close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7698

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7698
(13) C1
(19)
(46) 2006.02.28
(12)
7
(51) C 01F 17/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗВОДНЫХ ТРИХЛОРИДОВ ЛЕГКИХ
ЛАНТАНОИДОВ
BY 7698 C1 2006.02.28
(21) Номер заявки: a 20030931
(22) 2003.10.10
(43) 2004.03.30
(71) Заявители: Учреждение образования
"Могилевский государственный университет продовольствия"; Учреждение образования "Могилевский государственный университет имени
А.А. Кулешова" (BY)
(72) Авторы: Поляченок Олег Георгиевич;
Поляченок Лидия Дмитриевна; Пахоменко Андрей Николаевич (BY)
(73) Патентообладатели: Учреждение образования "Могилевский государственный университет продовольствия"; Учреждение образования "Могилевский
государственный университет имени
А.А. Кулешова" (BY)
(56) RU 2139833 C1, 1999.
Новиков Г.И. и др. ЖПХ, 1965. - Т. 38.
Вып. 5. - С. 1160-1161.
SU 381606, 1973.
SU 1242470 A1, 1986.
SU 1675209 A1, 1991.
FR 2646415 A1, 1990.
(57)
1. Способ получения безводных трихлоридов легких лантаноидов, включающий обработку органического производного лантаноида хлорсодержащим соединением, отличающийся тем, что в качестве органического производного лантаноида используют его
формиат, в качестве хлорсодержащего соединения - хлористый водород и обработку осуществляют при температуре 250-300 °С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют хлористый водород в смеси с
инертным газом, при этом смесь получают путем пропускания инертного газа через концентрированный раствор соляной кислоты и пары воды из смеси удаляют с помощью
осушителя.
Изобретение относится к области тонкого химического синтеза и металлургии редкоземельных металлов.
Известны способы получения безводных трихлоридов лантаноидов, включающие хлорирование оксидов лантаноидов с помощью хлорсодержащих соединений - четыреххлористого углерода, монохлорида серы, хлористого тионила, фосгена, пентахлорида
фосфора, хлористого циркония, хлористого аммония, хлора с добавлением оксида углерода [1, 2]. Недостатками этих способов являются ядовитость используемых хлорсодержащих соединений и сравнительно высокая температура хлорирования (400-700 °С).
Известны способы получения безводных трихлоридов лантаноидов, включающие хлорирование органических производных лантаноидов (оксалатов, бензоатов, ацетатов, ацетилацетонатов, соединений, растворимых в углеводородных растворителях) хлористым
водородом или другими хлорсодержащими соединениями [3-5]. Недостатками этих спо-
BY 7698 C1 2006.02.28
собов являются высокая температура хлорирования (400-600 °С) и ядовитость большинства используемых хлорсодержащих соединений (хлор в смеси с четыреххлористым углеродом или монохлоридом серы).
Известен способ получения безводных хлоридов лантаноидов, включающий обработку органического производного лантаноида хлорсодержащим соединением [5]. В качестве
органического производного лантаноида используют растворимые в углеводородах соединения, выбранные из группы, включающей карбоксилаты лантаноидов, алкоголяты
лантаноидов, а в качестве хлорсодержащего соединения - хлориды элементов III, IY и Y
групп Периодической системы или алкилалюминийхлориды.
Недостатком способа является использование в качестве органического производного
лантаноидов дорогих и трудно синтезируемых растворимых в углеводородных растворителях соединений - карбоксилатов или алкоголятов лантаноидов (2-этилгексаноатов, нафтенатов, изопропоксидов, бутилатов). Многие из этих соединений сами синтезируются
через безводные хлориды лантаноидов, поэтому этот способ синтеза оправдан только для
частного случая получения безводных хлоридов со специфическими каталитическими
свойствами. Другим недостатком является использование в качестве хлорсодержащего
соединения хлоридов элементов III, IY и Y групп Периодической системы или алкилалюминийхлоридов (AlCl3, GaCl3, SiCl4, TiCl4, SnCl4, VCl4, SbCl3, диизобутилалюминийхлорид, изобутилалюминийсесквихлорид, этилалюминийсескви-хлорид). Многие из них
являются дорогими, трудно синтезируемыми и ядовитыми веществами. Поэтому при осуществлении такого способа в промышленных масштабах возникают серьезные экологические проблемы.
Задачей настоящего изобретения является упрощение и удешевление синтеза безводных трихлоридов легких лантаноидов путем замены трудно синтезируемых и опасных в
обращении органических производных лантаноидов и хлорсодержащих соединений на
доступные и легко синтезируемые вещества, а также обеспечение экологической безопасности производства трихлоридов.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения безводных трихлоридов легких лантаноидов, включающем обработку органического производного лантаноида
хлорсодержащим соединением, в качестве органического производного лантаноида используют его формиат, в качестве хлорсодержащего соединения - хлористый водород и
обработку осуществляют при температуре 250-300 °С.
Целесообразно использовать хлористый водород в смеси с инертным газом, при этом
смесь получают путем пропускания инертного газа через концентрированный раствор соляной кислоты и пары воды из смеси удаляют с помощью осушителя.
Благодаря использованию в качестве органического производного лантаноида его
формиата, а в качестве хлорсодержащего соединения - хлористого водорода при температуре процесса 250-300 °С достигается технический результат - упрощается и удешевляется способ получения безводных трихлоридов легких лантаноидов, а также обеспечивается
экологическая безопасность их производства за счет того, что формиаты лантаноидов легко синтезируются из водных растворов, а исходные реагенты (гидроксиды лантаноидов и
муравьиная кислота) доступны и сравнительно дешевы. Другие карбоксилатные производные лантаноидов не дают чистых безводных трихлоридов. Хлористый водорода является дешевым и легкодоступным, а его взаимодействие с формиатами дает чистые
безводные трихлориды легких лантаноидов. Избыток непрореагировавшего хлористого
водорода полностью поглощается водой и может быть возвращен в цикл. Этим обеспечивается экологическая безопасность производства трихлоридов. При температуре ниже
250 °С процесс идет очень медленно, а при температуре выше 300 °С делается заметным
2
BY 7698 C1 2006.02.28
термическое разложение формиатов, поэтому трихлориды загрязняются углем и оксохлоридами.
Дополнительное упрощение и удешевление синтеза безводных трихлоридов легких
лантаноидов достигается за счет использования не чистого хлористого водорода, а газовых смесей со сравнительно небольшим содержанием хлористого водорода; такие смеси
получают путем пропускания инертного газа через концентрированный раствор соляной
кислоты, при этом пары воды из газа удаляют с помощью осушителя для предотвращения
гидролиза образующихся трихлоридов.
Способ получения безводных трихлоридов легких лантаноидов осуществляют следующим образом.
Сосуд с формиатом лантаноида нагревают до температуры 250-300 °С и пропускают
через него газ, насыщенный парами хлористого водорода путем пропускания инертного
газа через концентрированный раствор соляной кислоты, пары воды из которого удаляют
с помощью осушителя. Контроль степени превращения формиатов в хлориды осуществляют путем взвешивания сосуда с веществом - по реакции (1) в процессе хлорирования
наблюдается уменьшение массы образца (±0,5 мг):
(1)
Ln(HCOO)3⋅0,2H2O + 3HCl → LnCl3 + 3HCOOH + 0,2H2O ,
Чистоту полученных хлоридов дополнительно проверяют путем их растворения в небольшом количестве воды.
Пример 1.
Для синтеза берут 0,1789 г формиата неодима. Температура синтеза - 250 °С. Получено безводного трихлорида - 0,1589 г.
При растворении синтезированного образца в 5 мл воды образовался совершенно прозрачный раствор, что подтверждает результаты весового контроля полноты хлорирования
(степень превращения превышает 99,9 %).
Пример 2.
Для синтеза берут 0,1718 г формиата неодима. Температура синтеза - 270 °С. Получено безводного трихлорида- 0,1527 г.
Результаты контроля подтверждают степень превращения >99,9 %.
Пример 3.
Для синтеза берут 0,1870 г формиата неодима. Температура синтеза - 300 °С. Получено безводного трихлорида - 0,1657 г.
Результаты контроля подтверждают степень превращения >99,9 %.
Пример 4.
Для синтеза берут 0,1884 г формиата празеодима. Температура синтеза - 300 °С. Получено безводного трихлорида - 0,1677 г.
Результаты контроля подтверждают степень превращения >99,9 %.
Пример 5.
Для синтеза берут 0,2186 г формиата церия. Температура синтеза - 300 °С. Получено
безводного трихлорида - 0,1930 г.
Результаты контроля подтверждают степень превращения >99,9 %.
Пример 6.
Для синтеза берут 0,1027 г формиата лантана. Температура синтеза - 250 °С. Получено
безводного трихлорида - 0,0910 г.
Результаты контроля подтверждают степень превращения >99,9 %.
Полученные результаты представлены в таблице.
3
BY 7698 C1 2006.02.28
Результаты получения безводных трихлоридов легких лантаноидов
№
1
2
3
4
5
6
Органическое производное ТемпеМасса (г) безводного
Степень превралантаноидов
ратура, трихлорида лантаноидов щения формиата в
трихлорид
Состав
Масса, г
Рассчитано Получено
°С
250
0,1585
0,1589
>99,9 %
Nd(HCOO)3⋅0,2H2O 0,1789
270
0,1522
0,1527
>99,9 %
Nd(HCOO)3⋅0,2H2O 0,1718
300
0,1657
0,1657
>99,9 %
Nd(HCOO)3⋅0,2H2O 0,1870
300
0,1666
0,1677
>99,9 %
Pr(HCOO)3⋅0,2H2O 0,1884
300
0,1933
0,1930
>99,9 %
Ce(HCOO)3⋅0,2H2O 0,2186
250
0,0907
0,0910
>99,9 %
La(HCOO)3⋅0,2H2O 0,1027
Как видно из приведенных результатов, предлагаемый способ обеспечивает полное
превращение исходных соединений лантаноидов в их безводные трихлориды. В то же
время использование предлагаемого способа позволяет упростить и удешевить процесс, а
также обеспечить экологическую безопасность производства трихлоридов легких лантаноидов за счет замены дорогих и трудно синтезируемых органических производных лантаноидов на легко синтезируемые формиаты и замены дорогих, ядовитых и опасных в
обращении хлорсодержащих соединений на хлористый водород.
Источники информации:
1. Браун Д. Галогениды лантаноидов и актиноидов. - М.: Атомиздат, 1972. - С. 149-150.
2. SU 381606, 1973.
3. Новиков Г.И., Толмачева В.Д. Ж. прикл. химии, 1965. - Т. 38. - № 5. - С. 1160-1161.
4. Белькова Н.Л. и др. Химия и химическая технология // Известия вузов. - 1979. Т. 22. - № 9. - С. 1136-1137.
5. RU 2139833, С1, 1999.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
82 Кб
Теги
by7698, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа