ГИДРОКСИД КАЛИЯ: свойства и применение
В промышленности гидроксид калия получают электролизом хлористого калия. Особенностью технологического оформления производства гидроксида калия является тот факт, что на аналогичных установках электролиза можно выпускать как едкий калий, так и каустическую соду. Это позволяет производителям без существенных капиталовложений переходить на производство гидроксида калия взамен каустической соды, производство которой не столь рентабельно, а сбыт в последние годы усложняется. При этом в случае изменений на рынке возможен безболезненный перевод электролизеров на производство ранее выпускавшегося продукта…
Гидроксид калия (лат. Potassium hydroxide, «калиевый щёлок») — KOH. Тривиальные названия: едкое кали, каустический поташ, а также гидрат окиси калия, гидроокись калия, гидроксид калия, кали едкое, калиевая щелочь.
Свойства гидроксида калия
Бесцветные, очень гигроскопичные кристаллы. Водные растворы КОН имеют сильнощелочную реакцию. Гидрат окиси калия (кали едкое) получают диафрагменным электролизом раствора хлористого калия. Физические константы: Mr = 56,11, r = 2,04 г/см3, tпл = 404 °C, tкип = 1324 °C
Гидроксид калия продается в виде массивных блоков, хлопьевидной массы, гранул или небольших кусков, а также 40-50%-х растворов. Соединения калия менее распространены и поэтому более дороги, чем соответствующие соединения натрия. Они применяются только в тех случаях, когда необходим присущий им комплекс физико-химических свойств, не обеспечиваемый соединениями натрия.
Гидрат окиси калия негорюч и взрывобезопасен, по степени воздействия на организм относится к веществам 2-го класса. Едкое вещество, при попадании на кожу и слизистые оболочки, особенно глаза, вызывает тяжелые химические ожоги и хронические заболевания кожных покровов. Особенно опасно попадание в глаза.
Раствор гидрата окиси калия заливают в чистые стальные контейнеры или бочки вместимостью 100, 200 и 275 л. Твердый гидрат окиси калия упаковывают в чистые сухие стальные барабаны вместимостью 50-180 дм³. Продукт в виде чешуек допускается упаковывать в стальные барабаны вместимостью 50-180 дм³ с полиэтиленовыми вкладышами или в полиэтиленовые мешки.
В России технический гидрат окиси калия выпускают по ГОСТ 9285-78, химически чистый продукт выпускается согласно ГОСТ 24363-80. Иностранному продукту соответствует CAS 1310-58-3.
Ниже приведены технические характеристики жидкого и чешуированного гидроксида калия российского производства, а также характеристики импортного продукта.
Физико-химические показатели гидроксида калия российского производства
Наименование показателя | Норма для марки и сорта | |||
| Твердый | Жидкий | |||
| Высший | Первый | Высший | Первый | |
| 1. Внешний вид | Чешуйки зеленого, сиреневого или серого цвета | Чешуйки или плав зеленого, сиреневого или серого цвета | Раствор голубого, зеленого или серого цвета, допускается осадок | |
| 2. Массовая доля едких щелочей (KOH + NaOH) в пересчете на KOH, %, не менее | 95.0 | 95.0 | 54.0 | 52.0 |
| 3. Массовая доля углекислого калия (K2CO3), %, не более | 1.4 | 1.5 | 0.4 | 0.8 |
| 4. Массовая доля хлоридов в пересчете на Cl–, %, не более | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.8 |
| 5. Массовая доля сульфатов (SO4²־), %, не более | 0.025 | 0.05 | 0.03 | 0.1 |
| 6. Массовая доля железа (Fe2+), %, не более | 0.03 | 0.03 | 0.004 | 0.01 |
| 7. Массовая доля хлорноватистого калия (KClO3), %, не более | 0.1 | 0.2 | 0.15 | 0.3 |
| 8. Массовая доля кремния (Si), %, не более | 0.01 | 0.02 | 0.015 | – |
| 9. Массовая доля натрия в пересчете на NaOH, %, не более | 1.5 | 2.0 | 1.7 | 2.0 |
| 10. Массовая доля кальция (Ca2+), %, не более | 0.01 | 0.01 | 0.005 | – |
| 11. Массовая доля алюминия (Al3+), %, не более | 0.003 | 0.005 | 0.003 | – |
| 12. Массовая доля нитратов и нитритов в пересчете на азот (N), %, не более | 0.003 | 0.003 | 0.003 | – |
Примеры физико-химических показателей гидроксида калия зарубежного производства
| Наименование | Potassium hydroxide CAS 1310-58-3 | ||
| Происхождение | Пр-во Франция | Пр-во Ю.Корея | Пр-воКитай |
| Внешний вид | Белые чешуйки | ||
| 1. Мас. доля гидроокиси калия (KOH), % не менее | 90,0 | 90,0 | 90.0; 95.0 |
| 2. Мас. доля углекислого калия (K2CO3), % не более | 0,5 | 0,5 | 2,0 |
| 3. Мас. доля хлоридов (Cl) % не более | 0,001 | 0,005 | 1,0 |
| 4. Мас. доля железа (Fe), % не более | 0,0003 | 0,0003 | 0.0005 |
| 5. Мас. доля сульфатов (SO4), % не более | 0,001 | 0,003 | 0.005 |
| 6. Мас. доля нитратов и нитритов в перерасчете на азот (N), %не более | 0,0005 | 0,0005 | 0.0005 |
| 7. Мас. доля хлорноватокислого калия (KClO3). % не более | Не опр. | Не опр. | Не опр. |
| 8. Мас. доля кремния (Si), %, не более | Не опр. | Не опр. | Не опр. |
| 9. Мас. доля натрия (Na) в пересчете на NaOH, % не более | 1.0 | 1,0 | 0.8 |
| 10.Мас. доля фосфатов (PO4), % не более | 0,0002 | 0,001 | 0.005 |
| 11. Мас. доля кремнекислоты (SiO2), %, не более | 0,002 | 0,002 | 0.01 |
| 12. Мас.доля алюминия (Al) % не более | 0,0001 | 0,001 | 0.002 |
| 13. Мас доля кальция (Ca), %, не более | 0,001 | 0,001 | 0.005 |
| 14. Мас. доля никеля (Ni), %, не более | 0,0005 | 0,0005 | 0.0005 |
| 15. Мас. доля тяжелых металлов (Pb). % не более | 0,0005 | 0,0005 | 0.002 |
Основные области потребления
Гидроксид калия является практически универсальным химическим соединением. Ниже приведены примеры материалов и процессы в которых он используется:
- нейтрализация кислот,
- алкалиновые батареи,
- катализ,
- моющие средства,
- буровые растворы,
- красители,
- удобрения,
- производство пищевых продуктов,
- газоочистка,
- металлургическое производство,
- перегонка нефти,
- различные органические и неорганические вещества,
- производство бумаги,
- пестициды,
- фармацевтика,
- регулирование pH,
- карбонат калия и другие калийные соединения,
- мыла,
- синтетический каучук.
Одна из важнейших областей применения гидроксида калия — производство мягкого мыла. Смеси калиевых и натриевых мыл используются для получения жидких мыл, моющих средств, шампуней, кремов для бритья, отбеливателей и некоторых фармацевтических препаратов. Другая важная область применения— производство различных солей калия. Например, перманганат калия получают путем сплавления диоксида марганца с каустическим поташем и последующего окисления образовавшегося манганата калия в электролизной камере. Дихромат калия можно получить аналогичным способом, хотя чаще его изготовляют сплавлением тонко измельченной хромитной руды с карбонатом или гидроксидом калия и воздействием на полученный хромат кислотой с образованием дихромата калия. Гидроксид калия также применяют вместе с каустической содой в производстве многих красителей и других органических соединений, а также как адсорбент газов, дегидратирующий агент, осадитель нерастворимых гидроксидов металлов, в щелочных аккумуляторах, для получения различных соединений калия.
Кроме того, гидроксид калия используется для обеззараживания сточных вод, в азотной промышленности для осушки газов, в резинотехнической промышленности в качестве «калийного мыла», предотвращающего слипание крошки каучука и др.
Жидкий технический гидроксид калия применяется при производстве удобрений, синтетического каучука, электролитов, реактивов, в медицинской промышленности.
Чешуированный гидроксид калия используется в производстве удобрений и синтетического каучука, в фармацевтической промышленности и в других отраслях.
Гидроокись калия техническая применяется для выщелачивания отливок стального литья, для поддержания в заданных пределах щелочности буровых растворов, для производства удобрений, синтетического каучука и в других отраслях.
Особенности и тенденции технологий производства
В промышленном масштабе гидроксид калия получают электролизом хлористого калия. Возможны три варианта проведения электролиза: электролиз с твердым асбестовым или полимерным катодом (диафрагменный и мембранный методы производства), электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод производства). В ряду электрохимических методов производства самым легким и удобным способом является электролиз с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути. Мембранный метод производства самый эффективный, но и самый сложный. В то время как диафрагменный и ртутный методы были известны соответственно с 1885 и 1892 гг., мембранный метод появился сравнительно недавно – в 1970 гг.
|
| Рис. 1.1. Мембранная ячейка |
Основной тенденцией в мировом производстве гидроксида калия в последние 10 лет является переход производителей на мембранный метод электролиза. Ртутный электролиз является устаревшей, экономически невыгодной и негативно действующей на окружающую среду технологией. Мембранный электролиз полностью исключает использование ртути. Экологическая безопасность мембранного метода заключается в том, что сточные воды после очистки вновь подаются в технологический цикл, а не сбрасываются в канализацию. При использовании данного метода решаются следующие задачи: исключается стадия сжижения и испарения хлора, водород используется для технологического пара, исключаются газовые выбросы хлора и его соединений. Мировым лидером в области мембранных технологий является японская компания «Асахи Касэй».
В России производство гидроксида калия осуществляется ртутным (ЗП КЧХК) и диафрагменным (Сода-Хлорат) методами.
Особенностью технологического оформления производства гидроксида калия является тот факт, что на аналогичных установках электролиза можно выпускать как едкий калий, так и каустическую соду. Это позволяет производителям без существенных капиталовложений переходить на производство гидроксида калия взамен каустической соды, производство которой не столь рентабельно, а сбыт в последние годы усложняется. При этом в случае изменений на рынке возможен безболезненный перевод электролизеров на производство ранее выпускавшегося продукта.
Примером перевода части мощностей с производства гидроксида натрия на гидроксид калия может служить ОАО «Завод полимеров КЧХК», начавший промышленный выпуск едкого кали на пяти электролизерах в 2007 году.
Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru