Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Хлор насыщен водяными парами. Сушка хлора производится в две ступени. Сначала его охлаждают до 20—30° С в холодильниках для конденсации из него влаги, а затем для окончательной осушки, подают в башни с насадкой, орошаемые купоросным маслом. Сухой хлор по стальным трубопроводам (сухой хлор не разрушает металл) вентиляторами или ротационными компрессорами перекачивается в цеха-потребители. На ряде" предприятий производят ожижение хлора. Хлор сжижают тремя методами: 1) при давлении 10•1O5—12•1O5 Н/м2 и комнатной температуре, 2) атмосферном давлении H низкой температуре около —50° С и 3) давлении 3-105 — 6-105 Н/м2 и температуре от —5 до —25° С. Жидкий хлор заливают в стальные баллоны, бочки или цистерны емкостью до 50 т и в таком виде передают потребителям.
3. производство соляной кислоты
Соляная кислота представляет собой раствор хлористого водорода в воде. Хлористый водород — бесцветный газ, имеющий т. пл. —114,2° С и т. кип. —85° С. Хлористый водород очень хорошо
¦ Растворяется в воде, причем растворимость его сильно зависит от температуры. При давлении газа 760 мм рт. ст. 1 л воды при 0° С
растворяет 525,2 л HCl (в растворе 46,15 вес % HCl), при 18° С — 451,2 л HCl (в растворе 42,34 вес. % HCl). Хлористый водород с водой дает азеотропную смесь, содержащую при 760 мм рт. ст. ^0,24% HCl и кипящую при 110° С. Хлористый водород исполь-
зуется в значительных количествах для гидрохлорировання органических соединений.
Соляная кислота применяется для производства неорганических солей цинка, бария и др., в цветной металлургии, гальванопластике, для получения хлоропрена CH2CClCHCH2, винилхлорида CH2CHCl, для производства анилиновых красителей, гидролиза крахмала (получение спирта) и в ряде других производств. По ГОСТу выпускается соляная кислота концентрацией не менее 27,5 и 31% HCl. Производство соляной кислоты осуществляется в две стадии: получение хлористого водорода и абсорбция хлористого водорода водой. Различные способы производства соляной кислоты отличаются друг от друга методами получения хлористого водорода.
Сульфатный метод производства хлористого водорода является одним из старейших процессов химической промышленности. Он основан на взаимодействии хлористого' натрия с купоросным маслом по реакции
2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl — 68,25 кДж
Реакция проводится при 500—550° С в муфельных печах, при этом получается твердый сульфат натрия и газ, содержащий 30—40% хлористого водорода. Ныне сульфатный метод почти полностью вытеснен более эффективным прямым синтезом HCl.
Синтез хлористого водо р'о д а производится из хлора и водорода, получаемых при электролизе водных растворов поваренной соли. Водород сгорает в хлоре с выделением тепла:
Н.2 + С12 ^ 2HCl+184,2 кДж (44,1. ккал)
Константа скорости этой реакции k увеличивается с повышением температуры по уравнению Аррениуса. Константа равновесия реакции образования хлористого водорода
Кр = Рнсі/(Рн2- Pcu) (VII.12)
ИЛИ
*Р = 4^/(1-?)'. (V»-13)
где р — парциальные давления компонентов. Влияние температуры выражается уравнением
Ig Kp = -^--0,44 lgr + 2,16. (VII.14)
Из уравнений (VII. 13), (VII. 14) была определена зависимость хр от температуры;
/,°С........"...... 17 727 1727 2227
хр................2,51 • 10"17 1,34 ¦ 10"5 0,41 • 10"2 1,30 • 10~2
которая свидетельствует о том, что распад HCl на элементы становится заметным лишь при очень высоких температурах — выше 1500°. Практически проводят спокойное невзрывное горение водорода в хлоре при 2300—2400° С. В реакционной смеси имеется 5—10%-ный избыток водорода, позволяющий более полно исполь-
110
І
too
I"
&
зо
вп
106°
•\-
і
]
зовать хлор. Взаимодействие хлора с водородом осуществляется в печах .(см. ч. I, рис. 26), работающих в режиме, близком к вытеснению. Выходящий из печи газ содержит 80—90% HCl, что позволяет вырабатывать соляную кислоту концентрацией более 31 %. Значительные количества хлористого водорода получают в качестве побочного продукта на предприятиях органического синтеза.
Абсорбция хлористого водорода водой сопровождается образованием гидратов и идет с выделением тепла. Без отвода тепла растворения нельзя получить' кислоту, более концентрированную, чем азеотропная смесь. Для получения кислоты более высокой концентрации принимались меры для интенсивного отвода в окружающую среду тепла растворения, что сопряжено с чрезвычайной громоздкостью абсорбционной установки. В СССР А. М. Гаспаряном был предложен метод поглощения хлористого водорода водой без отвода в окружающую среду тепла растворения HCl, т. е. в адиабатических условиях. При этом может происходить адиабатическое повышение температуры, которое рассчитывается по уравнению (III.89) (см. ч. I). Однако тепло абсорбции компенсируется затратой тепла на интенсивное испарение воды.
