RO108702B1 - Celulă pentru electrosinteza simultană, a aminoguanidinei și persulfatului de amoniu - Google Patents

Abstract

Prezenta invenjie se referă la o celulă pentru sinteza electrochimică, a aminoguanidinei, simultan cu electrosinteza persulfatului de amoniu, echipată cu membrane semipermeabile, prin reducerea catodică a nitroguanidinei, pe un catod de grafit, acoperit cu plumb sau aliaj plumb-staniu, la densități de curent de 0,05...0,1 A/cm2, respectiv prin oxidarea anodică, a sulfatului de amoniu, pe anoxizi de platină, la densități de curent de 0,5...1 A/cm2. Aparatul este format din două subansamble catodice și unul anodic, cu circulație ascendentă, a electroliților și cu recircularea forțată a acestora, prin răcitoare plasate în exteriorul aparatului. Utilizarea membranelor semipermeabile asigură concentrații ridicate ale ionilor persulfat în anolit, împiedică difuzia inversă a acestora și face posibilă reducerea catodică, a nitroguanidinei din catolit.

Description

Prezenta invenție se referă la o celulă pentru sinteza electrochimică a aminoguanidinei, simultan cu cea a persulfatului de amoniu, echipată cu membrane semipermeabile. 5

Se cunosc procedee și aparate pentru obținerea separată a celor doi produși, aminoguanidina și persulfatul de amoniu, ca de exemplu cele prezentate în lucrările lui Udupa și Randady V., Kudiro Sugino, Yamashita M, 10 Tabakovic I. și Dzia G. ca și brevetele RDG nr.27961 și 99548.

Pentru aminoguanidină mai sunt cunoscute și procedee chimice prin reducerea nitroguanidinei cu hidrogen activ obținut din 15 zinc și acid acetic, zinc și sulfat de amoniu, zinc și acid clorhidric sau pe catalizatori de Ni-Raney în mediu neutru sau bazic, iar în mediu acid pe catalizatori de PtO, după recenziile lui Lieber și Smith sau Kurzer și 20 Godfrey.

Procedeele chimice de obținere a aminoguanidinei prezintă următoarele dezavantaje: randamente și selectivități reduse, necesitatea efectuării unor purificări repetate pentru 25 obținerea unui produs de calitate superioară, utilizarea ca reducători a unor substanțe scumpe și obținerea unor produse secundare greu de separat și valorificat: acetamidoguanidină și 4,5-diamino-3 metil-l,2,4-triazol. 30

Echipamentele de reducere electrochimică a nitroguanidinei la aminoguanidină prezentate în literatura de specialitate au dezavantajul că în urma reacțiilor anodice de electrod rezultă produși secundari nevalori- 35 ficabili sau care se pot obține și prin altele procedee, mai economice.

De asemenea, în celulele de obținere a peroxodisulfaților, în urma reacțiilor catodice are loc degajarea de hidrogen, nevalorificabil, 40 fiind prea costisitor. Totodată, utilizarea diafragmelor separatoare permeabile favorizează difuzia ionilor S₂O₈ ²' în compartimentul catodic și reducerea lor.

Celula de elecrosinteză simultană a 45 aminoguanidinei și persulfatului de amoniu conform invenției, înlătură dezavantajele celulelor cunoscute destinate electrosintezei compușilor organici, prin aceea că, având o construcție de tip filtru - presă, este formată 50 din trei subansambluri - două catodice și unul anodic - separate între ele prin membrane schimbătoare de ioni, prinse în garnituri de etanșare ce separă interiorul aparatului într-un spațiu anodic central și două spații catodice, în spațiul anodic fiind plasat un ansamblu anodic prevăzut cu anozi din platină montați pe o placă suport prevăzută cu orificii de intrare și ieșire a electrolitului, iar în spațiile catodice sunt plasate ansamblurile catodice constând din plăci suport pe care sunt prinși catozii propriuziși, prevăzuți cu conductori de cupru pentru alimentarea cu curent, în plăcile suport ale catozilor fiind^de asemenea, practicate orificii de alimentare și evacuare a electrolitului.

Celula de electrosinteză simultană a aminoguanidinei și persulfatului de amoniu prin reducerea catodică a nitroguanidinei și, respectiv prin oxidarea anodică a sulfatului de amoniu, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- realizează simultan, cu randamente superioare, electrosinteză a două produse valoroase, în condiții de puritate avansată și fără produse secundare greu separabile;

- datorită construcției specifice a celulei de electrosinteză simultană, realizarea produselor mai sus menționate se face cu consumuri specifice de energie mai reduse;

- construcția compactizată tip filtrupresă și preluarea căldurii prin recirculare forțată cu viteze mari a electroliților prin răcitoare exterioare, permite creșterea selectivității proceselor prin reducerea reacțiilor secundare și micșorarea căderii de tensiune pe celulă;

- utilizarea la construcția subansamblurilor a unor materiale adecvate permite funcționarea cu fiabilitate ridicată în mediul electroliților puternic corozivi;

- realizează densității de curent volumice de peste 2000 A/l, ceea ce conduce la creșteri ale randamentelor reacțiilor electrodice și reducerea timpilor de staționare în aparat;

- răcirea exterioară a electroliților asigură un transfer termic corespunzător, cu influențe asupra creșterii randamentelor de curent, a compactizării și reducerea distanței interelectrodice simultan cu reducerea fracțiilor de gaz în electroliți, ceea ce permite diminuarea rezistenței chimice a electroliților;

- utilizarea ambelor suprafețe ale anodului reduce zestrea de metal nobil pe aparat;

- utilizarea membranelor semipermeabile împiedică difuzia inversă a ionilor, ceea ce face posibilă desfășurarea simultană a celor două electrosinteze, odată cu creșterea randamentului de curent și produs.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură și cu figura, care reprezintă o vedere în perspectivă a celulei de electrosinteză.

Celula pentru electrosinteză simultană, conform invenției, prezentată în figură, este formată din trei subansambluri - două catodice 1 și 2 și unul anodic 3 - separate între ele prin membrane schimbătoare de ioni, 4 și 5, prinse în garnituri de etanșare 6 și 7 ce separă interiorul aparatului într-un spațiu anodic central și doua spații catodice.

Ansamblul anodic 3 este format dintr-o placă suport din rășini armate cu fibră de sticlă în care se introduc conductorii din cupru, 8, ce alimentează anozii din benzi de platină 9. Intre benzile de platină 9 ale anozilor sunt prevăzute niște distanțiere 10. Placa suport a ansamblului anodic 3, este prevăzută cu niște orifîcii de intrare și ieșire a electrolitului llși 12. Intre aceste orifîcii și anozi sunt prevăzute șicane radiale pentru asigurarea unei circulații uniforme a electrolitului în și din spațiul anodic.

Ansamblul catodic (1 și 2) este format dintr-o placă suport în care este prins un electrod 13, confecționat din grafit și acoperit cu un strat uniform de plumb sau aliaj plumbstaniu. De electrodul 13 sunt prinși conductorii din cupru 14, pentru alimentarea cu curent. Placa suport este prevăzută cu orifîcii de intrare a electroliților 15 și 16 și de evacuare a electroliților 17 și 18.

Compactizarea și etanșarea subansamblurilor celulei se realizează prin strângere cu șuruburi.

Celula pentru electrosinteză simultană a aminoguanidinei și persulfatului de amoniu, conform invenției, este concepută a funcționa continuu, la următorii parametrii medii de lucru:

- anolit, cu compoziția: 250...300 g/1 S₂O₈ ²', 400...450 g/1 (NH₄)₂SO₄, acid sulfuric liber, oxigen gazos;

- catolit, cu compoziția: 3...5% nitroguanidină, 20...30% (NH₄)₂SO₄, pH = 6-8;

- temepraturi de lucru: anolit 15...25°C, catolit 8...15°C;

- sarcină de curent: 400...700 A.

Celula pentru electrosinteză simultană, conform invenției, poate fi montată într-un electrolizor compus din mai multe celule legate în paralel sau în serie din punct de vedere tehnologic.

Claims (2)

1. Revendicări

   1. Celulă de electrosinteză simultană, a aminoguanidinei și persulfatului de amoniu, având o construcție de tip filtru - presă, caracterizată prin aceea că, este formată din trei subansambluri - două catodice (1 și 2) și unul anodic (3) - separate între ele prin membrane schimbătoare de ioni, (4 și 5), prinse în garnituri de etanșare (6 și 7) ce separă interiorul aparatului într-un spațiu anodic central și două spații catodice, în spațiul anodic fiind plasat un ansamblu anodic (3) prevăzut cu anozii (9) din platină montați pe o placă suport prevăzută cu orifîcii de intrare și ieșire a electrolitului (11 și 12),iar în spațiile catodice sunt plasate ansamblurile catodice (1 și 2) constând din plăci suport pe care sunt prinși catozii propriu-ziși (13) prevăzuți cu conductori de cupru (14) pentru alimentarea cu curent, în plăcile suport ale catozilor fiind, de asemenea, practicate orifîcii de alimentare (15 și 16) și evacuare (17 și 18) a electrolitului.

   2. Celulă de electrosinteză, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că este echipată cu mebrane semipermeabile (4 și 5) schimbătoare de ioni.

   3. Celulă de electrosinteză, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea ca, placa anodică (3) este construită din rășini armate cu fibră de sticlă, având incluși în interiorul ei anozii de platină (9), montați în conductori de cupru (8).

   4. Celulă de electrosinteză, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că,

   5 6 placa catodică (1 și 2) este construită din rășini armate, cu fibră de sticlă, având prins în interiorul ei catodul (13) din grafit profilat, acoperit cu un strat uniform de plumb, sau aliaj plumb-staniu, contactat cu conductori (14) 5 din cupru.

   5. Celulă de electrosinteză, conform revendicărilor 1, 3 și 4, caracterizată prin aceea că, anodul de platină (9) lucioasă poate 10 fi sub formă de fâșii, placă, sită sau platină depusă pe diverse suporturi iar catodul (1 și
2. 2) poate fi construit din grafit acoperit cu plumb sau aliaj plumb-staniu, de diverse profile sau plăci, țesături din plumb sau aliaj 15 plumb-staniu.

   6. Celulă de electrosinteză, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea că, spațiul anodic este separat de cele două spații catodice prin membrane schimbătoare de ioni (4 și 5), prinse în garnituri de etanșare (6 §i 7).

   7. Celulă de electrosinteză, conform revendicărilor 1...6, caracterizată prin aceea că, circulația electroliților prin cele două compartimente se face ascendent, cu viteza de trecere mai mare de 0,5 m/s.

   8. Celulă de electrosinteză simultană, conform revendicărilor 1, 2 și 6, caracterizată prin aceea că, este echipată cu membrane semipermeabile (4 și 5) ce împiedică difuzia inversă a ionilor și face posibilă desfășurarea concomitentă a celor două procese de sinteză electrochimică.