Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Ом"1-см"1 ................ 1 -10-16
Статическая диэлектрическая проницаемость
при —33,2 °С . . .......... 2,048
при 100G................ 1,970
Дипольный момент жидкого хлора (от —65 до
18 0G) .............. 0,23
На рис. 2-1 приведена диаграмме Молье для хлора. Примеры пользования диаграммой Молье:
1\ Жидкий хлор и его насыщенный пар находятся при температуре 10 °С, парос оде ржание х = 0,2. Состояние этой системы характеризуется точкой А. В точке А абсолютное давление P = 5,124 ат, энтальпия і ~ 114,7 ккал/кг, энтропия S= 1,054 ккалДкг • °С), удельный объем F = 12,2 л/кг.
2. Состряяие хлора, находящегося при 80 9G и абсолютном давлении 1 ат, характеризуется точкой В. В этих условиях хлор находится в состоянии перегретого пара. В точке В энтальпия і ~ 174 ккал/кг, энтропия S — 1,302 ккал/(кг*°С), удельный объем F = 415 л/кг.
Давление пара хлора при различных температурах приведено на рис. 2-2. Растворимость хлора в воде и растворах поваренной соли приведена на рис. 2-3. При охлаждении раствора хлора в воде до температуры ниже 9,6 °С выпадают желтые октаромбические кристаллы гидрата хлора С1а-тгНаО (п = 12, 10, 8, 7, 4; по последним данным, п = 6). ^
Разложение гидрата хлора происходит по реакции
^
[Gl2.6H2O]TB С12газ+6Н20жидк
Парциальное давление хлора над его гидратом возрастает с повышением температуры:
*, °G ..•..•. О 2 4 6 8 9 9,6 10 12 14 16
Pn1. мм рт. ст. , , « 249 320 398 496 620 701 760 797 992 1246 1520
Предельная температура существования твердого гидрата хлора при атмосферном давлении равна 9,6 °С. При —0,24 °С и парциальном давлении хлора 244 мм рт. ст. одновременно существуют четыре фазы: твердый гидрат, лед, вода, насыщенная хлором, и газовая смесь (хлор + пары воды). При температуре ниже —0,24 °С разложение гидрата хлора протекает по реакции
[Cl2-6H2O]TB Z=I С12газ +6Н20тв
При этом парциальное давление хлора составляет:
/,°С.......... -0,24 -1 —2 —3 -4 —6 —8 -10
Pclt, мм рт. ст...... 244 234 223 213 203 185 169 156
80 SO 100 110 120 130 IUO 150 WO 770 160 WO
. Энтальпия С , ккал/кг Рис. 2-1. Диаграмма Молье і — IgP для хлора.
Растворимость гидрата хлора в воде приведена ниже:
Растворимость» Растворимость,
Температура, 0C г/100 г H2O Температура, 0C г/100 г H2O
—0,24 0,490 9 0,908
О 0,507 12,5 1,112
3 0,615 20 1,854
6 0,714 , 27 3,690
7 0,869 28,5 ( 3,627
В сильно разбавленных водных растворах гидрат хлора гидро-лизуется с образованием HGl и HOCL ,
Рис. 2-2. Зависимость Рис. 2-3. Растворимость хлора
давления паров жидкого в воде и растворах хлористого нат-
хлора от температуры, рия при различных температурах.
і
і
При введении соли аммония в водный раствор хлора образуются треххлористый азот и HGL Треххлористый азот NCl3 образуется
при взаимодействии аммиака или солей аммония с хлором или хлорноватистой кислотой:
NH3 + 3Cl2 —>¦ NC13 + 3HC1 (2.1)
NH4C14-3C12 —> NC13+4HC1 (2.2)
NH4C1+3H0C1 —> NC13 + 3H20 + HC1 (2.3)
При взаимодействии хлористого аммония с хлорноватистой кислотой при рН = 9,5 образуется монохлорамин, при рН = 4,5 и температуре 32 °С и выше — треххлористый азот, при температуре ниже О 0C NCl3 не образуется.
Треххлористый азот представляет собой ярко-желтую, маслообразную жидкость с сильным запахом, пары которой раздражают слизистую оболочку глаз.
Плотность NCl3 равна 1,653 г/см3, мол. в. 120, 366, температура плавления —40 °С, температура кипения 71 °С. Треххлористый азот нерастворим в воде, но растворим в бензоле, сероуглероде хлороформе, двуххлористой сере, медленно разлагается на рассеянном свету. При хранении под холодной водой разлагается в течение
24 ч на азотную и соляную кислоты. Перегоняется без разложения в воздухе, в среде водорода, кислорода, этилена, но взрывается в среде озона, а также при соприкосновении с жирами. При работе с трех-хлористым азотом необходимо соблюдать соответствующие меры безопасности (надевать перчатки, защищать лицо щитом).
Если в рассоле, поступающем на электролиз, или в воде, применяемой для охлаждения хлора в холодильниках смешения, присутствует аммиак, соли аммония или амины, NCl3 может появляться как примесь к хлору. При сжижении такого хлора треххлористый азот практически полностью переходит в состав жидкого хлора.
При испарении жидкого хлора NCl3, вследствие высокой температуры его кипения, концентрируется в остатке жидкого хлора и может послужить причиной сильных взрывов. При полном испарении жидкого хлора в проточном испарителе опасность концентрирования NCl^ исключается.
Частые взрывы в аппаратах для очистки ацетилена объясняются образованием в них NCl3 из хлорной извести и примесей аммиака, присутствующего в ацетилене.
Газообразный хлор, получаемый электролизом водных растворов щелочных металлов, должен содержать не менее 96% хлора и не более 2% CO3 и 1% H2. Хлор, полученный методом электролиза с диафрагмой, должен содержать не более 0,5% H2. Содержание влаги после осушки не должно превышать 0,04 вес. %.
