PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE DISOLUCIÓN LÍQUIDA DE TIOSULFATO DE CALCIO A PARTIR DE CAL, AZUFRE Y DIÓXIDO DE AZUFRE.

Se describe un método discontinuo o semicontinuo eficaz de producción de tiosulfato de calcio (CaS2O3),

que contiene bajo contenido en subproducto, de concentración relativa alta, a partir de cal, azufre o polisulfuro de calcio, y dióxido de azufre en condiciones de temperatura de reacción elevada. El producto es una emulsión de tiosulfato de calcio líquido y subproductos sólidos. En las condiciones de la técnica, incluyendo las razones molares de cal con respecto a azufre, la temperatura del procedimiento de reacción y las condiciones de reacción del dióxido de azufre, incluyendo la tasa y la duración, los subproductos se reducen hasta aproximadamente el 2% en peso.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130638.

Solicitante: TESSENDERLO KERLEY, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2255 North 44th Street Suite 300 Phoenix, AZ 85008-3279 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HOJJATIE,MICHAEL MASSOUD, LOCKHART,CONSTANCE LYNN FRANK, FEINSTEIN,Yelena.

Fecha de Publicación: 27 de Marzo de 2012.

Clasificación Internacional de Patentes:

B01D53/50 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › Oxidos de azufre (B01D 53/60 tiene prioridad).
C01B17/64 QUIMICA; METALURGIA. › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 17/00 Azufre; Sus compuestos. › Tiosulfatos; Ditionitos o hiposulfitos; Politionatos.

PDF original: ES-2377388_A1.pdf

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la preparación de disolución líquida de tiosulfato de calcio a partir de cal, azufre y dióxido de azufre.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de tiosulfato de calcio, una disolución nutriente para plantas. Otro aspecto de la presente invención es la eliminación del dióxido de azufre que contamina el aire de las plantas industriales que lo producen, para convertir el dióxido de azufre en tiosulfato de calcio.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA

El ión tiosulfato, S2O32-, es un análogo estructural del ión SO42-en el que un átomo de oxígeno está sustituido por un átomo de S. Sin embargo, los dos átomos de azufre en S2O3-2 no son equivalentes. Uno de los átomos de S es un átomo de azufre de tipo sulfuro que da al tiosulfato sus propiedades reductoras y sus

capacidades complejantes. O S S = S = O Q O::::::S::::::O O O-

Los tiosulfatos se usan en el curtido, fabricación de papel y de materiales textiles, desulfuración de gases de combustión, aditivos para cemento, decloración, extinción de peróxido de hidrógeno y ozono, estabilizadores de recubrimientos, etc.

Debido a estas capacidades de formación de complejos con metales, los compuestos de tiosulfato se han usado en aplicaciones comerciales tales como aplicaciones de fotografía, tratamiento de residuos y tratamiento de agua.

Los tiosulfatos se oxidan fácilmente a tetrationatos y sulfatos:

2. 2-2

S2O3 + O2 Q S4O6 Q 2SO4

Debido a esta transformación, los tiosulfatos se usan como fertilizantes en combinaciones con cationes tales como amonio, potasio, magnesio y calcio. Los tiosulfatos de amonio, metales alcalinos y metales alcalinotérreos son solubles en agua. Las solubilidades en agua de los tiosulfatos disminuyen desde el tiosulfato de amonio hasta el de metales alcalinos o metales alcalinotérreos, es decir, el tiosulfato de amonio tiene la mayor solubilidad en agua relativa y los tiosulfatos de metales alcalinotérreos tienen relativamente la menor.

El calcio es un nutriente para plantas esencial. La disponibilidad del calcio es esencial en la bioquímica de las plantas y, tal como se ha descubierto recientemente, mejora la eficacia como fertilizante nitrogenado de la urea aplicada en superficie. Esto no debe confundirse con el papel de enmiendas de suelo importante tales como la cal o el yeso con necesidad de calcio soluble por parte de cultivos de alto valor. Ambos son extremadamente importantes en la fertilidad del suelo y la nutrición de las plantas y se complementan entre sí.

El calcio se ha aplicado como agente foliar en huertos de manzanas como prevención para un problema fisiológico conocido como “manchas amargas" que puede producirse por deficiencia de calcio. El calcio también es importante para la patata, tomate, lechuga, zanahoria, alfalfa y otras producciones de frutas y verduras. Las plantas de tomate con deficiencia de calcio muestran infección grave por Fusarium oxysporum, el patógeno fúngico que produce podredumbre de corona y marchitamiento en tomates.

Aunque el calcio soluble debe obtenerse a partir de nitrato de calcio, cloruro de calcio y nitrato de calcio y amonio, debido a la presencia del anión NO3-, o Cl-, es deseable un contraión más respetuoso con el medio ambiente tal como el tiosulfato (S2O3-2) en la aplicación de productos de fertilizante de calcio El tiosulfato de calcio se denomina en el presente documento "CaTs". CaTs es una marca comercial registrada de Tessenderlo Kerley, Inc.

Aunque el tiosulfato de calcio se conoce desde hace muchos años y tiene muchas referencias en la bibliografía, no existen muchos métodos comerciales conocidos que empleen materiales de partida económicos para producir tiosulfato de calcio de alta pureza con baja cantidad de subproductos y con residuo sólido de sales de calcio insolubles que permitan la fácil separación del producto de tiosulfato de calcio.

“Cal-azufre” es una expresión usada comúnmente para una mezcla de tiosulfato de calcio y polisulfuro de calcio que resulta de la reacción de cal y azufre. P. Sivaprasad (patente india n.º 163510, mayo de 1987) describen la preparación de “cal-azufre” hirviendo lodo de azufre de una planta de ácido sulfúrico y cal.

La patente estadounidense n.º 4.976.937 (Lee) describe un método para la eliminación de dióxido de azufre de gases de combustión con inhibición de oxidación de sulfito. La presencia de una pequeña cantidad de tiosulfato, del 0, 008 -0, 3% en peso, en el lavador de gases húmedo inhibe la oxidación del dióxido de azufre a sulfatos y por tanto proporciona un sistema de lavado de gases sin descamación para el yeso, es decir, que no da como resultado la acumulación de escamas de yeso. La patente '937 describe que una mezcla de tiosulfato de calcio y polisulfuro de calcio resulta de la reacción de cal y azufre emulsionado en el tanque de apagado de cal. Se mezcla con sulfitos y bisulfitos que se formaron originalmente en el lavador de gases húmedo en el tanque de recirculado. El tiosulfato de calcio se forma a partir de la reacción de polisulfuro, sulfitos y bisulfitos a 82ºC -88ºC (180ºF -190ºF) durante intervalos de 5 -25 minutos. Sin embargo, la concentración de tiosulfato de calcio es de sólo el 0, 3% en peso.

La patente estadounidense n.º 3.644.087 (Urban) da a conocer un procedimiento para la eliminación de dióxido de azufre (SO2) de corrientes de gas que contienen SO2 y oxígeno (O2) mediante la conversión de SO2 en el tiosulfato correspondiente, mientras se evita la acumulación de subproductos no deseados, por ejemplo, sulfatos, que se producen de otro modo debido a la reacción del oxígeno de la corriente de gas de entrada con el sulfito soluble en agua que se forma cuando se absorbe el SO2 en la disolución de lavado de gases. El procedimiento de Urban implica añadir un agente reductor tal como sulfuro de hidrógeno, azufre finamente dividido o un polisulfuro de metal alcalinotérreo en la zona de lavado de gases, en el que la disolución de lavado de gases puede ser un hidróxido de metal alcalinotérreo soluble en agua. El hidróxido de calcio, que sólo es ligeramente soluble en agua, no se enumera como ejemplo para la disolución de lavado de gases. Esta patente no se refiere a la producción de tiosulfato de calcio.

El documento EPO 043869A1 (Lee) da a conocer un procedimiento para eliminar SO2 de gases de combustión usando una suspensión acuosa de compuestos de metales alcalinotérreos, en el que se producen y se recirculan tiosulfatos para su uso en el procedimiento para inhibir la oxidación de sulfitos (que forma subproductos no deseados que producen acumulación) . Lee habla de que la cal y el azufre emulsionado se hacen reaccionar para producir tiosulfato de calcio y polisulfuro de calcio. Una de las suspensiones preferidas de Lee de los compuestos de metales alcalinotérreos se forma a partir de una mezcla de hidróxido de calcio e hidróxido de magnesio. Lee no se refiere a la producción de tiosulfato de calcio para su recuperación como producto.

La patente estadounidense n.º 4.105.754 (Swaine, Jr.) describe la producción de tiosulfato de calcio mediante una reacción de metátesis de tiosulfato de amonio e hidróxido de calcio u óxido de calcio. Este enfoque requiere la eliminación constante de amoniaco mediante separación por aire por debajo del punto de ebullición de la mezcla y captura del gas. Además, no puede eliminarse todo el amoniaco mediante este procedimiento, y como resultado, el tiosulfato de calcio resultante tiende a tener un olor a amoniaco persistente y/o contaminación con amoniaco o tiosulfato de amonio.

La patente japonesa n.º 6.039 expedida en 1973 describe la preparación de tiosulfato de calcio y magnesio mediante el tratamiento del azufre y el sulfito correspondiente en una disolución alcalina. Sólo se obtienen altos rendimientos con el tiosulfato de magnesio. Esta patente también describía la formación de tiosulfato de calcio a partir de un proceso de intercambio de sales entre el tiosulfato de magnesio y el hidróxido de calcio.

La patente estadounidense n.º 4.156.656 (Dannenberg) describe la reacción de óxidos o hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos con azufre en medios acuosos a temperatura (200ºC -250ºC) y presión (210 560 psig) elevadas para producir una disolución... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones:

1. Procedimiento para preparar tiosulfato de calcio que comprende las etapas siguientes:

(a) proporcionar una suspensión de hidróxido de calcio;

(b) añadir azufre a la suspensión;

(d) añadir dióxido de azufre a la mezcla de reacción y hacer reaccionar en condiciones suficientes para formar tiosulfato de calcio; y

(e) recuperar el tiosulfato de calcio.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (b) comprende además añadir azufre a una razón molar de azufre con respecto a hidróxido de calcio de desde aproximadamente 1 : 1 hasta aproximadamente 6 : 1.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la etapa (b) comprende además añadir azufre a una razón molar de azufre con respecto a hidróxido de calcio de desde aproximadamente 3, 5 : 1 hasta aproximadamente 6 : 1.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que la etapa (b) comprende además añadir azufre a una razón molar de azufre con respecto a hidróxido de calcio de desde aproximadamente 3, 4 : 1 hasta aproximadamente 3, 8 : 1.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que la etapa (b) comprende además añadir azufre a una razón molar de azufre con respecto a hidróxido de calcio de aproximadamente 3, 6 : 1.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (b) comprende además añadir azufre a una razón molar de azufre con respecto a hidróxido de calcio con respecto a agua de al menos aproximadamente 2 : 6 : 30.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la etapa (b) comprende además añadir azufre a una razón molar de azufre con respecto a hidróxido de calcio con respecto a agua de aproximadamente de 3, 6 a 4, 9 : 1: 25, 5.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la etapa (b) comprende además añadir azufre a una razón molar de azufre con respecto a hidróxido de calcio con respecto a agua de aproximadamente 3, 6 : 1: 25, 5.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (c) comprende además hacer reaccionar la suspensión a una temperatura inferior a aproximadamente 70ºC para formar una mezcla de reacción de polisulfuro de calcio.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa (c) comprende además hacer reaccionar la suspensión a una temperatura de aproximadamente 85ºC a aproximadamente 99ºC para formar una mezcla de reacción de polisulfuro de calcio.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la etapa (c) comprende además hacer reaccionar la suspensión a una temperatura de aproximadamente 90ºC a aproximadamente 92ºC para formar una mezcla de reacción de polisulfuro de calcio.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (c) comprende además enfriar la mezcla de reacción de polisulfuro hasta una temperatura de aproximadamente 55ºC a aproximadamente 75ºC.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (a) comprende además una etapa de formación de dicha suspensión de hidróxido de calcio combinando óxido de calcio y agua.

14. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el óxido de calcio es puro en de aproximadamente el 96% a aproximadamente el 99%.

15. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (d) comprende además hacer reaccionar a una temperatura de aproximadamente 82ºC a aproximadamente 95ºC.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que la etapa (d) comprende además hacer reaccionar a una temperatura de aproximadamente 85ºC a aproximadamente 88ºC.

17. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (d) comprende además descender el pH hasta de aproximadamente 3 a aproximadamente 6.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, en el que la etapa (d) comprende además descender el pH hasta de aproximadamente 3, 5 a aproximadamente 4.

19. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (d) comprende además detener la adición de dióxido de azufre adicional y agitar hasta que el pH aumenta hasta de aproximadamente 7 a aproximadamente 7, 5.

20. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (e) comprende además usar un agente floculante para recuperar el tiosulfato de calcio.

21. Procedimiento para preparar tiosulfato de calcio que comprende las etapas siguientes:

(a) proporcionar una suspensión de hidróxido de calcio;

(b) añadir azufre a la suspensión a una razón molar de azufre con respecto a hidróxido de calcio con respecto a agua de al menos aproximadamente 2 : 6 : 30;

(c) hacer reaccionar la suspensión a una temperatura de al menos aproximadamente 70ºC para formar una mezcla de reacción de polisulfuro de calcio;

(d) enfriar la mezcla de reacción de polisulfuro de calcio hasta una temperatura de aproximadamente 55ºC a aproximadamente 75ºC;

(e) añadir dióxido de azufre a la mezcla de reacción y hacer reaccionar a una temperatura de aproximadamente 82ºC a aproximadamente 95ºC y un pH de aproximadamente 3 a aproximadamente 6, para formar tiosulfato de calcio; y

(f) recuperar el tiosulfato de calcio.

22. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que el procedimiento se lleva a cabo en equipo de procedimiento de contacto gas/líquido seleccionado del grupo que consiste en columnas de burbujas, columnas empaquetadas, columnas de bandejas, columnas de pulverización, tanques agitados mecánicamente, bucles y chorro, eyector/eductor/ tuberías/tubos de Venturi, y mezcladores estáticos.

23. Procedimiento para preparar tiosulfato de calcio que comprende las etapas siguientes:

(a) proporcionar una suspensión de cal-azufre;

(b) añadir dióxido de azufre a la suspensión y hacer reaccionar la suspensión en condiciones suficientes para formar tiosulfato de calcio; y

24. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que la etapa (b) comprende además hacer reaccionar a una temperatura de aproximadamente 82ºC a aproximadamente 95ºC.

25. Procedimiento según la reivindicación 24, en el que la etapa (b) comprende además hacer reaccionar a una temperatura de aproximadamente 85ºC a aproximadamente 88ºC.

26. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que la etapa (b) comprende además descender el pH hasta de aproximadamente 3 a aproximadamente 6.

27. Procedimiento según la reivindicación 26, en el que la etapa (b) comprende además descender el pH hasta de aproximadamente 3, 5 a aproximadamente 4.

28. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que la etapa (b) comprende además detener la adición de dióxido de azufre adicional y agitar hasta que el pH aumenta hasta de aproximadamente 7 a aproximadamente 7, 5.

29. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que la etapa (c) comprende además usar un agente floculante para recuperar el tiosulfato de calcio.

30. Procedimiento para preparar tiosulfato de calcio que comprende las etapas siguientes:

(a) proporcionar una suspensión de cal-azufre;

(b) añadir dióxido de azufre a la suspensión y hacer reaccionar a una temperatura de aproximadamente 82ºC a aproximadamente 95ºC y un pH de aproximadamente 3 a aproximadamente 6, para formar tiosulfato de calcio; y

31. Procedimiento según la reivindicación 30, en el que el procedimiento se lleva a cabo en equipo de procedimiento de contacto gas/líquido seleccionado del grupo que consiste en columnas de burbujas, columnas empaquetadas, columnas de bandejas, columnas de pulverización, tanques agitados mecánicamente, bucles y chorro, eyector/eductor/ tuberías/tubos de Venturi, y mezcladores estáticos.

32. Procedimiento para preparar tiosulfato de calcio que comprende las etapas siguientes:

(a) proporcionar una suspensión de polisulfuro de calcio;

(b) añadir dióxido de azufre a la suspensión;

(d) recuperar el tiosulfato de calcio.

33. Procedimiento según la reivindicación 32, en el que la etapa (b) comprende además hacer reaccionar a una temperatura de aproximadamente 82ºC a aproximadamente 95ºC.

34. Procedimiento según la reivindicación 33, en el que la etapa (b) comprende además hacer reaccionar a una temperatura de aproximadamente 85ºC a aproximadamente 88ºC.

35. Procedimiento según la reivindicación 32, en el que la etapa (b) comprende además descender el pH hasta de aproximadamente 3 a aproximadamente 6.

36. Procedimiento según la reivindicación 35, en el que la etapa (b) comprende además descender el pH hasta de aproximadamente 3, 5 a aproximadamente 4.

37. Procedimiento según la reivindicación 32, en el que la etapa (b) comprende además detener la adición de dióxido de azufre adicional y agitar hasta que el pH aumenta hasta de aproximadamente 7 a aproximadamente 7, 5.

38. Procedimiento según la reivindicación 32 en el que la etapa (c) comprende además usar un agente floculante para recuperar el tiosulfato de calcio.

39. Procedimiento para preparar tiosulfato de calcio que comprende las etapas siguientes:

(a) proporcionar una suspensión de polisulfuro de calcio;

40. Procedimiento según la reivindicación 39, en el que el procedimiento se lleva a cabo en equipo de procedimiento de contacto gas/líquido seleccionado del grupo que consiste en columnas de burbujas, columnas empaquetadas, columnas de bandejas, columnas de pulverización, tanques agitados mecánicamente, bucles y chorro, eyector/eductor/ tuberías/tubos de Venturi, y mezcladores estáticos.

41. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el dióxido de azufre se obtiene de gases residuales.

42. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que el dióxido de azufre se obtiene de gases residuales.

43. Procedimiento según la reivindicación 32, en el que el dióxido de azufre se obtiene de gases residuales.

44. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que la etapa (b) comprende hacer reaccionar la suspensión en un primer recipiente, luego filtrar la suspensión que se ha hecho reaccionar para formar un filtrado, luego transferir el filtrado a un segundo recipiente y añadir dióxido de azufre adicional al filtrado en el segundo recipiente.

Patentes similares o relacionadas:

Método y sistema para la separación y purificación de metano a partir de un biogás, del 15 de Julio de 2020, de Siegel, Stanley, M: Un método para la separación y purificación de metano de un biogás, que comprende los pasos de: recolectar una corriente de biogás sin procesar, incluyendo la corriente […]

Torre de absorción de desulfuración, método para configurarla y método de funcionamiento, del 8 de Julio de 2020, de Jiangnan Environmental Protection Group Inc: Una torre de absorción de desulfuración de un proceso de amoníaco, que comprende un cuerpo de torre, una cámara de torre qformada dentro […]

Aparato de secado por pulverización para el filtrado de aguas residuales de desulfuración y sistema de tratamiento de gases de escape, del 3 de Junio de 2020, de Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd: Un aparato de secado por pulverización (50A) del filtrado de la deshidratación a partir de aguas residuales de desulfuración que comprende: una entrada de gas […]

Procedimiento para la separación de gases nocivos ácidos de un gas de escape que presenta una baja temperatura del gas de escape, del 13 de Mayo de 2020, de Steinmüller Engineering GmbH: Procedimiento para la separación de gases nocivos ácidos a partir de un gas de escape que presenta una baja temperatura del gas de escape, en el cual el gas de escape se lleva […]

Método y sistema para mejorar la efectividad de una caldera, del 27 de Febrero de 2020, de ARVOS Ljungstrom LLC: Un método para mejorar la efectividad de un sistema generador de vapor incluye proporcionar un sistema generador de vapor que incluye un vaso generador de […]

Método y sistema para mejorar la efectividad de una caldera, del 27 de Enero de 2020, de ARVOS Ljungstrom LLC: Un método para mejorar la efectividad de un sistema generador de vapor incluye proporcionar aire a un precalentador de aire a un flujo de […]

Composición de sorbente y método de control de la emisión de sustancias contaminantes en un efluente gaseoso producido por un proceso de combustión, del 6 de Noviembre de 2019, de Unicalce S.p.A: Una composición de sorbente en forma de polvo, que comprende hidróxido de calcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) y óxido de magnesio (MgO), teniendo […]

Método para retirar SOx de gas utilizando polietilenglicol, del 9 de Octubre de 2019, de Beijing Boyuan-Hengsheng High-Technology Co., Ltd: Un método para absorber SOx de un gas por medio de una solución de polietilenglicol, en donde la solución de polietilenglicol tiene un polietilenglicol […]