SU1710501A1 - Способ получени оксида хлора (УП) - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химической технологии, в частности к способам получени  оксида хлора (VII) (дихлоргептоксида), и может быть использовано в области органического и неорганического синтеза в качестве доступного и сильного перхлорирующего агента. Цель-упрощение процесса, обеспечение его взрывобезопасности при одновременном повышении выхода продукта. Способ включает взаимодействие соединений, содержащих ионы СЮ''', с олеумом при перемешивании и отделение целевого продукта. В качестве соединений, содержащих ионы СЮ^', используют перхлораты и взаимодействие ведут с 20-60%-ным олеумом при мольном соотношении 1:1 в среде хлористого метилена при комнатной температуре, а отделение целевого продукта осуществл ют через 1,5-4 ч в виде раствора декантацией. В качестве перхлоратов используют перхлораты аммони  и кали . 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к химической технологии, в частности к способам получени  оксида хлора (VII) (дихлоргептоксида) и может быть использовано в области органического и неорганического синтеза в ка1честве доступного и сильного перхлорирующего агента.

Известен способ, разработанный Росрловскйм , К 6 мл 75%-ной хлорной НСЮ4 кислоты в конической колбе при охлаждении сухим льдом и тщательном перемешивании приливают 20 мл 60%-ного олеума. Во врем  приливани  олеуме не допускают кристаллизации смеси. Закристаллизовавшуюс  смесь снимают с сухого льда, расплавл ют и после этого продолжают приливание. При достижении соотношени  75%-ного HCI04 и олеума 1:1 начинаетс  расслоение смеси: верхний слой - ClzOr,

нижний - H2S04 - олеум. Обьем CI207 увеличиваетс  при соотношении HCI04: олеум 1:3. По окончании приливани  олеума смеси дают отсто тьс  и осторожно сливают верхний слой в сосуд дл  перегонки. Перегонку осуществл ют с небольшим количеством P40io. Приемник CI207 охлаждаетс  до 78°С. Перегонка осуществл етс  при остаточном давлении 2 мм рт.ст. Выход CI2074 г(61,5% оттеор.).

Проведение синтеза по этой методике требует большой осторожности и прин ти  мер защиты от возможности взрыва. Этот метод имеет р д серьезных недостатков: использование больших количеств высококонцентрированного олеума, глубокое охлаждение реакционной смеси, нетехнологичность процесса (возможные остановки синтеза из-за кристаллизации смеси), вакуумна  перегонка целевого продукта без растворител , не исключающа  взрыв,

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса, обеспечение его взрывобезопасности при одновременном повышении выхода продукта.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что оксид хлора (VII) получают в результате взаимодействи  солей хлорной кислоты (NH4CI04. КСЮ4 и др.) и олеума концентрации 20-60% при мольном соотношении 1:1 (против теор. 1:0,5) в среде хлор 1стого метилена .

2 NH4CI04+ H2S04- пЗОз -

- Cl207 + (NH4)2S04

2 KCI04 + H2S04 nSOa - ClaO + K2S04

Реакци  осуществл етс  при комнатной температуре, перемешивании, с последующим выделение целевого продукта путем декантации, который раствор етс  в хлористом метилене в результате экстракции выдел ют целевой продукт через 1,5-4 часа. Раствор 0120 в CH2CI2 анализируют иодометрически по известному методу. Концентраци  в CH2CI2 по предлагаемому методу составл ет 125-160 г/л или 85-93% от теоретического. Регистрируетс  отсутствие низших окислов в целевом продукте.

Известны технические решени , в которых используетс  олеум дл  введени  сульфогрупп в органические соединени  (например, в производстве моющих средств). Существуют технические решени , в которых олеум используетс  в нитроолеумных смес х дл  реакции нитровани . Кроме того, известны технические решени , в которых олеум выполн ет функцию дегидратирующего средства. Но неизвестны технические решени , в которых бы олеум выполн л 2-3 функции одновременно, как в предлагаемом способе, т.е. про вл лс  .в новом свойстве.

В предлагаемом способе олеум выполн ет в реакции три функции одновременно: обменную химическую способность с солью, водоотнимающее свойство, про вл мое к реализуемой реакционной хлорной кислоте, разруша  ее молекулу с выделением CIzO, а также в роли осушител  системы на хлористом метилене. Предлагаемый способ характеризуетс  соотношением реагентов соль: олеум 1:1, комнатной температурой реакции (благодар  незначительному эндотермическому эффекту), продолжительностью процесса 1,5-4 ч, использованием олеума концентрации 20-60%, применением хлористого метилена в качестве растворител  целевого продукта с целью более полного его извлечени , эффективного перемешивани  реагирующих компонентов и создани  безопасного процесса .

0 Реакци  протекает плавно и совершенно безопасно, если вводить в реакцию хлористый метилен после повторного извлечени  CI207 с концентрацией 3-10 г/л. Существенным моментом  вл етс  выбор

5 оптимальной концентрации олеума, при которой достигаетс  м гкое течение реакции, и не требуетс  дополнительных подготовительных операций во врем  реакций, св занных с расплавлением 60%-ного олеума.

0 Рабочей оптимальной концентрацией олеума дл  данной реакции  вл етс  30-40%, поскольку выход достигает 135-150 Y/л, и резко уменьшаетс  отход в виде сульфата и избытка олеума.

Пример 1. В плоскодонную колбу обьемом 250 мл, снабженную мешалкой, помещают 22 г NH4CI04 100 мл CH2CI2, затем по капл м ввод т 78,9 мл олеума концентра0 цией 10% (мол рное соотношение NH4CIOi: олеум 1:1). После окончани  прикапывани  провод т анализ через 20 ч на содержание CI207 в хлористом метилене. Концентраци  CI207 составл ет 30,8 г/л,

5 выход 17,9%.

Пример 2. В плоскодонную колбу объемом 250 мл, снабженную мешалкой, помещают 22 г NH4CI04, 100 мл СН2С12, затем по капл м ввод т 39,45 мл олеума концентрацией 20% (мол рное соотношение NH4CI04 : олеум 1:1). После окончани  прикапывани  провод т анализ через 4 ч на содержание CI207 в хлористом метилене. Концентраци  CI207 составл ет 124,5 г/л,

5 выход 65,63%. При увеличении времени контакта реагирующих компонентов более 4 ч выход продукта не увеличиваетс .

Пример 3. В плоскодонную колбу обьемом 250 мл, снабженную мешалкой, помещают 22 г NH4CI04, 100 мл CH2CI2. затем по капл м ввод т 28 мл олеума концентрации 30% (мол рное соотношение NH4CI04 : олеум 1:1). После окончани  прикапывани  провод т анализ через,1,5 ч на содержание CI207 в хлорист-ом метилене. Концентраци  CI207 составл ет 154,5 г/л, выход 90%.

Пример 4. Реакцию осуществл ют как в примере 2, но вместо перхлората аммони  берут 26 г КСЮ4,100 мл CH2CI2,28 мл 30%-ного олеума. Концентраци  CI207, определенна  через два часа в хлористом метилене , составл ет 136,8 г/л, выход 80,0%.

Пример 5. Осуществл ют реакцию в тех же услови х как в примере 1, но используют 35%-ный олеум в количестве 22 мл (мол рное соотношение соль : олеум 1:1). Анализируют хлористый метилен .на содержание растворенного в нем 0120 через 1,5 ч после окончани  прикапывани . Концентраци  его составл ет 162,7 г/л, выход 95%,

П р и м е р 6. Осуществл ют реакцию в тех же услови х как в примере 1, но используют 40%-ный олеум в количестве 19,09 мл (мол рное соотношение соль : олеум 1:1). Анализируют хлористый метилен на содержание в нем CI207 через 1,5 ч. Концентраци  составл ет 160 г/л, выход 93,2%.

Пример 7. Реакцию осуществл ют в тех же услови х как в примере 1, но используют 50%-Ный олеум в количества 15 мл (мол рное соотношение соль : олеум 1:1). Концентраци  хлорного ангидрида сО ставл ет 107,5 г/л, выход 62,75%. При увеличении времени контакта реагирующих компонентов более 1,5 ч, выход продукта не увеличиваетс .

Пример 8. Реакцию осуществл ют в тех же услови х как в примере 1, но используют 60%-ный олеум в количестве 12,5 мл. Концентраци  CI2O7 составл ет 103,02 г/л, выход 60,0% за период1,5 ч. Дальнейшее увеличение времени контакта не приводит к изменению выхода. Олеум с концентрацией выше 60% промышленностью не выпускаетс .

Пример 9. Зависимость выхода продукта (0120) от продолжительности процесса . Осуществл ют реакцию в тех же услови х как и в примере 3 (мол рное соотношение NH4CI04 : 30%-ный олеум 1:1). После окончани  прикапывани  провод т анализ раствора хлористого метилена на содержание в нем CI207 через каждые 30 мин (таблица).

Практически полностью реализуетс  CI2O7 в раство|эе хлористого метилена через 1,5-4 ч. Далее замечаетс  незначительный рост концентрации хлорного ангидрида, обеспечива  выигрыш в производительно сти процесса. Кроме того, при продолжительности процесса более четырех часов в реакционной массе по вл ютс  низшие оксиды хлора и наблюдаетс  снижение концентрации .

5Предлагаемый способ по сравнению с

известным имеет р д преимуществ: исключает использование больших избыточных количеств высококонцентрированного олеума , привод щего к экономии сырь  и резкому уменьшению отхода: создает возможность получени  оксида хлора (VII) на олеуме низкой концентрации (30-40%) с наименьшими затратами и высоким выходом 90-95%; процесс безопасен, поскольку 5 полностью исключает работу со свободным (100%) оксидом хлора VII), его подогрев и перегонку: уменьшает энергозатраты,так как отсутствует глубокое охлаждение, и не примен етс  вакуум; экономически

0 выгоден (по сырью, энергии и наименьшему количеству отхода, содержащему аммрнийную или калиевую сернокислые соли с перспективой их использовани  в качестве удобрений), вместо реагента перхлората аммони  использован его отход; процесс протекает технологически м гче, исключает две стадии (подопрев закристаллизованной реакционной массы и перегонку), не требует сложного аппаратурного оформлени  ( исключение систем перегонок, охлаждающих резервуаров, нагревательных приборов); обеспечивает максимальный выход целевого продукта, .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   51, Способ получени  оксида хлора (VII),

   включающий взаимодействие соединений, содержащих ионы СЮ с олеумом при перемешивании и отделение целевого продукта , отличающийс  тем, что, с целью

   0 упрощени  процесса, обеспечени  его взрывобезопасности при одновременном повышении выхода продукта, в качестве соединений , содержащих ионы С10, используют перхлораты и взаимодействие ведут с

   5 20-60% олеумом при мол рном соотношении 1:1 в среде хлористого метилена при комнатной температуре, а отделение целевого продукта осуществл ют через 1,5-4 ч в виде раствора декантацией.

   0
2. 2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что в качестве перхлоратов используют перхлораты аммони  и кали .