химический каталог




Перхлораты: свойства, производство и применение

Автор И.Шумахер

, что выход по току при электролизехлората калия ниже, чем при электролизе хлората натрия.

Рис. 7. Схема производства хлората натрия, перхлоратов натрия и калия с выделением КС104 (фирма «Атепсап Potash and Chemical Corporation*):

/, S—раствори гелн; 2—мерннк электролша; 3—ванны; 4, 9—сборники; 5—фильтр; 6, 13— кристаллизаторы; 7, /4—центрифуги; 10— осаднтель; 11—сгуститель; 12—сборник раствора KCI; /5—испари гель; Iff— сушилка. /—ЫагСгоСЬ, НС1; /I—насыщенный раствор NaCl; III—растворы NaC103 (600 г/л) и NaCl (120 г/л); /V—маточный раствор; V—вода, NaaCi207, MgCl^; VI—раствор NaClC>3 (600 г/л); VII—растворы NaClC>4 (Ь00 г/а) и NaC103 (90 г/л); VIII—раствор NaC103 «56 г/л); /Х-ВаСг04, MgC03; X—NaCl (тв.); XI—товарный KCIO4 на измельчение.

Рис. 8. Схема производства хлората натрия и перхлоратов натрия и калия с выделением КС!04 (фирма «Cardox Corporation*):

/ -мериик для питания рассолом хлорат-пых ванн; 2—хлоратные ванны; 3—сборник электролига из хлоратных ваин; 4, /5—испарители; 5—декангер; 6, /3—кристаллизаторы; 7, 14—центрифуги; 8 —растворитель; 9—мерник для питания электролитом перхлоратных вакн; 10— перхлоратные ваины; /7—сборник электролиза из перхлоратных ваин; 12— сбор

ник раствора КС1; 16—сушилка, /—раствор NaCl (200—300 г/л); //—растворы NaC103 (450—Ь50 г/л) и NaCl (85 г/л); ///—водный раствор NaCl; IV—раствор NaClG3 (650—700 г/л); 1'—растворы NaClO, (800 г/л) и NaC103 (20 г/л); VI—раствор N.iCl (280 г/л); ('//—товарный KCIO4.

о

Получение перхлоратов

111

Перхлорат калия получают взаимодействием перхлората натрия с небольшим избытком хлористого калия:

NaC104 + KCl-> КСЮ4+ NaCl

При нормальных температурах образуется стабильная пара солей. Поэтому их взаимную растворимость можно выразить в форме взаимной растворимости системы КС104—NaCl—НаО (рис. 10).

50

40

О

I

30

го

S5

10

NaCl

\ К( до,

¦°с 50 °С \ / 00 "с

1 \

10 15 го 25 КСЮ4, 2/100г н2о

30 35

Рис. 10. Взаимная растворимость компонентов в системе KCIO4—NaCl—НгО (по данным С о г п е с'а и Neumeistera, Caliche, 10, 492, 1929).

Реакцию проводят при высокой температуре, при этом значительная часть хлористого натрия удаляется. Затем раствор охлаждают для кристаллизации КС104. При поддержании необходимой скорости кристаллизации можно регулировать размеры кристаллов. Далее перхлорат калия отделяют и промывают на центрифуге и подают непосредственно в сушилку48.

В принципе разделение этих двух солей аналогично подробно описываемому ниже процессу разделения перхлората аммония и хлористого натрия.

Производство перхлората аммония

В промышленном производстве перхлората аммония в качестве исходного сырья применяют перхлорат натрия, а ион аммония вводится с такими веществами как хлористый аммоний, сульфат или нитрат аммония49' 67_7°.

112

Г л V. Производство хлорной кислоты и перхлоратов

Фирма «Western Electrochemical Сотрапу (ныне фирма «Атепсап Potash and Chemical Corporation*) на заводе в г. Ген-дерсоне (США, штат Невада) первоначально эксплуатировала метод, основанный на обменной реакции перхлората натрия с хлористым аммонием:

NaC104 + NH4C1 --> NH4C10, + NaCl

tyH4C!, з/ЮОг НгО

Рис. 11. Взаимная растворимость компонентов в системе NH4CIO4— NaCl—НгО (по данным Шумахера и Стерна73).

Разновидность этой реакции, разработанная Шумахером71"73, исключает необходимость производства хлористого аммония; процесс состоит во взаимодействии перхлората натрия с аммиаком и соляной кислотой:

NH3 + HCI + NaC104-=¦ NH4C104 + NaCl

Возможность осуществления этого процесса основана на соотношении совместной растворимости перхлората аммония и хлористого натрия, которое позволяет разделить продукты реакции фракционированной кристаллизацией. Данные о их взаимной растворимости графически представлены на рис. 11 для трех температур. Растворимость хлористого натрия изменяется незначительно с изменением температуры, в то время как растворимость перхлората аммония при совместном присутствии зависит от температуры. Таким образом, при охлаждении насыщенного раствора в качестве примеси к перхлорату аммония осаждается лишь немного хлористого натрия. Далее при добавлении небольшого количества воды к раствору система может быть на-

Получение перхлоратов

113

сыщенной по отношению к перхлорату аммония и ненасыщенной по отношению к хлористому натрию. При охлаждении этой системы образуются чистые кристаллы перхлората аммония.

Процесс является непрерывным; при этом осуществляются следующие основные операции:

1. Реакция между аммиаком, соляной кислотой и перхлоратом натрия.

2. Фракционированная кристаллизация перхлората аммония.

3. Центрифугирование перхлората аммония.

4. Фракционированная кристаллизация хлористого натрия. 5 Центрифугирование хлористого натрия.

6. Сушка, рассев, смешивание и упаковка товарного перхлората аммония.

Упрощенная схема процесса представлена на рис. 12.

Хранилище NH,

Хранилище

на

Хранилище NaCIO,

—*¦ Реактор _t_

Кристаллизаиия Ш4СЮ4

I

Центрисругировачие а промывка N H4ci о4

NH4CI04 (крист)

Скоростная сушилка

Т.

Сушилка

X

Жидкость

Взвешивание и упаковка^

I

Отгрузка

Кристаллизация NaCl

Центрифугирование и промывка NaCl

N'aCl (крист.)

Рис. 12. Упрощенная схема производства перхлората аммония.

Система реакторов. Реакция протекает в системе, состоящей из двух реакторов. Первый реактор представляет ссбой покрытый стеклом сосуд емкостью 3785 л, снабженный паровой рубашкой. Здесь происходит реакция между аммиаком, 31,8%-ной соляной кислотой и 56%-ным раствором перхлората натрия при атмосфер-

8—758

114 Гл. V. Производство хлорной кислоты и перхлоратов

ном давлении, 77 °С и умеренном перемешивании. Около 25% тепла, потребного для проведения процесса, выделяется по экзотермической реакции между аммиаком и соляной кислотой. В этот реактор добавляют также рециркулирующую жидкость из сборника маточника от хлористого натрия. Полученный раствор содержит в среднем 30% перхлората аммония и 15% хлористого натрия. Кроме этого, в аппарат прибавляю! небольшое количество очищенной воды, чтобы реакционная жидкость не была насыщенной. Реакция продолжается примерно 30 мин, затем содержимое реактора прн рН=5,5 поступает в покрытый стеклом контрольный бак с паровой рубашкой и емкостью 2840 л. Этот сосуд служит для поддержания постоянства состава потока жидкости, подаваемой на кристаллизацию. Настройка системы реакторов и кристаллизаторов производится непрерывно с центрального щита управления. рН жидкости, вытекающей из реактора, корректируется автоматическим регулированием в узких пределах потека соляной кислоты; рН жидкости, вытекающей из контрольного бака, регулируется введением вторичного потока аммиака. В случае низкого рН все потоки, поступающие в реактор, отключаются и содержимое реактора автоматически вновь возвращается на обработку, пока рН не будет скорректирован ручным способом или автоматически. В случае высокого рН рецикл не происходит и корректировка производится вручную.

Кристаллизация перхлората аммония. Раствор, содержащий 15% хлористого натрия и 30% перхлората аммония, непрерывно удаляется из контрольного бака и подается в кристаллизатор, где смешивается с большим количеством циркулирующего маточника. Смесь охлаждается при удалении части воды в выпарной секции кристаллизатора*. Затем она проходит через слой кристаллов, переставая быть пересыщенной и вызывая их рост. Далее жидкость вновь смешивается с потоком из контрольного бака. Процесс образования кристаллов весьма важен. Распределение размеров кристаллов, так же как их качество, регулируется путем изменения степени пересыщения и скорости рециркуляции смеси, температуры кристаллизации и высоты слоя кристаллов.

Чтобы уменьшить возможность внезапного образования новых кристаллов, степень пересыщения циркулирующей жидкости поддерживается в метастабильной области. За счет классифицирующего действия циркулирующего раствора только более крупные кристаллы оседают на дно.

Центрифугирование перхлората аммония. Пульпа готовых кристаллов, состоящая из 40% перхлората аммония (в виде

* По-видимому, эта операция осуществляется в ваьл ум-кристаллизаторах -Прим. ред.

Получение перхлоратов

115

крметаллов), 10°о перхлората аммония и 13% хлористого натрия в растворе, непрерывно удаляется из кристаллизатора и прн температуре около 43 °С подается на центрифугу. До поступления » в центрифугу пульпа проходит через питатель центрифуги, где она дополнительно обогащается, что значительно снижает нагрузку на центрифугу. Кристаллы отфугевывают для удаления маточника, промывают очищенной водой, подсушивают (отжимают на центрифуге) и непрерывно выгружают в бак для повторного взмучивания (рспульпирования). В результате такой операции получают постоянный поток кристаллов перхлората аммония с влажностью примерно 5%. Промытые кристаллы загружают непосредственно в емкость, заполненную н

страница 26
< 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 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Скачать книгу "Перхлораты: свойства, производство и применение" (2.31Mb)


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

 

 

Реклама
свадебный букет из анемонов купить
Фирма Ренессанс: лестница для дачного дома - качественно, оперативно, надежно!
скоба к изо
складочная 6 стр 1

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
(10.12.2016)