Лако-красочные материалы — производство

Окисление металлического железа ароматическими
нитросоединениями

Технологический процесс получения желтой окиси железа окис­лением металлического железа нитробензолом состоит из следую­щих операций:

1) восстановление нитробензола в анилин и окисление при этом металлического железа;

2) отделение гидрата окиси железа от анилина и металличе­ского железа;

3) освобождение пигмента от примесей, его промывка, филь­трация и сушка.

Технологический процесс получения анилина подробно описан в руководствах по синтезу органических красителей и промежу­точных продуктов, поэтому здесь он приводится лишь в схемати­ческом виде.

В качестве сырья применяют нитробензол, металлическое же­лезо, хлористый алюминий и соляную кислоту.

В качестве металлического железа употребляют преимущест­венно чугунную и реже стальную стружку. Чугунная стружка очень легко поддается дроблению и размолу, но она содержит при­меси углерода, марганца и др., которые, оставаясь в пигменте, не­сколько загрязняют его. Эти примеси, кроме того, оказывают не­которое влияние на ход процесса окисления металлического же- ■ леза [61], вследствие чего при применении чугунных стружек пиг­мент получается более тусклого цвета. Поэтому для получения высших сортов желтой окиси железа используют стальную, стружку.

Для регулирования скорости процесса восстановления ни­тробензола и окисления железа, а также качества получаемого пигмента, необходимо иметь стружку с различной степенью из­мельчения.

После измельчения стружку подвергают очистке для удале­ния из нее механических примесей: пыли, ржавчины, болтов, гаек и т. д. Наилучшим методом очистки является просеивание и маг­нитная сепарация.

Восстановление нитробензола в анилин производят в редукто­рах большой емкости (~20 м3), выложенных кислотоупорными плитками и снабженных мощными мешалками и обратным холо­дильником (рис. 128). Для восстановления нитробензола и окис­ления металлического железа в желтый гидрат окиси железа в ре­дуктор загружают воду и раствор хлористого алюминия, после чего — острым паром доводят раствор до кипения.

После закипания раствора подачу пара прекращают и загру­жают частями нитробензол и стружку. Загрузку стружки произ­водят из бункера, установленного над загрузочной воронкой редук­тора. Температура кипения в это время поддерживается за счет экзотермичности реакции. Чтобы предупредить слишком бурное течение реакции, стружку следует вводить не сразу, а постепенно. Последнюю загрузку стружки производят после подачи всего ни­тробензола. Скоростью подачи стружки, а также степенью ее из­мельчения регулируют скорость реакции.

Когда реакция начинает замедляться (о чем судят по умень­шению количества обратного конденсата), вновь подают пар и, нагревая раствор, доводят реакцию до конца. К концу восстано­вления конденсат, за которым наблюдают в смотровое стекло на обратной линии, принимает вид белой эмульсии. В это время че­рез пробный кран отбирают пробу и, убедившись в отсутствий в ней нитробензола, прекращают подачу пара. Затем реакционную массу продувают воздухом до ее охлаждения (80—90°), после чего дают

ей отстояться в течение нескольких часов. За это время обра­зовавшийся анилин всплывает на поверхность, остаток непрореа­гировавшего железа осаждается на дно, а пигмент остается в сус­пендированном состоянии в маточном растворе. Верхний слой, со­держащий »-‘60% анилина, сливают сифоном и направляют в от­стойник. Остальной анилин, оставшийся в маточном растворе и осадке, отгоняют с водяным паром. Отгонку производят до тех пор, пока содержание анилина в конденсате не станет ниже 0,2— 0,3%.

Для примера в табл. 62 даны условия восстановления нитро­бензола с получением желтой окиси железа различных сортов.

Скорость добавления нитробензола в сортах 2—4 составляет 0,8—0,9, а чугунной стружки 0,6—0,7 т/час в сорте 1 скорость

примерно в два раза меньшая. После отгонки анилина взвесь пиг­мента перекачивают в конический отстойник большой емкости (50—60 м3), разбавляют водой до удельного веса 1,075 и дают осесть металлическому железу, которое собирается на выступах отстойника, откуда его затем удаляют. Осадок промывают 2—3 раз« декантацией и направляют для окончательной промывки (до содержания ионов СП 0,01—0,2%), которая может произво­диться в аппаратах разного типа. При большом масштабе произ­водства применяют установленные последовательно сгустители Дорра. Промываемый материал поступает из одного сгустителя в другой.

До поступления в первый сгуститель пигмент подвергается классификации в классификаторе реечного типа, где осаждаются грубые частицы, направляемые затем в отдельный сборник. Слив из классификатора, содержащий тонкую фракцию пигмента, по­ступает в первый по ходу промывки сгуститель.

Промывка и оседание пигмента ускоряются путем применения горячей воды. Оседание ускоряется также путем добавления коа­гулянта, например ацетата натрия. Сгущенную пульпу пигмента после последней промывки отделяют от жидкости на барабанных вакуум-фильтрах; полученную пасту с влажностью 40—50% по­дают в сушилки.

Сушка может проводиться в сушилках разного типа, часто для этой цели применяют вращающиеся сушильные барабаны, обо­греваемые газом. Сушка производится прямотоком: температура топочных газов в начале сушилки 450—500°, а у выхода продукта 160—180°. Установлено, что оптимальной температурой сушки яв­ляется 140—160°, так как при этом устраняется зеленоватый от­тенок пигмента и он становится чище и ярче. Газы, выходящие из сушилки, уносят с собой —5% пигмента, который улавли­вается в электрофильтрах.

Высушенный пигмент пропускают через дезинтегратор, рабо­тающий в замкнутом цикле с сепаратором.

Желтая окись железа применяется также для производства красной окиси железа путем ее прокаливания. Обычно для этих целей вырабатывают специальные сорта желтого пигмента.

Ниже (табл. 63) приведена рецептура, применяемая для по­лучения этих сортов.

J ТАБЛИЦА 63