Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Хлорирование окислов железа редко используется для промышленного получения хлорного железа. Однако при хлорировании
комплексного природного сырья, содержащего Fe2O3h FeO, хлорное железо может образоваться в качестве побочного продукта. В отсутствие восстановителя окись железа хлорируется более энергично, чем закись. Так, степень хлорирования за 4 ч составляет 37,7%, a FeO в аналогичных условиях 5,45% [226].
При добавлении восстановителя (например, древесного угля) резко снижается энергия активации, причем по сродству к хлору окислы проявляют противоположные свойства. Так, закись железа хлорируется с достаточной скоростью уже при 200 °С» тогда как для окиси железа требуется температура 300 °С.
ного кристаллогидрата и растворов.
Первые промышленные установки были пущены в Германии: для получения шестиводного хлорного железа в 1923 г., безводного продукта — в 1933 г.
В США объем производства хлорного железа (безводного и шестиводного) составляет около 40 тыс. т, в Японии 7,5 тыс. т [227]. В СССР производство безводного хлорного железа было организовано после войны.
В соответствии с ГОСТ 11159—65, качество безводного хлорного железа должно отвечать следующим требованиям (в вес. %):
Растворы хлорного железа получаются как отходы производства бромсодержащих веществ и при улавливании абгазного хлора растворами хлористого железа. По ТУ 6-01-334—69 и ТУ 6-602—70 выпускают растворы, содержащие 30 и 40% FeCl3.
Кристаллогидрат FeCl3 ? 6H2O выпускают только реактивный в соответствии с ГОСТ 4147—65 (марки «хч», «чда» и «ч»).
Технология получения безводного хлорного железа хлорированием стального скрапа включает следующие стадии: подготовку сырья, составление шихты, хлорирование, конденсацию даров хлорного железа и очистку отходящих газов от пылевидного продукта и хлора.
Технологическая схема процесса представлена на рис. 10-16.
Шихта состоит из смеси мелкого и крупного стального лома в соотношении 1:1. При длине более 500 мм лом режется специальными ножницами. Шихта периодически загружается в хлоратор через верхнюю крышку.
Хлоратор представляет собой стальной вертикальный цилиндрический аппарат. Он состоит из 6 царг: первые четыре царги имеют рубашки для охлаждения водой, пятая царга внутри футерована
Производство хлорного железа
Хлорное железо выпускают в виде безводной соли, шестивод-
I сорт
FeCl3, не менее........
FeCl2, не более ........
Нерастворимый остаток» не более
97 1
2
Не определяют
диабазовой плиткой, шестая имеет крышку и служит для загрузки сырья. В нижней части хлоратора вмонтирована колосниковая решетка, также охлаждаемая водой. Внутренний диаметр хлоратора 0,5 м, высота около 6 м.
Рекомендуется поддерживать шихту на уровне газохода и не снижать этот уровень более чем на 0,5 м. Хлор подают в нижнюю часть печи по стальному трубопроводу. Расход хлора в зависимости от заданной производительности колеблется от 75 до 120 м3/ч.
Вода
6
Рис. 10-16. Технологическая схема производства хлорного железа:
1 — хлоратор; 2 — конденсаторы хлорного железа; з — камера для отделения пыли; 4—скруббер; 5—циркуляционный бак; в — барабаны для готового продукта.
Для предотвращения образования FeCl2 содержание хлора в отходящих газах должно поддерживаться в пределах 3—12%. В отсутствие крупного стального лома печь может работать на мелком ломе, что увеличивает реакционную поверхность. Вследствие этого возрастает количество образующегося хлористого железа, поэтому необходимо повышать расход хлора, поддерживая определенный избыток его в отходящих газах. Рекомендуется также разбавлять хлор, но не ниже 88—90%, так как процесс может замедляться из-за окисления железа кислородом воздуха.
Температура в реакционной зоне достигает 650—750 °С. Периодически (1—2 раза в смену) печь очищается от шлака через люк первой царги. Шлак содержит в основном окись железа, окислы других металлов, присутствующих в виде примесей в ломе, а также некоторые труднолетучие хлориды.
Образующиеся в хлораторе пары хлорного железа вместе с избытком хлора поступают по газоходу в конденсаторы.
Конденсатор для хлорного железа состоит и& двух стальных аппаратов прямоугольного сечения, соединенных между собой в нижней части общей камерой. В камере расположено разгрузочное устройство, представляющее собой полый вал, охлаждаемый водой, на
который насажены гребки. Конденсатор имеет рубашку для охлаждения водой, поверхность охлаждения каждого аппарата равна 16,8 м2.
В первом по ходу газа аппарате конденсируется примерно 2/3, а во втором около 1J3 всего количества полученного продукта. Хлорное железо выгружается из конденсатора с помощью шнека в железные барабаны или деревянные бочки емкостью 100—110 л.
Из конденсатора отходящие газы, содержащие мельчайшие частицы хлорного железа, поступают в пылевую камеру — стальной прямоугольный аппарат с коническим дном, внутри которого имеется перегородка для изменения направления потока газа. Объем камеры 16 м3.
Благодаря изменению скорости и направления потока в камере пыль отделяется от газовой фазы. Мелкие частицы хлорного железа оседают в нижней части камеры и собираются в барабанах. При общей производительности установки 10 т/сут из пылевой камеры выгружается около 350 кг/сут.
