JP6725876B2 - Method for producing anhydrous alkali metal sulfide - Google Patents

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Description

本発明は、無水アルカリ金属硫化物の製造方法に関し、詳しくは、微粒子状で高純度の無水アルカリ金属硫化物を効率よく製造する方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing anhydrous alkali metal sulfide, and more particularly, to a method for efficiently producing fine-particled, highly pure anhydrous alkali metal sulfide.

近年、エンジニアリングプラスチックや医薬品の原料として、高純度であり、かつ取り扱いの容易な無水アルカリ金属硫化物、中でもポリアリーレンスルフィドやスルフィド結合を有する医薬品等の原料である無水硫化ナトリウムが要求されている。現在、一般に市販されている硫化ナトリウムとしては、硫化ナトリウム水溶液を冷却または濃縮して晶析させた結晶水を有する硫化ナトリウム結晶(Na2S・9H2O、Na2S・6H2O、Na2S・5.5HO、Na2S・5H2O等)や60%程度の濃度の硫化ナトリウム水溶液をペレット状、フレーク状、チップ状等に固化して得られる含水硫化ナトリウム等がある。しかしながら、これらの硫化ナトリウムは水分を30%以上含有するものであり、純度が低いことに加えて潮解性が強く酸化され易いという欠点を有する。 In recent years, as a raw material of engineering plastics and pharmaceuticals, anhydrous alkali metal sulfides of high purity and easy to handle, especially polyarylene sulfide and anhydrous sodium sulfide which is a raw material of pharmaceuticals having a sulfide bond are required. Currently, as the sodium sulfide generally commercially available, sodium sulfide crystals (Na 2 S · 9H 2 O having a crystal water to crystallize by cooling or concentrating the aqueous sodium sulphide, Na 2 S · 6H 2 O , Na 2 S・5.5H 2 O, Na 2 S・5H 2 O, etc.) and hydrous sodium sulfide obtained by solidifying sodium sulfide aqueous solution with a concentration of about 60% into pellets, flakes, chips, etc. .. However, these sodium sulfides have a water content of 30% or more, and have the drawbacks of low purity, strong deliquescent property, and easy oxidation.

これらアルカリ金属硫化物を原料とする化学反応においては、製品中に存在する水が好ましくない副反応を誘発することや反応の平衡状態を変えると言う問題点があるため、反応に使用する前に脱水等の操作が必要となって操作が煩雑となる。また反応をスムーズに進行させるために反応溶媒に良分散して溶解し易い様な微粒子状の無水アルカリ金属硫化物が望まれている。 In chemical reactions using these alkali metal sulfides as raw materials, there are problems that water present in the product induces undesired side reactions and changes the equilibrium state of the reaction. An operation such as dehydration becomes necessary and the operation becomes complicated. Further, in order to allow the reaction to proceed smoothly, a fine particulate anhydrous alkali metal sulfide that is easily dispersed and easily dissolved in a reaction solvent is desired.

無水硫化ナトリウムを得る方法としては、水和または含水硫化ナトリウムを融点以上の温度に加熱し脱水する方法が一般的である。しかしながら、水分を含有する硫化ナトリウムを融解させると極めて高粘度の塊となって、容器に強固に付着して攪拌や取り出しが困難となる。これまでに無水硫化ナトリウムの製法として知られているものには、
(1)水和硫化ナトリウム・9水和物をパイプに充填し、攪拌することなく1トールの減圧下で特定の条件で加熱して融解を避けながら徐々に800℃まで昇温し、強制脱水する方法(特許文献1参照)。
(2)水酸化ナトリウムを2〜15質量%含有する97℃以上の硫化ナトリウム水溶液から無水硫化ナトリウム結晶を析出させる方法(特許文献2参照)
(3)高水和硫化ナトリウム結晶を500トール以下の圧力で高水和硫化ナトリウム結晶から硫化ナトリウム・1水和物への相転移点±10℃で4〜5時間加熱し、次いで大気圧下または減圧下で90〜200℃で4〜5時間加熱して無水硫化ナトリウムを得る方法(特許文献3参照)。
(4)炭化水素溶媒あるいはポリハロ芳香族化合物の存在下、硫化ナトリウム水和物及び有機スルホン酸金属塩、ハロゲン化リチウム、有機カルボン酸金属塩、リン酸アルカリ金属塩の中から選ばれる少なくとも一種の金属塩を接触せしめ脱水を行ない、硫化ナトリウム組成物を得る方法(特許文献4、5参照)等が知られている。
As a method for obtaining anhydrous sodium sulfide, a method in which hydrated or hydrous sodium sulfide is heated to a temperature equal to or higher than the melting point and dehydrated is general. However, when sodium sulfide containing water is melted, it becomes an extremely high-viscosity lump and firmly adheres to the container, making it difficult to stir or take it out. What has been known so far as a method for producing anhydrous sodium sulfide,
(1) Fill a pipe with hydrated sodium sulfide nonahydrate and heat it under a reduced pressure of 1 torr without stirring to heat it up to 800°C gradually while avoiding melting and forcibly dehydrating. Method (see Patent Document 1).
(2) Method for precipitating anhydrous sodium sulfide crystals from an aqueous sodium sulfide solution containing 2 to 15 mass% of sodium hydroxide and having a temperature of 97° C. or higher (see Patent Document 2).
(3) Heating the highly hydrated sodium sulfide crystals at a pressure of 500 Torr or less at a phase transition point ±10° C. from the highly hydrated sodium sulfide crystals to sodium sulfide monohydrate for 4 to 5 hours, and then under atmospheric pressure. Alternatively, a method of obtaining anhydrous sodium sulfide by heating under reduced pressure at 90 to 200° C. for 4 to 5 hours (see Patent Document 3).
(4) In the presence of a hydrocarbon solvent or a polyhaloaromatic compound, at least one selected from sodium sulfide hydrate and organic sulfonic acid metal salt, lithium halide, organic carboxylic acid metal salt, and phosphoric acid alkali metal salt. There is known a method of obtaining a sodium sulfide composition by bringing a metal salt into contact with water for dehydration (see Patent Documents 4 and 5) and the like.

しかしながら、(1)の方法は、加熱温度が極めて高温であることから実用的ではなく、しかも得られた無水硫化ナトリウムは水和物の結晶形状を保持した骸晶となり、比表面積が大きく潮解性があり、非常に酸化され易いものであった。(2)及び(3)の方法は、これらの欠点を改良した方法ではあるが、(2)の方法では無水硫化ナトリウム結晶を析出させている間の水酸化ナトリウム濃度及び温度を厳密に制御する必要があり容易な方法ではなかった。また、(3)の方法では、減圧下で長時間を要し数工程が必要であり、原料としてNa2S・5水和物を溶融させることなく粒子形を保持したまま脱水を行なっており、原料であるNaS・5水和物の粒子径がそのまま無水硫化ナトリウムの粒子径に反映し、得られる無水硫化ナトリウムの粒子径も1〜1.5mmと、比較的大きい結晶であった。このような結晶体を呈していると、比表面積が小さくなり、エンジニアリングプラスチックや医薬品の原料として用いた場合に反応性が低下したり、それゆえ、別途、当該結晶を微子粒状(例えば800μm以下)にまで破砕する工程が必要になることもあった。また、(4)の方法では脱水時の系に有機スルホン酸金属塩、ハロゲン化リチウム、有機カルボン酸金属塩、リン酸アルカリ金属塩等を分散剤として加える必要があるため脱水後の系内はそれら金属塩との混合物となり無水硫化ナトリウム単品を取り出すことは不可能に近かった。 However, the method (1) is not practical because the heating temperature is extremely high, and the anhydrous sodium sulfide obtained is a skeletal crystal that retains the crystal shape of the hydrate, and has a large specific surface area and deliquescent properties. And was very easily oxidized. The methods (2) and (3) improve these drawbacks, but the method (2) strictly controls the sodium hydroxide concentration and the temperature during the precipitation of anhydrous sodium sulfide crystals. It was necessary and not an easy method. Further, the method (3) requires a long time under reduced pressure and requires several steps, and dehydration is performed while maintaining the particle shape without melting Na 2 S.5 hydrate as a raw material. The particle size of the raw material Na 2 S.5 hydrate was directly reflected on the particle size of anhydrous sodium sulfide, and the particle size of the obtained anhydrous sodium sulfide was 1 to 1.5 mm, which was a relatively large crystal. .. When such a crystal is present, the specific surface area becomes small and the reactivity decreases when it is used as a raw material for engineering plastics and pharmaceuticals. Therefore, the crystal is separately added into fine particles (for example, 800 μm or less). In some cases, a step of crushing was required. Further, in the method (4), it is necessary to add an organic sulfonic acid metal salt, a lithium halide, an organic carboxylic acid metal salt, an alkali metal phosphate or the like as a dispersant to the dehydrated system, It became almost impossible to take out the anhydrous sodium sulfide alone as a mixture with those metal salts.

そこで、微粒子状の高純度の無水アルカリ金属硫化物を得る方法として、アルカリ金属硫化物水溶液と、該水溶液の沸点以下の融点を有する分散媒とを接触させ脱水を行なう、無水アルカリ金属硫化物と分散媒の混合物の製造方法が知られている(特許文献6参照)。しかし該方法もエネルギー効率が低く、生産性良く無水アルカリ金属硫化物を得ることができなかった。 Therefore, as a method for obtaining fine-grained high-purity anhydrous alkali metal sulfide, dehydration is performed by contacting an aqueous alkali metal sulfide solution with a dispersion medium having a melting point equal to or lower than the boiling point of the aqueous solution. A method for producing a mixture of dispersion media is known (see Patent Document 6). However, this method also has low energy efficiency and cannot produce anhydrous alkali metal sulfide with good productivity.

米国特許2533163号公報US Pat. No. 2,533,163 特開昭64−28207号公報JP-A-64-28207 特開平2−51404号公報JP-A-2-51404 特開昭60−200807号公報JP-A-60-200807 特開昭60−210509号公報JP, 60-210509, A 特開平9−67108号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-67108

そこで、本発明が解決しようとする課題は、微粒子状の高純度の無水アルカリ金属硫化物を生産性良く製造することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to produce fine-particled high-purity anhydrous alkali metal sulfide with high productivity.

本発明者等は、上記の課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、含水アルカリ金属水硫化物の過剰下で、含水アルカリ金属硫化物を含む水溶液を、97℃以上という高温を維持したまま、濃縮することにより、微粒子状の無水アルカリ金属硫化物が高純度で、効率よく得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have conducted extensive studies to solve the above problems, and as a result, in the presence of an excess of hydrous alkali metal hydrosulfide, an aqueous solution containing hydrous alkali metal sulfide is maintained at a high temperature of 97° C. or higher. By concentrating, it has been found that finely particulate anhydrous alkali metal sulfide can be efficiently obtained with high purity, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、含水アルカリ金属硫化物および含水アルカリ金属水硫化物を含む水溶液を97℃以上の温度範囲を維持しながら濃縮することにより、無水アルカリ金属硫化物を晶析させる工程を有する無水アルカリ金属硫化物の製造方法であって、
該水溶液中の含水アルカリ金属硫化物1モルに対して含水アルカリ金属水硫化物のモル数が0.01〜1.00モルの範囲の割合であることを特徴とする無水アルカリ金属硫化物の製造方法に関する。
That is, the present invention comprises a step of crystallizing anhydrous alkali metal sulfide by concentrating an aqueous solution containing a hydrous alkali metal sulfide and an aqueous solution containing a hydrous alkali metal hydrosulfide while maintaining a temperature range of 97° C. or higher. A method for producing an alkali metal sulfide,
Production of anhydrous alkali metal sulfide, wherein the number of moles of hydrous alkali metal hydrosulfide is in the range of 0.01 to 1.00 mol with respect to 1 mol of hydrous alkali metal sulfide in the aqueous solution. Regarding the method.

本発明によれば、微粒子状の高純度の無水アルカリ金属硫化物を生産性良く製造することができる。 According to the present invention, a highly pure anhydrous alkali metal sulfide in the form of fine particles can be produced with good productivity.

硫化ソーダの各種水和物の溶解度曲線を表す図である。It is a figure showing the solubility curve of various hydrates of sodium sulfide.

本発明の無水アルカリ金属硫化物の製造方法は、含水アルカリ金属硫化物および含水アルカリ金属水硫化物を含む水溶液を97℃以上の温度範囲を維持しながら濃縮することにより、無水アルカリ金属硫化物を晶析させる工程を有する無水アルカリ金属硫化物の製造方法であって、
該水溶液中の含水アルカリ金属硫化物1モルに対して含水アルカリ金属水硫化物のモル数が0.01〜1.00モルの範囲の割合であることを特徴とする。
The method for producing an anhydrous alkali metal sulfide of the present invention comprises removing an anhydrous alkali metal sulfide by concentrating an aqueous solution containing a hydrous alkali metal sulfide and an aqueous alkali metal hydrosulfide while maintaining a temperature range of 97° C. or higher. A method for producing an anhydrous alkali metal sulfide having a step of crystallizing,
It is characterized in that the molar number of the hydrous alkali metal hydrosulfide is in the range of 0.01 to 1.00 mol with respect to 1 mol of the hydrous alkali metal sulfide in the aqueous solution.

本発明で用いる含水アルカリ金属硫化物としては、例えば硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウム等の化合物の液状又は固体状の含水物が挙げられ、その固形分濃度は特に限定されないが10〜80質量%、特に35〜65質量%であることが好ましい。含水アルカリ金属硫化物として、好ましいのは含水硫化ナトリウムである。使用する含水硫化ナトリウムの形状は、結晶、フレーク状、固形、液体及び水溶液のいずれでもかまわない。使用する含水硫化ナトリウムの形状が、結晶、フレーク状、固形、液体の場合には、水を加えて水溶液とすればよい。その際、該水溶液中のアルカリ金属硫化物1モルに対して含水アルカリ金属水硫化物のモル数が0.01〜1.00モルの範囲の割合で、好ましくは0.01〜0.10モルの範囲の割合で含有するよう調整する。 Examples of the hydrous alkali metal sulfide used in the present invention include liquid or solid hydrates of compounds such as lithium sulfide, sodium sulfide, potassium sulfide, rubidium sulfide, and cesium sulfide, and the solid content concentration is not particularly limited. Is 10 to 80% by mass, and particularly preferably 35 to 65% by mass. As the hydrated alkali metal sulfide, preferred is hydrated sodium sulfide. The shape of the hydrous sodium sulfide used may be any of crystals, flakes, solids, liquids and aqueous solutions. When the shape of the hydrous sodium sulfide used is crystals, flakes, solid or liquid, water may be added to form an aqueous solution. At that time, the number of moles of the hydrous alkali metal hydrosulfide is 0.01 to 1.00 mol, preferably 0.01 to 0.10 mol, relative to 1 mol of the alkali metal sulfide in the aqueous solution. It is adjusted so that it is contained in a ratio within the range.

含水アルカリ金属硫化物は、例えば、含水アルカリ金属水硫化物及びアルカリ金属水酸化物より調製されたものであってもよい。含水アルカリ金属水硫化物としては、例えば水硫化リチウム、水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウム等の化合物の液状又は固体状の含水物が挙げられ、その固形分濃度は特に限定されないが10〜80質量%、特に35〜65質量%であることが好ましい。含水アルカリ金属水硫化物として、好ましいのは含水水硫化ナトリウムである。使用する含水水硫化ナトリウムの形状は、結晶、フレーク状、固形、液体及び水溶液のいずれでもかまわない。また、アルカリ金属水酸化物は、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、及びこれらの水溶液が挙げられる。なお、該水溶液として用いる場合には、濃度20質量%以上の水溶液であることが好ましい。これらの中でも特に水酸化リチウムと水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが好ましく、特に水酸化ナトリウムが好ましい。アルカリ金属水酸化物の使用量は、無水アルカリ金属硫化物の生成が促進される点から、アルカリ金属水硫化物1モル当たり、0.50〜0.99モルの範囲が好ましく、特に0.95〜0.99モルの範囲がより好ましい。当該アルカリ金属水酸化物の使用量は、当該範囲を外れた場合であっても、アルカリ金属水酸化物ないし含水アルカリ金属水硫化物を加えて調整すればよく、最終的に得られる水溶液中の含水アルカリ金属水硫化物の割合が、アルカリ金属硫化物1モルに対して、0.01〜1.00モルの範囲の割合、好ましくは0.01〜1.00モルの範囲の割合となるよう調整することが生産性の観点からは好ましい。 The hydrated alkali metal sulfide may be, for example, one prepared from a hydrated alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide. Examples of the hydrated alkali metal hydrosulfide include liquid or solid hydrates of compounds such as lithium hydrosulfide, sodium hydrosulfide, potassium hydrosulfide, rubidium hydrosulfide, and cesium hydrosulfide. Although not limited, it is preferably 10 to 80% by mass, and particularly preferably 35 to 65% by mass. As the hydrous alkali metal hydrosulfide, preferred is hydrous sodium hydrosulfide. The shape of the hydrous sodium hydrosulfide used may be any of crystals, flakes, solids, liquids and aqueous solutions. Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, and aqueous solutions thereof. When used as the aqueous solution, it is preferably an aqueous solution having a concentration of 20% by mass or more. Among these, lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide are particularly preferable, and sodium hydroxide is particularly preferable. The amount of the alkali metal hydroxide used is preferably 0.50 to 0.99 mol, and particularly preferably 0.95 mol, per mol of the alkali metal hydrosulfide, from the viewpoint that the formation of anhydrous alkali metal sulfide is promoted. The range of -0.99 mol is more preferable. The amount of the alkali metal hydroxide used may be adjusted by adding an alkali metal hydroxide or a hydrous alkali metal hydrosulfide even when the amount is out of the range, and the amount in the finally obtained aqueous solution may be adjusted. The proportion of hydrous alkali metal hydrosulfide should be in the range of 0.01 to 1.00 mol, preferably in the range of 0.01 to 1.00 mol, per mol of the alkali metal sulfide. Adjustment is preferable from the viewpoint of productivity.

このようにして調製された含水アルカリ金属硫化物を含む水溶液は、水に溶解する有機溶媒を含んでいても良い。水に溶解する有機溶媒としては、例えば、アセトン(溶解度:全ての割合で水と相溶する。沸点:56.1℃)等のケトン類;メタノール(溶解度:全ての割合で水と相溶する、沸点:64.7℃)、エタノール(溶解度:全ての割合で水と相溶する、沸点:78.3℃)、イソプロピルアルコール(溶解度:全ての割合で水と相溶する、沸点:82.26℃)、エチレングリコール(溶解度:全ての割合で水と相溶する、沸点:197℃)等のアルコール類;酢酸メチル(溶解度:24質量%、沸点:56.9℃)等のエステル類等が挙げられる。これらの有機溶剤は単独で用いても良いし、2種以上を混合した混合溶剤を用いても良い。有機溶剤として好ましいものはケトン類、アルコール類であり、より好ましいものはエタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、エチレングリコールであり、最も好ましいものはエタノール、アセトン、エチレングリコールである。 The aqueous solution containing the hydrous alkali metal sulfide thus prepared may contain an organic solvent which is soluble in water. Examples of the organic solvent soluble in water include ketones such as acetone (solubility: compatible with water in all proportions; boiling point: 56.1° C.); methanol (solubility: compatible with water in all proportions) , Boiling point: 64.7° C.), ethanol (solubility: compatible with water in all proportions, boiling point: 78.3° C.), isopropyl alcohol (solubility: compatible with water in all proportions, boiling point: 82. 26° C.), alcohols such as ethylene glycol (solubility: compatible with water in all proportions, boiling point: 197° C.); esters such as methyl acetate (solubility: 24% by mass, boiling point: 56.9° C.) Are listed. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Preferred organic solvents are ketones and alcohols, more preferred are ethanol, acetone, isopropyl alcohol and ethylene glycol, and most preferred are ethanol, acetone and ethylene glycol.

このようにして調製された含水アルカリ金属硫化物を含む水溶液は、後述する濃縮を行う前に、97℃以上の温度範囲を維持しながら、静置して不純物を除去してもよい。静置時間は特に限定されないが、1〜5時間が好ましい。 The aqueous solution containing the hydrated alkali metal sulfide thus prepared may be allowed to stand to remove impurities before being concentrated as described below while maintaining a temperature range of 97° C. or higher. The standing time is not particularly limited, but 1 to 5 hours is preferable.

このようにして調製された含水アルカリ金属硫化物を含む水溶液は、97℃以上の温度範囲を維持しながら、好ましくは、97℃以上かつ120℃の温度範囲を維持しながら、図1に示すアルカリ金属硫化物の飽和濃度曲線に沿って、濃縮することによって、水溶液中に無水アルカリ金属硫化物を析出することができる。飽和濃度を濃縮すると無水アルカリ金属硫化物を析出させることができる。結晶が析出したアルカリ金属硫化物飽和水溶液の無水アルカリ金属結晶スラリー溶液はスラリー濃度1〜50%まで析出させることができるが、液の流動性を維持する点から1〜30質量%が好ましい。濃縮は、減圧下に脱水することが好ましく、絶対圧で4〜40kPaの範囲で行うことが好ましく、さらに8〜20kPaの範囲で行うことがより好ましい。 The aqueous solution containing the hydrous alkali metal sulfide prepared in this manner is maintained at a temperature range of 97° C. or higher, preferably at a temperature range of 97° C. or higher and 120° C. Anhydrous alkali metal sulfide can be precipitated in an aqueous solution by concentrating along the saturation concentration curve of metal sulfide. Anhydrous alkali metal sulfide can be deposited by concentrating the saturated concentration. An anhydrous alkali metal crystal slurry solution of a saturated aqueous solution of alkali metal sulfide in which crystals are precipitated can be precipitated to a slurry concentration of 1 to 50%, but 1 to 30% by mass is preferable from the viewpoint of maintaining fluidity of the liquid. The concentration is preferably dehydrated under reduced pressure, preferably in the range of 4 to 40 kPa in absolute pressure, and more preferably in the range of 8 to 20 kPa.

含水アルカリ金属硫化物および含水アルカリ金属水硫化物を含む水溶液の濃縮を、バッチで行う場合には、1回あたりの濃縮に要する時間は特に限定されないが、10分〜10時間の範囲で行うことが好ましく、30分〜2時間の範囲で行うことがより好ましい。また連続式で行う場合には、図1に示すアルカリ金属硫化物の飽和濃度曲線に沿って、無水アルカリ金属硫化物が析出する濃度範囲まで濃縮したら、当該濃度範囲を維持するように、含水アルカリ金属硫化物および含水アルカリ金属水硫化物を含む水溶液を調整しながら加え、飽和濃度以上に濃縮すれば良い。 When the concentration of the hydrated alkali metal sulfide and the aqueous solution containing the hydrated alkali metal hydrosulfide is performed in a batch, the time required for each concentration is not particularly limited, but it is performed in the range of 10 minutes to 10 hours. Is preferable, and it is more preferable to carry out in the range of 30 minutes to 2 hours. Further, in the case of performing the continuous method, along with the saturation concentration curve of the alkali metal sulfide shown in FIG. 1, after concentrating to a concentration range in which anhydrous alkali metal sulfide is deposited, the hydrated alkali is kept so that the concentration range is maintained. It suffices to add an aqueous solution containing a metal sulfide and a hydrous alkali metal hydrosulfide while adjusting it, and then concentrate the solution to a saturation concentration or higher.

本発明の製造方法では、30〜600μmの範囲、さらには300〜500μmの範囲で所望の二次粒子径の範囲を有する微粒子状の無水アルカリ金属硫化物を得ることができる。 According to the production method of the present invention, it is possible to obtain a particulate anhydrous alkali metal sulfide having a desired secondary particle size range of 30 to 600 μm, more preferably 300 to 500 μm.

上記工程(1)を経て得られた無水アルカリ金属硫化物は、続いて、適宜フィルターを用いて固液分離した後、冷却・乾燥して粉末状ないし顆粒状の無水アルカリ金属硫化物として調製することができる。無水アルカリ金属硫化物は、潮解性を有し、空気中の二酸化炭素と反応することから、密封して空気と遮断して保存することが望ましい。 The anhydrous alkali metal sulfide obtained through the above step (1) is subsequently solid-liquid separated using an appropriate filter, and then cooled and dried to prepare powdery or granular anhydrous alkali metal sulfide. be able to. Anhydrous alkali metal sulfide has a deliquescent property and reacts with carbon dioxide in the air. Therefore, it is desirable to store it in an airtight manner and shield it from the air.

本発明の製造方法は、腐食性を抑えて無水アルカリ金属硫化物を生成することができるため、耐腐食性に極めて優れるものの、高価でかつ加工の難しいジルコニウムやチタンといった金属材料を必ずしも使用する必要は無く、SUSやニッケル合金を用いた製造装置を使用することができる。なお、本発明に用いることができる該ニッケル合金は、クロムの含有割合が43〜47質量%、モリブデンの含有割合が0.1〜2質量%および残部がニッケルおよび不可避不純物で構成された合金である。タングステン、鉄、コバルトおよび銅は、検出限界以下の含有量であるものが好ましい。本発明において「不可避不純物」の用語は、技術的に除去が困難な微量の不純物を意味している。本発明においては、例えば、合金中において、1質量%以下、好ましくは検出限界以下の割合で含まれる炭素原子が挙げられる。当該ニッケル合金は例えば、MCアロイ(日立金属MMCスーパーアロイ社)として市販されている。 The production method of the present invention is capable of producing anhydrous alkali metal sulfides with suppressed corrosiveness, and therefore has extremely excellent corrosion resistance, but it is not always necessary to use expensive and difficult-to-process metal materials such as zirconium and titanium. However, a manufacturing apparatus using SUS or nickel alloy can be used. The nickel alloy that can be used in the present invention is an alloy in which the content ratio of chromium is 43 to 47 mass %, the content ratio of molybdenum is 0.1 to 2 mass %, and the balance is nickel and inevitable impurities. is there. Tungsten, iron, cobalt and copper are preferably contained in amounts below the detection limit. In the present invention, the term “unavoidable impurities” means minute amounts of impurities that are technically difficult to remove. In the present invention, for example, carbon atoms contained in the alloy in an amount of 1% by mass or less, preferably a detection limit or less may be mentioned. The nickel alloy is commercially available, for example, as MC alloy (Hitachi Metals MMC Super Alloy).

上記の方法で得られた本発明の無水アルカリ金属硫化物は、微粒子状で高純度なことから エンジニアリングプラスチックや医薬品の原料として用いることができる。 The anhydrous alkali metal sulfide of the present invention obtained by the above method can be used as a raw material for engineering plastics and pharmaceuticals because it is in the form of fine particles and has high purity.

以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特に断りが無い場合、%は質量%をあらわすものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto. Unless otherwise specified,% means% by mass.

(測定法)水分量
水分気化装置を備えた電量式カールフィッシャー水分計(京都電子工業社製)を用い、 得られた無水硫化ナトリウムを280℃20分加熱して、蒸発させた水分を窒素ガスでカールフィッシャー液に送り、カールフィッシャー法にて水分量を測定した。
(Measurement Method) Moisture Content Using a coulometric Karl Fischer moisture meter (manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.) equipped with a moisture vaporizer, the obtained anhydrous sodium sulfide was heated at 280° C. for 20 minutes to evaporate the moisture into nitrogen gas. Was sent to the Karl Fischer liquid and the water content was measured by the Karl Fischer method.

(測定法)生成物の成分分析
生成物成分測定はJIS K1435−1986に準拠した測定により求めた。
(Measurement method) Component analysis of product The product component measurement was determined by measurement according to JIS K1435-1986.

(測定法)無水硫化ナトリウムの二次粒子径
無水硫化ナトリウムの二次粒子径は、JIS Z8815−1994に準拠した測定により求めた。
(Measurement Method) Secondary Particle Size of Anhydrous Sodium Sulfide The secondary particle size of anhydrous sodium sulfide was determined by measurement according to JIS Z8815-1994.

[侵食度の算出方法]
試験片の寸法変化、重量変化を測定し、下記計算式より、侵食度を算出した。
[Calculation method of erosion degree]
The dimensional change and weight change of the test piece were measured, and the erosion degree was calculated from the following calculation formula.

Figure 0006725876
単位は、バッフル2枚の試験前重量(g)、バッフル2枚の試験後重量(g)、密度(g/cm)、バッフル2枚の表面積(cm2)、試験時間(h)、10mm=1cmで換算、とする。
Figure 0006725876
The unit is the weight of two baffles before the test (g), the weight of the two baffles after the test (g), the density (g/cm 3 ), the surface area of the two baffles (cm 2 ), the test time (h), 10 mm. = 1 cm.

[試験片の作成方法]
「MCアロイ」(クロム45質量%、モリブデン1質量%およびニッケル残部)を用いて、寸法:縦25(mm)×横25(mm)×厚さ2(mm)を2枚作成し、互いに中央部で溶接して、寸法:縦50(mm)×横25(mm)×厚さ2(mm)の試験片を作製した。
[How to create test pieces]
Using "MC alloy" (45% by mass of chromium, 1% by mass of molybdenum and the balance of nickel), make two sheets of size: length 25 (mm) x width 25 (mm) x thickness 2 (mm), and center each other. Welding was performed in the section to prepare a test piece having dimensions: length 50 (mm) x width 25 (mm) x thickness 2 (mm).

〔実施例1〕
攪拌機及びデカンターを備えた「MCアロイ」製反応容器に、上記試験片をバッフルとして2枚を、試験片全体が後述する水溶液に浸かる位置に取り付けた。次に、当該反応容器に、モル比NaOH:NaSH=0.98:1.00になるように、48.64%NaOH水溶液(1287g)(15.68mol)、48.30%NaSH水溶液(1857g)(16.00mol)を仕込み、撹拌しながら内温120℃まで昇温し、38%NaS水溶液を調製した。その後、120℃を維持したまま5時間静置した。
[Example 1]
Two pieces of the above-mentioned test piece were attached to a reaction container made of "MC alloy" equipped with a stirrer and a decanter at a position where the whole test piece was immersed in an aqueous solution described later. Next, a 48.64% NaOH aqueous solution (1287 g) (15.68 mol) and a 48.30% NaSH aqueous solution (1857 g) were added to the reaction vessel so that the molar ratio was NaOH:NaSH=0.98:1.00. (16.00 mol) was charged and the internal temperature was raised to 120° C. with stirring to prepare a 38% Na 2 S aqueous solution. Then, it was left to stand for 5 hours while maintaining 120°C.

不純物を除去後、内温120℃を維持したまま、減圧を開始して減圧脱水を開始した。内温120±10℃で発泡に注意しながら徐々に減圧度を上げて行き、NaS濃度が60%になるまで減圧脱水を継続した。濃縮脱水速度は210g/Hrであった。 After removing the impurities, depressurization was started and depressurization dehydration was started while maintaining the internal temperature of 120°C. The degree of pressure reduction was gradually increased at an internal temperature of 120±10° C. while paying attention to foaming, and vacuum dehydration was continued until the Na 2 S concentration reached 60%. The concentration/dehydration rate was 210 g/Hr.

NaS濃度が60%に到達すると飽和水溶液となり無水NaSの結晶が析出した。更に減圧脱水を継続して結晶スラリー濃度が30%になるまで継続した。ここでも濃縮脱水速度は210g/Hrであった。 When the Na 2 S concentration reached 60%, it became a saturated aqueous solution, and anhydrous Na 2 S crystals were precipitated. The dehydration under reduced pressure was further continued until the crystal slurry concentration reached 30%. Again, the concentration/dehydration rate was 210 g/Hr.

晶析終了後、窒素雰囲気中で遠心ろ過機を使用して結晶を分離した。得られた結晶520gは空気に触れないように密封容器に充填・保管した。 After completion of the crystallization, the crystals were separated using a centrifugal filter in a nitrogen atmosphere. The obtained crystals (520 g) were filled and stored in a sealed container so as not to come into contact with air.

得られた生成物の成分を下記表1に示した。また得られた無水硫化ナトリウムの粒子径は、下記表2に示した。また、試験片の侵食度は、表3に示した。 The components of the obtained product are shown in Table 1 below. The particle size of the obtained anhydrous sodium sulfide is shown in Table 2 below. Further, the erosion degree of the test piece is shown in Table 3.

〔比較例1〕
モル比でNaOH:NaSH=1.00:0.93になるように、48.64%水酸化ナトリウム水溶液(1316g)(16.00mol)、48.30%水硫化ソーダ水溶液(1727g)(14.88mol)、濃縮脱水速度は20g/Hrで行なったこと以外は実施例1と同様に実施した。得られた結晶528gは空気に触れないよう密封容器に充填、保管した。生成物の成分を下記表1に示した。また得られた無水硫化ナトリウムの粒子径は、下記表2に示した。また、試験片の侵食度は、表3に示した。
[Comparative Example 1]
48.64% sodium hydroxide aqueous solution (1316 g) (16.00 mol) and 48.30% sodium hydrosulfide aqueous solution (1727 g) (14.14) so that the molar ratio would be NaOH:NaSH=1.00:0.93. 88 mol), and the concentration and dehydration rate was 20 g/Hr. The obtained crystals (528 g) were filled and stored in a sealed container so as not to come into contact with air. The components of the product are shown in Table 1 below. The particle size of the obtained anhydrous sodium sulfide is shown in Table 2 below. Further, the erosion degree of the test piece is shown in Table 3.

〔比較例2〕
実施例1と同様の反応容器を用いて、モル比でNaOH:NaSH=1.00:0.93になるように、48.64%水酸化ナトリウム水溶液(1316g)(16.00mol)、48.30%水硫化ソーダ水溶液(1727g)(14.88mol)及び分散媒としてp−ジクロロベンゼン147.0g(1.000mol)を入れ昇温を開始した。内温が140℃に到達すると水とp−ジクロロベンゼンの留出 が始まった。p−ジクロロベンゼンは、デカンターで分離して連続的に系内に戻した。濃縮速度は20g/Hrであった。留出開始後しばらくすると系内に粒子が分散し始めた。2時間後90.0gの水が留出し内温がp−ジクロロベンゼンの沸点である174℃に上昇したので脱水を終了した。脱水終了時の系内は、無水硫化ナトリウムの微粒子がp−ジクロロベンゼンに分散している状態であった。冷却後粒子をろ取し、100℃で2時間減圧乾燥し77.2g(収率99.0%)の粒状生成物を得た。生成物の成分を下記表1に示した。また得られた無水硫化ナトリウムの粒子径は、下記表2に示した。また、試験片の侵食度は、表3に示した。
[Comparative Example 2]
Using a reaction vessel similar to that in Example 1, a 48.64% aqueous sodium hydroxide solution (1316 g) (16.00 mol), 48.64% was prepared so that the molar ratio was NaOH:NaSH=1.00:0.93. A 30% aqueous sodium hydrogen sulfide solution (1727 g) (14.88 mol) and 147.0 g (1.000 mol) of p-dichlorobenzene as a dispersion medium were put in to start heating. When the internal temperature reached 140°C, distillation of water and p-dichlorobenzene started. The p-dichlorobenzene was separated by a decanter and continuously returned to the system. The concentration rate was 20 g/Hr. Particles began to disperse in the system a while after the start of distillation. After 2 hours, 90.0 g of water was distilled out and the internal temperature rose to 174° C., which is the boiling point of p-dichlorobenzene, so that the dehydration was completed. At the end of the dehydration, fine particles of anhydrous sodium sulfide were dispersed in p-dichlorobenzene. After cooling, the particles were collected by filtration and dried under reduced pressure at 100° C. for 2 hours to obtain 77.2 g (yield 99.0%) of a granular product. The components of the product are shown in Table 1 below. The particle size of the obtained anhydrous sodium sulfide is shown in Table 2 below. Further, the erosion degree of the test piece is shown in Table 3.

Figure 0006725876
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Claims (4)

含水アルカリ金属硫化物および含水アルカリ金属水硫化物を含む水溶液を97℃以上の温度範囲を維持しながら減圧脱水を開始する、無水アルカリ金属硫化物を晶析させる工程を有する無水アルカリ金属硫化物の製造方法であって、
該水溶液中の含水アルカリ金属硫化物1モルに対して含水アルカリ金属水硫化物のモル数が0.01〜1.00モルの範囲の割合であることを特徴とする無水アルカリ金属硫化物の製造方法。
Anhydrous alkali metal sulfide having a step of crystallizing anhydrous alkali metal sulfide, which starts dehydration under reduced pressure while maintaining a temperature range of 97° C. or higher with an aqueous alkali metal sulfide and an aqueous solution containing an aqueous alkali metal sulfide. A manufacturing method,
Production of anhydrous alkali metal sulfide, wherein the number of moles of hydrous alkali metal hydrosulfide is in the range of 0.01 to 1.00 mol with respect to 1 mol of hydrous alkali metal sulfide in the aqueous solution. Method.
含水アルカリ金属水硫化物及びアルカリ金属水酸化物より調製された、含水アルカリ金属硫化物を含む水溶液である請求項1記載の無水アルカリ金属硫化物の製造方法。 The method for producing anhydrous alkali metal sulfide according to claim 1, which is an aqueous solution containing a hydrous alkali metal sulfide prepared from a hydrous alkali metal hydrosulfide and an alkali metal hydroxide. 含水アルカリ金属水硫化物1モルに対し、アルカリ金属水酸化物0.50〜0.99モルの割合で調製されたものである、請求項2記載の無水アルカリ金属硫化物の製造方法。 The method for producing an anhydrous alkali metal sulfide according to claim 2, which is prepared at a ratio of 0.50 to 0.99 mol of alkali metal hydroxide to 1 mol of hydrous alkali metal hydrosulfide. 得られる無水アルカリ金属硫化物の二次粒子径が0〜600μmの範囲である請求項1〜3の何れか一項記載の無水アルカリ金属硫化物の製造方法。 The method for producing anhydrous alkali metal sulfide according to any one of claims 1 to 3, wherein the secondary particle size of the obtained anhydrous alkali metal sulfide is in the range of 30 to 600 µm.
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