DE2926693A1

DE2926693A1 - Verfahren zur abtrennung von jod aus einem jod, jodwasserstoff und wasser enthaltenden, fluessigen gemisch

Info

Publication number: DE2926693A1
Application number: DE19792926693
Authority: DE
Inventors: Karol Joseph Mysels
Original assignee: General Atomics Corp
Current assignee: GA Technologies Inc
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1979-07-02
Publication date: 1980-01-17
Also published as: CA1107035A; FR2430391B1; FR2430391A1; US4176169A; JPS5510491A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Jod aus einem Jod, Jodwasserstoff und Wasser enthaltenden, flüssigen Gemisch bzw. Flüssigkeitsgemisch.

Obgleich verschiedene Verfahren für die Abtrennung von elementarem Jod aus Jod, Wasser und Jodwasserstoff enthaltenden Gemischen vorgeschlagen und verwendet wurden, ist keines dieser Verfahren vollständig zufriedenstellend und ohne mit einhergenden Nachteilen. Beispielsweise wird bei einem solchen Verfahren der Jodwasserstoff in Jod umgewandelt, was aus einer Reihe von Gründen nicht zufriedenstellend ist, insbesondere wenn zusätzlich zur Gewinnung von Jod die Gewinnung von Jodwasserstoff ebenfalls erwünscht wird. Ein weiteres Verfahren wird in der US-PS 2 143 222 vorgeschlagen, bei dem das Gemisch mit Chlor zur Ausfällung des freien Jods behandelt wird und ein Gemisch erzeugt wird, das Chlorwasserstoffsäure enthält. Dieses Verfahren besitzt ebenfalls, was offensichtlich ist, Nachteile.

Es wurde jetzt gefunden, daß eine überraschend saubere Abtrennung des geschmolzenen Jods aus dem Jodwasserstoff ohne wesentliche chemische Reaktion mit dem Jodwasserstoff erfolgt, wenn man ein flüssiges Gemisch, das Jod, Wasser und Jodwasserstoff enthält, mit konzentrierter Phosphorsäure behandelt, bevorzugt in einer Gegenstrom-Extraktionsstufe. Der schwerer Strom aus der Extrakt ions zone kann 97?o oder mehr geschmolzenes Jod enthalten. Der leichtere Strom kann in eine Extraktionsdestillationssäule eingeleitet werden, wo eine weitere Behandlung mit konzentrierter Phosphorsäure einen Überkopfstrom ergibt, dessen Hauptanteil Jodwasserstoff .ist. Die Bodenprodukte aus der Extraktionsdestillationsstufe können unter Bildung von konzentrierter Phosphorsäure konzentriert werden, die in die beiden vorherigen

909883/0802

Stufen geleitet wird. Das Gesamtverfahren, ist von besonderem Wert, wenn Wasser und Wasserstoff in dem ursprünglichen Flüssigkeitsgemisch in subazeotropen oder fast azeotropen Anteilen vorhanden sind, da die Extraktionsdestillationsstufe das Brechen des Azeotrops erlaubt, so daß Jodwasserstoff durch Destillation erhalten werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren für die Gewinnung von Jod aus einem Jod, Jodwasserstoff und Wasser enthaltenden, flüssigen Gemisch zur Verfügung zu stellen. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Abtrennung von Jod aus einem Flüssigkeitsgemisch, das Jod, Jodwasserstoff und V/asser enthält, zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Flüssigkeitsgemisch, das mehr als 50 Gew.55 Jod enthält, mit konzentrierter Phosphorsäure, die das Wasser bindet und seine Aktivität verringert und bewirkt, daß das Jod daraus ausfällt, behandelt und das ausgefallene Jod von dem behandelten Gemisch abtrennt.

Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der ein Fließschema, das ein bevorzugtes erfindungsgemäßen Trennverfahren für die Gewinnung von J₂» HJ und H₂O aus einer flüssigen Lösung oder einem Gemisch zeigt, dargestellt ist.

Die Erfindung ist für die Abtrennung von Jod in elementarem Zustand aus flüssigen Gemischen, die im wesentlichen Jod, Wasser und Jodwasserstoff enthalten, nützlich. Die flüssigen Gemische können andere Substanzen enthalten, die in solchen Verhältnissen vorhanden sind, daß sie vom Standpunkt der gesamten Extraktion unbedeutend sind, und die vorzugsweise nicht mit den Komponenten des Gemisches oder mit der konzentrierten Phosphorsäure reagi'eren sollten.

909883/0802

Die Vorteile der Erfindung werden vollständiger erhalten, wenn das Flüssigkeitsgemisch Jod in einer Menge von mindestens etwa 50 Gew.?6 enthält, obgleich das erfindungsgemäße Verfahren auch mit niedrigeren Prozentgehalten durchgeführt werden kann. Vorzugsweise besitzt das Flüssigkeitsgemisch, das behandelt wird, einen Jodgehalt von 70 Gew.% oder mehr, und das Gesamtverfahren zeigt spezifische, zusätzliche Vorteile, wenn das Jod mindestens etwa 75 Gew.% darstellt, und ebenfalls, wenn Jodwasserstoff vorhanden ist, bezogen auf das Wasser, in einem Anteil nahe dem des Azeotrops.

Die Bunsen-Reaktion: 2H₂O + SO₂ + J₂ > H₂SO^ + 2HJ ist

seit langem bekannt und wurde kürzlich als Hauptstufe für ein gesamtes thermochemisches Verfahren für die Herstellung von Wasserstoff aus V/asser unter Verwendung der Hochtemperaturhitze, die von Kernreaktoren, Sonnenenergiekollektoren u.a. verfügbar ist, vorgeschlagen. Bei der Durchführung der Bunsenreaktion unter Verwendung eines Überschusses an Jod wird ein zweiphasiges Reaktionsgemisch erhalten, bei dem der Hauptteil des gewünschten Produkts, d.h. Jodwasserstoff, in der dichteren, Jod enthaltenden Phase vorliegt. Nachdem die beiden Phasen einmal getrennt wurden und überschüssiges Schwefeldioxid aus der dichteren Phase entfernt worden ist, verbleibt die Schwierigkeit, das flüssige Gemisch 'in seine Komponenten, nämlich Jod, Jodwasserstoff und Wasser, zu trennen.

In einem auf solche Weise gebildeten System kann das Jod 40 oder 50 Gew.?4 oder mehr des flüssigen Gemisches ausmachen, und es ist üblich, daß das System mindestens etwa 70 Gew.?-o ausmacht. Eine weitergehende Entwicklung hinsichtlich der Bunsenreaktion bei dem Gesamtverfahren hat gezeigt, daß es noch vorteilhafter sein kann, höhere Temperaturen und selbst größere relative Mengen an Jod zu verwenden, so daß die entstehende, dichtere Phase ein Gemisch ist, das mehr als 75 G'3W.?o Jod enthält.

909883/0802

Für die Abtrennung der Komponenten eines solchen flüssigen Gemisches gibt es mehrere wichtige Überlegungen. Eine ist die, daß das Jod so entfernt wird, daß es in die Bunsenreaktion zurückgeführt werden kann, ohne daß ein Wärmeverlust auftritt, als Folge, daß das J^ bei einer späteren Stufe des Gesamtverfahrens verdampft. Eine andere ist die, daß Jod auf eine Weise entfernt wird, daß der Jodwasserstoff nicht chemisch beeinflußt wird. Eine weitere ist die, daß ein Extraktstrom gebildet wird, aus dem Jodwasserstoff anschließend aus dem V/asser unter Bildung von Jodwasserstoff in im wesentlichen reiner Form abgetrennt werden kann, aus dem Wasserstoff, z. B. durch thermische Zersetzung, erzeugt werden kann. Die Abtrennung von Jodwasserstoff aus dem Wasser wird weiter durch die Tatsache erschwert, daß eine einfache Destillation nicht zur Herstellung von wasserfreiem HJ verwendet werden kann, da HJ und Wasser ein Azeotrop von 57,3 Gew.% HJ und 42,7 Gew.^ Wasser bilden. Somit kann HJ aus einer subazeotropen Zusammensetzung, d.h. weniger als etwa 57 Gew.% HJ, bei Atmosphärendruck nicht herausdestilliert werden, und er kann nur teilweise aus einer superazeotropen Mischung herausdestilliert wird. Man nimmt an, daß die Extraktionsdestillation den größten Vorteil bei der Trennung eines flüssigen Gemisches bietet, das eine fast azeotrope Zusammensetzung aufweist, die in der vorliegenden Erfindung so definiert ist, daß sie HJ in einer Menge zwiechen etwa 40 und 70 Gew.?6, bezogen auf HJ plus H₂O, enthält. Als Folge der Bedingungen, bei denen die Bunsenreaktion vermutlich durchgeführt werden wird, wird eine dichtere Phase erwartet, die noch mehr HJ, ausgedrückt durch das Gewicht, als Wasser enthält, und in den meisten Fällen..wird das Verhältnis von HJ zu Wasser nahe dem azeotropen Wert liegen.

Obgleich in dem Flüssigkeitsgemisch ein großer Teil des Jods mit. Jodwasserstoff unter Bildung von Hydrogenpolyoodiden,

909883/0802

— ο —

z.B. HJ-z, HJc, HJy usw., komplexiert ist, ist diese Komplexbildung bei der vorliegenden Erfindung nicht nachteilig, da das Wasser während der Gegenstromextraktion entfernt wird und der Komplex zu Jp und HJ bricht. Obgleich bemerkt werden soll, daß solche Komplexe existieren, wird in der vorliegenden Anmeldung aus Einfachheitsgründen nur von einem flüssigen Gemisch gesprochen, das Jodwasserstoff, Jod und Wasser enthält, ohne daß auf die Komplexverbindungen expressis verbis eingegangen wird.

Wie zuvor angegeben, wird elementares Jod durch Behandlung des flüssigen Gemisches mit Phosphorsäure erhalten. Obgleich der Ausdruck "Phosphorsäure" allgemein in der Anmeldung verwendet wird, soll der Ausdruck Η,ΡΟ^ wie auch dehydratisierte Species davon, wie H^P₂Oy und P₂ ⁰S* ^itwifassen. Die Wirksamkeit der Phosphorsäure hängt von der EzPOλ-Konzentration ab, und diese kann in Mengen verwendet werden, die von etwa 50 Gew.% bis etwa 110 Gew.% oder noch höher variieren. Selbstverständlich bedeuten solche Mengen über 100 Gew.% Η,ΡΟ^, daß dehydratisierte Species mit vorliegen. Phosphorsäure zeigt bei dem Flüssigkeitsgemisch eine solche Wirkung, daß sie das Wasser bindet, und es war überraschend, daß HJ bevorzugt durch konzentrierte Phosphorsäure gelöst wird. Bei der Behandlung des flüssigen Gemisches -mit konzentrierter Phosphorsäure im Gegenstromreaktor 11 bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt von Jod erhält man überraschenderweise eine gute Trennung an relativ reinem, flüssigem Jod.

Der Gegenstromextraktor 11 ist bevorzugt vertikal angebracht, so daß die Schwerkraft zur Abtrennung des dichteren, flüssigen Jods oder Raffinats von dem weniger dichten Phosphorsäuregemisch oder Extrakt verwendet werden kann. Das primäre flüssige Jodraffinat wird eine Dichte" von etwa 3 g/cm-⁵ aufweisen, während konzentrierte Phosphorsäure eine Dichte

909883/0802

von nur etwa 1,5 g/cm⁵ besitzt. Der Gegenstromextraktor 11 kann eine gepackte Säule bzw. Kolonne, eine Kolonne .. bzw. Säule mit mehreren Platten oder eine mehrstufige Rührkontaktvorrichtung sein. Wird eine Kolonne bzw. Säule mit mehreren Platten verwendet, so ist eine solche, bei der sich Ablenkplatten horizontal erstrecken, bevorzugt.

Ein konzentrierter Phosphor saures trom 13 wird in den Gegenstromextraktor 11 an einer Stelle eingeleitet, die etwas über dem unteren Ende liegt, von dem der Bodenstrom 15 aus Jod entfernt wird. Ähnlich wird ein einkommender Strom 17 aus Flüssigkeitsgemisch, der Jod, Jodwasserstoff und Wasser enthält, in den Extraktor 11 an einer Stelle gerade unter der Kopfstelle eingeleitet, aus der ein Überkopfextraktstrom 19 entfernt wird. Unter Verwendung von konz. Phosphorsäure, bei der das EUPO^-Äquivalent mindestens 90 Gew.?s beträgt, wurde gefunden, daß der flüssige Jodbodenstrom 15 mehr als 95 Gew.% J₂ enthält und oft im Bereich von 98 bis 99 Gew.?S J^ enthält. Bevorzugt wird konz. Phosphorsäure, die zwischen 95 und 105 Gew.?o Η-^ΡΟλ enthält, verwendet, und man erhält, wie oben angegeben, höhere gewichtsprozentige Ausbeuten. Außerdem wurde gefunden, daß die konz.Phosphorsäure überraschend gut HJ zusammen mit Wasser extrahiert, und somit wird die Menge an HJ in dem Strom 15 normalerweise unter etwa 3 Gew.% liegen. Obgleich eine noch höhere Konzentration an Phosphorsäure verwendet werden kann, "ist es im allgemeinen nicht erforderlich, die Phosphorsäure in solchem Ausmaß zu konzentrieren.

Die Temperatur der Gegenstromextraktionssäule 11 am Boden wird im allgemeinen zwischen dem Schmelz- oder Gefrierpunkt des Jods (d.h. etwa 114°C) für reines Jod und etwas niedriger für Jod enthaltende Verunreinigungen und bei etwa 16O°C liegen. Die Temperatur kann am Kopf der Säule etwas höher oder niedriger sein, da der Gefrierpunkt des Jods durch die

909883/0802

anderen Komponenten des Gemisches erniedrigt wird. Die Temperatur der Gegenstromsäule 11 wird im allgemeinen erhalten, indem man die Temperatur der einkommenden Ströme einstellt und/oder Erwärmungs- oder Kühleinrichtungen in der Säule vorsieht. Da die Gegenstromextraktion bevorzugt als Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion durchgeführt wird, wird der Druck, mit dem die Kolonne betrieben wird, im allgemeinen so gewählt werden, daß eine Verdampfung vermieden wird. Die Kolonne 11 kann bei Atmosphärendruck bei einer Temperatur nahe am Schmelzpunkt des Jods betrieben werden. Jedoch wird sie bei einem Druck bis zu etwa 20 at oder höheren Temperaturen betrieben. Es ist üblich, die Kolonne bei einem Druck zwischen etwa 200 und etwa 400 kPa zu betreiben, und im allgemeinen ist es nicht erforderlich, einen Druck über etwa 600 kPa zu verwenden.

Der Extraktstrom 19, der den Kopf der Kolonne 11 verläßt, sollte nicht mehr als etwa 20 Gew.% Jp enthalten, und im allgemeinen wird die Gegenstromextraktion so wirksam sein, daß die Jo-Konzentration unter etwa 10 Gew.So und oft so niedrig wie etwa 5 Gew. Jo liegt. Der Jodstrom 15, der den Boden der Säule verläßt, kann in einen Reinigungsextraktor 21 geleitet werden, wo er mit einer geringen Menge an Wasser gewaschen wird, das über die Leitung 23 eingeleitet wird und das irgendwelches restliches Η,ΡΟ^ wie auch irgendwelche Spurenmengen an Jodwasserstoff entfernt, z.B. mittels einer weiteren Gegenstromextraktionsstufe. Das saubere Jod tritt durch die Bodenabgabeleitung 25 aus und wird zu der Hauptreaktion zurückgeführt. Das konz.Phosphorsäure enthaltende Waschwasser wird über eine Leitung 27 an einer geeigneten Stelle der Säule 11 eingeleitet.

Der Extrakt 19 vom Kopf des Gegenstromextraktors 11 wird an einer Zwischenstelle einer Extraktionsdestillationssäule 31 eingeleitet. Obgleich der Hauptteil des Jods bereits entfernt v/urcle, vmrde gefunden, daß die Verwendung zusätz-

§03883/0802

licher konz. Phosphorsäure bei der Extraktionsdestillation zum Brechen des Azeotrops wirksam ist und daß man einen Überkopfstrom 33 aus im v/esentlichen wasserfreien Jodwasserstoff erhält. Die Temperaturen in der Extraktionsdestillationssäule 31 sollten im allgemeinen am Kopf niedriger sein als am Boden. Die Kopftemperatur wird so ausgewählt, daß sie HJ wirksam dehydratisiert (indem das Kochen von H₂O minimal gehalten wird), sie sollte jedoch hoch genug sein, daß das Jo abdestilliert. Die Bodentemperatur sollte so gewählt v/erden, daß die HJ-freien, wasserreichen Phosphorsäurebodenprodukte sieden, und sie kann zwischen etwa 160 und 22O⁰C liegen, obgleich Temperaturen bis zu etwa 28O⁰C ebenfalls verwendet werden können, abhängig von der EUPOλ-Konzentration und dem Druck.

Die Menge und die Konzentration an Phosphorsäurestrom 35, der in die Extraktionsdestillationssäule 31 geleitet wird, hängt von einer großen Zahl von Faktoren ab, wie von der Vollständigkeit der gewünschten Trennung, der Menge, die recyclisiert werden soll, dem gewünschten Grad der Dehydratisierung des HJ-Überkopfstroms und dem Gesamtsystem einschließlich des Gehalts des einkommenden Stroms von dem Gegenstromextraktor 11. Im allgemeinen wird die Extraktionsdestillation am wirksamsten sein,wenn die Konzentration an Phosphorsäure im Bodenstrom 37 aus der Kolonne 31 mindestens. 80 Gew.% H-PO^ und bevorzugt mindestens etwa 85 Gew.So Η,ΡΟ» beträgt, damit das Wasser-HJ-Azeotrop eliminiert wird und eine vollständige Gewinnung von HJ möglich wird. Andererseits wird, wenn eine zu hohe Bodenkonzentration von H₃PO^ aufrechterhalten wird, ein übermäßiges Recyclisieren erforderlich sein oder die Konzentrierung der Phosphorsäure in starkem Ausmaß ist erforderlich. Die Beschickung mit konz. Phosphorsäure in die Extraktionsdestillationssäule 31 an der oberen Stelle"durch die Leitung 35 wird so eingestellt hinsichtlich der Strömungsrate

909883/0802

und von der Konzentration aus, daß das gewünschte Gleichgewicht in den Bodenprodukten erhalten wird,und konz.Phosphorsäure zwischen 90 und etwa 110 Gew.% wird normalerweise zugeführt.

Das Destillat aus der Säule 31 ist im wesentlichen wasserfreies HJ, d.h. es enthält nicht mehr als etwa 5 Gew.So HpO und kann gegebenenfalls durch weitere Destillation oder ähnliche Verfahren getrocknet werden, um den geringen Prozentgehalt an Wasser weiter zu reduzieren. Abhängig von der Menge an Jod, die in die Extraktionsdestillation aus dem Gegenstromreaktor 11 übertragen wurde, kann es bevorzugt sein, das Destillat in den Separator 39 einzuleiten, wo Jod für die Rückführung zu der Hauptbunsenreaktion konzentriert wird. Der Jodwasserstoff wird dann über die Leitung 41 in eine Wasserstoffgewinnungseinheit geleitet, aus der elementarer Wasserstoff gewonnen wird. Die HJ-Zersetzung ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Der Bodenstrom 37, der die Extraktionsdestillationssäule 31 verläßt, kann ebenfalls in einen Separator 43 zur Entfernung von irgendwelchem Jod, z.B. durch Abkühlen auf eine Temperatur, so daß festes Jod ausfällt, geleitet werden. Der verbleibende Strom 45, der hauptsächlich Η,ΡΟ^ und Wasser enthält, wird in eine Konzentrationsvorrichtung 46 geleitet, die normalerweise eine Entspannungsdestillationseiriheit oder eine Destillationseinheit mit mehreren Platten ist. Wasser, das eine sehr geringe Menge an Jodwasserstoff und/oder Jod enthalten kann, wird in der Konzentrationsvorrichtung 46 destilliert, und ein Überkopfstrom 47 aus der Konzentrationsvorrichtung wird zu der Hauptbunsenreaktion zurückgeleitet. Sollte die Menge an Jodwasserstoff in dem Überkopfstrom, der die Entspannungsdestillationseinheit verläßt, bedeutend genug sein, um ihn an dieser Stelle zu gewinnen (z.B. mindestens etwa 3 Gew.?o), so sollte der Über-

909883/0802

kopfstrom 47 in eine weitere Destillationseinrichtung mit mehreren Platten (nicht dargestellt) geleitet werden, die so betrieben werden kann, daß im wesentlichen .reines Wasser plus einer Bodenfraktion mit etwa azeotroper Konzentration erzeugt wird, wobei die Bodenfraktion zu der geeigneten Platte der Extraktionsdestillationssäule 31 zurückgeführt werden kann.

Sollte konz. Phosphorsäure mit unterschiedlichen Gewichtsprozenten an H^POa in dem Gegenstromextraktor 11 und in der Extraktionsdestillationssäule 31 verwendet v/erden, so kann eine zweite Konzentrationsvorrichtung oder Destillationseinrichtung 51 verwendet werden. In diesem Fall kann die erste Konzentrationseinrichtung 46 zur Erhöhung des EUPO^-Gehalts auf den gewünschten niedrigeren Wert, z.B. für den Gegenstromextraktor 11, verwendet werden, und der Entnahmestrom 49 kann gespalten werden. Ein Teil kann zu der Leitung 13» die zu dem Extraktor 11 führt, geleitet werden, während der Rest weiter in der zweiten Destillationseinrichtung 51 unter Bildung höher konzentrierter E-JPO^ konzentriert wird, die dann über die Leitung 35 als Beschickungsmaterial in die Extraktionsdestillationssäule geleitet wird.

Als Beispiel für das Gesamtverfahren wird ein beispielhafter Strom, der aus dem Reaktor abgetrennt wird, indem die Bunsenreaktion durchgeführt wird, etwa 80 Gew.?6 J₂, 11 Gew.S HJ und 9 Gew.% Wasser enthalten. Dieses Flüssigkeitsgeniisch wird kontinuierlich in eine Gegenstromextraktionskolonne mit gepackter Schicht an einer Stelle gerade unterhalb des unteren Endes geleitet. An einer Stelle gerade über dem unteren Ende wird ein Phosphorsäurestrom 13 mit einer äquivalenten. Menge an H-zPO^ von etwa. 100 Gew.% in die Kolonne in einer Strömungsrate von etwa dem 0,46facher; der Zuführungsrate des flüssigen Gemisches geleitet.

909883/0802

Die Extraktionssäule 11 wird bei einem Druck von etwa 250 kPa und einer Temperatur von etwa 115⁰C am unteren Ende und etwa 110°C am oberen Ende betrieben. Der absteigende Flüssigkeitsstrom 15, der am Boden der Kolonne 11 entnommen wird, enthält etwa 98 Gev.% J₂, wobei der Rest hauptsächlich Wasser und Η^ΡΟλ ist. Der Extraktstrom 19, der den Kopf der Säule verläßt, enthält etwa 65 Gevr.% Η,Ρ und etwa 5 Gew.% Jp. Der Rest des Stroms besitzt ein HJ:H₂0-Verhältnis von etwa 55 Gew.Teilen:45 Gew.Teilen.

Der Extraktstrom 19 wird in eine Extraktionsdestillationssäule 31 an einer Stelle etwas über dem vertikalen Zentrum geleitet, und ein Strom 35 aus konz. Phosphorsäure wird in de Säule 13 an einer höheren Stelle eingeleitet. Die Phosphorsäure macht etwa 100 Gew.?o Η,ΡΟ^ aus, und die Strömungs rate der Phosphorsäure beträgt etwa das 0,07fache der Beschickungsrate des Extraktstroms. Die Extraktionsdestillationssäule 31 wird bei einer Bodentemperatur von etwa 16O°C und einem Druck von etwa 10OkPa betrieben. Der Überkopfdampfstrom 33 aus der Säule 31 ist im wesentlichen v/asserfreier Jodwasserstoff und enthält weniger als etwa 3 Gew.5» ¥asser. Der Bodenstrom 37, der die Kolonne verläßt, enthält etwa 85 Gew.?o H-^POλ. Nach der Abtrennung des Jods wird dieser Phosphorsäurestrom 45 erneut konzentriert unter Bildung des Beschickungsmaterials für die Kolonnen 11 und 31 ·.

909883/0802

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Veickm\nn, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber HWEMY Dr. Ing. H. Liska

8000 MÜNCHEN 86, DEN O ImI! 1Q7Q G 1143 GEVi POSTFACH 860 820 "*■ JUII '^³

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

GENERAL ATOMIC COMPANY 10955 John Jay Hopkins Drive, San Diego, California, V.St.A.

Verfahren zur Abtrennung von Jod aus einem Jod, Jodwasserstoff und Wasser enthaltenden, flüssigen Gemisch

Patentansprüche

1. Verfahren zur Abtrennung von Jod aus einem Jod, Jodwasserstoff und V/asser enthaltenden, flüssigen Gemisch, dadurch gekennzeichnet, daß man das flüssige, mehr als 50 Gew.Jo Jod enthaltende Gemisch mit konzentrierter Phosphorsäure, die das Wasser bindet und seine Aktivität durch Ausfällung von Jod reduziert, behandelt und das ausgefallene Jod aus dem behandelten Gemisch abtrennt.

E. ■ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Phosphorsäure durch Gegenstromextraktion bei einer Temperatur durchgeführt wird, die ausreicht, das Jod in flüssiger Form zu halten, wobei die Phosphorsäure ein Äquivalentgewichtsprozent an Η,ΡΟλ von mindestens 90 Gew.% enthält und wobei zwei kontinuierliche Ströme gebildet werden, ein Bodenstrom, der im allgemeinen vollständig geschmolzenes Jod enthält, und ein Uberkopfstrom, der

909883/0802

Wasser, HJ, Η,ΡΟ^ und nicht mehr als eine geringe Menge an Jod, bezogen auf die Menge an Jod in dem ursprünglichen Gemisch, enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstromextraktion bei einem Druck von mindestens 200 kg Pascal durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstromextraktion bei einem Druck zwischen 100
und 200 kg Pascal durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion bei einer Bodentemperatur zwischen 114
und 16O⁰C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorsäure einen Äquivalent-H-zPO^-Gehalt zwischen 95 und 105 Gew.% aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der kontinuierlichen Extraktion gebildete Bodenstrom mindestens 97 Gew.% Jp enthält.

8. ■ Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überkopfstrom nicht mehr als 5 Gew.% J₂ enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überkopfstrom HJ und HpO in fast azeotropen Verhältnissen enthält und daß der Überkopfstrom durch extraktive Destillation unter Verwendung konzentrierter Phosphorsäure behandelt wird, und daß eine Bodentemperatur von mindestens 160⁰C unter Erzeugung eines DampfStroms, der einen Hauptanteil an HJ umfaßt, und eines Bodensxroms, der mindestens 85 Ge\T.% H-zPO^ enthält, verwendet wird.

909883/0802

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Extraktionsdestillations-Bodenstroms unter Bildung von Phosphorsäure, die als Beschickungsmaterial für den Gegenstromextraktor verwendet wird, konzentriert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des konzentrierten Bodenstroms weiter unter Bildung von Phosphorsäure, die als Beschickungsmaterial für die extraktive Destillation verwendet wird, konzentriert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion in einer gepackten Säule durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion in einer Kolonne mit mehreren Böden oder Platten durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest des Gemisches, der nach der Trennung des Jods verbleibt, in eine Extraktionsdestillationszone geleitet wird, wo er mit zusätzlicher konzentrierter Phosphorsäure unter■Bildung eines DampfStroms, der einen Hauptanteil an HJ enthält, und eines Bodenstroms, der mindestens etwa 85"Gew.% HzPO^ enthält, behandelt wird, und daß der Bodenstrom von der Extraktionsdestillationszone unter Bildung von Phosphorsäure-Beschickungsmaterial für die Jodpräzipitation und für die Extraktionsdestillationszone konzentriert wird.

909883/0802