Как сделать газообразный хлор
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Получение газообразного хлора должно осуществляться, как правило, с использованием испарителей. В качестве испарителей должны использоваться преимущественно проточные теплообменные аппараты. Применение объемных испарителей допускается только при соответствующем техническом обосновании и согласовании с Госгортех-надзором России. [1]
Для получения газообразного хлора требуется устройство обогреваемого испарителя. Несколько хлорных баллонов устанавливают на весах в вытяжном шкафу и соединяют через коллектор с испарителем хлора. Жидкий хлор, выходящий из баллонов, поступает в теплообменник, где испаряется за счет тепла, подводимого с теплоносителем и в газообразном состоянии подается на осушку. [3]
Для получения газообразного хлора баллон устанавливается вниз вентилем, и тогда из баллона при открывании вентиля будет выходить газообразный хлор. [4]
При использовании в процессе получения АК газообразного хлора он поступает к установке в необходимых количествах по хлоропроводу, передозирование его, даже на 50 %, вызывает небольшое изменение рН золя ( рис. 32, кривая /) и скорость застудневания изменяется не так резко ( возможность мгновенного застудневания исключена); при хранении перемешивание золя не требуется. [6]
Электролитические методы получения металлов ( алюминия, магния) из солевых расплавов, получение газообразного хлора и раствора щелочи электролизом растворов поваренной соли, производство персульфата, перхлората и перманганата, окисление и восстановление органических веществ ( получение йодоформа, электрохлорирование бензола, электровосстановление нитробензола) и многие другие технические применения электролиза приобретают все большее значение. [13]
Способ получения газообразного хлора и устройство для его реализации
Владельцы патента RU 2373138:
Изобретение может быть использовано в области неорганической химии. Способ получения газообразного хлора включает проведение в реакторе окислительно-восстановительной реакции между бихроматом калия и концентрированной соляной кислотой. Скорость реакции и скорость потока образующегося газообразного хлора регулируют путем изменения температуры в реакторе в пределах 40-70°С, а газообразный хлор отводят из реактора. Предложено устройство для получения газообразного хлора. Изобретение позволяет повысить управляемость процесса получения газообразного хлора для стабильного обеспечения хлоридных процессов получения высокочистых металлов в лабораторных и полупромышленных условиях. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано при проведении хлоридных процессов получения высокочистых металлов.
Известен метод получения газообразного хлора, выбранный нами за прототип, который используется в лабораторной и полупромышленной практике для получения хлора, для чего используют химическую реакцию взаимодействия перманганата калия с концентрированной соляной кислотой:
Недостатком данного метода является то, что необходимо непрерывно регулировать скорость подачи соляной кислоты HCl в зону реакции, причем скорость реакции существенно замедляется по мере накопления продуктов реакции (KCl, MnCl2, H2O). Присутствие в зоне реакции воды приводит к уменьшению концентрации соляной кислоты, что тоже является недостатком метода. Серьезным непреодолимым недостатком метода является невозможность существенного изменения скорости потока хлора.
Наиболее близким к заявленному способу является способ получения газообразного хлора [Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ. М., Химия, 1997, с.381, рубрика 761, реакция 4]. Известный способ включает окислительно-восстановительную реакцию, которую проводят между бихроматом калия и концентрированной кислотой:
Наиболее близким к заявленному устройству можно рассматривать устройство, известное из авторского свидетельства SU 1308549, Кл. C01B 7/01, 1987.
Это достигается тем, что в известном способе получения газообразного хлора, включающем реакцию бихромата калия и концентрированной соляной кислоты с образованием газообразного хлора, указанную окислительно-восстановительную реакцию проводят в реакторе, при этом скорость реакции и скорость потока образующегося газообразного хлора регулируют путем изменения температуры в реакторе в пределах 40-70°С, а газообразный хлор отводят из реактора. Данная реакция протекает при повышенных температурах, поэтому отпадает необходимость непрерывного регулирования скорости подачи концентрированной соляной кислоты в зону реакции. При контролируемом изменении температуры от 40°С до 70°С скорость реакции увеличивается почти вдвое, а при понижении температуры в этом диапазоне выделение газообразного хлора контролируемо уменьшается, что дает прекрасную возможность управляемого изменения скорости потока хлора на выходе из реактора. Ниже 25°С реакция образования газообразного хлора прекращается вообще.
Это достигается тем, что в устройстве для реализации способа получения газообразного хлора, включающем реактор с бихроматом калия и концентрированной соляной кислотой, реактор с реагентами помещен в термостат, поддерживающий заданную температуру в пределах 40-70°С с помощью устройства для регулирования температуры.
Способ получения газообразного хлора осуществляется следующим образом. Реагенты в виде бихромата калия и концентрированной соляной кислоты помещают в реактор 6, между реагентами происходит окислительно-восстановительная реакция с выделением газообразного хлора 3, скорость реакции регулируют термостатом 5 с помощью устройства 9 для регулирования температуры реакции, газообразный хлор 3 отводят из реактора по отводной трубе 4 в устройство для очистки 7 и накопитель 8.
Пример реализации способа.
В термостат с устройством для регулирования температуры помещали реактор в виде колбы, в колбу засыпали бихромат калия (45 г) и добавляли концентрированную соляную кислоту (70 мл). Реакция между этими реагентами начиналась сразу же, но ее скорость можно было легко увеличивать путем нагрева колбы с реагентами путем изменения температуры в термостате. Изменение температуры от 40°С до 70°С приводило к увеличению скорости реакции вдвое. Уменьшение нагрева приводило к уменьшению скорости потока газообразного хлора. В лабораторной версии предлагаемого способа и устройства, включенной в технологическую схему получения высокочистых металлов хлоридным способом, с помощью одной «заправки» реактора получали до 300 г высокочистого титана. В целом было произведено более 2000 г высокочистого титана при шести «заправках» реактора.
Таким образом, приведенные результаты показывают, что при проведении процессов получения высокочистых металлов с использованием газообразного хлора предлагаемый способ обеспечивает контролируемое получение хлора с заданной скоростью подачи хлора в реактор для хлорирования металлов и соответственно высокую стабильность совмещенных технологий.
1. Способ получения газообразного хлора, включающий окислительно-восстановительную реакцию между бихроматом калия и концентрированной соляной кислотой, отличающийся тем, что указанную окислительно-восстановительную реакцию проводят в реакторе, при этом скорость реакции и скорость потока образующегося газообразного хлора регулируют путем изменения температуры в реакторе в пределах 40-70°С, а газообразный хлор отводят из реактора.
2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее реактор, заполненный реагентами, отличающееся тем, что реактор с реагентами помещен в термостат, поддерживающий заданную температуру в пределах 40-70°С с помощью устройства для регулирования температуры.
Хлор газ может быть получен путем экстракции из природных материалов,том числе электролиза в виде хлорида натрия раствора ( рассола ) и другими способами.
СОДЕРЖАНИЕ
Добыча газа
Общий процесс: 2 NaCl (или KCl) + 2 H 2 O → Cl 2 + H 2 + 2 NaOH (или KOH).
Электролиз ртутных элементов
По оценкам, во всем мире все еще работает около 100 заводов по производству ртутных элементов. В Японии производство хлористо-щелочного металла на основе ртути было практически прекращено к 1987 году (за исключением двух последних установок по производству хлорида калия, остановленных в 2003 году). В Соединенных Штатах к концу 2008 года останется в эксплуатации только пять ртутных заводов. В Европе на долю ртутных элементов приходилось 43% мощности в 2006 году, и западноевропейские производители обязались закрыть или переоборудовать все оставшиеся хлорно-щелочные ртутные заводы путем 2020.
Электролиз мембранной ячейки (биполярный)
При электролизе диафрагменной ячейки диафрагма из асбеста (или полимерного волокна) разделяет катод и анод, предотвращая повторное смешивание хлора, образующегося на аноде, с гидроксидом натрия и водородом, образовавшимся на катоде. Эта технология также была разработана в конце девятнадцатого века. Существует несколько вариантов этого процесса: ячейка Ле Суэра (1893 г.), ячейка Харгривса-Берда (1901 г.), ячейка Гиббса (1908 г.) и ячейка Таунсенда (1904 г.). Ячейки различаются по конструкции и расположению диафрагмы, в некоторых из них диафрагма находится в прямом контакте с катодом.
Соли раствор непрерывно подают в анодное отделение и течет через диафрагму в катодный отсек, где каустической щелочи производится и рассол частично истощены. В результате диафрагменные методы производят щелочь, которая довольно разбавлена (около 12%) и имеет более низкую чистоту, чем методы с использованием ртутных элементов.
Электролиз мембранных ячеек
Этот метод более эффективен, чем мембранная ячейка, и дает очень чистый гидроксид натрия (или калия) с концентрацией около 32%, но требует очень чистого рассола.
Другие электролитические процессы
Другие методы
Эта реакция осуществляется с использованием хлорида меди (II) (CuCl 2 ) в качестве катализатора и проводится при высокой температуре (около 400 ° C). Количество извлеченного хлора составляет примерно 80%. Из-за чрезвычайно агрессивной реакционной смеси промышленное использование этого метода затруднено, и несколько пилотных испытаний в прошлом потерпели неудачу. Тем не менее, последние события обнадеживают. Недавно Sumitomo запатентовала катализатор для процесса Дикона, в котором используется оксид рутения (IV) (RuO 2 ).
Небольшие количества газообразного хлора можно получить в лаборатории, поместив концентрированную соляную кислоту в колбу с боковым рычагом и присоединенной резиновой трубкой. Затем добавляют диоксид марганца и колбу закрывают пробкой. Реакция не является сильно экзотермической. Поскольку хлор плотнее воздуха, его можно легко собрать, поместив трубку в колбу, где он вытеснит воздух. После заполнения колбу для сбора можно закрыть пробкой.
Перманганат калия можно использовать для образования газообразного хлора при добавлении к соляной кислоте.
Мембраны промышленного производства
Крупномасштабное производство хлора включает несколько этапов и множество единиц оборудования. Приведенное ниже описание типично для мембранной установки. Завод также одновременно производит гидроксид натрия (едкий натр) и газообразный водород. Типичная установка состоит из производства / обработки рассола, операций с ячейками, охлаждения и сушки хлора, сжатия и сжижения хлора, хранения и загрузки жидкого хлора, обработки щелочи, испарения, хранения и загрузки и обработки водорода.
Рассол
Комната камеры
Постоянный ток подается через выпрямленный источник питания. Нагрузка на установку контролируется изменением тока в ячейках. По мере увеличения силы тока расход рассола, каустической и деионизированной воды увеличивается при одновременном снижении температуры подачи.
Охлаждение и сушка
Сжатие и разжижение
Хранение и загрузка
Жидкий хлор обычно самотеком подается в резервуары для хранения. Его можно загружать в железнодорожные или автомобильные цистерны с помощью насосов или заполнять сжатым сухим газом.
Обработка каустика, испарение, хранение и загрузка
Обработка водорода
Потребление энергии
Производство хлора чрезвычайно энергоемко. Потребление энергии на единицу веса продукта не намного ниже, чем при производстве чугуна и стали, и больше, чем при производстве стекла или цемента.
Поскольку электричество является незаменимым сырьем для производства хлора, потребление энергии, соответствующее электрохимической реакции, не может быть уменьшено. Экономия энергии достигается в первую очередь за счет применения более эффективных технологий и сокращения использования вспомогательной энергии.
Формула газообразного хлора, эффекты, использование и риски
газообразный хлор (дихлор, двухатомный хлор, молекулярный хлор или просто хлор) представляет собой зеленовато-желтый газ с резким и удушающим запахом, не горючий при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Это элемент с самым высоким электронным сродством и третьим по величине электроотрицательностью, уступающий только кислороду и фтору. Это чрезвычайно реактивный и сильный окислитель.
Высокий окислительный потенциал элементарного хлора привел к разработке коммерческих отбеливателей и дезинфицирующих средств, а также реагента для многих процессов в химической промышленности..
В форме хлорид-ионов хлор необходим для всех известных видов жизни. Но элементарный хлор в высоких концентрациях чрезвычайно опасен и ядовит для всех живых организмов, поэтому его использовали в Первой мировой войне в качестве первого газообразного химического боевого агента..
Токсично при вдыхании. В долгосрочной перспективе вдыхание низких концентраций или кратковременное вдыхание высоких концентраций газообразного хлора оказывает вредное воздействие на здоровье.
Пары намного тяжелее воздуха и имеют тенденцию оседать в низких областях. Не горит, но поддерживает горение.
Это слабо растворяется в воде. Контакт с неограниченными жидкостями может вызвать замерзание при испарительном охлаждении.
Используется для очистки воды, отбеливания древесной массы и производства других химических продуктов..
формула
формула: Cl-Cl
Номер CAS: 7782-50-5
2D структура
черты
Физико-химические свойства
Газообразный хлор относится к реакционноспособной группе сильных окислителей. Эти соединения часто энергично реагируют с другими соединениями.
Газообразный хлор также принадлежит к реакционноспособной группе сильных галогенирующих агентов, которые переносят один или несколько атомов галогена в соединение, с которым они взаимодействуют..
Галогенирующие агенты обычно являются кислотными и поэтому в некоторых случаях бурно реагируют с основаниями..
Многие из этих соединений реагируют на воду и на воздух. Галогены очень электроотрицательны и являются сильными окислителями.
Оповещения о реактивности
Газообразный хлор является сильным окислителем. Реагирует с водой. Вода растворяет газообразный хлор, образуя смесь соляной и хлорноватистой кислот.
воспламеняемость
Может воспламенить другие горючие материалы (дерево, бумага, масло и т. Д.). Смешивание с топливом может привести к взрыву. Контейнер может взорваться при контакте с огнем. Существует риск взрыва (и отравления) от скопления его паров в помещении, в канализации или на улице.
Смеси водорода и хлора (5-95%) могут взорваться под действием практически любой формы энергии (тепла, солнечного света, искр и т. Д.).
При нагревании выделяет высокотоксичные пары. При сочетании с водой или паром образует токсичные и едкие пары соляной кислоты.
реактивность
Хлор реагирует взрывоопасно (или поддерживает горение) многочисленных распространенных материалов.
Хлор (в жидкой или газообразной форме) реагирует с:
токсичность
Газообразный хлор ядовит и может привести к смертельному исходу при вдыхании. Контакт может вызвать ожоги кожи и глаз, в дополнение к бронхиту или хроническим заболеваниям легких..
приложений
Приблизительно 15 000 соединений хлора коммерчески используются сегодня. Хлорид натрия, безусловно, является наиболее распространенным соединением хлора и является основным источником хлора и соляной кислоты для огромной химической промышленности хлора.
Среди наиболее значимых органических соединений с точки зрения объема производства являются 1,2-дихлорэтан и винилхлорид (промежуточными продуктами при производстве ПВХ), хлористый метил, хлористый метилен, хлороформ, хлористый винилиден, среди прочих.
Газообразный хлор используется в промышленных процессах отбеливания, очистки сточных вод, в производстве таблеток для хлорирования бассейнов или в химической войне..
Газообразный хлор также использовался во время войны в Ираке в провинции Анбар в 2007 году..
Клинические эффекты
Газообразный хлор является одним из единственных экспозиций раздражителей, общих для профессиональных и экологических ингаляций уровня. Недавние исследования показали, что смесь хлорной извести (отбеливателя, в основном из гипохлорита натрия) с другими чистящими средствами, является наиболее частой причиной (21% случаев) однократный воздействие ингаляции сообщалась в токсикологических центрах Соединенные Штаты.
Основные токсические эффекты связаны с локальным повреждением тканей, а не с системным всасыванием. Считается, что повреждение клеток происходит в результате окисления функциональных групп в клеточных компонентах; к реакциям с водой из тканей с образованием хлорноватистой и соляной кислот; и образование свободных радикалов кислорода (хотя эта идея в настоящее время является спорным).
При легкой интоксикации умеренной происходит: кашель, одышка, боль в груди, жжение в горле и за грудиной области, тошнота или рвота, глаз и носа раздражение, удушья, мышечная слабость, головокружение, дискомфорт в животе и головная боль.
При тяжелом отравлении это происходит: отек верхних дыхательных путей, гортани спазм, тяжелый отек легких, пневмония, упорную гипоксемию, дыхательную недостаточность, острое повреждение легких и метаболический ацидоз.
Хроническое воздействие газообразного хлора является одной из наиболее частых причин профессиональной астмы. Это может вызвать одышку, сердцебиение, боль в груди, реактивную дисфункцию верхних дыхательных путей, эрозию зубной эмали и увеличение распространенности вирусных синдромов. Хроническое воздействие 15 частей на миллион вызывает кашель, кровохарканье, боль в груди и боль в горле..
Безопасность и риски
Заявления об опасности Глобально согласованной системы классификации и маркировки химических веществ (SGA).
Согласованная на глобальном уровне система классификации и маркировки химических веществ (SGA) представляет собой согласованную на международном уровне систему, созданную Организацией Объединенных Наций и призванную заменить различные стандарты классификации и маркировки, используемые в разных странах, путем использования согласованных глобальных критериев (Организация Объединенных Наций). United, 2015).
Классы опасности (и его соответствующая глава СГС) стандартов классификации и маркировки и рекомендации для газообразного хлора являются следующие (European Chemicals Agency, 2017 год; Организация Объединенных Наций, 2015 год; PubChem, 2017):
Классы опасности СГС
H330: Смертельно при вдыхании [Опасность Острая токсичность при вдыхании. Категория 1, 2]
H331: Токсично при вдыхании [Опасность Острая токсичность при вдыхании. Категория 3]
Коды пруденциальных советов
Р220, P244, P260, P261, P264, P271, P273, P280, Р284, Р302 + P352, P304 + P340, P305 + P351 + Р338, Р310, Р311, P312, P320, P321, P332 + P313, P337 + P313, P362, P370 + P376, P391, P403, P403 + P233, P405, P410 + P403, P501 и.
Хлор получение
Хлор получение на производстве
Первое, на что обращаешь внимание, попав на хлорный завод, это многочисленные линии электропередачи. Хлорное производство потребляет много электроэнергии — она нужна для того, чтобы разложить природные соединения хлора.
Естественно, что основное хлорное сырье — это каменная соль. Если хлорный завод расположен вблизи реки, то соль завозят не по железной дороге, а на баржах — так экономичнее. Соль — продукт недорогой, а расходуется ее много: чтобы получить тонну хлора, нужно примерно 1,7— 1,8 т соли.
Соль поступает на склады. Здесь хранятся трех — шестимесячные запасы сырья — хлорное производство, как правило, многотоннажное.
Соль измельчают и растворяют в теплой воде. Этот рассол по трубопроводу перекачивается в цех очистки, где в огромных, высотой с трехэтажный дом баках рассол очищают от примесей солей кальция и магния и осветляют (дают ему отстояться). Чистый концентрированный раствор хлористого натрия перекачивается в основной цех хлорного производства — в цех электролиза.
Аноды сделаны из графита, потому что любой металл (кроме платины и ее аналогов), отбирая у ионов хлора лишние электроны, быстро корродирует и разрушается.
Существуют два типа технологического оформления производства хлора: диафрагменный и ртутный. В первом случае катодом служит перфорированный железный лист, а катодное и анодное пространства электролизера разделены асбестовой диафрагмой.
На железном катоде происходит разряд ионов водорода и образуется водный раствор едкого натра. Если в качестве катода применяют ртуть, то на нем разряжаются ионы натрия и образуется амальгама натрия, которая потом разлагается водой. Получаются водород и едкий натр. В этом случае разделительная диафрагма не нужна, а щелочь получается более чистой и концентрированной, чем в диафрагменных электролизерах.
Производство хлора
Это одновременно производство едкого натра и водорода.
Водород отводят по металлическим, а хлор по стеклянным или керамическим трубам. Свежеприготовленный хлор насыщен парами воды и потому особенно агрессивен. В дальнейшем его сначала охлаждают холодной водой в высоких башнях, выложенных изнутри керамическими плитками и наполненных керамической насадкой (так называемыми кольцами Рашига), а затем сушат концентрированной серной кислотой. Это единственный осушитель хлора и одна из немногих жидкостей, с которыми хлор не взаимодействует.
Сухой хлор уже не так агрессивен, он не разрушает, например, стальную аппаратуру. Транспортируют хлор обычно в жидком состоянии в железнодорожных цистернах или баллонах под давлением до 10 атм.
России производство хлора было впервые организовано еще в 1880 г. на Бондюжском заводе. Хлор получали тогда в принципе тем же способом, каким в свое время получил его Шееле — при взаимодействии соляной кислоты с пиролюзитом. Весь производимый хлор расходовался на получение хлорной извести. В 1900 г. на заводе «Донсода» впервые в России был введен в эксплуатацию цех электролитического производства хлора. Мощность этого цеха была всего 6 тыс. т в год. В 1917 г. все хлорные заводы России выпускали лишь 12 тыс. т хлора.
Что же такое хлор, можно дать минимум десяток ответов. Во-первых, это галоген; во-вторых, один из самых сильных окислителей; в-третьих, чрезвычайно ядовитый газ; в-четвертых, важнейший продукт основной химической промышленности; в-пятых, сырье для производства пластмасс и ядохимикатов, каучука и искусственного волокна, красителей и медикаментов; в-шестых, вещество, с помощью которого получают титан и кремний, глицерин и фторопласт; в-седьмых, средство для очистки питьевой воды и отбеливания тканей…
Это перечисление можно было бы продолжить. При обычных условиях элементный хлор — довольно тяжелый желто-зеленый газ с резким характерным запахом. Атомный вес хлора 35,453, а молекулярный —70,906, потому что молекула хлора двухатомна. Один литр газообразного хлора при нормальных условиях (температура 0° С и давление 760 мм ртутного столба) весит 3,214 г. При охлаждении до температуры —34,05° С хлор конденсируется в желтую жидкость (плотностью 1,56 г/см3), а при температуре — 101,6° С затвердевает. При повышенном давлении хлор можно превратить в жидкость и при более высоких температурах вплоть до +144° С. Хлор хорошо растворяется в дихлорэтане и некоторых других хлорсодержащих органических растворителях.
По электропроводности жидкий хлор занимает место среди самых сильных изоляторов: он проводит ток почти в миллиард раз хуже, чем дистиллированная вода, и в 1022 раз хуже серебра.
Скорость звука в хлоре примерно в- полтора раза меньше, чем в воздухе.
Изотопы хлора
Сейчас известны десять изотопов этого элемента, но в природе встречаются только два — хлор-35 и хлор-37. Первого примерно в три раза больше, чем второго.
Остальные восемь изотопов получены искусственно. Самый короткоживущий из них — 32Сl имеет период полураспада 0,306 секунды, а самый долгоживущий —36Сl — 310 тыс. лет.
Вы читаете, статья на тему хлор получение
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей