Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Реакцийw-
ныS за зы
Термопара,
Печь заполняют на высоту 600—700 мм кусками битого и предварительно высушенного графита, который служит подушкой для распределения хлора. Непосредственно на графит загружают ферросилиций, поддерживая высоту слоя шихты в пределах 250—350 мм. Производительность печи — около 2 т/сут SiCl4.
Для хлорирования ферросилиция используют испаренный жидкий хлор. Газообразный электролитический хлор, содержащий примеси
двуокиси углерода и кислорода, окисляющие кремний, для этой цели не применяется. Хлор подают в печь через распределительный коллектор. Реакция хлорирования протекает с выделением большого количества тепла, которое отводится водой через стенки аппарата. Температура в зоне реакции колеблется в пределах 800— 1200 °С.
Реакционные газы из печи хлорирования поступают в конденсатор, состоящий из двух вертикальных труб с общим конусным бункером. Внутренний диаметр труб 400 мм, высота 5200 мм, объем бункера 2 м3. Внутри труб расположены скребковые мешалки, снимающие со стенок сконденсировавшиеся хлориды. Трубы и бункер снабжены рубашками. В рубашку первой трубы подают воду для охлаждения, в результате чего конденсируется и осаждается основная масса твердых возгонов. Вторую трубу конденсатора и конусный бункер во избежание конденсации в них паров четыреххлористого кремния обогревают паром, поддерживая температуру SO—120 °С. Всего в конденсаторе улавливается примерно 90—95% твердых хлоридов и других возгонов.
Окончательную очистку паров четыреххлористого кремния от твердых хлоридов и других примесей проводят в дополнительном •сухом конденсаторе, обогреваемом паром, либо в скруббере, орошаемом четыреххлористым кремнием. При мокрой очистке достигается практически полное удаление всех твердых частиц, однако такая установка громоздка и требует дополнительных энергетических затрат.
Рис. 10-8, Двухконусныи аппарат для хлорирования ферросилиция.
В скруббере, представляющем собой вертикальную колонну с распределительными тарелками, реакционные газы движутся противотоком жидкому четыреххлористому кремнию, который промывает газы, увлекая твердые частицы. Поступающая в кипятильник суспензия подвергается отпариванию. Пары SiCl4.после конденсации вновь возвращаются на орошение скруббера, а скапливающиеся в кипятильнике твердые хлориды и другие частицы периодически выгружаются.
Пары четыреххлористого кремния конденсируются в трубчатых холодильниках, охлаждаемых последовательно водой и рассолом. Полученный сырец подвергают ректификации в системе, состоящей из перегонного куба, ректификационной колонны, дефлегматора, змеевиковых холодильников и сборников кубовых остатков и готового продукта. Ректификационная колонна представляет собой стальную трубу, заполненную керамическими кольцами размером 50x50x5 мм. Вначале, для удаления растворенного в сырце газообразного хлора, змеевиковый холодильник включают как обратный и нагревают смесь до тех пор, пока температура паров после дефлегматора не достигнет 55 °С. После этого переключают холодильник и отбирают основную фракцию SiCl4 в сборники готовой продукции. Отбор готового продукта прекращают, когда температура паров достигнет 75 °С.
В качестве отходов получают твердые хлориды и частицы, осаждаемые при сухой и мокрой очистке реакционных газов. Эти отходы в настоящее время не используются, а разлагаются водой в "специальных емкостях.
Отходящие газы различных стадий процесса (конденсации и ректификации, разложения твердых и кубовых остатков) направляют сначала в камеру гидролиза четыреххлористого кремния, выполняемую из кирпича и футерованную изнутри диабазовой плиткой. Для лучшего соприкосновения газов с водой камера разделена на отсеки, в которых вращаются распылители, создающие плотную завесу из брызг воды. Непоглощенные отходящие ,газы (в основном хлор) удаляют из камеры воздушным эжектором и передают в колонну, орошаемую известковым молоком. Кислые шламовые воды из разлагателя направляют в отстойники-нейтрализаторы.
На некоторых зарубежных предприятиях [57, 80], а также на одном из отечественных заводов в производстве четыреххлористого кремния применяют горизонтальные печи хлорирования (рис. 10-9). При этом изменяется и конденсационная система, практически составляющая одно целое с хлоратором.
Диаметр горизонтальной части печи 600 мм; с одной стороны зта часть печи закрывается дверцей, охлаждаемой водой, а с другой — переходит в первую конденсационную трубу. Печь имеет также небольшую вертикальную трубу, заканчивающуюся заслонкой, через которую загружают ферросилиций. Горизонтальная и вертикальная трубы, а также штуцер для ввода хлора снабжены рубашками для охлаждения. Температура охлаждающей воды на выходе из рубашек
5за*
Ферросилиций
\кк\\і\к\ш:
/ Вода
SiCI
Твердые хлориды
вертикальной и горизонтальной труб должна быть не выше 60— 69 0C, а на выходе из рубашек шнека конденсационной трубы, из
дверцы и хлорного штуцера — не выше 50—55 °С. При соблюдении этих условий можно предотвратить коррозионное разрушение аппаратуры.
