Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Для получения сульфата и хлористого водорода вместо серной кислоты можно использовать смесь SO2 и O2, пропуская ее через слой кристаллов поваренной соли, подогретой до необходимой температуры. Аналогично описанному ранее процессу взаимодействия NaCl и H2SO4, предложено [121 получать хлористый водород и сульфат натрия, калия или кальция в псевдохлоридов перечисленных выше металлов с двуокисью серы и кислородом:
NaCl+SO2+ 0,5O2+ H2O ^NaHSO4+HCl (9.8)
NaCl+ NaHSO4 —* Na2SO4 + HCl (9.9)
Однако этот процесс, известный под названием процесса Хар-гривса, не подучил широкого применения в промышленности.
на
Табсор depart
Топливо
H2SO4
^5
Na2SO4
Рис. 9-6. Схема сульфата и HCl с кипящим слоем:
і — реакционный а бункер-питатель; з -
воздуходувка; 5 серной кислоты; 7 — сепараторы; 8
получения в 3 аппарате
шарат; 2 —
— топка; * —
— испаритель в — бункер;
— горел KK.
ожиженном слое реакцией
1 Продолжаются работы по усовершенствованию аппаратуры для получения сульфата натрия и хлористого водорода из NaCl и серной кислоты [13,14]. Предложена следующая схема: процесс ведут в двух последовательно включенных реакторах, причем во втором реакторе массу для более полного превращения нагревают в токе горячего газа [15].
Синтез хлористого водорода из элементов
Синтетический хлористый водород получают сжиганием водорода с хлором по уравнению:
H2+ Cl2 2HCl+44 120 кал
(9.10)
Константу равновесия этой реакции при различной температуре можно определить из выражения:
9554
0,533 Ig T -2,42
(9.11)
где T — абсолютная температура, 0K. )
Доля хлористого водорода X, диссоциированного при данной температуре, может быть определена из выражения:
К
(I-*)2
(9.12)
Значение степени диссоциации хлористого водорода при различных температурах приведено ниже:
Температура, °С
20 400 * 700
Доля диссоциированного HGl
2,95 Ю-*7 4,35-10-8 . 9,75- 10-е
Температура, °С
1200 1700 2200
Доля диссоциированного HCl
5,32 Ю-* ?,77-10"3 1,22-10-2
Диссоциация хлористого водорода наблюдается в заметной степени только при температурах выше 2000 °С.
При обычной температуре, в отсутствие катализаторов или световых лучей, реакция между Cl2 и H2 не идет. Реакция может быть инициирована нагреванием, путем воздействия катализаторов или светового облучения и протекает затем по цепному механизму со взрывом.
Реакция хлора с водородом является типичным примером фотохимической реакции. При облучении световыми лучами с длиной волны 4800 А квднтовый выход высок и составляет 104—10е. Фотохимическое инициирование реакции предлагалось использовать для выжигания примесей водорода в хлоре [16].
Тщательно высушенные Cl2 и H2 не вступают в реакцию между собой. Примеси кислорода снижают скорость реакции между Cl2 и H2, по-видимому, вследствие соединения кислорода с атомарным
31
483
водородом и возрастания вероятности обрыва цепной реакции Cl2 и H2. В технике используют термическое инициирование реакции, сжигая водород с хлором в факеле горелки. Спокойное течение реакции без взрывов обеспечивается равномерным поступлением хлора и водорода и смешением их только в факеле пламени горелки.
Процесс синтеза хлористого водорода из элементарных веществ протекает с выделением большого количества тепла. При сжигании водорода ц хлоре в соотношении, близком к стехиометрическому, температура в факеле горелки достигает 2200 °С.
При всех конструкциях печей для синтеза хлористого водорода факел пламени не должен непосредственно касаться стенок аппарата во избежание очень быстрого их перегорания. Даже при соблюдении этого условия стенки аппаратов необходимо охлаждать для предотвращения чрезмерно быстрого выхода аппаратов из строя. Однако при охлаждении стальных или других металлических аппаратов нельзя допускать понижения температуры внутренних стенок ниже точки росы во избежание конденсации влаги и образования на поверхности аппарата пленки соляной кислоты, быстро разрушающей металлические части печи. Необходимо учитывать, что точка росы концентрированной кислоты при том же парциальном давлении водяных паров на несколько десятков градусов выше, чем чистой воды. Это обусловлено сильным снижением парциального давления паров воды над концентрированной кислотой. Хлориды металлов, образующиеся при коррозии и растворяющиеся в кислоте, могут дополнительно снижать парциальное давление паров воды над кислотой и повышать температуру образования жидкой фазы на стенках.
Парциальное давление паров воды в синтетическом хлористом водороде зависит от влажности исходных хлора и водорода, а также от содержания в них кислорода. Свободный кислород соединяется с водородом, образуя пары воды. Двуокись углерода также может частично восстанавливаться до окиси углерода с образованием некоторого количества паров воды.
Состав синтетического хлористого водорода зависит от загрязнений, содержащихся в исходных хлоре и водороде. Некоторые загрязнения вносятся в продукты реакции в результате коррозионного разрушения стенок аппаратов для синтеза и охлаждения газов. Наиболее вероятно загрязнение хлористого водорода хлоридами металлов, попадающими в виде возгона. Поэтому, если потребители хлористого водорода предъявляют высокие требования к его качеству, применяется графитовая или кварцевая аппаратура.
