химический каталог




Хлористый водород и соляная кислота

Автор М.И.Левинский, А.Ф.Мазанко, И.Н.Новиков

е печи имеется откатывающаяся топка, на другом, холодном, конце производится загрузка сырья. Холодная часть отделена от горячей пластиной с отверстием для прохода газов и прорезями для прохода реакционной массы. Реакция протекает при температуре 600 °С в горячей части печи.

На рис. 2-2 изображен вариант горизонтальной печи, применяемой в Японии, системы Син Нихон Тиссо ?44]. Реактор представляет собой горизонтальный цилиндр 2 с быстро вращающимся мощным пропеллером 4 внутри. Между реактором и печью проходят нагретые газы. Чтобы газы вокруг реактора нагревались равномерно, впускное отверстие наклонено к своду печи. Кроме того, между печью и проходом для газов установлена перегородка 5.

Сырье загружают в реактор с помощью шнекового питателя. Пропеллер, вращающийся внутри реактора с частотой не менее 1 об/мин, смешивает реагенты и постепенно перемещает их по

26

нагретый газ

Рис. 2-2. Реактор фирмы „Син Нихон Тиссо" для производства соляной кислоты методом Леблана:

I - бункер; 2 - реактор; 3 - печь; 4 - пропеллер; 5 - перегородка

реактору. Для нагрева используется газ с температурой 1200 °С. При низкой температуре (250-300 °С) реакция идет на 80-90%. Реакция заканчивается при температуре 400-450 °С.

Предложено также проводить процесс в реакторах с кипящим слоем [45]. Принципиальная схема такого процесса показана на рис. 2-3. В реактор / подают нагретый NaCl и поток горячих газов, содержащих пары или мелкие капли H2SO4. Сульфат натрия, образующийся на поверхности кристаллов поваренной сопи, направляется вместе с газовым потоком в реактор с кипящим споем. Здесь за счет истирания он отделяется от кристаллов TSaGl. Концентрация НС1 в реакционной зоне невелика (не более 5%).

Для получения НС1 вместо серной кислоты можно использовать смесь 3 О2 и 02 • При этом получают сульфат натрия (калия) и низкоконцентрированный хлористый водород (8-10%):

4 NaCl + 2SOz + 2HzO + Ог = - 2Na2S04 + 4НС1 + 414,5 кДж

Процесс протекает довольно медленно в наиболее горячей зоне при оптимальной температуре около 540 °С. Для интенсификации процесса добав-пяют катализаторы, ускоряющие окис-

Рис. 2-3. Схема получения НС1 н сульфата в аппарате с кипящим слоем:

/ — реактор; 2 — бункер-питатель; 3 - топка; 4 — испаритель серной кислоты; 5 — бункер; 6 — сепараторы.

NaCl

НС1

Воздух

27

QI

пение SO2 BSO3, который дапее реагирует с хлоридом: S03 + н20 + NaCl= Na2S04 + 2НС1

Таким катализатором служит оксид железа. Процесс довольно громоздок, но экономичен благодаря использованию дешевого сырья - отбросных сернистых газов. Этот процесс может осуществляться в печи с кипящим слоем. Горячие газы, содержащие S02, 02 и Н20, пропускают через слой хлорида со скоростью, достаточной для уноса частиц образовавшегося сульфата (0,3-1,5 м/с).

Известны усовершенствованные схемы этого процесса. Так, процесс ведут в двух последовательно расположенных реакторах, причем во втором реакторе массу нагревают в токе горячего газа для более полного ее превращения [46, 47 ].

Получение синтетического хлористого водорода

В основе прямого синтеза хлористого водорода лежит реакция взаимодействия хлора с водородом:

Н2 + С12 ^=»г 2НС1 + 184,7 кДж

Диссоциация НС1 на элементы становится заметной при очень высоких температурах - более 1500 °С. Константа равновесия реакции диссоциации

я _ р"о

р Рн2- РС1г

(гдер - парциальное давление соответствующих компонентов) рассчитывается по уравнению [2]:

lg-Kp=^^-0.6331g-r + 2,42

где Т - температура, К.

Теплота реакции синтеза (в кДж) с повышением температуры (t, °С) несколько увеличивается

9,-172,5 + 0,0046 I

При адиабатическом сгорании стехиометрической смеси хлора и водорода при температуре О °С теоретическая температура факела пламени равна 2500 °С [з]. Практически, вследствие некоторой диссоциации H(?l, температура пламени снижается до 2200-2400 °С [2]. Избыток одного из компонентов газовой смеси (обычно водорода) несколько понижает температуру горения.

28

При обычной температуре в отсутствие световых лучей реакция образования НС1 из элементов идет очень медленно. При нагревании смеси хлора и водорода или под действием яркого света происходит взрыв вследствие протекания цепной реакции:

С12 + hv - С1 + С1«

CI- + Н2 - НС1 + Н*

Н« + Cl2- КС1 + С1-

О + Н2"= НС1 + Н« и Т.д.

В присутствии кислорода реакция хлора с водородом замедляется.

Зависимость скорости фотохимической реакции от концентрации компонентов может быть выражена эмпирической формулой:

d[HCl] [ClJ2[H2]

dt ~*[О2]{[Н2]+0,1[С12]}

где А - константа скорости реакции, зависящая от интенсивности возбуждающего светового луча или теплового"импульса.

Считают, что определяющей стадией неинициированного процесса является реакция Cl* + Н2 = НС1 + Н*. Если обозначить константу скорости этой реакции kv а константу диссоциации молекул хлора А2, то константа скорости образования НС1 будет равна kb - 1/2 А2 Лг и может быть вычислена по эмпирической формуле:

35700

й3= 1,18-102е m

Скорость реакции зависит также от присутствия катализаторов - влаги, твердых пористых тел (древесного угля, губчатой платины) и некоторых минеральных веществ (кварца, глины и пр.).

Абсолютно сухие хлор и водород не взаимодействуют между собой. Присутствие следов влаги ускоряет реакцию столь интенсивно, что она может произойти со взрывом. Повышение содержания влаги сверх 5 • 10~^% не отражается на скорости реакции.

В производственных условиях осуществляется спокойное, невзрывное горение водорода в токе хлора, которое обеспечивается равномерным поступлением хлора и водорода и смешением их только в факеле пламени горелки. Газы сгорают при выходе из горелки, не образуя взрывоопасной смеси в печи.

29

Водород подается в избытке (5-10%), что позволяет полностью использовать более ценный хлор и получить незагрязненную хлором соляную кислоту. Помимо этого, избыток водорода постоянно обеспечивает в печи восстановительную атмосферу, что способствует снижению коррозионного разрушения как стальных, так и графитовых печей. В графитовых печах при избытке хлора происходит хлорирование материала стенок с образованием летучих продуктов.

Камеры сжигания выполнены из стали, графита, кварца, огнеупорного кирпича. Простейшими камерами, применявшимися ранее, являются полые кирпичные камеры, футерованные изнутри огнеупорным кирпичом. Иногда реакционные камеры заполняют контактным материалом - графитом, коксом, кварцем, огнеупорной глиной и т. п. Применяются также вертикальные печи из простых или специальных сталей, снабженные снаружи водяными кожухами, охлаждаемыми проточной водой при температуре не ниже 90-95 °С во избежание конденсации воды из НС1 на стенке печи. Стальные печи могут работать под давлением, что увеличивает концентрацию НС1 в газе благодаря устранению подсосов воздуха.

В печи диаметром 0,25 м и высотой 2,5 м можно получать НС1 в количестве, достаточном для производства 6-25 т/сут соляной кислоты.

Иногда применяют двухконусные стальные печи с естественным воздушным охлаждением (рис.

страница 7
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

Скачать книгу "Хлористый водород и соляная кислота" (1.58Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы 1с зуп индивидуальные
ремонт холодильника Gorenje RBI 56208
курсы стилиста в москве
vr 70-40/35.4d характеристики

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)