Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
-ч
новителя окиси углерода. В некоторых странах, особенно при небольших масштабах производства, получают хлористый алюминий хлорированием алюминия или алюминиевых отходов.
Выпуск безводного хлористого алюминия в США составляет 38— 40 тыс. т/год, кристаллогидрата AlCl3•6H2O и растворов хлористого алюминия — около 26 тыс. т/год.
В СССР разработка промышленного способа получения хлористого алюминия из отечественного сырья была начата в конце 20-х годов и завершилась в 1935 г. пуском первого в стране цеха хлористого алюминия по способу Казарновского [37]. Способ основан на хлорировании каолиновых брикетов в присутствии окиси углерода в шахтной печи.
В соответствии с ГОСТ 4452—66 хлористый алюминий выпускают двух сортов:
Содержание, %
AlCl3, не менее TiCl4, не более FeCl3, не более Размер частиц, мм, не более
»
I сорт
99,0 0,5 0,05
5
II сорт
98,5 0,8 0,15
5
Растворы хлористого алюминия, согласно ТУ БУ-Х-101 — содержат не менее 350 г/л AlCl3. Способ получения растворов хлористого алюминия основан на растворении гидрата окиси алюминия в соляной кислоте с последующей нейтрализацией избыточной кислоты. Если растворы AlCl3 применяются в качестве коагулянтов, нейтрализацию производят известью. Для получения закрепителя керамических форм в литейном производстве нейтрализацию производят алюминиевым порошком [38].
Сырье [39, 40]. В состав брикетов, приготовленных для производства хлористого алюминия, входит каолин и технический глинозем.
Каолин — тонкодисперсная пластичная порода, основной составляющей которого является минерал каолинит Al2O3 •,2SiO2 •2H2O. Первичные каолины, образующиеся в результате выветривания, обычно «подвергают обогащению (отмучиванию). Основные месторождения каолина в СССР — Кыштымское (Урал), Положское и Просяновское (УССР), Трошковское (Сибирь). В производстве хлористого алюминия преимущественно используют обогащенный каолин кыштымского месторождения, выпускаемый в соответствии с ГОСТ 4193—63 следующих сортов:
Содержание, %
Al2O3, не менее . . Fe2O3, не более . . . Fe2O3 + TiO2, не более Влага, не более . , .
* і
¦ f
I I ¦
I сорт
37 1
1,6 20
II сорт
36
1,2 1,9 20
Ш сорт
35 2,5 3,0 20
Для определения пригодности каолина его обычно испытывают на водо поглощение, пористость и прочность брикетов в сочетании с пробами на хлорируемость в стандартных условиях. Например,
кыштымский каолин, прокаленный при 800 *С, характеризуется следующими данными:
Водопоглощение, %................. 35—36
Кажущаяся пористость, % ............. 47—48
Предел прочности при сжатии, кгс/см2 ........ 115—120
Степень извлечения Al2O3 (хлорирование в течение 5 ч
при 10000C) . ;................. 32—33
Глинозем сс-формы выпускают нескольких марок по ГОСТ 6912—64. Содержание примесей колеблется от 0,1 до 0,25% SiO2, от 0,02 до 0,04% Fe2O3 и от 0,02 до 0,04% CaO.
Технологическая схема и отдельные стадии производства [41,42]. Способ получения хлористого алюминия включает несколько стадий.
Получение окиси углерода в специальных генераторах газификацией каменноугольного кокса кислородом. Суммарно основные реакции горения и газификации выражаются уравнениями
С+ O2 = CO2+ 97 650 кал/моль С + у2Оа —СО+29 430 кал/моль СО + 1/2O2 = CO2 + 68 220 кал/моль С02 + С = 2СО—38 790 кал/моль
Равновесное содержание СО и CO2 в газовой смеси зависит У)т температуры, при 925 °С оно составляет соответственно 96 и 4%. Поскольку двуокись углерода проходит в генераторе через слой кокса, раскаленного до 1300—1600 °С, реакция восстановления протекает с большой скоростью и высоким выходом.
В генераторе возможны также побочные реакции компонентов шихты с влагой, летучими углеводородами, серой и другими примесями, содержащимися в коксе
С + H2O = СО + H2 CH4+2O2 = CO2 + 2H2 О С+2Н20 = С02 + 2Н2 S + 02=S02
ЗС + 2H2O = CH4+2CO S + H2 = H2S
Летучие углеводороды и влага выделяются главным образом в верхней части генератора во время сушки и разогрева кокса, практически не достигая зоны газификации.
При установившемся температурном режиме получается газ сле-
дующего состава (в %):
СО, не менее ........ 92
CO2, не более........ 2
CH4 + H2, не более..... 4
N2............. 1,5-2,5
O2, не более ........ 0,4
Температура газа на выходе из генератора в период розжига Должна быть примерно 100 0G, а при установившемся режиме — около 250 °С. Понижение температуры на выходе из генератора указывает на уменьшение ее в зоне газификации и сопровождается заметным увеличением содержания двуокиси углерода.
Приготовление^ сушка и прокаливание каолиновых брикетов. Сырой каолин и глинозем замешивают с водой и паром до получения пластичного теста. Количество добавляемого глинозема составляет 10—20% массы каолина, содержание влаги 30—40%.
Брикеты сушат топочными газами при 300 °С в сушилке конвейерного типа с непрерывно движущимися перфорированными ковшами [43]. После сушки содержание влаги в брикетах снижается до 17-18%.
