Palermo. Proprietà intellettuale 25 %. Rivendicazioni: 1) Si rivendica un ciclo industriale innovativo per la produzione coeva dì magnesio ossido, etilammina; il processo comprende le seguenti fasi: • precipitare il magnesio idrossido, da acqua di mare arricchita di magnesio cloruro, con una soluzione composita alcalina di sodio idrossido e/o potassio idrossido; • estrarre il magnesio cloruro dai Sali alcalini dei giacimenti minerari, per arricchire l’acqua di mare; • calcinazione del magnesio idrossido per ottenere il magnesio ossido (reattivo e non reattivo) in forno alimentato con miscela idrogeno-metano; • produrre la soluzione composita alcalina di sodio idrossido e/o potassio idrossido in celle elettrolitiche a diaframma o a membrana utilizzando il filtrato del precipitato di magnesio idrossido del presente processo; 2) Nel processo secondo la rivendicazione 1, il magnesio cloruro si estrae dai Sali alcalini dai giacimenti minerari, con una soluzione di NaCl di concentrazione non inferiore al 0,5% con il metodo della lisciviazione e successivo impiego degli addensatori-centrifughe; 3) Nel processo secondo la rivendicazione 1 in cui si produce, nelle celle elettrolitiche, la soluzione composita alcalina di sodio idrossido e/o potassio idrossido si ottiene anche cloro e idrogeno; 4) Nel processo secondo la rivendicazione 3 il cloro viene fatto reagire con etano per produrre il cloroetano e successivamente, quest’ultimo, fatto reagire con ammoniaca per avere l’etilammina; l’idrogeno viene impiegato in miscela con il metano come combustibile nel forno di calcinazione del magnesio idrossido per ottenere magnesio ossido reattivo e non reattivo.