Производство соляной кислоты
Основные методы получения соляной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья, физико-химические характеристики основных стадий процесса получения кислоты. Характеристика отходов, проблемы их обезвреживания и полезного использования.
| Рубрика | Химия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.11.2014 |
| Размер файла | 4,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
СОДЕРЖАНИЕ
- Введение
- 1. Характеристика химического продукта
- 2. Методы получения соляной кислоты
- 3. Выбранный метод получения соляной кислоты
- 3.1 Характеристика основного и вспомогательного сырья
- 3.2 Физико - химические характеристики основных стадий процесса
- 3.3 Описание технологической схемы процесса
- 3.4 Характеристика используемых химических реакторов
- 3.5 Характеристика отходов, проблемы их обезвреживания и полезного использования
- 3.6 Перспективы совершенствования процесса получения соляной кислоты
- Заключение
- Список использованной литературы
- ВВЕДЕНИЕ
- В мировой практике производится около 25 млн. т хлора. Значительная часть его расходуется на производство хлорсодержащих продуктов, в результате которых более 50% используемого хлора превращается в побочный продукт - так называемый абгазный хлористый водород или абгазную соляную кислоту.
- Внедрение сбалансированных по хлору процессов и расширение областей применения хлористого водорода и соляной кислоты способствовало разработке методов утилизации абгазных отходов и +получению на их основе ценных химических продуктов.
- В данном исследовании предпринята попытка обобщить накопленные за последние годы данные о методах производства, свойствах, областях применения и способах повышения качества хлористого водорода и соляной кислоты.
- соляный кислота химический отход
- 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКОГО ПРОДУКТА
- Соляная кислота (хлористоводородная кислота, хлороводородная кислота) ? раствор хлористого водорода (HCl) в воде ? является одним из важнейших продуктов химической промышленности.
- Соляная кислота ? бесцветная жидкость с резким запахом. Растворение НСl в воде ? сильно экзотермический процесс, для бесконечно разбавленного водного раствора ДH0 растворения НСl составляет 69,9 кДж/моль, ДH0обр иона[1]
- Сl- ? 167,08 кДж/моль. Хлороводород в воде полностью ионизирован.
- Растворимость НС в воде зависит от температуры (таблица 1) и парциального давления НСI в газовой смеси.
- Таблица 1. Растворимость HCl в воде при 0,1 МПа
- Плотность соляной кислоты различной концентрации и ее вязкость при 20°С представлены в таблице 2. С повышением температуры вязкость соляной кислоты понижается, например: для 23,05%-ной соляной кислоты при 25°С вязкость составляет 1364 мПа·с, при 35°С ? 1,170 мПа·с.
- Таблица 2. Плотность и вязкость соляной кислоты при 20оС
- НСl образует с водой азеотропную смесь (таблица 3). В системе HCl-вода существуют три эвтектические точки: ?74,7°С (23,0% по массе НСl), ?73,0°С (26,5% НСl), ?87,5°С (24,8% НС1, метастабильная фаза). Известны кристаллогидраты НСl·nН2О, где n = 8, 6 (Тпл. -40 °С); 4, 3 (Тпл. -24,4°С); 2 (Тпл. -17,7°С) и 1 (Тпл. -15,35°С). Лед кристаллизуется из 10%-ной соляной кислоты при -20°С, из 15%-ной при -30°С, из 20%-ной при -60°С и из 24%-ной при -80°С.
- Таблица 3. Свойства азеотропной смеси HCl-H2O
- Соляная кислота химически весьма активна. Растворяет с выделением водорода все металлы, имеющие отрицательный нормальный потенциал, со многими оксидами и гидроксидами металлов образует хлориды, выделяет свободные кислоты из таких солей, как фосфаты, силикаты, бораты и др.
- Некоторые органические вещества, добавленные к соляной кислоте, сильно тормозят растворение ею металлов. Чем концентрированнее кислота, с тем меньшей скоростью она растворяет металл в присутствии незначительного количества ингибитора. К числу распространенных относятся ингибиторы ПБ ? полимеры бутилимина. Тормозящее действие ингибиторов объясняется адсорбцией органического вещества на поверхности металла, в результате которой образуется защитный слой, повышающий перенапряжение выделения водорода на металле. Большинство ингибиторов проявляют свое защитное действие ниже 70-80оС. К ингибиторам, стойким при более высокой температуре (100-110оС), относятся уротропин, акридин, "пенореагент" ПР-1.
- Ингибированная кислота растворяет сталь в десятки и в сотни раз медленнее, чем неингибированная. Средняя скорость растворения стали в ингибированной кислоте не превышает 0,15 г/м2·ч, что соответствует уменьшению толщины стенок резервуара всего на 0,16 мм в год.
- Ингибированную соляную кислоту применяют для травления. В процессах травления ингибированная кислота легко (с такой же скоростью, как и неингибированная) очищает поверхность черного металла от ржавчины, окалины, накипи и других отложений, растворимых в соляной кислоте. При этом не происходит разрушение самого металла.[2]
- 2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ
- Водный раствор хлористого водорода назвали соляной кислотой потому, что издавна его получали из поваренной соли, действуя на нее серной кислотой. Этот, так называемый сульфатный, способ производства соляной кислоты долгое время был единственным. Затем стали получать синтетический хлористый водород из хлора и водорода. Кроме того, значительные количества хлористого водорода получают в качестве побочного продукта при хлорировании органических веществ и других продуктов.
- Таким образом, в промышленности соляную кислоту получают следующими способами:
- - сульфатным;
- - синтетическим;
- - из абгазов (побочных газов) ряда процессов.
- Во всех случаях производство соляной кислоты (реактивной, полученной сульфатным способом, синтетической, абгазной) состоит из двух стадий:
- 1) получения хлористого водорода
- 2) поглощения (абсорбции) хлористого водорода водой.
- В зависимости от способа отвода теплоты абсорбции, которая достигает 72,8 кДж/моль процессы разделяются на изотермические (при постоянной температуре), адиабатические (без теплообмена с окружающей средой) и комбинированные.[3]
- Сульфатный метод: основан на взаимодействии хлорида натрия с серной кислотой Н2SO4 (92-93%) при 500-550°С.
- 2NaCl + H2SO4 > Na2SO4 + 2HCl
- Менее концентрированную серную кислоту не применяют, так как в этом случае хлористый водород был бы чрезмерно разбавлен парами воды, что затруднило бы получение концентрированной соляной кислоты. В технологическом процессе предпочтительнее применение крупнозернистой выварочной соли вследствие ее пористости ? она легко пропитывается кислотой с образованием однородной массы. Однако выварочная соль содержит переменное количество влаги, что затрудняет дозировку сырья и регулирование температурного режима печей. Каменная соль характеризуется постоянной влажностью, но она более загрязнена примесями CaSO4, Fe2O3 и другими, переходящими в сульфат натрия. Помимо этого, применение каменной соли связано с необходимостью ее измельчения и более интенсивного перемешивания с серной кислотой.
- Реакционные газы, отходящие от муфельных печей, содержат от 50-65% хлороводорода, а газы от реакторов с кипящим слоем до 5% НСl. В настоящее время предложено заменить серную кислоту на смесь SO2 и О2 c использованием в качестве катализатора Fe2O3и проведением процесса при температуре 540°С.[1]
- Синтез хлористого водорода из элементов дает концентрированный хлористоводородный газ (содержащий 80-90% и больше HCl), легко поддающийся сжижению, а поглощение его дистиллированной водой позволяет получать чистую реактивную кислоту, концентрация которой при необходимости может достигать 38%.
- В основе прямого синтеза соляной кислоты лежит цепная реакция горения:
- Н2 + Сl2 - 2НС1 + 184,7 кДж.
- Реакция инициируется светом, влагой, твердыми пористыми веществами (древесный уголь, губчатая платина) и некоторыми минеральными веществами (кварц, глина). Абсолютно сухие хлор и водород не взаимодействуют между собой. Присутствие следов влаги ускоряет реакцию столь интенсивно, что она может произойти со взрывом. В производственных установках осуществляется спокойное, не взрывное горение водорода в токе хлора. Водород подается с избытком в 5-10%, что позволяет полностью использовать более ценный хлор и получить незагрязненную хлором соляную кислоту.
- Сжигание смеси хлора и водорода производится в печах различных конструкций, представляющих собой небольшие камеры из огнеупорного кирпича, плавленого кварца, графита или металла. Наиболее современным материалом, предотвращающий загрязнение продукта является графит, импрегнированный фенолоформальдегидными смолами. Для предотвращения взрывного характера горения реагенты смешивают непосредственно в факеле пламени горелки. В верхней зоне камер сжигания устанавливают теплообменники для охлаждения реакционных газов до 150-160°С. Мощность современных графитовых печей достигает 65 т/сут. (в пересчете на соляную кислоту содержащую 35% НСl).
- Получение соляной кислоты из хлора и водорода ? основной способ промышленного производства данного продукта.
- В случае дефицита водорода применяют различные модификации процесса. Например, пропускают смесь Сl2 с водяным паром через слой пористого раскаленного угля:
- 2С12 + 2Н2О + С > 4НС1 + СО2 + 288,9 кДж.
- Температура процесса составляет 1000-1600°С, зависит от типа угля и наличия в нем примесей, являющихся катализаторами, например Fe2O3.
- Перспективным является также использование смеси СО с парами воды:
- СО + Н2О + Сl2 > 2НС1 + СО2.
- Значительное количество соляной кислоты в настоящее время получают из абгазного хлороводорода НСl, образующегося при хлорировании и дегидрохлорировании органических соединений, пиролизе хлорорганических отходов, хлоридов металлов, получении калийных нехлорированных удобрений и др. Абгазные газы содержат различные количества хлороводорода, инертные примеси (N2, Н2, СН4), малорастворимые в воде органические вещества (хлорбензол, хлорметаны), водорастворимые вещества (уксусная кислота, хлораль), кислые примеси (Cl2, HF, О2) и воду. При содержании инертных примесей менее 40%, является целесообразным применение изотермической абсорбции НСl в абгазных газах. Наиболее перспективными являются пленочные абсорберы, позволяющие извлекать из исходного абгаза от 65% до 85% НСl.[2]
- В российской промышленности для получения соляной кислоты наиболее широко применяют схемы адиабатической абсорбции. Абгазные газы вводят в нижнюю часть абсорбера, а воду (или разбавленную соляную кислоту) - противотоком в верхнюю. Соляная кислота нагревается до температуры кипения благодаря теплоте растворения НСl. Зависимость изменения температуры абсорбции и концентрации НСl показана на рисунке 1.
- Температура абсорбции определяется температурой кипения кислоты соответствующей концентрации, максимальная температура кипения азеотропной смеси находится около 110°С.
- Рис. 1. Схема распределения температур (кривая 1) и концентрации НСl (кривая 2) по высоте адиабатического абсорбера
- Типовая схема адиабатической абсорбции НСl из абгазов, образующихся при хлорировании (например, при получении хлорбензола), представлена на рисунке 2. Хлороводород поглощается в абсорбере 1, а остатки малорастворимых в воде органических веществ отделяют от воды после конденсации в аппарате 2, доочищают в хвостовой колонне 4 и сепараторах 3, 5 и получают товарную соляную кислоту.
- Рис. 2: Схема типовой адиабатической абсорбции соляной кислоты из абгазов. 1 ? адиабатический абсорбер; 2 ? конденсатор; 3, 5 ? сепараторы; 4 ? хвостовая колонна; 6 ? сборник органической фазы; 7 ? сборник водной фазы; 8, 12 ? насосы; 9 ? отдувочная колонна; 10 ? теплообменник; 11 ? сборник товарной кислоты
- Получение соляной кислоты из абгазных газов с использованием комбинированной схемы абсорбции представлено в виде типовой схемы на рисунке 3. В колонне адиабатической абсорбции получают соляную кислоту пониженной концентрации, но свободную от органических примесей. Кислоту с повышенной концентрацией НС1 производят в колонне изотермической абсорбции при пониженных температурах. Степень извлечения HCl из абгазов при использовании в качестве абсорбентов разбавленных кислот составляет 95- 99%. При использовании в качестве абсорбента чистой воды степень извлечения почти полная.
- Рис. 3: Схема типовой комбинированной абсорбции соляной кислоты из абгазных газов 1 - колонна адиабатической абсорбции; 2 - конденсатор; 3 - отделитель газов; 4 - сепаратор; 5 - холодильник; 6, 9 - сборники кислоты; 7 - насосы; 8 - изотермический абсорбер.
- 3. ВЫБРАННЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ
- 3.1 Характеристика основного и вспомогательного сырья
- Водород, Н (лат. hydrogenium), самый легкий газообразный химический элемент - член IA подгруппы периодической системы элементов, иногда его относят к VIIA подгруппе. В земной атмосфере водород в несвязанном состоянии существует только доли минуты, его количество составляет 1-2 части на 1 500 000 частей воздуха. Он выделяется обычно с другими газами при извержениях вулканов, из нефтяных скважин и в местах разложения больших количеств органических веществ. Водород соединяется с углеродом и(или) кислородом в органическом веществе типа углеводов, углеводородов, жиров и животных белков. В гидросфере водород входит в состав воды - наиболее распространенного соединения на Земле. В породах, грунтах, почвах и других частях земной коры водород соединяется с кислородом, образуя воду и гидроксид-ион OH-. Водород составляет 16% всех атомов земной коры, но по массе лишь около 1%, так как он в 16 раз легче кислорода. Масса Солнца и звезд на 70% состоит из водородной плазмы: в космосе это самый распространенный элемент. Концентрация водорода в атмосфере Земли возрастает с высотой благодаря его низкой плотности и способности подниматься на большие высоты. Обнаруженные на поверхности Земли метеориты содержат 6-10 атомов водорода на 100 атомов кремния.[1]
Хлор (от греч. члщсьт -- «зелёный») -- элемент главной подгруппы седьмой группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 17. Обозначается символом Cl (лат. Chlorum). Химически активный неметалл. Входит в группу галогенов (первоначально название «галоген» использовал немецкий химик Швейгер для хлора [дословно «галоген» переводится как солерод], но оно не прижилось, и впоследствии стало общим для VII группы элементов, в которую входит и хлор).
Простое вещество хлор (CAS-номер: 7782-50-5) при нормальных условиях -- ядовитый газ желтовато-зелёного цвета, с резким запахом. Молекула хлора двухатомная (формула Cl2).
Вода (Н2О) - это окись водорода, она является наиболее важным и распространенным веществом, в природе не существует чистой воды, в ней обязательно содержатся какие-либо примеси, чистая вода не имеет вкуса и запаха, прозрачна, ее получают в процессе перегонки, после этого она называется дистиллированной.
При переходе воды из твердого состояния в жидкое ее плотность не уменьшается, а возрастает, также плотность воды увеличивается при ее нагреве от 0 до +4°С, максимальную плотность вода имеет при +4°С, и только при последующем ее нагревании плотность уменьшается.
При +4°С градусах плотность воды превышает плотность льда, благодаря чему охлаждаясь сверху вода опускается на дно лишь до тех пор, пока ее температура не достигнет +4°С, вследствие чего лед остается на поверхности водоемов, что делает возможным жизнь под слоем льда водной флоры и фауны.
Данные свойства воды связаны с существующими в ней водородными связями, связывающими между собой молекулы, как в жидком, так и в твердом состоянии.
Еще одним свойством воды является то, что она обладает высокой теплоемкостью (4,1868 кДж/кг), это объясняет, почему в ночное время и при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днем или во время перехода от зимы к лету также медленно нагревается. Благодаря этому свойству вода является регулятором температуры на Земле.
Вода обладает большой удельной теплоемкостью и является хорошим теплоносителем.
Среди всех жидкостей вода имеет самое высокое поверхностное натяжение, исключение составляет только ртуть. Дистиллированная вода не проводит электрический ток, так как она слабый электролит и диссоциирует в малой степени.
Однако вода способна стать хорошим проводником при условии растворения в ней даже малого количества ионных веществ.
По массе в состав воды входит 88,81% кислорода и 11,19% водорода, вода кипит при температуре +100°С, а замерзает при 0°С, она плохой проводник для электричества и теплоты, но хороший растворитель.
Вода является растворителем необходимым для протекания биохимических реакций, она хорошо растворяет ионные и многие ковалентные соединения. Своими способностями к растворению многих веществ вода обязана полярности своих молекул (при растворении ионных веществ молекулы воды ориентируются вокруг ионов).
Тяжелой водой (D2О) называется та вода, в состав которой входит изотоп водорода дейтерий, химические реакции с такой водой протекают медленнее, чем с обычной.
|
Физические свойства |
Н2О |
D2О |
|
|
Температура кипения (°С) |
100 |
101,4 |
|
|
Температура кристаллизации (°С) |
0 |
3,8 |
|
|
Плотность при 20°С (г/см3) |
0,9982 |
1,1050 |
|
|
Молекулярная масса |
18 |
20 |
3.2 Физико - химические характеристики основных стадий процесса
1) получения хлористого водорода
В промышленности хлороводород ранее получали в основном сульфатным методом (методом Леблана), основанном на взаимодействии хлорида натрия с концентрированной серной кислотой. В настоящее время для получения хлороводорода обычно используют прямой синтез из простых веществ:
H2 + Cl2 ? 2HCl^
В производственных условиях синтез осуществляется в специальных установках, в которых водород непрерывно сгорает ровным пламенем в токе хлора, смешиваясь с ним непосредственно в факеле горелке. Тем самым достигается спокойное (без взрыва) протекание реакции. Водород подается в избытке (5 -- 10 %), что позволяет полностью использовать более ценный хлор и получить незагрязненную хлором соляную кислоту.[2]
2) поглощения (абсорбции) хлористого водорода водой.,
Абсорбция хлористого водорода в воде происходит экзотермически. Отвод выделяющегося при этом тепла происходит разными способами, как описано далее при следующих адиабатических и изотермических процессах поглощения. Важные термодинамические данные для разработки установок представлены ниже.
Термодинамические данные для абсорбции
Следующие данные относятся только к физическому процессу абсорбции. Процессы растворения, сопровождающиеся прохождением химических реакций, не рассматриваются.
Абсорбционное равновесие системы хлористый водород/вода представлено на рисунке 1. Значения парциального давления хлористого водорода внутри газовой фазы применимы только при постоянной температуре. Парциальное давление хлористого водорода - очень низкое для низких уровней концентрации хлористого водорода. Оно повышается в значительной степени только в случае высокого уровня концентрации кислоты.
Рис. 4: Абсорбционное равновесие для HCl/вода
Рис. 5: Зависимость температуры кипения HCl от концентрации
Абсорбция хлористого водорода в воде - экзотермический процесс (около 2100 кДж/кг HCl). Температура кипения зависит от концентрации кислоты, как показано на рисунке 5. Максимальная температура кипения 108.6°C достигается для приблизительно 21% HCl. Далее температура кипения уменьшается почти линейно при увеличении концентрации соляной кислоты. Диаграмма кипения при более низком общем давлении проходит почти параллельно первой (рис.5).
Диаграмма состояния для системы HCl/вода при давлении 1 бар приведена для абсорбции в режиме кипения (рис. 6). Хлористый водород плохо испаряется при низких уровнях концентрации соляной кислоты; это означает, что газовая фаза почти не содержит хлористого водорода. В азеотропной точке значения концентрации HCl одинаковы для газовой и жидкой фазы. Испаряемость хлористого водорода сильно возрастает только выше этой точки. Газовая фаза состоит практически только из хлористого водорода при уровне концетрации раствора 40% HCl.
Рис. 6: Диаграмма состояния для системы HCl/вода
Рис. 7: Абсорбционное равновесие SO2 в воде
Согласно S-образной диаграмме состояния, максимальную концентрацию соляной кислоты нельзя превысить при нормальных условиях. Она составляет до 35% при давлении 1 бар и чистом притоке хлористого водорода, в то время как обычно применяются более низкие значения концентрации.
Если другие компоненты из газовой фазы могут быть поглощены, их абсорбционное состояние должно учитываться при разработке процесса. На рис. 7 в качестве примера показано абсорбционное равновесие SO2 в воде при различных температурах. Видно, что в водной фазе достигаются только низкие концентрации по сравнению с системой HCl/вода. Таким образом, вода - плохой растворитель для поглощения SO2. Тем не менее, способность к поглощению достаточно высокая, поэтому её нельзя игнорировать.
Уровни концентрации веществ, способных к абсорбции в воде, обычно пренебрежимо малы, поэтому их влиянием на поглощение HCl можно пренебречь.
3.3 Описание технологической схемы процесса
В основе прямого синтеза соляной кислоты лежит цепная реакция горения:
Н2 + Сl2 - 2НС1 + 184,7 кДж.
Рис.1. Синтетический метод производства соляной кислоты
3.4 Характеристика используемых химических реакторов
Реакция инициируется светом, влагой, твердыми пористыми веществами (древесный уголь, губчатая платина) и некоторыми минеральными веществами (кварц, глина). Абсолютно сухие хлор и водород не взаимодействуют между собой. Присутствие следов влаги ускоряет реакцию столь интенсивно, что она может произойти со взрывом. В производственных установках осуществляется спокойное, не взрывное горение водорода в токе хлора. Водород подается с избытком в 5-10%, что позволяет полностью использовать более ценный хлор и получить незагрязненную хлором соляную кислоту.
Сжигание смеси хлора и водорода производится в печах различных конструкций, представляющих собой небольшие камеры из огнеупорного кирпича, плавленого кварца, графита или металла. Наиболее современным материалом, предотвращающий загрязнение продукта является графит, импрегнированный фенолоформальдегидными смолами. Для предотвращения взрывного характера горения реагенты смешивают непосредственно в факеле пламени горелки. В верхней зоне камер сжигания устанавливают теплообменники для охлаждения реакционных газов до 150-160°С. Мощность современных графитовых печей достигает 65 т/сут. (в пересчете на соляную кислоту содержащую 35% НСl).
3.5 Характеристика отходов, проблемы их обезвреживания и полезного использования
С развитием хлорорганических производств возрастает количество токсичных отходов, содержащих хлорорганические соединения. В основном эти отходы представляют собой жидкости (безводные кубовые остатки и сточные воды), реже -- твердые вещества. Обычно кубовые остатки содержат большой набор различных соединений, а сточные воды кроме хлорорганических содержат и другие органические и минеральные вещества. Для биохимической очистки сточных вод требуется многократное их разбавление; большинство хлорорганических соединений плохо подвергается биохимическому окислению. Сложный состав отходов не позволяет эффективно обезвреживать их различными физическими и химическими методами.
В настоящее время в мировой практике наиболее универсальным и надежным методом обезвреживания хлорорганических отходов является огневой -- с его помощью ежегодно в мире обезвреживается около 1 млн. т указанных отходов [3]. Однако процесс огневого обезвреживания в данном случае не является конечным, так как горение или окисление хлорорганических соединений сопровождается образованием нового токсичного соединения НС1, а в малых концентрациях -- и СЬ. Поэтому процесс огневого обезвреживания хлорорганических отходов необходимо дополнять процессом очистки отходящих газов НС1, а иногда и от СЬ- Возможны два принципиально различных способа очистки дымовых газов от HQ: 1) нейтрализация НС1 щелочами в огневом реакторе или в скрубберах; 2) переработка отходящих газов на соляную кислоту или сухой хлористый в водород.
При огневом обезвреживании сточных вод, содержащим хлорорганические соединения, концентрация образующегося НС1 в дымовых газах обычно не превышает 1%, а концентрация водяных паров доходит до 40--45%. Из таких отходящих газов абсорбцией может быть получена очень разбавленная соляная кислота; выход кислоты обычно невелик. При таких условиях невозможно осуществить рентабельное производство товарной соляной кислоты, необходима нейтрализация образующегося НС1 щелочами. По тем же причинам нерентабельно производство соляной кислоты при огневом обезвреживании безводных или слабообводненных кубовых остатков с содержанием хлора менее 55%, когда в отходящих газах концентрация НС1 не превышает 7% [3].
При концентрации хлора в отходах более 55% становится технически возможным и экономически рентабельным получение соляной кислоты или сухого газообразного хлороводорода [348].Стоимость этих продуктов во всем мире невысока. Однако возможность использования их непосредственно в производствах, порождающих рассматриваемые отходы, и экономия на транспортных средствах делают такой круговорот хлора достаточно выгодным. По данным одной из японских фирм, минимальная производительность установок по отходам составляет 400 кг/ч, что соответствует производству около 650 кг/ч 35%-ной соляной кислоты.
Устойчивое горение хлорорганических отходов возможно при теплоте сгорания более 12 МДж/кг, т. е. при содержании хлора в отходах менее 70% [4]. Таким образом, при содержании 55--70% хлора создаются условия для осуществления процесса их огневой переработки с получением товарных продуктов без затрат дополнительного топлива. При содержании хлора в отходах более 70% необходимо применение дополнительного топлива.
С целью снижения расхода топлива и получения отходящих газов с повышенной концентрацией НС1 процесс огневой переработки отходов следовало бы осуществлять при умеренных температурах отходящих газов (950--1000°С). Однако при этих температурах в отходящих газах наблюдаются нежелательные повышенные концентрации элементного хлора в соответствии с равновесием реакции Дикона. Для предупреждения окисления НС1 с образованием элементного хлора необходимо осуществлять процесс огневой переработки отходов при повышенных температурах {t0.T= 1500--1600°С), пониженных коэффициентах расхода воздуха (<х=1,05--1,08) и повышенной концентрации водяных паров. В рассматриваемом случае целесообразно распыливать отходы водяным паром. В некоторые реакторы хлорорганические отходы вводят совместно с азеотропной или разбавленной соляной кислотой, образующейся на различных стадиях процесса.
При медленном охлаждении отходящих газов, содержащих свободный кислород, возможно заметное окисление НС1. Для подавления этой реакции необходимо быстрое охлаждение (закалка) отходящих газов. Ее осуществляют вводом в отходящие газы распыленной соляной кислоты различной концентрации (разбавленной или продуктовой) или пропуском отходящих газов через котлы-утилизаторы с охлаждением до 200--250 °С. В некоторых случаях закалку отходящих газов осуществляют путем барботажа их через слой соляной кислоты; при этом температура газов становится близкой к температуре точки росы.
Применение котлов-утилизаторов в установках огневой переработки хлорорганических отходов оправдано лишь при большой их тепловой мощности. Вырабатываемый при этом насыщенный водяной пар используют на собственные нужды установок, а частично направляют другим потребителям. Во избежание коррозии поверхностей нагрева из углеродистых сталей температура металла должна быть в пределах от 150 до 300°С [3].
Метод огневой переработки хлорорганических отходов с получением то ной соляной кислоты играет ведущую роль в промышленно развитых стра
Однако большое количество образующихся в хлорной промышленности хлорганических отходов привело к снижению возможности такого метода утилизации и накоплению этих отходов на многих предприятиях [2]. Кроме того, соляная кислота и сухой хлористый водород являются малоценными продуктами. Поэтому все большее распространение стали получать другие методы переработки отходов, с производством более ценных продуктов.
Одним из таких методов является оксихлорирование углеводородов. С его заключается в следующем. После сжигания хлорорганических отходов разующийся хлористый водород каталитически окисляется с образован элементного хлора по реакции Дикона (см. гл. 4). Перед каталитическим окислением в газовую смесь вводят хлорируемый углеводород или хлоругледород. Подбирают такой режим процесса, чтобы окисление углеводорода бы, минимальным и он взаимодействовал в основном с регенерированным элементным хлором. Связывание элементного хлора углеводородом сдвигает равновесие реакции Дикона в сторону полного превращения хлористого водорода в элементный хлор. Таким образом, в результате оксихлорирования хлористый водород возвращается в элементное состояние, а затем образует целевые продукты -- хлорпроизводные [3]. Особенно перспективна переработка методом оксихлорирования хлоруглеводородов Q--С3 в трихлорэтилен и перхлоруглеводороды [1]. Себестоимость производства этих продуктов из отходов существенно ниже, чем из традиционного дорогостоящего сырья.
Имеются предложения перерабатывать хлорорганические отходы методо пиролиза в бескислородной среде [2]. В отличие от прямого сжигания, пиролизе получают газ, не разбавленный продуктами сгорания, что облегчав выделение из него элементного хлора, который затем можно использовать; в производстве на стадии прямого хлорирования. Однако, несмотря на высокие технико-экономические показатели процесса пиролиза, стоимость получаемых целевых продуктов высока из-за сложности использования пирогаза [1]. Необходим поиск более эффективных направлений использования пирогаза.
3.6 Перспективы совершенствования процесса получения соляной кислоты
«Ноу-хау» специалистов ОАО «Каустик» открыло новые перспективы в организации эффективного производства ингибированной соляной кислоты на основе укрепленной до 24 % концентрации слабой абгазной соляной кислоты.
Специалистами на основе полученных экспериментальным путем исходных данных в цехах - участниках проекта, своих собственных расчетов и расчетов специалистов производств и инженерно-производственного центра был создан полноценный конструкторский проект. Его смысл заключается в последовательном подключении двух скрубберов с индивидуальным охлаждением, которые по факту являются первыми двумя массообменными ступенями. А третьей - сам ЦБА, в котором улавливается остаточное количество хлористого водорода с образованием слабой соляной кислоты. Таким образом была создана трехступенчатая схема изотермической абсорбции с строго определенной последовательностью ступеней. .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Соляная кислота - это прозрачная бесцветная или желтоватая жидкость без взвешенных или эмульгированных частиц
Соляная кислота применяется в химической, медицинской, пищевой промышленности, цветной и черной металлургии.
Соляная кислота (хлороводородная кислота), по химическому составу отвечающая хлориду водорода находит широкое применение в ряде отраслей народного хозяйства.
В промышленности соляную кислоту получают следующими способами:
- сульфатным;
- синтетическим,
- из абгазов (побочных газов) ряда процессов.
Техническая синтетическая соляная кислота должна изготовляться в соответствии с требованиями стандартов по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Левинский М.И., Мазанко А.Ф., Новиков И.Н., Хлористый водород и соляная кислота, М., 1995.
2. Основы общей химии, т. 3, Б.В. Некрасов.-- М.: Химия, 2000;
3. Якименко Л.М., Пасманик М.И., Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов, 2 изд., М., 1996
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общая характеристика и методы получения Na2SiF6. Теоретические основы метода получения кремнефторида натри при очистке фтороводородной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Технологическая схема и расчет процесса получения Na2SiF6.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.02.2014Физико-химические свойства уксусной кислоты. Характеристика процесса окисления альдегида. Способ получения ацетальдегида и этаналя. Принципы расчёта количества образующихся побочных продуктов в процессе получения уксусной кислоты. Сущность метода Кольбе.
курсовая работа [1009,8 K], добавлен 08.04.2015Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Дуговой способ получения азотной кислоты. Действие концентрированной серной кислоты на твердые нитраты при нагревании. Описание вещества химиком Хайяном. Производство и применение азотной кислоты.
презентация [5,1 M], добавлен 12.12.2010Характеристика химического продукта трифторид алюминия малокремнистый технический. Химический состав и методы получения трифторида алюминия. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Физико-химические характеристики основных стадий процесса.
курсовая работа [49,9 K], добавлен 20.06.2012Серная кислота: физико-химические свойства, применение, основные способы получения. Характеристика исходного сырья. Производство серной кислоты из железного колчедана. Материальный и тепловой баланс. Охрана окружающей среды, связанная с производством.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 24.10.2013Исследование технологического процесса производства серной кислоты как объекта управления. Физико-химические основы получения продукта, описание схемы производства и выбор обоснования параметров контроля и управления уровня в сборниках кислоты.
реферат [752,4 K], добавлен 25.03.2012Термический и экстракционный способ получения ортофосфорной кислоты, их сравнительная характеристика, определение преимущества и недостатков, используемое сырье и материалы. Физико-химические условия процесса. Аппаратура сернокислотной экстракции.
курсовая работа [118,5 K], добавлен 08.08.2011Структурная, химическая формула серной кислоты. Сырьё и основные стадии получения серной кислоты. Схемы производства серной кислоты. Реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе. Получение серной кислоты из железного купороса.
презентация [759,6 K], добавлен 27.04.2015Методы получения и характеристика основных свойств сульфата алюминия. Физико-химические характеристики основных стадий в технологической схеме процесса по производству сульфата алюминия. Расчет теплового и материального баланса производства алюминия.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.02.2014Одноосновные карбоновые кислоты. Общие способы получения. Двухосновные кислоты, химические свойства. Пиролиз щавелевой и малоновой кислот. Двухосновные непредельные кислоты. Окисление оксикислот. Пиролиз винной кислоты. Сложные эфиры. Получение жиров.
учебное пособие [568,9 K], добавлен 05.02.2009Физико-химические основы получения, свойства и сферы применение фосфорной кислоты. Специфика производства фосфорной кислоты экстракционным методом. Очистка сточных вод производства данного продукта. Схема переработки карбонатного щелока из нефелина.
реферат [1,5 M], добавлен 09.01.2013Значение витамина С для организма человека. Строение и физико-химические свойства аскорбиновой кислоты, химическая схема производства. Характеристика стадий технологической схемы производства аскорбиновой кислоты. Выбор рационального способа производства.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 12.12.2010Полугидратный способ получения фосфорной кислоты. Возможность получения экстракционной фосфорной кислоты и увеличения эффективности стадии фильтрации пульпы в 1,5-2 раза по сравнению с дигидратным способом. Характеристика сырья и готовой продукции.
курсовая работа [182,8 K], добавлен 05.04.2009Применение, физические и химические свойства концентрированной и разбавленной серной кислоты. Производство серной кислоты из серы, серного колчедана и сероводорода. Расчет технологических параметров производства серной кислоты, средства автоматизации.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 24.10.2011Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Сырье для производства азотной кислоты. Характеристика целевого продукта. Процесс производства слабой (разбавленной) и концентрированной азотной кислоты. Действие на организм и ее применение.
презентация [1,6 M], добавлен 05.12.2013Последовательность расчета кривой титрования раствора соляной кислоты раствором слабого основания гидроксида аммония. Построение кривой титрования, определение точки эквивалентности и прямой нейтральности. Подбор индикатора и вычисление его ошибки.
контрольная работа [32,6 K], добавлен 03.01.2016Общая характеристика дипиколиновой кислоты (II), ее формула, физические и химические свойства. Описание главных реакций данного соединения: окисления, этерификации, гидрирования. Методика получения Пармидина. Регламент синтеза и составление баланса.
контрольная работа [376,3 K], добавлен 23.12.2012Виды сырья, используемого в производстве, и его классификация. Технологическая схема, химическая, функциональная и структурная система производства серной кислоты контактным способом. Основные физико-химические процессы производства серной кислоты.
курсовая работа [143,9 K], добавлен 26.12.2011Описание промышленных способов получения серной кислоты. Термодинамический анализ процесса конденсации и окисления диоксида серы. Представление технологической схемы производства кислоты. Расчет материального и теплового баланса химических реакций.
реферат [125,1 K], добавлен 31.01.2011Физические и химические свойства серной кислоты, методы ее получения. Сырьевые источники для сернокислотного производства. Технологический расчет печи обжига колчедана, котла-утилизатора и контактного аппарата. Техника безопасности на производстве.
дипломная работа [9,5 M], добавлен 25.05.2012
