RU2639782C1 - Способ получения раствора нитрата хрома (iii) - Google Patents
Способ получения раствора нитрата хрома (iii) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2639782C1 RU2639782C1 RU2016126005A RU2016126005A RU2639782C1 RU 2639782 C1 RU2639782 C1 RU 2639782C1 RU 2016126005 A RU2016126005 A RU 2016126005A RU 2016126005 A RU2016126005 A RU 2016126005A RU 2639782 C1 RU2639782 C1 RU 2639782C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chromic anhydride
- solution
- reduction
- iii
- chromium
- Prior art date
Links
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 5
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- -1 nitrate ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N Formic acid Chemical compound OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical group [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 1
- RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N zinc;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Zn+2] RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G37/00—Compounds of chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/20—Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
- C01B21/48—Methods for the preparation of nitrates in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
- C01G1/08—Nitrates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при производстве катализаторов или составов для обработки металлов. Способ получения раствора нитрата хрома (III) включает восстановление хромового ангидрида в азотнокислой среде. На первом этапе восстановление хромового ангидрида осуществляют сахаром, взятым с 10% недостатком от стехиометрического количества хромового ангидрида. Последующее восстановление остаточного хромового ангидрида осуществляют пероксидом водорода. Сахар используют в виде раствора с концентрацией 250±5 г/л. Изобретение позволяет снизить содержания органических примесей при получении раствора нитрата хрома (III), снизить интенсивность процесса восстановления хромового ангидрида, обеспечив уменьшение образования газообразных оксидов азота. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения раствора нитрата хрома (III), который может быть использован при производстве катализаторов или в составах для обработки металлов.
Известен метод получения нитратов хрома (III) путем растворения в 23 мас. % азотной кислоты хромового ангидрида с продувкой воздуха при 40-60°C. Полученный нитрат хрома (III) используют для производства катализатора (патент BG 62040, В01J 23/702, 9.01.1999).
Недостатком метода получения нитратов хрома (III) по патенту BG 62040 является высокое содержание в полученном растворе нитрата хрома (III) органических примесей - продуктов окисления азотной кислоты.
Известен метод получения нитрата хрома 3+ путем окислительно-восстановительного взаимодействия соединений хрома 6+ и азотной кислоты (патент РФ №2314870).
Недостатком метода получения нитратов хрома (III) по патенту №2314870 также является высокое содержание в полученном растворе нитрата хрома (III) органических примесей - продуктов окисления азотной кислоты.
Известен способ получения 9-водного кристаллогидрата азотнокислого хрома (авторское свидетельство СССР №169094 на изобретение) путем восстановления хромового ангидрита спиртами или перекисью водорода в азотнокислой среде с последующей кристаллизацией продукта из полученного раствора, при этом в качестве азотнокислой среды используют смесь насыщенного раствора азотнокислого хрома с 98%-ной азотной кислотой.
Недостатком способа по АС СССР №169094 является его низкая эффективность вследствие низкого выхода кристаллов Cr(NO3)3*9Н2O, который не превышает 50% и большое количество образующихся маточных растворов. При этом в маточных растворах будет происходить постепенное накопление органических примесей - продуктов окисления применяемых восстановителей. При наличии в растворе нитрата хрома (III) органических примесей будет происходить их окисление нитрат-ионами, приводящее к выделению газообразных оксидов азота, что усложняет процесс хранения и транспортировку таких растворов, а также не позволяет обеспечивать технологическую безопасность персонала и окружающей среды.
Способ по АС СССР №169094 выбран в качестве наиболее близкого аналога (прототипа).
Задача, решаемая изобретением - снижение содержания органических примесей при получении раствора нитрата хрома (III).
Технический результат, достигаемый изобретением - снижение интенсивности процесса восстановления хромового ангидрида.
Заявленный технический результат достигается тем, что в способе получения раствора нитрата хрома (III) путем восстановления хромового ангидрида в азотнокислой среде, в котором в качестве восстановителя используют пероксид водорода, согласно изобретению на первом этапе восстановление хромового ангидрида осуществляют сахаром, взятым с 10%-ным недостатком от стехиометрического количества хромового ангидрида, последующее восстановление остаточного хромового ангидрида осуществляют пероксидом водорода.
Сахар целесообразно применять в виде раствора с концентрацией 250±5 г/л.
Известно, что при использовании в качестве восстановителя формалина или спирта процесс восстановления (особенно в начальной стадии) происходит очень бурно, с сильным разогревом реакционной смеси, с ее разбрызгиванием в соответствии со следующими формулами протекающих химических реакций:
Бурный процесс восстановления обусловлен высокой реакционной способностью указанных восстановителей, поскольку после восстановления C2O3 начинается восстановление нитрат-иона: 2HNO3+СН2O→2NO2+НСООН+Н2O, приводящее к выделению газообразных оксидов азота.
Для замедления реакции восстановления нитрат-иона и, соответственно, для уменьшения образования газообразных оксидов азота, необходимо обеспечить более спокойный процесс восстановления нитрата хрома (III), что в заявляемом способе обеспечивается тем, что в качестве восстановителя используют раствор сахара.
Окисление сахарозы происходит, как предполагают авторы, ступенчато, сопровождаясь постепенным разрушением углеродного каркаса через ряд промежуточных продуктов. Конечным продуктом окисления является вода и углекислый газ.
Однако, в случае избыточного количества сахара в реакционной смеси после восстановления хромового ангидрида также будет происходить восстановление нитрат-ионов до оксидов азота. Причем этот процесс может продолжаться несколько месяцев, усложняя тем самым процесс транспортировки готового раствора.
Раствор сахара берут с 10%-м недостатком от стехиометрического количества по уравнению:
На данном этапе обеспечивается 90%-е восстановление хромового ангидрида. Недостаток восстановителя (сахара) обеспечивает полное его окисление до углекислого газа и воды.
Поскольку для восстановления хромового ангидрида в заявляемом способе использовался сахар с 10%-м недостатком от стехиометрического количества, соответственно, такое количество сахара не обеспечивает полное восстановление хромового ангидрида. Поэтому далее остаточный хромовый ангидрид, не восстановленный на первом этапе, восстанавливают с использованием в качестве восстановителя раствора пероксида водорода:
На данном этапе восстановление (довосстановление) оставшегося хромового ангидрида происходит с образованием в качестве попутных продуктов реакции только воды и кислорода, не привнося никаких дополнительных примесей.
В итоге, осуществление восстановления хромового ангидрида в два этапа (сначала сахаром, а затем пероксидом водорода) позволяет получить раствор нитрата хрома с минимальным содержанием органических соединений.
При использовании в качестве восстановителя сахара процесс восстановления хромового ангидрида протекает менее интенсивно, чем при использовании спиртов или формалина, что позволяет на первом этапе восстановления хромового ангидрида предотвратить протекание побочных реакций - разложение азотной кислоты и минимизировать выделение газообразных оскидов азота.
Последующее восстановление остаточного хромового ангидрида пероксидом водорода исключает привнесение в раствор нитрата хрома (III) посторонних примесей, что позволяет сохранять стабильное состояние полученного раствора нитрата хрома (III).
Осуществление процесса восстановления хромового ангидрида с получением раствора нитрата хрома (III) заявляемым способом в два этапа позволяет минимизировать содержание органических примесей в растворе нитрата хрома (III), не увеличивая при этом затраты на процесс. Практически полное восстановление хромового ангидрида обусловливает экологическую безопасность процесса для персонала и окружающей среды.
Заявляемый способ осуществляют согласно следующему примеру.
Для осуществления способа используют бак-реактор, снабженный механической лопастной мешалкой. Материал бака - титан или сталь, футерованная фторопластом. Поскольку процесс протекает с достаточным выделением тепла, дополнительный нагрев не требуется.
100 г хромового ангидрида растворяют в 60 см3 воды, добавляют 333 г азотной кислоты (удельный вес 1,4) и постепенно, при непрерывном перемешивании прибавляют 80 см3 раствора сахара (концентрации 250 г/дм3). Температуру реакционной массы поддерживают в интервале 55-60°C, подачу раствора сахара осуществляют в течение 4 часов. После добавления раствора сахара раствор перемешивают еще в течение 6-8 ч, после чего добавляют 11 см3 раствора пероксида водорода с концентрацией 30-35%. Получают раствор нитрата хрома, содержащий 9,0% хрома и 31,0% NO3.
Следует отметить, что из патента РФ №2564430 известно, что при 140-150°C протекает взаимодействие нитратов металлов с сахаром с выделением NO2, СО2, Н2О и образованием оксидов цинка и легирующих металлов согласно реакции:
где n - валентность металла.
Образующийся продукт сжигания (при 140-150°C) представляет собой смесь оксидов металлов с примесями оксалатов и гидроксинитратов этих металлов, а также примесью углерода в количестве 5-6 мас. % в зависимости от расхода сахара. Указанный продукт используют при получении варисторной керамики. Т.е. назначение продукта взаимодействия нитрата хрома с сахаром - совершенно иное, чем в заявляемом способе, выявленные последствия такого взаимодействия также отличны от заявляемого способа.
Claims (2)
1. Способ получения раствора нитрата хрома (III) путем восстановления хромового ангидрида в азотнокислой среде, в котором в качестве восстановителя используют пероксид водорода, отличающийся тем, что на первом этапе восстановление хромового ангидрида осуществляют сахаром, взятым с 10% недостатком от стехиометрического количества хромового ангидрида, последующее восстановление остаточного хромового ангидрида осуществляют пероксидом водорода.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сахар применяют в виде раствора с концентрацией 250±5 г/л.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126005A RU2639782C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Способ получения раствора нитрата хрома (iii) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016126005A RU2639782C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Способ получения раствора нитрата хрома (iii) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2639782C1 true RU2639782C1 (ru) | 2017-12-22 |
Family
ID=63857535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016126005A RU2639782C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Способ получения раствора нитрата хрома (iii) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2639782C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU53096A1 (ru) * | С.К. Чирков | Способ получени азотнокислого хрома | ||
| SU387933A1 (ru) * | 1970-05-15 | 1973-06-22 | Жая | |
| JPS5027798A (ru) * | 1973-07-13 | 1975-03-22 | ||
| US3950506A (en) * | 1971-03-01 | 1976-04-13 | Cumbo Charles C | Process for the preparation of an olated chromium (III) nitrate |
| JP2002339082A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-11-27 | Nippon Denko Kk | 表面処理用硝酸クロム溶液及びその製造方法 |
-
2016
- 2016-06-28 RU RU2016126005A patent/RU2639782C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU53096A1 (ru) * | С.К. Чирков | Способ получени азотнокислого хрома | ||
| SU169094A1 (ru) * | Всесоюзный научно исследовательский институт химических | Способ получения 9-водного кристаллогидрат*"^ азотнокислого хрома | ||
| SU387933A1 (ru) * | 1970-05-15 | 1973-06-22 | Жая | |
| US3950506A (en) * | 1971-03-01 | 1976-04-13 | Cumbo Charles C | Process for the preparation of an olated chromium (III) nitrate |
| JPS5027798A (ru) * | 1973-07-13 | 1975-03-22 | ||
| JP2002339082A (ja) * | 2001-05-18 | 2002-11-27 | Nippon Denko Kk | 表面処理用硝酸クロム溶液及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2594823C2 (ru) | Способ изготовления p4о6 | |
| US7335789B2 (en) | Process for the mononitration of alkanediols | |
| Castellan et al. | Nitric acid reaction of cyclohexanol to adipic acid | |
| RU2639782C1 (ru) | Способ получения раствора нитрата хрома (iii) | |
| US1488730A (en) | Process for the manufacture of nitrobenzoic acids | |
| JP5444453B2 (ja) | ビス（フルオロスルホニル）イミドの製造方法 | |
| JP2016510328A (ja) | フローシステムを用いた５−ニトロテトラゾレートを調製するための簡易な方法 | |
| ES2736874T3 (es) | Procedimiento y sistema de flujo continuo para preparar 5-nitrotetrazol de sodio a un caudal de al menos 100 gramos/hora y a una temperatura de 10-30ºC | |
| JP2011177651A (ja) | ヒ素含有溶液の処理方法 | |
| US2955020A (en) | Method of preparing monopersulfates | |
| CN103483174A (zh) | 一种超声波促进生产β-甲萘醌的方法 | |
| JP4026521B2 (ja) | 亜硝酸アルキルの製造方法 | |
| JPH028963B2 (ru) | ||
| RU2569646C2 (ru) | Способ получения тетрахлороплатоат (ii)-иона и его солей с натрием, калием или аммонием | |
| EP1867622A1 (en) | Orocess for the neutralization of propellant fuel oxidants and production of fertilizer therefrom | |
| DE482345C (de) | Verfahren zur Herstellung hochprozentiger Salpetersaeure | |
| US1650860A (en) | Production of arsenic acid and its solutions | |
| US3269954A (en) | Process for preparing a nitrosating acid | |
| Aravamudan et al. | A new method for the titrimetric determination of perchlorate | |
| RU2496719C1 (ru) | Способ получения висмут калий цитрата | |
| RU2526616C2 (ru) | Способ получения тетрабромфталевого ангидрида | |
| DE2400767A1 (de) | Verfahren zur herstellung von dlweinsaeure | |
| Swanson | DESTRUCTION OF NITROUS ACID AND HYDRAZOIC ACID IN PUREX SYSTEMS. | |
| Wisniak | ALEXANDRE-LÉON ÉTARD The Étard reaction and other contributions to chemistry | |
| US744720A (en) | Process of desulfurizing sulfur-bearing petroleum. |