Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11809
.pdf
Помимо концентрирования водных растворов уксусной кислоты и других низших алифатических кислот,
например, пропионовой кислоты, еще одним наиболее важным коммерческим аспектом настоящего
изобретения является отделение воды от ангидрида уксусной кислоты или других ангидридов алифатических
кислот, например, отделение воды от реакционных газов, полученных при пирогенном разложении паров
алифатических кислот, что, как известно, обычно осуществляется при относительно высоких температурах,
например, 500–900 °C/л с катализаторами или без них. Оба этих процесса имеют значительное значение для
повышения эффективности и требуют больших исследовательских усилий, поскольку они проводятся с
использованием воды для получения 2%-ного продукта. -1 эффективное отделение воды от кислоты или от
анигидрида. В потоке кислотных растворов и анигидрида, значительное количество было обнаружено в
реальных условиях; 1 в простом и недорогом методе экстракции N hxi I, 105 для например, ионного раствора I
'tills, порядка 90 1100 o A, в то время как в простоте отделения анигидридов 1 из особенно уксусной кислоты
mnhivdrt-e от 7 воды -t rxiek и легко I tl, 4-03,0 X 75 отделение сидера имеет важное значение из-за
возможности гидролиза анигидрида с последующей потерей эффективности.
Этилиденхлорид обладает значительными преимуществами в таких процессах разделения и может
использоваться для отделения воды от органических жидкостей в целом.
При использовании этилиденхлорида для удаления воды, например, из разбавленной водной уксусной
кислоты, в качестве азетропной смеси, водную кислоту можно смешать с этилиденхлоридом, и всю смесь
подвергнуть дистилляции в подходящем колонном аппарате, при этом пары этилиденхлорида и воды
конденсируются, а слой этилиденхлорида при необходимости возвращается в перегонный аппарат для
удаления дополнительной воды.
Таким образом, для удаления больших объемов воды можно использовать небольшое количество
этилиденхлорида.
Уксусная кислота, подлежащая концентрированию, может быть сравнительно разбавленной, например, с
концентрацией от 10-15% до 30%, или же процесс может быть использован для достижения конечной
концентрации, например, от 70% до 95% или более. Например, может быть целесообразно достичь
предварительной концентрации уксусной кислоты в 25-30%, полученной, например, в результате
ацетилирования целлюлозы или других процессов ацетилирования, до примерно 70% с помощью методов
экстракции, например, эфиром или смесью петролейного эфира и эфира или любым другим подходящим
экстрагирующим агентом, а затем достичь конечной концентрации с помощью этилиденхлорида в
соответствии с настоящим изобретением. Однако настоящее изобретение не ограничивается какой-либо
конкретной концентрацией уксусной кислоты в качестве исходного материала, а также не ограничивается
степенью концентрации, до которой доводится уксусная кислота.
Аналогичным образом воду можно отделить в виде азеотропной смеси с этилиденхлоридом от продуктов
пирогенного разложения уксусной кислоты несколькими способами. Например, жидкий этилиденхлорид или
его пары могут быть введены в реакционные газы пирогенного разложения в таких условиях, что если они еще
не испарились, то испаряются в них, а пары этилиденхлорида уносят воду в парообразном виде, при этом
температурные условия регулируются таким образом, чтобы ангидрид и, предпочтительно, кислота также
конденсировались.
В другом способе осуществления этого конкретного разделения с помощью настоящего изобретения
смешанные газы и пары, предпочтительно после охлаждения, могут подаваться под поверхность тела
этилиденхлорида, при этом температурные условия тела этилиденхлорида регулируются таким образом,
чтобы во время конденсации конденсируемых паров этилиденхлорид испарялся и уносил с собой
содержащуюся в парах воду.
В качестве альтернативы, реакционные газы, образующиеся в результате пирогенного разложения, могут
быть направлены на поверхность потока этилиденхлорида.
Следует отметить, что в описанных выше методах отделения воды от уксусного или других низших
алифатических ангидридов обрабатываются 75 парообразных смесей, а разделение происходит до или в
момент конденсации воды.
Такие методы предпочтительно применять всякий раз, когда необходимо обработать парообразную смесь,
поскольку это позволяет минимизировать гидролиз ангидрида.
При любом из вышеописанных методов установлено, что этилиденхлорид является чрезвычайно
эффективным агентом для отделения 85% воды. Во всех случаях можно прибегнуть к охлаждению паров
перед обработкой этилиденхлоридом, хотя предпочтительно не ниже 1000 °C, поскольку это означает, что
гидролиз ангидрида сводится к минимуму.
Этилиденхлорид может использоваться для целей настоящего изобретения как отдельно, так и в смеси с
другими агентами, которые могут быть разбавителями или которые сами по себе могут способствовать
отделению воды от ангидрида, например, жидкостями, нерастворимыми или практически нерастворимыми в
воде и которые предпочтительно являются растворителями для ангидрида, а также для кислоты,
соответствующей ангидриду, например, углеводородами нефти, такими как легкие парафины, бензин или
керосин, эфирами или смесями эфиров с углеводородами нефти, например, эфиром, смешанным с
петролейным эфиром, бензолом или гомологами бензола.
Следующий пример иллюстрирует удаление воды из парообразной смеси, получаемой, например, при
производстве уксусного ангидрида путем термического разложения уксусной кислоты, однако следует
понимать, что этот пример приведен исключительно в качестве иллюстрации, и изобретение никоим образом
не ограничивается им.
ПРИМЕР.
Горячая парообразная смесь, полученная термическим разложением уксусной кислоты и содержащая по весу
около 40 частей уксусного ангидрида, 48 частей уксусной кислоты и 12 частей воды, подается в нижнюю часть
фракционирующей колонны, в верхнюю часть которой подается жидкий этилиденхлорид. Этилиденхлорид 125
подается со скоростью, превышающей скорость, необходимую для удаления присутствующей воды. Нижняя
часть колонны может быть нагрета, если это необходимо, для минимизации конденсации воды с ангидридом
130 1 i. Смесь воды и этилиденхлорида, выходящая из верхней части колонны, конденсируется, а нижний
слой этилиденхлорида, отделяющийся в конденсированном состоянии, возвращается в технологический
процесс.
Раствор уксусного ангидрида и уксусной кислоты в избытке этилиденхлорида собирается в нижней части
колонны и может быть отгоняем от этилиденхлорида, после чего остаточная смесь уксусной кислоты и
уксусного ангидрида может быть разделена перегонкой на компоненты, или, если необходимо, после
корректировки пропорции любого из компонентов, сама смесь может быть использована для ацетилирования,
например, целлюлозы.
Я не претендую на способ концентрирования водных растворов низших алифлаутиновых кислот, включающий
концентрирование в два или более этапов путем экстракции растворителями, при этом экстракционная среда
для различных этапов выбирается таким образом, чтобы отношение растворимости низшей жирной кислоты в
экстракционной среде к растворимости воды в экстракционной среде в тройной смеси последовательно
возрастало, начиная с этапа
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_403076.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=403076&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB403076A
[]
ПАТЕНТЫ Pl;F -T -O -
СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА Дата Конвенции (Германия): 15 июня 193 г.
4035076 Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 14 июня 1933 г. № 16,985/334. Заявка принята: 12
декабря 1933 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Крепление для колес железнодорожных вагонов.
Мы, Франц Крухенберг и Курт Штедефельд, оба граждане Германии, проживающие по адресу:
Эллернштрассе, 16 B, Ганновер, Германия, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о
способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
В железнодорожных вагонах два колеса на оси почти без исключения крепятся к ней путем прижима или
сжатия ступицы колеса к посадочному месту оси.
Недостатком этого соединения является то, что его можно ослабить и восстановить только с помощью
тяжелых прессов в мастерской. До тех пор, пока на оси между колесами не установлены наружные
подшипники и нет неразделенных изнашиваемых деталей, этот метод вполне приемлем. Однако в настоящее
время используются конструкции с неразделенными подшипниками, например, роликовыми подшипниками, и
неразделенными деталями, например, зубчатыми колесами, которые установлены на оси между колесами и
которые в течение срока службы транспортного средства приходится неоднократно снимать для осмотра или
замены.
Таким образом, обычная процедура запрессовки колеса на ось легко приводит к трудностям не только из-за
сложности снятия и установки колес, но и из-за износа опорных элементов, который, хотя и незначителен, но
нежелателен, влияет на прочность крепления.
С другой стороны, эксплуатация высокоскоростных и тяжелых железнодорожных транспортных средств
накладывает чрезвычайно высокую нагрузку на крепление колес к осям.
Таким образом, быстро следующие за этим вертикальные и горизонтальные удары о рельсы напрямую
приводят к ослаблению крепления, в то время как менее очевидные, но тем не менее очень значительные
крутящие моменты, возникающие из-за периодического окружного проскальзывания двух колес разного
диаметра на оси, приводят к скручиванию крепления.
В других транспортных средствах, не подвергающихся таким тяжелым нагрузкам, как железнодорожные
транспортные средства, например, сельскохозяйственные тракторы, колеса съемно крепятся к оси с помощью
разъемной конической втулки, привинченной к оси и вдавливаемой между осью и ступицей колеса. Втулка
вдавливается болтами, ввинчивающимися в ступицу колеса и проходящими через фланец на втулке.
Следует отметить, что втулка крепилась только к оси, в то время как болты образовывали кольцевое
соединение между втулкой и ступицей. Необходимо, чтобы вокруг болтов и между фланцем и ступицей был
некоторый зазор, поскольку последний зазор вызывает изгибающие напряжения в болтах. Такое крепление не
подходит для тяжелых нагрузок, предъявляемых к креплениям колес железнодорожных транспортных
средств, особенно в отношении ведущих колес. Поэтому, согласно настоящему изобретению, прочное
радиальное сцепление между ступицей и осью, обеспечиваемое конической клиновидной втулкой, сочетается
с кольцевым креплением посредством неподвижных соприкасающихся поверхностей между двумя частями.
Таким образом, изобретение удовлетворяет всем вышеуказанным требованиям и обеспечивает одинаково
надежное крепление, которое, однако, можно ослаблять по мере необходимости и снова использовать с тем
же успехом.
На прилагаемых чертежах в качестве примера показаны три способа осуществления изобретения.
На рисунке 1 представлен продольный разрез сиденья колеса, а на рисунке 2 — поперечный разрез по линии
85II-II на рисунке 1.
Внутренний подшипник 11 расположен на оси 10 с внутренней стороны колеса 12.
Внутренний конец ступицы колеса имеет зуб 13 и входит в зацепление с контрзубцом 8i на оси 10; Таким
образом, относительное периферийное перемещение невозможно. Радиальное крепление осуществляется за
счет прочного упругого захвата, создаваемого движением щелевой конической клиновидной втулки 14. Для
этой цели отверстие ступицы 95 имеет цилиндрическую и гладкую форму, а конец оси 15 — коническую.
Коническая втулка 14 заполняет пространство между этими поверхностями и радиально сильно прижимается
к каждой из них, будучи вдавлена внутрь аксиально между осью и ступицей с помощью прочного винта 16,
действующего через шайбу 17. Если, как показано, ось 10 просверлена по всей длине, то через отверстие 18
можно пропустить тягу, и две клиновидные втулки 14 на обоих концах одновременно будут вытянуты с
помощью резьбы на тяге. Таким образом, резьба в оси для винтов 16 сохраняется, и последние используются
только для окончательной фиксации втулки 14.
Когда втулка 14 запрессовывается, колесо 12 одновременно прижимается к подшипниковому кольцу 11 и,
таким образом, к упору оси 19, так что колеса устанавливаются на правильном расстоянии друг от друга в
соответствии с шириной колеи, независимо от величины, на которую втулка 14 входит между колесом и осью.
В конце монтажной операции на выступающий конец втулки 14 навинчивается гайка 20, которая слегка
прижимается к ступице колеса 12 и фиксируется металлической крышкой 21 с соответствующими вырезами,
которые натягиваются на головку винта 16 и фиксируют его, и которая крепится к ступице колеса 12 таким
образом, чтобы она не могла вращаться вокруг своего обода с помощью винтов 22.
Для ослабления крепления снимаются детали 22, 21, 16, 17 и 20. Вместо стопорной гайки 20 на резьбу втулки
навинчивается прочная отжимная гайка, которая прикручивается к ступице колеса 12 до тех пор, пока втулка
14 не выйдет из заклинившего положения между концом оси 15 и ступицей колеса 12.
Очевидно, что в отличие от обычной усадочной или непосредственно запрессованной установки ступицы
колеса на ось, здесь незначительный износ посадочных поверхностей после многократного ослабления и
повторной сборки несущественен. Единственным результатом такого износа является то, что втулка 14
каждый раз немного глубже входит в пространство между ступицей колеса 12 и концом оси до того, как между
ними возникнет полное радиальное давление. Необходимый осевой зазор между концом втулки 14 и зубьями
13 обеспечивается с самого начала. Для долговечной прочности крепления очень важно, чтобы между
колесом, клиновидной втулкой и посадочным местом оси не происходило никаких движений, даже самых
незначительных, даже при самых сильных ударах, которым подвержено ходовое колесо во всех
направлениях.
Зубчатое крепление 13 обеспечивает это без нежелательных последствий для заклинивания.
На рисунках 3 (продольное сечение) и 4 (поперечное сечение по линии IV-IV рисунка 3) показан вариант
исполнения, в котором кольцевое крепление находится на внешнем конце. Ось здесь гладкая и
цилиндрическая до конца, без зубьев или конических деталей. Подшипник 11 снова находится внутри колеса
12. Клиновидная втулка 14 здесь имеет внутреннюю цилиндрическую форму и внешнюю коническую.
Соответственно, ступица колеса 12 также имеет коническое отверстие. Головка винта 16 упирается во
внешнюю торцевую поверхность втулки 14 и удерживает ее в запрессованном положении. Фактическое
запрессовывание втулки может быть снова осуществлено с помощью отдельного тягового стержня, который
может быть пропущен через отверстие оси 18.
Для фиксации втулки 12 по окружности на оси 10 предусмотрен отдельный шплинт 23, который входит в пазы
24 в оси, 75 во втулке и 26 в ступице колеса. Шплинт 23, как показано на рисунке 4, расширен по центру, так
что стержень винта 16 может пройти через него. Шплинт 23 предотвращается от осевого перемещения легкой
гайкой 20 на втулке; резьба также служит для приема прочной затяжной гайки при извлечении втулки 14. Если
резьба винта 16 выполнена на одной стороне, а резьба втулки 14 — на другой, то металлическая заглушка 21,
которая с помощью соответствующих вырезов предотвращает относительное вращение головки винта 16 и
кольцевого крепления 20, достаточна для фиксации всего крепления. Шплинт 23 предпочтительно снабжен
наклонными поверхностями с внутренней стороны, так что при необходимости можно использовать клинья.
Указанные на цепных линиях 27 линии могут быть использованы для удобства извлечения шплинта из пазов
24/25/26.
В варианте исполнения, показанном на рисунках 3 и 4, запрессовка втулки 14 одновременно автоматически
прижимает колесо 12 к подшипниковому кольцу 100 11 и через него к плечу оси 19, так что колеса закреплены
на правильном расстоянии друг от друга в соответствии с шириной колеи, независимо от глубины вставки
втулок 14 105. Наконец, на рисунках 5 (продольный разрез) и 6 (разрез по линии VI-VI рисунка 5) показан
вариант исполнения изобретения, в котором тангенциальное крепление проходит по всей длине радиального
крепления 110, так что вся длина используется для обоих креплений.
Ось 10 здесь цилиндрическая до конца, но имеет продольную канавку для шпонки 28. Прорезная клиновидная
втулка 14 имеет 115 два шпоночных паза, расположенных по окружности относительно смещенно; внутренний
шпоночный паз для шпонки оси 28 и внешний для шпонки 29. Последняя также скользит в соответствующей
канавке в коническом отверстии 120 ступицы колеса 12. Шпонки 28 и 29 могут быть закреплены на оси 10 и
втулке 14 соответственно винтами 30. Здесь снова запрессовка втулки 14 может быть осуществлена с
помощью тяги, проходящей 125 через отверстие оси 18, а удержание втулки при запрессовке — винтом 16,
который фиксируется крышкой 21 и винтами 22. Резьба 31 на втулке позволяет ослабить ее с помощью гайки
130 403,076 403,076.
В трех вариантах осуществления изобретения, показанных на рисунках 1–6, детали намеренно сделаны очень
разными, без необходимости использования этих деталей в конкретных показанных конструкциях. Например,
на рисунках 1 и 2 втулка 14 может быть внутренне цилиндрической и внешне конической, как на рисунках 3–6,
чтобы избежать гайки 20; а на рисунках 3 и 4 гайку 20 можно было бы избежать, если бы канавки 25 во втулке
были равны только толщине шплинта, а канавки 24 в оси 10 были бы значительно глубже, так что любое
осевое перемещение шплинта 23 во втулке 14 было бы предотвращено головкой винта 16.
Все эти и подобные модификации остаются в рамках изобретения.
Теперь, подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его реализации, мы пришли к
выводу, что оно действительно существует.
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_403077.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=403077&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB403077A
[]
Полная спецификация. Усовершенствования, касающиеся процессов получения, разделения или очистки
солей или солевых растворов.
Мы, д-р Геза Аустервейль, проживающий по адресу: улица Франсуа-Мирон, 74, Париж, IV, Франция,
гражданин Руманна, и Шарль Жан Прост, проживающий по адресу: улица Сингер, 39, Париж, Франция,
гражданин Франции, настоящим заявляем о природе данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к
процессам получения, разделения или очистки солей или солевых растворов и позволяет осуществлять такие
процессы с помощью соответствующих материалов для обмена оснований.
Более того, при использовании основных принципов обмена, упомянутых ниже, подача тепла не требуется.
Хорошо известно, что материалы для обмена оснований, как синтетические, так и природные (например,
цеолиты, глаукониты, гармотомы), способны обменивать свои основания или катионы на основания или
катионы в очень разбавленных водных растворах.
Это свойство алюмогидросиликатов уже было проверено на практике для умягчения питательной воды
котлов.
Было установлено, что эти ионообменники также реагируют с ионами тяжелых металлов, и один из нынешних
изобретателей может показать, что эта способность обменивать катионы, вопреки ранее принятым мнениям,
не зависит от концентрации этих катионов в реагирующих водных растворах до определенного, не очень
узкого предела. Это позволяет применять ионообменники в очень широком спектре процессов, обеспечивая
возможность их использования для получения, разделения и очистки довольно большого количества
различных солей. Таким образом, с помощью ионообменников становится возможным преобразовать в
количественную реакцию такие химические реакции между двумя растворами солей, полностью
растворимыми в воде, так что равновесие вообще не достигается, даже в тех случаях, когда смешивание двух
растворов солей без присутствия ионообменников привело бы лишь к равновесию четырех возможных солей
в растворе.
Таким образом, настоящее изобретение позволяет с помощью описанного здесь процесса получать отдельно
с высокой степенью чистоты две соли в двух отдельных растворах, используя в качестве исходных веществ
две другие соли, даже если все четыре соли идеально растворимы в воде. С помощью этих ионообменников
становится возможным, например, получать с почти количественным выходом цианид калия из цианида
натрия и хлорида калия, при этом хлорид натрия образуется в качестве побочного продукта; аналогично,
нитрат калия может быть получен количественно из нитрата кальция и хлорида калия.
Согласно настоящему изобретению, для обработки приблизительного количества двух различных
обмениваемых катионов в растворе используются базовые обменники, содержащие соответствующие
количества двух различных обмениваемых катионов, расположенные более или менее ступенчато или
послойно. Таким образом, процесс согласно изобретению для приготовления солевых растворов можно
описать следующим образом: во-первых, получают градиентную массу ионообменника, содержащую
известные количества обоих катионов, причем масса имеет такой градиент, что на одном конце содержатся
только катионы одного вида, а на другом конце — только катионы другого вида, при этом пропорции каждого
катиона в промежуточных участках массы постепенно изменяются; после чего через массу попеременно и
медленно пропускают относительно небольшие и эквивалентные количества двух солевых растворов, так что
в массе всегда присутствует заданный избыток каждого вида катионов, причем каждый такой раствор
содержит катионы одного из указанных различных видов и анионы, желаемые в получаемых солях (или массу
через два раствора соответственно), так часто, как это необходимо для получения количественно практически
чистых растворов двух выбранных солей и для регенерации массы при каждом таком случае, подготавливая
ее к следующей реакции.
Градиентную массу можно получить путем полного насыщения ионообменника катионами одного вида или с
помощью ионообменника, первоначально содержащего катионы только одного вида, а затем медленно
пропускающего через него раствор соли, содержащей катионы другого вида, до тех пор, пока следы
последних катионов не начнут появляться в жидкости, выходящей из массы.
Фактически, его также можно получить путем механического перемешивания ионообменников оснований,
отдельно насыщенных каждым из двух реагирующих катионов, для образования слоев или элементов из
смесей двух ионообменников оснований различного состава.
В тех случаях, когда при разделении или очистке солей обрабатываемые соли изначально смешаны вместе в
приблизительно равных пропорциях, а в некоторых других случаях может быть целесообразно вводить соли в
растворе в массу в точке, где пропорции катионов практически совпадают с их пропорциями в растворе.
Этот процесс не является каталитическим; его результат специфичен: он заключается в смещении
равновесия реакции в гетерогенной среде, поскольку сама реакция частично протекает в материале,
осуществляющем обмен оснований.
Некоторые катионы слабых оснований, например, железо, не очень легко вступают в реакцию с
ионообменниками; в таких случаях хорошей реакции можно добиться либо путем незначительного
подкисления раствора, либо с помощью ионообменников с более кислыми свойствами, таких как боро-,
хромо-, цирконогидросиликаты или алюмогидросиликаты в сочетании с этими более кислыми радикалами.
Описанный таким образом процесс также может быть использован для разделения солевых растворов,
содержащих два или более катиона, а также для очистки солей.
Эта реакция «основных обменников» с катионами в водном растворе подчиняется закону экстракции веществ,
растворенных в одном растворителе, с помощью другого растворителя, не смешивающегося с первым. Таким
образом, катион, растворенный в воде в виде соли, извлекается из этого раствора с помощью
несмешивающегося растворителя — щелочного обменника.
Эта лизивиация или экстракция в наибольшей степени подчиняется законам, открытым Бертело, которые
управляют всеми подобными процессами экстракции; в этом частном случае обмена основаниями процесс
экстракции химически сопровождается обменом катиона, извлеченного из раствора, на катион,
зафиксированный в ионообменнике оснований, и количественно ограничивает этот химический процесс. Это
означает, что для количественного удаления катиона из растворителя необходимо определенное количество
избытка экстрагирующего растворителя; этот избыток можно точно рассчитать с помощью принципа
экстракции Бертлитота; в случае использования основания-возбудителя в качестве экстрагирующего
растворителя и солевого раствора в качестве экстрагирующего растворителя коэффициент относительного
обмена будет определяться концентрацией, или, точнее, относительной растворимостью двух возможных
основных обменников в среде. Эти факты включают следующие постулаты: 1. Для извлечения одного
грамм-эквивалента катиона из водного раствора необходимо определенное количество избытка
экстрагирующего щелочного обменника, которое можно выразить числом N, где N — количество
грамм-эквивалентов других катионов, присутствующих в щелочном обменнике, необходимое для извлечения
одного грамм-эквивалента соли, содержащей катионы в растворе; и аналогично, для извлечения 0,5
грамм-эквивалента катиона из щелочного обменника необходимо иметь избыток не менее 0,5
грамм-эквивалента.
другого катиона в виде водного раствора. Оба эти числа, N и N1, зависят от растворимости двух возможных
ионообменников в присутствующей среде.
2.
Взаимная доля катионов раствора, реагирующих с ионообменником, имеет тенденцию приближаться к
взаимной доле этих катионов по мере их закрепления на самом ионообменнике, и наоборот. Таким образом,
если раствор, содержащий два катиона, проходит через ионообменник, содержащий только один из этих
катионов, то состав раствора будет стремиться измениться таким образом, чтобы он содержал только один
катион, в то время как ионообменник будет стремиться к наличию двух катионов; следовательно, раствор
покинет этот ионообменник, если его проходить медленно, без второго катиона, если в ионообменнике
достаточно избытка первого катиона для реакции, и если последний слой или часть этого ионообменника не
были задействованы для отдачи части своих катионов.
3.
Если раствор, содержащий один катион, вступает в реакцию с щелочным обменником, содержащим два
катиона, один из которых идентичен катиону раствора, то часть щелочного обменника, насыщенная этим
катионом, не будет реагировать и будет вести себя так, как если бы он отсутствовал.
С учетом этих трех пунктов и принципов закона экстракции становится очевидно, что количественные реакции
между двумя солями будет гораздо проще осуществить, если в соответствии с изобретением используется
смесь двух ионообменников, причем оба они применяются в заранее определенном избыточном количестве,
содержащем N и N грамм-эквивалентов подвижных катионов соответственно, если предполагается проводить
реакцию с одним грамм-эквивалентом каждого из двух реагирующих веществ.
Таким образом, нитрат калия может быть получен следующим способом: определенное количество
ионообменника полностью насыщается солью калия; другое количество ионообменника аналогично
насыщается солью кальция, при этом количество подвижных катионов в каждом из этих двух ионообменников
должно быть точно известно.
Поскольку для высвобождения одного грамм-эквивалента катиона кальция и одного грамм-эквивалента
катиона калия в любой момент времени в ионообменниках должно использоваться N грамм-эквивалентов
катионов калия и N1 грамм-эквивалентов катионов кальция соответственно, необходимо использовать
устройство, содержащее оба этих ионообменника: один, содержащий N грамм-эквивалентов катионов калия, а
другой, содержащий N1 грамм-эквивалентов катионов кальция. Для получения желаемой химической реакции
смесь этих двух ионообменников должна быть соответствующим образом размещена в устройстве, в котором
будет проводиться реакция.
Подходящее расположение определяется пунктами 2 и 3, указанными выше.
Реакционный сосуд может представлять собой вертикальную трубку (имеющую индукционные и
восстановительные средства для жидкостей на обоих концах). Внизу следует сначала заполнить слой
ионообменника, тщательно насыщенного калием, который должен занимать примерно одну одиннадцатую
часть общего объема трубки; над этим слоем следует ввести аналогичное количество, содержащее 90%
калиевого ионообменника и 10% кальциевого ионообменника; следующий слой должен содержать 80%
первого ионообменника и 20% второго, и так далее вверх слоями с уменьшающимся количеством калиевого
ионообменника, пока последний или верхний слой не будет содержать только чистый кальциевый
ионообменник. Такая особая стратификация обменников ибаз приведет к тому, что солевой раствор,
поступающий в реакционный сосуд с соответствующего конца, будет встречать при прохождении через эту
трубку катион, противоположный его собственному, в возрастающих количествах и с возрастающей
плотностью заряда в трубке.
Для преобразования 0,96 г.
эквивалентное количество соли кальция, например, нитрата кальция, в эквивалентном количестве соли калия,
и 0,97 г.
Если количество (регенерируемой) соли калия эквивалентно количеству соли кальция, то значения N и NZ
приблизительно равны 6 и 5 соответственно: если известно количество подвижных катионов, содержащихся в
каждом из ионообменников в трубке, и они находятся в этой пропорции, то количество нитрата кальция или
другой соли кальция, которое может быть преобразовано в эквивалентное количество нитрата калия или
другой соли калия при каждой операции с этим реакционным сосудом, может быть определено немедленно, и
если известно количество солей кальция, которые необходимо преобразовать в эквивалентное количество
солей калия, практически количественно, то размер реакционного сосуда может быть легко определен с
учетом времени, необходимого для полного протекания реакции между раствором соли и ионообменником.
В трубку или реакционный сосуд, заполненный таким образом специально приготовленной смесью двух
щелочных обменников, в верхний конец загружают один грамм-эквивалент нитрата кальция, растворенного в
воде. С этим раствором будет реагировать только калиевый ионообменник, кальциевый ионообменник
останется неизменным, и, поскольку последний или нижний слой в пробирке представляет собой только слой
калиевого ионообменника, содержание катионов в растворе будет стремиться к составу катионов, подобных
катионам этого последнего слоя, и раствор, после того как поглотит один грамм-эквивалент калиевых
катионов из ионообменников пробирки вместо одного грамм-эквивалента кальциевых катионов, оставшихся в
пробирке, оставит последний в виде раствора, содержащего приблизительно один (ровно 0,95)
грамм-эквивалент нитрата калия, который можно концентрировать. Одновременно с этим первоначальное
количество N1 гр. экв.
Количество кальциевого ионообменника увеличится на 1 г эквивалента катионов кальция, оставшихся в
трубке после обработки раствором, так что после первого прохождения солевого раствора трубка будет
содержать N1 + 1 г.
эквивалент кальциевых ионообменников. После прохождения первого раствора, или раствора соли кальция,
пробирку после промывки переворачивают так, чтобы верхняя часть стала нижней; затем в нее заливают
второй, или регенерирующий, раствор, представляющий собой раствор одного грамм-эквивалента калия в
форме хлорида калия. Теперь эта жидкость движется в направлении, противоположном тому, в котором
двигалась предыдущая жидкость, из-за того, что трубка была перевернута; теперь калиевый ионообменник не
будет реагировать, и именно кальциевый ионообменник, присутствующий в избытке (N1 + 1 г-экв. кальция
вместо N1), будет фиксировать 1 г.
эквивалент X, пропуская через раствор соответствующее количество эквивалентов катиона Ca, в результате
чего трубка практически полностью освободится от калия, образуя раствор CaCl2. Таким образом, этот
раствор KCl удалит эквивалент кальция, введенный в трубку ранее раствором нитрата кальция, заменив его
одним эквивалентом калия и, следовательно, восстановив содержимое трубки до ее первоначального
состояния, в котором оно содержит N эквивалентов калия и N1 эквивалентов кальция в ионообменниках, как и
до прохождения двух солевых растворов; однако расположение или разделение двух ионообменников будет
несколько иным. Таким образом, трубка может неограниченно реагировать с любым количеством солей калия
и кальция при условии, что процесс проводится описанным альтернативным способом, так что в каждом
случае происходит обмен одного грамм-эквивалента каждого катиона. Таким образом, получается следующая
реакция.
2KCl + Ca(NO3)2 = 2KNO3 + CaCl2 путем простого попеременного добавления отдельных растворов KCl и
Ca(NO3)2 в стехиометрических количествах в трубку, заполненную достаточным количеством двух
специально стратифицированных ионообменников оснований. Растворы и промывочные воды можно
собирать отдельно, растворы KNO можно концентрировать, а растворы CaCl откачивать. Выход солей в
правой части уравнения практически количественный, и эти соли можно получить с заранее рассчитанным
выходом.
Этот метод получения солей путем двойного разложения может быть широко применен, и каждая соль
"сильного" основания может, таким образом, реагировать с другой солью; нет разницы между органическими и
неорганическими солями; в случае более слабых оснований могут использоваться ионообменники с более
высокой кислотностью, такие как гидросиликаты боро, хрома или циркония, или алюмогидросиликаты боро,
хрома или циркония, а также слабо подкисленные растворы.
Если реакцию необходимо провести с очень большими количествами реагирующих солей, процесс можно
осуществить с помощью вращающихся непрерывных фильтров вместо трубок; в этом случае ионообменники
закреплены в некоторой стабильной форме на периферии непрерывного фильтра, и каждый сегмент
периферии содержит смесь двух ионообменников с различными пропорциями двух подвижных катионов, при
этом общее количество ионообменника для каждого сегмента одинаково; реагирующая жидкость или солевой
раствор находится в желобе, в который постоянно погружается часть периферии фильтра; таким образом,
часть общей массы ионообменника должна контактировать с определенным количеством соли, растворенной
в жидкости, содержащейся в желобе, которая остается неподвижной, в то время как фильтр медленно
вращается; таким образом, свежие массы ионообменников различного состава постоянно приводятся в
контакт с жидкостью в желобе, и после одного оборота фильтра реакция завершается в растворе,
содержащемся в желобе. Таким образом, результат тот же, как если бы солевой раствор в желобе проходил
через колонку, состоящую из различных периферийных сегментов, заполненных различными пропорциями
двух основных обменников.
После этого одного оборота солевой раствор в лотке полностью прореагировал, он теперь преобразуется в
соответствии с требуемыми параметрами и может быть удален; теперь лоток можно заполнить вторым, или
регенерирующим, раствором и изменить направление вращения фильтра. После одного оборота в этом
направлении происходит регенерация базовых теплообменников фильтра, и раствор в используемом для
этой цели желобе может быть откачан; за счет совмещения этих двух операций и автоматической
периодической промывки фильтрующей периферии процесс можно сделать непрерывным.
Другой способ проведения реакции в промышленных масштабах или в больших количествах заключается в
использовании батареи емкостей, заполненных двумя щелочными ионообменниками, причем состав этих
ионообменников различен в каждом из сосудов, образующих батарею, причем каждый из этих сосудов по
содержанию щелочно-ионообменной смеси соответствует одному из слоев реакционной трубки, описанной
выше; через эту батарею может проходить поток двух реагирующих растворов солей в двух противоположных
или разных направлениях, при этом промывка осуществляется между прохождением каждого раствора.
Аналогичный метод проведения реакции со специально подобранными смесями двух ионообменников
оснований может быть использован для разделения и очистки соли.
растворы; однако в этом случае процесс отличается тем, что реагирующие растворы вводятся не с одного из
концов реакционной системы (трубки, фильтра, батареи и т.п.), а в центр или около него, то есть в ту часть
реакционной системы, где соотношение двух катионов в ионообменнике идентично соотношению этих
катионов в обрабатываемом солевом растворе; такой солевой раствор должен перемещаться по системе в
направлении к той части или слою ионообменника, содержащему катион, который должен оставаться один в
растворе. - После реакции система может быть регенерирована с использованием части чистого раствора,
полученного в процессе очистки, причем этой части достаточно (с учетом избытка N) для удаления примесей
или посторонних катионов, поглощенных системой ионообменника в процессе очистки.
ПРИМЕРЫ.
I. Вертикальная труба высотой 3,50 метра и диаметром 0,24 метра неплотно заполнена сырым глауконитом
(зеленым песком, цеолитом кальция). В верхнюю часть трубки подают 15%-ный раствор KCl в воде для
насыщения содержимого, после чего трубку пропускают через ионообменник до тех пор, пока в жидкости,
выходящей из трубки со стороны башни, не начнут появляться первые следы катионов калия; после этого
трубка готова к работе. После промывки без соли раствором вещества, раствор 6 X г.
Через трубку пропускают раствор нитрата кальция в 31 литре воды; скорость потока устанавливается или
регулируется таким образом, чтобы жидкости требовалось 4 часа для прохождения по трубке. Раствор,
выходящий из трубки, представляет собой практически чистый (95%) нитрат калия. Трубку промывают до
Соседние файлы в папке патенты