Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
NaC104+NH4Cl==NH4Cl04+NaCl (8.24)
После охлаждения раствора выделяются кристаллы NH4ClO4, а хлорид натрия остается в растворе. При упаривании маточных растворов NaCl отделяется в виде кристаллов и после промывки от NH4ClO4 может быть возвращен в производственный цикл.
Этот метод был видоизменен [138] путем замены хлористого аммония соляной кислотой и аммиаком. При этом растворы перхлората натрия обрабатывают соляной кислотой или хлористым водородом, а также аммиаком по реакции:
NaClO4 + HCl + NH3 = NH4ClO4 + NaCl (8.25)
Получаемый в качестве отхода NaCl не может быть использован в качестве товарного продукта, так как даже после промывки загрязнен перхлоратом аммония. При совмещении производств перхлората и хлората хлорид натрия может быть использован в производстве хлората, что позволяет иметь производство без неиспользуемых отходов.
Предложено проводить обменное разложение перхлората натрия с бикарбонатом аммония [139].
NaClO4+NH4HCO3 = NH4ClO4+NaHCO3 ' (8.26)
Иыделяемый при этом бикарбонат натрия может быть переведен в кальцинированную соду.
Процесс может проводиться также с карбонатом аммония в атмосфере CO2 под давлением до 20 ат [140].
Вместо бикарбоната аммония двойное разложение растворов NaClO4 может проводиться газообразной двуокисью углерода и аммиаком [141].
2NaClO4 + 2NH3 + CO2 + 2H2O = 2NH4ClO4+Na2CO3 (8.27)
После отделения кристаллов перхлората аммония маточные растворы обрабатывают CO2 и образующийся бикарбонат выпадает в осадок. Преимуществом всех методов обмена с карбонатами аммония является получение в качестве отхода кальцинированной соды, однако масштабы производства перхлората аммония несоизмеримы с масштабами производства кальцинированной соды. Поэтому при сравнительно малом масштабе производства дополнительные затраты, связанные с использованием карбонатной схемы, не окупаются стоимостью получаемой кальцинированной соды.
Предложено обрабатывать перхлорат натрия фосфорной кислотой и аммиаком [142] с получением перхлората аммония и натрийаммо-нийфосфата
NaClO4+H3PO4+2NH3 = NH4ClO4+NaNH4HPO4 (8.28)
Взаимодействие между перхлоратом натрия и солью аммония, например сульфатом аммония, можно проводить в безводном растворителе, например в жидком аммиаке [143], с получением безводного NH4ClO4. В жидком аммиаке можно получать перхлорат аммония взаимодействием перхлората калия с хлористым аммонием [144]. При этом хлористый калий выпадает в осадок, а перхлорат аммония выделяют из раствора.
Из многочисленных вариантов проведения обменного разложения перхлоратов' щелочных металлов с солями аммония промышленное применение получил только обмен с хлористым аммонием, а также обработка перхлората натрия соляной кислотой и аммиаком. Разделению продуктов реакции — NH4ClO4 и NaCl — способствует более сильная температурная зависимость растворимости NH4ClO4 в воде по сравнению с зависимостью растворимости поваренной соли [133].
Принципиальная схема производства перхлората аммония обменной реакцией между перхлоратом натрия, аммиаком и соляной кислотой приведена на рис. 8-13 [5]. При проведении процесса особые требования предъявляются к чистоте исходных реагентов и растворов во избежание накопления загрязнений в производственном цикле. Растворы перхлората натрия, поступающие на обменное разложение, подвергаются тщательной очистке от примеси хроматов, тяжелых металлов и хлоратов.
К чистоте соляной кислоты и аммиака также предъявляются повышенные требования.
При обменной реакции получают раствор, содержащий примерно 30% перхлората аммония и 15% хлористого натрия. Температура в реакторе поднимается за счет тепла нейтрализации соляной кислоты аммиаком. Для регулирования температуры и предотвращения ее чрезмерного повышения применяют рециркуляцию маточных " растворов после кристаллизации через реактор. Температуру в реакторе поддерживают на таком уровне, чтобы не достигалось насыщение раствора по перхлорату аммония и он не выпадал в осадок. Значение рН растворов после реактора поддерживается на уровне 5,5,
Применяется двухступенчатое регулирование рН, на первой ступени — изменением количества подаваемой в реактор соляной кислоты, на второй ступени — корректировкой рН в промежуточном сборнике, подачей нужного количества аммиака.
Большое значение придается кристаллизации перхлората аммония, которая может проводиться как периодическим, так и непрерывным способом. Регулирование размеров кристаллов и их качества достигается изменением степени перенасыщения растворов
NaCIO4
NH4CIO4 на сушку
NaCI
Рис. 8-13. Принципиальная схема производства перхлората аммония по обменной реакции между перхлоратом натрия, аммиаком и соляной кислотой: l
/ — бак для приема NaClO4 из цеха электролиза; 2 — бак для очистки раствора от хроматов и тяжелых металлов; з — бак для очистки раствора от хлоратов; 4 — реактор; 5, 10 — кристаллизаторы; б — центрифуги для кристаллов NH4ClO4; 7 — аппарат для выпарки маточных растворов; * — центрифуга кристаллов NaCl; 9 — бак для растворения.
