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专利名称：一种高纯六水氯化铬制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311850833.2

专利申请（专利权）人：陕西省商南县东正化工有限责任公司
权利人地址：陕西省商洛市商南县城关街道办任家沟村

专利发明（设计）人：任战洲,赵树伟

专利摘要：本发明涉及氯化铬绿色制备技术领域，且公开了一种高纯六水氯化铬制备方法，包括以下步骤：(1)得到铬酸酐溶液(2)将乙醇溶液分成ab两份；(3)向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内空气；(4)将a份乙醇溶液添加到反应釜内，然后进行搅拌反应；(5)得到醇酸混合溶液；(6)得到混合液；(7)得到六水氯化铬；本发明提供的高纯六水氯化铬制备方法，成本较低，制备方法步骤操作简单，对于铬的利用率具有大幅度的提高，所得六水氯化铬的纯度较高，本发明制备的六水氯化铬的纯度可以达到99％以上，不会产生污染性气体或有害副反应，更加清洁环保。

主权利要求：
1.一种高纯六水氯化铬制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)首先，将铬酸酐添加到反应釜内，向反应釜内添加水，搅拌至铬酸酐完全溶解，得到铬酸酐溶液；
其中，水采用纯水；
(2)将乙醇溶液分成ab两份；
(3)向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内空气；
(4)将a份乙醇溶液添加到反应釜内，然后进行搅拌反应20?30min；
其中，a份乙醇溶液进行添加时平均分3次进行添加，每次间隔时间不低于3min；
(5)将b份乙醇溶液与盐酸混合到一起，得到醇酸混合溶液；
(6)将醇酸溶液添加到反应釜内，进行超声波处理，经过超声波处理后，再进行搅拌反应，反应完成后，得到混合液；
(7)然后再进行蒸发浓缩，冷却，洗出晶体，过滤，得到六水氯化铬；
所述铬酸酐与水混合质量比例为10:7?8；
搅拌转速为100r/min；
搅拌的时间为20min；
所述乙醇溶液分成ab两份为：其中，a份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的30％；
其中，b份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的70％；
所述反应釜内通入惰性气体为通入氮气或氖气；
其中，氮气或氖气通入速率为0.5?0.8L/min；
所述a份乙醇溶液与铬酸酐溶液混合质量比为1?1.2:100；
所述搅拌反应先以120r/min转速搅拌10min，再提高转速至240r/min，继续搅拌10min，最后再提高转速至480r/min，继续搅拌30min，完成反应；
所述b份乙醇溶液与盐酸质量比为1:20；
所述盐酸质量分数为30?32％；
所述超声波处理的时间为12min；
所述超声波频率为40?50kHz，功率为500W；
所述浓缩为浓缩至波美度38?40，冷却速率为10?12℃/s；
浓缩10min时进行短暂超声波处理，然后继续浓缩处理；
结晶时间为4小时；
所述短暂超声波处理时间不超过30s；
所述短暂超声波处理的频率为60kHz，功率为550W。 说明书 : 一种高纯六水氯化铬制备方法技术领域[0001] 本发明涉及氯化铬绿色制备技术领域，具体为一种高纯六水氯化铬制备方法。背景技术[0002] 六水氯化铬(化学式：CrCl3·6H2O)为深绿色结晶粉末，易溶于水，溶于乙醇，不溶于乙醚，加热分解。[0003] 六水氯化铬主要用于镀铬、媒染、催化剂等多种行业。由于流水氯化铬为三价铬盐，故为一般化学品，不受管制。[0004] 目前国内六水氯化铬工业生产一般以铬酸酐还原法生产，铬酸钠酸化为红矾钠、红矾钠再制成铬酸酐，因此铬酸酐生产过程中会产生大量的芒硝，含铬硫酸氢钠，以被列为危废，其利用价值低，铬酸酐生产氯化铬整体能耗消耗较大。[0005] 现需一种环保、简单、节能的生产方式，并且现有的制备方法对环境污染重，其中六价铬对操作人员伤害较高，需要进行避免。[0006] 基于此，我们提出了一种高纯六水氯化铬制备方法，希冀解决现有技术中的不足之处。发明内容[0007] (一)解决的技术问题[0008] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种高纯六水氯化铬制备方法。[0009] (二)技术方案[0010] 为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：[0011] 一种高纯六水氯化铬制备方法，包括以下步骤：[0012] (1)首先，将铬酸酐添加到反应釜内，向反应釜内添加水，搅拌至铬酸酐完全溶解，得到铬酸酐溶液；[0013] 其中，水采用纯水；[0014] (2)将乙醇溶液分成ab两份；[0015] (3)向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内空气；[0016] (4)将a份乙醇溶液添加到反应釜内，然后进行搅拌反应20?30min；[0017] 其中，a份乙醇溶液进行添加时平均分3次进行添加，每次间隔时间不低于3min；[0018] (5)将b份乙醇溶液与盐酸混合到一起，得到醇酸混合溶液；[0019] (6)将醇酸溶液添加到反应釜内，进行超声波处理，经过超声波处理后，再进行搅拌反应，反应完成后，得到混合液；[0020] (7)然后再进行蒸发浓缩，冷却，洗出晶体，过滤，得到六水氯化铬。[0021] 作为进一步的技术方案，所述铬酸酐与水混合质量比例为10:7?8；[0022] 搅拌转速为100r/min；[0023] 搅拌的时间为20min。[0024] 作为进一步的技术方案，所述乙醇溶液分成ab两份为：[0025] 其中，a份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的30％；[0026] 其中，b份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的70％。[0027] 作为进一步的技术方案：所述反应釜内通入惰性气体为通入氮气或氖气；[0028] 其中，氮气或氖气通入速率为0.5?0.8L/min。[0029] 作为进一步的技术方案：所述a份乙醇溶液与铬酸酐溶液混合质量比为1?1.2:100。[0030] 作为进一步的技术方案，所述搅拌反应先以120r/min转速搅拌10min，再提高转速至240r/min，继续搅拌10min，最后再提高转速至480r/min，继续搅拌30min，完成反应。[0031] 作为进一步的技术方案，所述b份乙醇溶液与盐酸质量比为1:20；[0032] 所述盐酸质量分数为30?32％。[0033] 作为进一步的技术方案：所述超声波处理的时间为12min；[0034] 所述超声波频率为40?50kHz，功率为500W。[0035] 作为进一步的技术方案：所述浓缩为浓缩至波美度38?40，在此波美度范围的基础上，能够对于六水氯化铬晶体的堆密度具有一定的提高作用；冷却速率为10?12℃/s；[0036] 浓缩10min时进行短暂超声波处理，然后继续浓缩处理；[0037] 结晶时间为4小时；[0038] 所述短暂超声波处理时间不超过30s；[0039] 所述短暂超声波处理的频率为60kHz，功率为550W；[0040] 结晶时间为4小时。[0041] 以下为反应：[0042] CrO3+C2H5OH+HCl→CrCl3·6H2O+CO2；[0043] 结晶过程主要可以分为两个过程：(1)溶质分子在过饱和度的推动下在介质中形成用于生长的晶核，即成核过程；(2)成核过程中形成的晶核在过饱和度的推动下不断生长，即生长过程。本发明通过在浓缩过程中进行短暂的超声波处理，能够起到一定的促进晶核的形成与推动晶核的不断生长，提高结晶效率。[0044] 对于氯化铬的正常的浓缩冷却结晶过程中，会伴随着结晶过程中的老化、聚结、破碎等过程，造成最终成型的六水氯化铬纯度具有一定的降低，水不溶物含量较高，而本发明通过对现有工艺进行了进一步的改进处理，能够大幅度的改善了六水氯化铬结晶的晶习，从而能够获得形貌更好，粒度分布更加均匀，纯度更高的六水氯化铬产品，显著的提高了生产效率。[0045] 本发明通过对制备过程中多个步骤的参数进行了优化与调整等从而能够显著的改善了六水氯化铬的冷却结晶过程，降低了结晶过程中水不溶物的引入，提高了六水氯化铬的晶体纯度，能够得到了粒度分布均匀、径长比适宜的六水氯化铬晶体。[0046] 本发明制备方法通过过程步骤参数等一系列的调控能够影响最终六水氯化铬晶体产品质量，晶体粒度分布更加均匀，纯度更高。[0047] (三)有益效果[0048] 与现有技术相比，本发明提供了一种高纯六水氯化铬制备方法，具备以下有益效果：[0049] 本发明提供的高纯六水氯化铬制备方法，成本较低，制备方法步骤操作简单，对于铬的利用率具有大幅度的提高，所得六水氯化铬的纯度较高，本发明制备的六水氯化铬的纯度可以达到99％以上，不会产生污染性气体或有害副反应，更加清洁环保。具体实施方式[0050] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0051] 实施例1[0052] 一种高纯六水氯化铬制备方法，包括以下步骤：[0053] (1)首先，将铬酸酐添加到反应釜内，向反应釜内添加水，搅拌至铬酸酐完全溶解，得到铬酸酐溶液；[0054] 其中，水采用纯水；[0055] (2)将乙醇溶液分成ab两份；[0056] (3)向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内空气；[0057] (4)将a份乙醇溶液添加到反应釜内，然后进行搅拌反应20min；[0058] 其中，a份乙醇溶液进行添加时平均分3次进行添加，每次间隔时间3min；[0059] (5)将b份乙醇溶液与盐酸混合到一起，得到醇酸混合溶液；[0060] (6)将醇酸溶液添加到反应釜内，进行超声波处理，经过超声波处理后，再进行搅拌反应，反应完成后，得到混合液；[0061] (7)然后再进行蒸发浓缩，冷却，洗出晶体，过滤，得到六水氯化铬。[0062] 铬酸酐与水混合质量比例为10:7；[0063] 搅拌转速为100r/min；[0064] 搅拌的时间为20min。[0065] 乙醇溶液分成ab两份为：[0066] 其中，a份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的30％；[0067] 其中，b份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的70％。[0068] 反应釜内通入惰性气体为通入氮气；[0069] 其中，氮气通入速率为0.5L/min。[0070] a份乙醇溶液与铬酸酐溶液混合质量比为1:100。[0071] 搅拌反应先以120r/min转速搅拌10min，再提高转速至240r/min，继续搅拌10min，最后再提高转速至480r/min，继续搅拌30min，完成反应。[0072] b份乙醇溶液与盐酸质量比为1:20；[0073] 所述盐酸质量分数为30％。[0074] 超声波处理的时间为12min；[0075] 所述超声波频率为40kHz，功率为500W。[0076] 浓缩为浓缩至波美度38，冷却速率为10℃/s；[0077] 浓缩10min时进行短暂超声波处理，然后继续浓缩处理；[0078] 结晶时间为4小时；[0079] 所述短暂超声波处理时间18s；[0080] 所述短暂超声波处理的频率为60kHz，功率为550W；[0081] 结晶时间为4小时。[0082] 实施例2[0083] 一种高纯六水氯化铬制备方法，包括以下步骤：[0084] (1)首先，将铬酸酐添加到反应釜内，向反应釜内添加水，搅拌至铬酸酐完全溶解，得到铬酸酐溶液；[0085] 其中，水采用纯水；[0086] (2)将乙醇溶液分成ab两份；[0087] (3)向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内空气；[0088] (4)将a份乙醇溶液添加到反应釜内，然后进行搅拌反应25min；[0089] 其中，a份乙醇溶液进行添加时平均分3次进行添加，每次间隔时间4min；[0090] (5)将b份乙醇溶液与盐酸混合到一起，得到醇酸混合溶液；[0091] (6)将醇酸溶液添加到反应釜内，进行超声波处理，经过超声波处理后，再进行搅拌反应，反应完成后，得到混合液；[0092] (7)然后再进行蒸发浓缩，冷却，洗出晶体，过滤，得到六水氯化铬。[0093] 铬酸酐与水混合质量比例为10:7；[0094] 搅拌转速为100r/min；[0095] 搅拌的时间为20min。[0096] 乙醇溶液分成ab两份为：[0097] 其中，a份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的30％；[0098] 其中，b份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的70％。[0099] 反应釜内通入惰性气体为通入氮气；[0100] 其中，氮气通入速率为0.5L/min。[0101] a份乙醇溶液与铬酸酐溶液混合质量比为1.2:100。[0102] 搅拌反应先以120r/min转速搅拌10min，再提高转速至240r/min，继续搅拌10min，最后再提高转速至480r/min，继续搅拌30min，完成反应。[0103] b份乙醇溶液与盐酸质量比为1:20；[0104] 所述盐酸质量分数为31％。[0105] 超声波处理的时间为12min；[0106] 所述超声波频率为45kHz，功率为500W。[0107] 浓缩为浓缩至波美度40，冷却速率为11℃/s；[0108] 浓缩10min时进行短暂超声波处理，然后继续浓缩处理；[0109] 结晶时间为4小时；[0110] 所述短暂超声波处理时间22s；[0111] 所述短暂超声波处理的频率为60kHz，功率为550W；[0112] 结晶时间为4小时。[0113] 实施例3[0114] 一种高纯六水氯化铬制备方法，包括以下步骤：[0115] (1)首先，将铬酸酐添加到反应釜内，向反应釜内添加水，搅拌至铬酸酐完全溶解，得到铬酸酐溶液；[0116] 其中，水采用纯水；[0117] (2)将乙醇溶液分成ab两份；[0118] (3)向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内空气；[0119] (4)将a份乙醇溶液添加到反应釜内，然后进行搅拌反应25min；[0120] 其中，a份乙醇溶液进行添加时平均分3次进行添加，每次间隔时间4min；[0121] (5)将b份乙醇溶液与盐酸混合到一起，得到醇酸混合溶液；[0122] (6)将醇酸溶液添加到反应釜内，进行超声波处理，经过超声波处理后，再进行搅拌反应，反应完成后，得到混合液；[0123] (7)然后再进行蒸发浓缩，冷却，洗出晶体，过滤，得到六水氯化铬。[0124] 铬酸酐与水混合质量比例为10:7.2；[0125] 搅拌转速为100r/min；[0126] 搅拌的时间为20min。[0127] 乙醇溶液分成ab两份为：[0128] 其中，a份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的30％；[0129] 其中，b份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的70％。[0130] 反应釜内通入惰性气体为通入氮气；[0131] 其中，氮气通入速率为0.6L/min。[0132] a份乙醇溶液与铬酸酐溶液混合质量比为1.1:100。[0133] 搅拌反应先以120r/min转速搅拌10min，再提高转速至240r/min，继续搅拌10min，最后再提高转速至480r/min，继续搅拌30min，完成反应。[0134] b份乙醇溶液与盐酸质量比为1:20；[0135] 所述盐酸质量分数为31％。[0136] 超声波处理的时间为12min；[0137] 所述超声波频率为45kHz，功率为500W。[0138] 浓缩为浓缩至波美度39，冷却速率为11℃/s；[0139] 浓缩10min时进行短暂超声波处理，然后继续浓缩处理；[0140] 结晶时间为4小时；[0141] 所述短暂超声波处理时间25s；[0142] 所述短暂超声波处理的频率为60kHz，功率为550W；[0143] 结晶时间为4小时。[0144] 实施例4[0145] 一种高纯六水氯化铬制备方法，包括以下步骤：[0146] (1)首先，将铬酸酐添加到反应釜内，向反应釜内添加水，搅拌至铬酸酐完全溶解，得到铬酸酐溶液；[0147] 其中，水采用纯水；[0148] (2)将乙醇溶液分成ab两份；[0149] (3)向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内空气；[0150] (4)将a份乙醇溶液添加到反应釜内，然后进行搅拌反应30min；[0151] 其中，a份乙醇溶液进行添加时平均分3次进行添加，每次间隔时间3min；[0152] (5)将b份乙醇溶液与盐酸混合到一起，得到醇酸混合溶液；[0153] (6)将醇酸溶液添加到反应釜内，进行超声波处理，经过超声波处理后，再进行搅拌反应，反应完成后，得到混合液；[0154] (7)然后再进行蒸发浓缩，冷却，洗出晶体，过滤，得到六水氯化铬。[0155] 铬酸酐与水混合质量比例为10:8；[0156] 搅拌转速为100r/min；[0157] 搅拌的时间为20min。[0158] 乙醇溶液分成ab两份为：[0159] 其中，a份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的30％；[0160] 其中，b份乙醇溶液占总乙醇溶液质量的70％。[0161] 反应釜内通入惰性气体为通入氮气；[0162] 其中，氮气通入速率为0.8L/min。[0163] a份乙醇溶液与铬酸酐溶液混合质量比为1.2:100。[0164] 搅拌反应先以120r/min转速搅拌10min，再提高转速至240r/min，继续搅拌10min，最后再提高转速至480r/min，继续搅拌30min，完成反应。[0165] b份乙醇溶液与盐酸质量比为1:20；[0166] 所述盐酸质量分数为32％。[0167] 超声波处理的时间为12min；[0168] 所述超声波频率为50kHz，功率为500W。[0169] 浓缩为浓缩至波美度40，冷却速率为12℃/s；[0170] 浓缩10min时进行短暂超声波处理，然后继续浓缩处理；[0171] 结晶时间为4小时；[0172] 所述短暂超声波处理时间20s；[0173] 所述短暂超声波处理的频率为60kHz，功率为550W；[0174] 结晶时间为4小时。[0175] 对比例1：[0176] 在实施例1基础上，浓缩过程中，不进行短暂超声波处理，其余技术方案不变。[0177] 试验：[0178] 采用行业标准HG/T4311?2012中规定的方法进行测定：[0179] 对实施例与对比例试样进行纯度检测：[0180] 表1[0181][0182] 由表1可以看出，本发明工艺制备得到的高纯六水氯化铬具有较高的纯度。[0183] 对实施例与对比例试样进行水不溶物含量进行检测，对比：[0184] 表2[0185] 水不溶物含量％实施例1 0.0028实施例2 0.0024实施例3 0.0026实施例4 0.0027对比例1 0.0098[0186] 由表2可以看出，本发明工艺制备得到的高纯六水氯化铬内水不溶物含量大幅度降低。[0187] 以实施例2为基础试样，对比短暂超声波处理时间对于高纯六水氯化铬内水不溶物含量影响：[0188] 表3[0189]时间/s 水不溶物含量％0 0.009810 0.006522 0.002430 0.003540 0.0061[0190] 由表3可以看出，随着浓缩过程中，短暂超声波处理时间的延长，高纯六水氯化铬内水不溶物含量先降低后增加。[0191] 以实施例2为基础试样，对比向反应釜内a份乙醇溶液进行添加时添加次数，对于制成的六水氯化铬纯度影响；[0192] 对比例2：与实施例2区别为：a份乙醇溶液进行添加时一次性全部添加；[0193] 对比例3：与实施例2区别为：a份乙醇溶液进行添加时平均分2次进行添加；[0194] 对比例4：与实施例2区别为：a份乙醇溶液进行添加时平均分4次进行添加；[0195] 对比例5：与实施例2区别为：a份乙醇溶液进行添加时平均分5次进行添加；[0196] 表4[0197] 纯度％对比例2 98.35对比例3 99.46对比例4 99.79对比例5 99.72[0198] 由表4可以看出，向反应釜内a份乙醇溶液进行添加时添加次数为3次，能够使得制成的六水氯化铬纯度达到最高。[0199] 以实施例2为基础试样，对比搅拌反应中的搅拌转速对于制成的六水氯化铬中水不溶物含量的影响：[0200] 对比例6：与实施例2区别为搅拌反应时搅拌转速均为120r/min，其余技术方案不变；[0201] 对比例7：与实施例2区别为搅拌反应时搅拌转速均为240r/min，其余技术方案不变；[0202] 对比例8：与实施例2区别为搅拌反应时搅拌转速均为480r/min，其余技术方案不变；[0203] 表5[0204] 水不溶物含量％对比例6 0.0054对比例7 0.0043对比例8 0.0037[0205] 由表5可以看出，搅拌反应时，采用持续恒定的搅拌转速进行搅拌反应能够一定程度上降低六水氯化铬中水不溶物含量。[0206] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：陕西

专利申请日期：2023-12-29

专利公开日期：2024-10-01

专利公告号：2024-10-01