RU2792574C1 - Method for obtaining barium formate - Google Patents
Method for obtaining barium formate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792574C1 RU2792574C1 RU2022117516A RU2022117516A RU2792574C1 RU 2792574 C1 RU2792574 C1 RU 2792574C1 RU 2022117516 A RU2022117516 A RU 2022117516A RU 2022117516 A RU2022117516 A RU 2022117516A RU 2792574 C1 RU2792574 C1 RU 2792574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- barium
- formate
- nitrate
- sodium
- crystalline
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к производству формиатов щелочноземельных металлов, в частности, формиата бария, и может быть использовано на действующих химических производствах.The invention relates to the production of alkaline earth metal formates, in particular, barium formate, and can be used in existing chemical industries.
Формиат бария в виде особо чистого продукта может быть применен для получения конденсаторных материалов, высокотемпературных сверхпроводников, в керамике и других высокотехнологичных отраслях техники.Barium formate in the form of a highly pure product can be used to produce capacitor materials, high-temperature superconductors, in ceramics and other high-tech industries.
Для получения формиатов металлов часто используют прямое взаимодействие солей металлов с раствором муравьиной кислоты. Целевой продукт образуется в виде твердой фазы, которая легко отделяется фильтрованием. Примеры использования этого метода, например, для синтеза формиата бария, приведены ниже.To obtain metal formates, direct interaction of metal salts with a solution of formic acid is often used. The target product is formed in the form of a solid phase, which is easily separated by filtration. Examples of the use of this method, for example, for the synthesis of barium formate, are given below.
Известен способ получения формиата бария при взаимодействии кристаллического карбоната бария с муравьиной кислотой, включающий упаривание реакционной массы, выделение целевого продукта, его очистку и сушку. (Kendall J, Adler Н. // J. Amer. Chem. Soc, 1921, V. 43, N. 7, P. 1470-1481).A known method for producing barium formate by the interaction of crystalline barium carbonate with formic acid, including evaporation of the reaction mass, isolation of the target product, its purification and drying. (Kendall J, Adler H. // J. Amer. Chem. Soc, 1921, V. 43, N. 7, P. 1470-1481).
В патенте RU 2564857 описан способ получения формиата бария путем взаимодействия кристаллического карбоната бария с муравьиной кислотой, взятой в 10-20%-ном избытке от стехиометрии. Способ включает упаривание реакционной массы, выделение целевого продукта, его очистку и сушку при 80-90°С. В результате достигается возможность получения высокочистого формиата бария и создание технологичного способа его получения.Patent RU 2564857 describes a method for producing barium formate by reacting crystalline barium carbonate with formic acid, taken in a 10-20% excess of stoichiometry. The method includes evaporation of the reaction mass, isolation of the target product, its purification and drying at 80-90°C. As a result, the possibility of obtaining high-purity barium formate and the creation of a manufacturable method for its production is achieved.
Однако, указанные известные методы прямого синтеза имеют ряд недостатков: в ряде случаев они требуют использования высоких температур и давления; наблюдается высокая скорость коррозии оборудования вследствие применения кислот; низкий выход продукта или его недостаточная чистота; кроме того, в большинстве случаев необходимо упаривание раствора с целью получения кристаллического продукта.However, these well-known methods of direct synthesis have a number of disadvantages: in some cases they require the use of high temperatures and pressures; there is a high rate of equipment corrosion due to the use of acids; low product yield or insufficient purity; moreover, in most cases it is necessary to evaporate the solution in order to obtain a crystalline product.
Из уровня техники известен конверсионный метод получения формиатов металлов. Указанный метод характеризуются рядом преимуществ, в том числе практически полным отсутствием отходов производства, возможностью осуществления процесса при невысоких температурах и атмосферном давлении и максимальным использованием сырья (Викторов М.М. Графические расчеты в технологии неорганических веществ. Л.: Химия, 1972. 462 с.; Позин M.E. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот в 2-х частях. Л.: Химия, 1974. 1557 с.). Этот известный метод основан на использовании в качестве исходного сырья двух солей взаимной системы. В результате обменной реакции получают две другие соли в качестве конечного продукта. Этим методом могут перерабатываться не только кристаллические соли, но и их растворы, образующиеся в различных технологических процессах.The prior art is a conversion method for producing metal formates. This method is characterized by a number of advantages, including the almost complete absence of production waste, the possibility of carrying out the process at low temperatures and atmospheric pressure and the maximum use of raw materials (Viktorov M.M. Graphic calculations in the technology of inorganic substances. L .: Chemistry, 1972. 462 p. .; Pozin M.E. Technology of mineral salts (fertilizers, pesticides, industrial salts, oxides and acids in 2 parts. L .: Chemistry, 1974. 1557 p.) This well-known method is based on the use of two salts of the mutual system as a feedstock As a result of the exchange reaction, two other salts are obtained as the final product.This method can process not only crystalline salts, but also their solutions formed in various technological processes.
Известны способы получения формиата бария из формиата натрия и солей или гидроксида бария в водном растворе по реакции:Known methods for producing barium formate from sodium formate and salts or barium hydroxide in an aqueous solution according to the reaction:
BaAn2 + 2NaHCOO ° Ва(НСОО)2 + 2NaAn,BaAn 2 + 2NaHCOO ° Ba(HCOO) 2 + 2NaAn,
где An - Cl- (патент CN 102115360), PO4 3- (патент CN 102115402), S2- (патент CN 102115399), SO4 2- (патент CN 102115423), ОН- (патент CN 102115417).where An - Cl - (patent CN 102115360), PO 4 3- (patent CN 102115402), S 2- (patent CN 102115399), SO 4 2- (patent CN 102115423), OH - (patent CN 102115417).
Во всех указанных патентах формиат натрия получают как побочный продукт производства пентаэритрита. Фильтрат после отделения пентаэритрита перегоняют при пониженном давлении, получая насыщенный раствор формиата натрия, охлаждение которого приводит к кристаллизации соли, которую отделяют и сушат. Далее полученный формиат натрия растворяют в воде для взаимодействия с раствором соли или гидроксида бария. Выпавший формиат бария отделяют фильтрацией, а оставшийся фильтрат перегоняют для получения насыщенного раствора соли натрия, которую выделяют в кристаллическом виде при охлаждении раствора. Таким образом, используя различные соединения бария, получают кристаллические формиат бария и соль натрия.In all of these patents, sodium formate is obtained as a by-product of the production of pentaerythritol. The filtrate after separation of pentaerythritol is distilled under reduced pressure to obtain a saturated sodium formate solution, cooling of which leads to crystallization of the salt, which is separated and dried. Next, the resulting sodium formate is dissolved in water to interact with a solution of salt or barium hydroxide. The precipitated barium formate is separated by filtration, and the remaining filtrate is distilled to obtain a saturated solution of sodium salt, which is isolated in crystalline form when the solution is cooled. Thus, using various barium compounds, crystalline barium formate and sodium salt are obtained.
Описанный выше конверсионный способ получения формиата бария является наиболее близким по технической сущности и получаемому результату к предлагаемому способу получения формиата бария.The above-described conversion method for producing barium formate is the closest in technical essence and the result obtained to the proposed method for producing barium formate.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в расширении ассортимента солей бария, которые могут быть использованы для получения формиата бария из формиата натрия конверсионным методом, причем в качестве соли бария используется кристаллический нитрат Ba(NO3)2, а процесс получения формиата бария является циклическим.The technical result achieved by the invention is to expand the range of barium salts that can be used to obtain barium formate from sodium formate by the conversion method, moreover, crystalline Ba(NO 3 ) 2 nitrate is used as a barium salt, and the process of obtaining barium formate is cyclic .
Поставленный технический результат достигается предлагаемым способом получения формиата бария взаимодействием кристаллической соли бария и формиата натрия, выделением, промывкой и сушкой целевого продукта, при этом новым является то, что в качестве кристаллической соли бария используют нитрат бария, а выделение целевого продукта осуществляют в интервале температур 20-25°С, при этом массовое соотношение формиата натрия HCOONa к нитрату бария Ba(NO3)2 в исходной смеси берут в интервале от 54:46 до 61:39 мас. % соответственно.The set technical result is achieved by the proposed method for obtaining barium formate by the interaction of a crystalline barium salt and sodium formate, isolation, washing and drying of the target product, while the novelty is that barium nitrate is used as a crystalline barium salt, and the isolation of the target product is carried out in the temperature range of 20 -25°C, while the mass ratio of sodium formate HCOONa to barium nitrate Ba(NO 3 ) 2 in the initial mixture is taken in the range from 54:46 to 61:39 wt. % respectively.
После выделения кристаллического формиата бария в оставшийся маточный раствор вводят кристаллический формиат натрия, при этом выделяется нитрат натрия, который отделяют фильтрованием.After isolation of crystalline barium formate, crystalline sodium formate is introduced into the remaining mother liquor, and sodium nitrate is released, which is separated by filtration.
После отделения нитрата натрия в маточный раствор вводят кристаллический нитрат бария, тем самым замыкая циклический процесс.After separation of sodium nitrate, crystalline barium nitrate is introduced into the mother liquor, thereby closing the cyclic process.
Заявленный технический результат достигается с помощью совокупности существенных признаков, указанных в независимом пункте формулы изобретения, как общих с прототипом, таких как взаимодействие соли бария с формиатом натрия в водном растворе, отделение образовавшегося формиата бария от маточного раствора, так и отличительных, существенных признаков, таких как, в качестве соли бария используют нитрат бария, выделение целевого продукта осуществляют в интервале температур 20-25°С, в маточный раствор после отделения формиата бария добавляют формиат натрия, при этом кристаллизуется нитрат натрия, который отделяют фильтрованием, в оставшийся раствор вводят нитрат бария, тем самым замыкая циклический процесс,The claimed technical result is achieved using a set of essential features specified in the independent claim, both common with the prototype, such as the interaction of barium salt with sodium formate in an aqueous solution, separating the resulting barium formate from the mother liquor, and distinctive, essential features, such how barium nitrate is used as a barium salt, the isolation of the target product is carried out in the temperature range of 20-25 ° C, sodium formate is added to the mother liquor after separation of barium formate, while sodium nitrate crystallizes, which is separated by filtration, barium nitrate is introduced into the remaining solution , thereby closing the cyclic process,
Благодаря заявляемым температурно-концентрационным параметрам обеспечивается возможность получения формиата бария и нитрата натрия в циклическом процессе.Thanks to the claimed temperature and concentration parameters, it is possible to obtain barium formate and sodium nitrate in a cyclic process.
Вышеуказанная совокупность как известных, так и новых приемов и операций позволяет получить готовые продукты из нового вида сырья - нитрата бария Ba(NO3)2,The above set of both known and new methods and operations allows you to get finished products from a new type of raw material - barium nitrate Ba (NO 3 ) 2 ,
Вышеперечисленная совокупность признаков как известных, так и новых позволяет осуществить процесс разделения веществ, охарактеризованный в независимых и зависимых пунктах формулы изобретения.The above combination of features, both known and new, makes it possible to carry out the process of separation of substances, described in independent and dependent claims.
Указанные выше отличительные признаки совместно направлены на решение поставленной задачи и являются существенными.The above distinctive features are jointly aimed at solving the problem and are essential.
Оптимальные температурно-концентрационные параметры конверсионного процесса были установлены экспериментально-теоретическими расчетами на основании диаграммы растворимости четырехкомпонентной взаимной системы. Графические методы физико-химического анализа широко используются в технологии минеральных веществ, в частности при разработке процессов разделения фаз. Кристаллизация солей из водных растворов является важнейшей операцией многих технологических процессов. Данные о совместной растворимости солей определяют технологический режим и обусловливают последовательность отдельных стадий производства, т.е. позволяют теоретически обосновать технологическую схему производственного процесса. Процессы получения солей, основанные на реакциях обменного разложения, включающие стадии кристаллизации и упаривания растворов, базируются на диаграммах растворимости многокомпонентных водно-солевых систем.The optimal temperature and concentration parameters of the conversion process were established by experimental and theoretical calculations based on the solubility diagram of a four-component reciprocal system. Graphical methods of physical and chemical analysis are widely used in the technology of mineral substances, in particular, in the development of phase separation processes. Crystallization of salts from aqueous solutions is the most important operation of many technological processes. Data on the joint solubility of salts determine the technological regime and determine the sequence of individual stages of production, i.e. allow to theoretically substantiate the technological scheme of the production process. Salt production processes based on exchange decomposition reactions, including the stages of crystallization and evaporation of solutions, are based on the solubility diagrams of multicomponent water-salt systems.
Для достижения поставленной задачи впервые исследована растворимость в четырехкомпонентной взаимной водно-солевой системе Ва2+, Na+ // NO3 -, HCOO- - H2O при 25°С и рассчитан процесс переработки формиата натрия и нитрата бария в формиата бария и нитрат натрия.To achieve this task, the solubility in the four-component mutual water-salt system Ba 2+ , Na + // NO 3 - , HCOO - - H 2 O at 25 ° C was studied for the first time and the process of processing sodium formate and barium nitrate into barium formate and nitrate was calculated sodium.
Исходя из фазовой диаграммы системы (см. Рис. 1, на котором представлена фазовая диаграмма четверной взаимной системы Ва2+, Na+ // NO3 -, HCOO- - H2O при 25°С) формиат бария при 25°С будет кристаллизоваться, если состав реакционной смеси будет располагаться на диагонали Ba(NO3)2 - NaHCOO между точками 1 и 2. Максимальный выход соли получается, если соотношение NaHCOO и Ba(NO3)2 в исходном растворе будет отвечать точке 1. Оптимальная концентрация воды в реакционной смеси определена опытным путем.Based on the phase diagram of the system (see Fig. 1, which shows the phase diagram of the quaternary mutual system Ba 2+ , Na + // NO 3 - , HCOO - - H 2 O at 25 ° C), barium formate at 25 ° C will be crystallize if the composition of the reaction mixture is located on the Ba(NO 3 ) 2 - NaHCOO diagonal between
Проведенные теоретические расчеты подтверждены экспериментально в следующих примерах осуществления изобретения.The carried out theoretical calculations are confirmed experimentally in the following examples of the invention.
Пример 1. К 35,8 г воды добавляют 54,9 г формиата натрия и постепенно вводят 45,1 г кристаллического нитрата бария при постоянном перемешивании, при этом кристаллизуется формиат бария. Выделившуюся соль отделяют от раствора фильтрованием. Из 135,8 г исходной смеси кристаллизуется 38,4 г формиата бария (выход формиата бария - 26,8 г / 100,0 г исходной смеси). После промывания осадка насыщенным раствором формиата бария и его сушки содержание основного вещества в продукте 97%.Example 1 54.9 g of sodium formate are added to 35.8 g of water and 45.1 g of crystalline barium nitrate are gradually introduced with constant stirring, while barium formate crystallizes. The precipitated salt is separated from the solution by filtration. From 135.8 g of the initial mixture, 38.4 g of barium formate crystallizes (the yield of barium formate is 26.8 g / 100.0 g of the initial mixture). After washing the precipitate with a saturated solution of barium formate and drying it, the content of the main substance in the product is 97%.
К маточному раствору массой 99,4 г при постоянном перемешивании добавляют 10,9 г кристаллического формиата натрия. Образовавшийся осадок, нитрата натрия массой 10,8 г отделяют фильтрованием.To the mother liquor weighing 99.4 g with constant stirring, add 10.9 g of crystalline sodium formate. The resulting precipitate, sodium nitrate weighing 10.8 g, is separated by filtration.
К полученному после отделения нитрата натрия маточному раствору при постоянном перемешивании добавляют 15,2 г нитрата бария, при этом кристаллизуется 13,23 г формиата бария. Выделившуюся соль отделяют фильтрованием, промывают и сушат. Выход продукта 13,3 г / 100 г исходной смеси.To the mother liquor obtained after separating the sodium nitrate, 15.2 g of barium nitrate are added with constant stirring, and 13.23 g of barium formate crystallizes. The separated salt is separated by filtration, washed and dried. The yield of the product is 13.3 g / 100 g of the initial mixture.
Образовавшийся маточный раствор возвращают в процесс на стадию внесения формиата натрия.The resulting mother liquor is returned to the process at the stage of introducing sodium formate.
Пример 2. К 39,8 г воды добавляют 61,0 г формиата натрия и постепенно вводят 39,0 г кристаллического нитрата бария при постоянном перемешивании, при этом кристаллизуется формиат бария. Выделившуюся соль отделяют от раствора фильтрованием. Из 139,8 г исходной смеси кристаллизуется 31,2 г формиата бария (выход формиата бария - 22,3 г / 100,0 г исходной смеси). После промывания осадка насыщенным раствором формиата бария и сушки содержание основного вещества в продукте 98%.Example 2 61.0 g of sodium formate are added to 39.8 g of water, and 39.0 g of crystalline barium nitrate are gradually introduced with constant stirring, while barium formate crystallizes. The precipitated salt is separated from the solution by filtration. From 139.8 g of the initial mixture, 31.2 g of barium formate crystallizes (the yield of barium formate is 22.3 g / 100.0 g of the initial mixture). After washing the precipitate with a saturated solution of barium formate and drying, the content of the main substance in the product is 98%.
Пример 3. К 40,0 г воды добавляют 30,0 г формиата натрия и перемешивают до полного растворения соли. В готовый раствор постепенно вводят 30,0 г кристаллического нитрата бария при постоянном перемешивании. Кристаллизации формиата бария не происходит, т.к. состав смеси попадает в область кристаллизации нитрата бария.Example 3. To 40.0 g of water add 30.0 g of sodium formate and stir until the salt is completely dissolved. 30.0 g of crystalline barium nitrate are gradually introduced into the finished solution with constant stirring. Crystallization of barium formate does not occur, because the composition of the mixture falls into the region of crystallization of barium nitrate.
Данное описание рассматривается как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.This description is considered as material illustrating the invention, the essence of which and the scope of patent claims are defined in the following claims, a set of essential features and their equivalents.
Соотношения компонентов, используемые в предлагаемом способе, обусловлены следующим:The ratios of the components used in the proposed method are due to the following:
- массовое соотношение формиата натрия и кристаллического нитрата бария в исходном растворе берут в интервале от 54:46 до 61:39 мас. % соответственно, т.к. такие параметры получены, исходя из фазовой диаграммы, приведенной на Рис. 1, и при отступлении от данных соотношений происходит снижение выхода целевого продукта.- the mass ratio of sodium formate and crystalline barium nitrate in the initial solution is taken in the range from 54:46 to 61:39 wt. %, respectively, because such parameters are obtained based on the phase diagram shown in Fig. 1, and when deviating from these ratios, the yield of the target product decreases.
Выделение целевого продукта осуществляют в интервале температур 20-25°С, т.к. в этом случае реализация процесса в промышленных условиях потребует минимальных затрат энергии.The selection of the target product is carried out in the temperature range of 20-25°C, because in this case, the implementation of the process in an industrial environment will require minimal energy consumption.
Получение кристаллических формиата бария и нитрата натрия осуществляется в циклическом процессе.Obtaining crystalline barium formate and sodium nitrate is carried out in a cyclic process.
Предлагаемое изобретение технологически осуществимо, не требует использования сложного оборудования и может быть использовано в химической промышленности для получения чистого формиата бария.The proposed invention is technologically feasible, does not require the use of complex equipment and can be used in the chemical industry to obtain pure barium formate.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2792574C1 true RU2792574C1 (en) | 2023-03-22 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1108284C (en) * | 2000-03-16 | 2003-05-14 | 西北大学 | Process for preparing barium carboxylate by reaction of witherite on carboxylic acid |
| RU2001120655A (en) * | 2001-07-23 | 2003-06-27 | Башкирский государственный университет | The method of obtaining metal carboxylates |
| RU2339610C2 (en) * | 2003-11-06 | 2008-11-27 | Басф Акциенгезельшафт | Method of production of formic acid formates |
| CN102115423A (en) * | 2010-12-29 | 2011-07-06 | 汪晋强 | Method for preparing pentaerythritol and coproducing barium formate and sodium sulfate |
| RU2564857C1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-10-10 | Закрытое акционерное общество "ЭКОС-1" | Method of producing barium formate |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1108284C (en) * | 2000-03-16 | 2003-05-14 | 西北大学 | Process for preparing barium carboxylate by reaction of witherite on carboxylic acid |
| RU2001120655A (en) * | 2001-07-23 | 2003-06-27 | Башкирский государственный университет | The method of obtaining metal carboxylates |
| RU2339610C2 (en) * | 2003-11-06 | 2008-11-27 | Басф Акциенгезельшафт | Method of production of formic acid formates |
| CN102115423A (en) * | 2010-12-29 | 2011-07-06 | 汪晋强 | Method for preparing pentaerythritol and coproducing barium formate and sodium sulfate |
| RU2564857C1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-10-10 | Закрытое акционерное общество "ЭКОС-1" | Method of producing barium formate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SK282502B6 (en) | Production method for products, containing formic acid disalts and production made by this method | |
| US2927130A (en) | Recovery of alkalies and terephthalic acid from aqueous solutions containing alkali salts of terephthalic acid | |
| JP2019131448A (en) | Method for producing lithium hydroxide | |
| RU2792574C1 (en) | Method for obtaining barium formate | |
| US2726139A (en) | Production of anhydrous sodium cyanide | |
| CN102596856A (en) | Process for production of commercial quality potassium nitrate from polyhalite | |
| RU2705953C1 (en) | Method of producing potassium nitrate | |
| US3218121A (en) | Manufacture of ammonium perchlorate | |
| US2768060A (en) | Manufacture of potassium bicarbonate by use of strongly basic amines | |
| US4007030A (en) | Process for the simultaneous manufacture of phosphoric acid or the salts thereof and a complex multi-component mineral fertilizer | |
| RU2238906C2 (en) | Manufacture of alkali metal salts via combined ion-exchange/crystallization method | |
| US4759920A (en) | Process for the manufacture of disodium phosphate | |
| US3679659A (en) | Process for the preparation of sodium glucoheptonate | |
| US2733132A (en) | patewo | |
| US2504130A (en) | Process of making alkaline earth metal permanganates | |
| US3948985A (en) | Method of producing carboxymethyloxysuccinic acid | |
| CN114873614B (en) | Method for preparing potassium nitrate byproduct potassium carnallite and magnesium chloride | |
| RU2716048C1 (en) | Method of processing salt solution wastes containing a mixture of sulphates and nitrates of ammonium and sodium | |
| CN110885091A (en) | Preparation method of anhydrous magnesium sulfate | |
| RU2747639C1 (en) | Method for synthesis of potassium monophosphate | |
| CN115286030B (en) | Method for producing gypsum whisker by transforming gypsum powder | |
| US2918484A (en) | Production of neutral salts of aluminum with water-soluble organic acids | |
| RU2223223C1 (en) | Strontium carbonate manufacture process | |
| AU2010264079A1 (en) | Polyhalite IMI process for KNO3 production | |
| USRE29458E (en) | Potassium phosphate manufacture |