KR100572814B1 - 무수황화나트륨의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함수율이 38 내지 40중량%인 황화나트륨을 진공하에 접촉식 건조기 속에서 가열하여 무수 황화나트륨을 제조하는 방법에 관한 것으로, 건조되는 함수 황화나트륨 고체의 온도가 함수 황화나트륨 고체 도입구에서의 온도, 약 20℃로부터 무수 황화나트륨 고체 배출구에서의 온도, 180℃ 이상으로 상승한다.

Description

무수 황화나트륨의 제조방법

본 발명은 함수 황화나트륨을 감압하에 가열하여 무수 황화나트륨을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Na₂S·9H₂O, Na₂S·6H₂O 또는 Na₂S·5H₂O로부터 무수 황화나트륨을 제조하는 방법은 이미 선행 기술에서 공지되어 있다.

유럽 특허공보 제0 345 136호에 따르면, 제1 탈수 단계에서 1수화물이 제조된다. 물을 제거하는 데 2시간 이상 소요된다.

이어서, 1수화물 속에 함유되어 있는 나머지 물을 약 2.66kPa(20torr) 내지 66.5kPa(500torr)의 감압하에 90 내지 200℃의 온도에서 제거한다.

결정성 무수 황화나트륨을 제조하는 유사한 2단계 공정이 유럽 특허공보 제0 361 998호에 기재되어 있다.

이러한 공지된 공정들의 단점은, 제1 단계에서의 반응이, 예를 들면, 1수화물이 제조되는 반응이 완결될 때까지 기다려야만, 1수화물이 제2 온도 단계로 이송될 수 있다는 것이다(유럽 특허 공보 제0 345 136호).

시판되는 함수 황화나트륨 제품은 Na₂S 함량이 특히 60 내지 62중량%인 함수 황화나트륨이다. 화학량론적 계산에 따르면, 이는 Na₂S·3H₂O에 거의 상응한다.

황화수소를 진한 수산화나트륨 용액 속에 도입하면, Na₂S 함량이 약 60중량% 내지 62중량%인 황화나트륨 수화물 용융물이 100℃ 이상의 온도에서 수득된다.

수득한 용융물을 냉각 컨베이어에 올려놓고 용융물을 고화시킨다(이때, 고화온도는 90℃ 미만이다). 분쇄는 통상적으로 플레이크상 생성물을 수득하게 하며, 이후 이를 시판한다.

본 발명의 목적은 무수 황화나트륨을 가능한 한 최대 함량으로 수득하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 함수율이 35 내지 45중량%, 특히 38 내지 40중량%인 황화나트륨이 장치를 통과하여 혼합되면서 이송되고, 당해 장치 속에서, 공급되는 Na₂S 수화물의 온도(조생성물 온도)가 당해 황화나트륨 고체가 공급되는 지점에서의 온도, 약 20℃로부터 무수 황화나트륨 고체 배출구에서의 온도, 180℃ 이상으로 연속적으로 상승하고, 이와 동시에 20torr 미만의 저압이 유지됨을 특징으로 하는, 함수 황화나트륨을 감압하에 가열하여 무수 황화나트륨을 제조하는 방법을 제공한다.

이러한 본 발명의 방법에 따르면, 탈수되는 물질의 바람직하지 않은 용융이 방지된다. 바람직하게는, 탈수 공정 동안에 11torr 미만의 압력이 유지된다. 본 발명에 따르는 공정에 있어서, 특히 접촉식 건조기가 사용된다.

접촉식 건조기는 가열 표면으로부터의 열이 이러한 표면과 접촉하는 황화나트륨 고체로 이동시키는 장치로서 간주된다.

이러한 장치는, 예를 들면, 패들 건조기(paddle drier)와 플레이트 건조기(plate drier)를 포함하며, 전자는 통상적으로 불연속적으로 조작되는 반면, 후자는 연속적으로 조작된다.

종방향으로 설치되는 플레이트 건조기가 특히 적합한 것으로 입증되었다.

이러한 플레이트 건조기 장치에 있어서, 위로부터 아래로 배치되어 있는 플레이트들은 온도 영역이 상이한 3개 이상의 세트의 플레이트들로 조합되어 있다. 함수 황화나트륨 고체가 공급되는 지점을 거친 후, 제1 세트에서 당해 황화나트륨 고체 온도는 20℃로부터 70℃로 상승하고, 무수 황화나트륨 고체 배출구 앞에서의 황화나트륨 고체 온도(생성물 온도)는 180℃ 이상으로 된다.

함수 Na₂S는 바람직하게는, 테두리 길이(edge length)가 5 내지 8mm인 스케일, 라멜라 또는 플레이크의 형태로 사용된다.

본 발명에 따르면, 탈수되는 함수 황화나트륨의 건조 공정에서의 체류 시간을 선행 기술에 비해 현저하게 감소시킬 수 있으며, 탈수 공정을 불연속적으로 수행할 수 있게 하기도 하고 연속적으로 수행할 수 있게 하기도 하는데, 탈수 공정을 연속적으로 수행하는 것이 바람직하다. 특히, 연속 탈수 공정에 진공 플레이트 건조기를 사용하는 경우, 탈수 공정에서, 건조기 속에서의 체류 시간이 단지 90분 이상만 경과해도 Na₂S의 함량이 98중량% 이상, 바람직하게는 99중량%인 무수 황화나트륨이 생성된다.

실시예

15mbar 미만의 진공이 유지되는 진공 플레이트 건조기 속에, 조생성물인 테두리 길이가 5 내지 8mm인 플레이크 형태의 함수율이 38 내지 40중량%인 Na₂S를 300 내지 400㎏/h의 물질 유동으로 공급한다.

조생성물을 위로부터 아래로 곡류(曲流) 방식으로 건조기를 통해 통과시켜며, 이 과정 동안 조생성물이 가열되고, 이에 따라 수화물 형태로 결합되어 있던 물이 제거된다.

다음의 최소한의 조건을 적용한다:

개별적인 가열 플레이트들을 3개의 플레이트 세트가 형성되도록 조합하고, 최상위에 위치하는 플레이트 세트에서의 함수 황화나트륨 고체 온도를 약 20℃로부터 약 70℃로 상승시키고, 황화나트륨 고체가 세번째 세트의 말단에 있는 무수 황화나트륨 고체 배출구에 출현할 때의 황화나트륨 고체의 온도는 180℃ 이상이다. 건조기를 통과하는 데 경과한 시간은 90분 이상이다.

출발 화합물 또는 건조될 물질을 플레이트들 위에 정기적으로 재배치한다.

이러한 방식으로, Na₂S의 함량이 99중량% 이상인 생성물이 수득된다.

본 발명에 따르는 무수 황화 나트륨의 제조방법은, 탈수되는 함수 황화나트륨의 건조 공정에서의 체류 시간을 선행 기술에 비해 현저하게 감소시킬 수 있으며, 탈수 공정을 불연속 탈수 공정으로 수행할 수 있게 하는 한편, 바람직한 연속 탈수 공정을 수행할 수 있게 하고, 무수 황화나트륨을 가능한 한 최대 함량으로 수득할 수 있게 한다.

Claims (6)

1. 장치에 함수 황화나트륨을 연속적으로 공급하고 당해 장치 속에서 함수 황화나트륨을 연속적으로 가열하고 당해 장치로부터 무수 황화나트륨을 연속적으로 배출시킴을 포함하여 전과정이 연속적으로 수행되고, 이때 함수율이 35 내지 45중량%인 황화나트륨이 장치를 통과하여 혼합되면서 이송되고, 당해 장치 속에서 황화나트륨의 온도가 당해 황화나트륨 고체가 공급되는 지점에서의 온도인 20℃ 이상의 주위온도로부터 무수 황화나트륨 고체 배출구에서의 온도 범위인 180℃ 내지 가열 오일의 온도, 250℃ 미만의 범위내로 연속적으로 상승하고, 이와 동시에 0 내지 20torr 미만의 저압이 유지됨을 특징으로 하는, 함수 황화나트륨을 감압하에 연속적으로 가열하여 무수 황화나트륨을 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 접촉식 건조기가 장치로서 사용됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플레이트 건조기가 장치로서 사용됨을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 플레이트들이 세 가지 이상의 온도 영역들에 할당된 세트들로 조합되고, 함수 황화나트륨 고체가 공급되는 지점을 거친 후 제1 세트에서 당해 황화나트륨 고체 온도가 20℃로부터 70℃로 상승하고, 무수 황화나트륨 고체 배출구 앞에서의 황화나트륨 고체의 온도가 180℃ 내지 가열오일의 온도인 250℃ 미만임을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 함수 황화나트륨이 분쇄된 형태로, 바람직하게는 테두리 길이가 5 내지 8㎜인 스케일, 라멜라 또는 플레이크의 형태 사용됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, Na₂S의 함량이 98중량% 내지 100중량%인 무수 황화나트륨이 제조됨을 특징으로 하는 방법.