Способ получения раствора хлорида железа (111)

Способ получения раствора хлорида железа (111)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОiPA ХЛОРИДА ЖЕЛЕЗА

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU П1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3266178/23-26 (22) 27.03.81 (46) 15. 11 83. Бюл, Р 42 (72) И.Х. Маркиш, Н.Н. Булина и Г.Л. Грошев (53) 661 ° 872.321(088.8) (56) 1. Забоев Ю.И. Способ обезвоживания хлорсодержащих газов магниевого производства растворами хлоридов железа. — Цветная металлургия, 1974р Р 22р с. 50.

2. Милков М. и др. Получение 40%ного раствора хлорного железа из отходящих газов химической промышленности. - Химия и индустрия, 1980, Р 2, с. 74-76 (прототип) . (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОi PA ХЛОРИДА ЖЕЛЕЗА {111), включакиаий растворение железной стружки в соляной кислоте, поглощение полученным раствором газов, содержащих хлор и хлорнстый водород, и последующую обработку раствора хлором, о т л ич а ю m и и с я тем, что, с целью повышения частоты продукта, ускорения процесса и снижения энергозатрат, поглощение газов, содержащих хлор и хлористый водород, ведут в присутствии железной стружки.

2. СпоСоб по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что поглощение газов, содержащих хлор и хлористый водород, ведут при 80-85 С. I

1054303

Изобретение относится к технологии неорганического синтеза и может найти применение в химической промышленности для получения водного раствора хлорида железа (111), широко применяющегося в качестве коагу- 5 лянта.

Известен способ получения. водного раствора хлорида железа (111), заключающийся во взаимодействии отходящих технологических газов, со- 10 держащих хлор и хлористый водород, с водным раствором хлорида железа (11). Процесс включает две стадии: стадию окисления и стадию восстановления. Отходящие газы, содержащие 15 до 15e10 кг/м хлора и до 0,8» «10 кг/м хлористого водорода, поступают в орошаемый раствором хлорида железа (11) скруббер первой ступени очистки. Происходящий при этом процесс окисления описывается уравнением

2 FeCC<+CO<=2 FeC6>+14,8 (1) моль

Одновременно с хемосорбцией хлора происходит физическое растворение хлористого водорода. Полученный раствор хлорида железа (ill) имеет состав, Ъ: FeCCg 34-35у РеСО(2-3 и

НС6 1-2. Иэ скруббера первой ступени абгаэы направляются на вторую ступень очистки, где в аналогичной колонне происходит поглощение остатков хлора свежим раствором хлорида железа (11). Последний получают на второй стадии процесса (стадия вос- 5 становления) в специальном бакерастворителе путем восстановления части товарного раствора хлорида железа (111) на стальной стружке:

2 РеСР +Ре=3 FeC(I<+17,4 2) 4О

2 НСО + Fe = FeCO + Hg (3)

Раствор хлорида железа (ll) иэ скруббера второй ступени очистки 4 идет на орошение скруббера первой ступени (1) .

Описанная схема применима при низком содержании хлористого водорода в отходящих газах, когда после поглощения концентрация соляной кислоты в товарном растворе хлорида железа (111) не превышает требований ТУ (не более 1,5Ъ) . !

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения раствора хлорида железа (111) на основе абгазного хлора и хлористого водорода. Процесс осуществляется в две стадии. На первой стадии «О ведут поглощение хлора и хлористого водорода в абсорбере, орошаемом водным раствором хлорида железа (111) .

Из абсорбера раствор, содержащий смесь хлоридов железа () 1) и (111) 65 и соляную кислоту, поступает в ванну-реактор, куда загружают отходы железа и дозируют воду (a период пуска соляную кислоту и воду). При этом в ванне протекают реакции (2) и (3), процесс идет при 60-70 C.

Поддержание температуры достигается подачей острого пара. Образующийся раствор хлорида железа (11) посредством насоса циркулируется между санитарной колонной и ванной до достижения суммарного содержания хлоридов железа (11) и (111) 185210 кг/м и снижения кислотности до допустимого уровня.

Далее раствор подают на вторую стадию, где при взаимодействии с чистым хлором получают товарный, раствор хлорида железа (111), %:

FeCO 36-42,5; FeCP 0,5; СС (своб.)

0,01; кислотный эквивалент 9-12,8, отвечающий требованиям потребителя f2)

Известный способ характеризуется недостаточной чистотой продукта, особенно при использовании отходящих газов хлорорганических произ— водств» длительностью процесса из-за низкой скорости растворения стальной стружки и отсутствия эффективного перемешивания» энергоемкостью, связанной с необходимостью подачи острого пара для поддержания температуры на стадии восстановления, Целью изобретения является повышение чистоты продукта, ускорение процес а и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения раствора хлорида железа ()11), включающему растворение железной стружки в соляной кислоте, поглоще-. ние полученным раствором газов, содержащих хлор и хлористый водород, и последующую обработку раствора хлором, поглощение газов, содержащих хлор и хлористый водород, ведут в присутствии железной стружки.

Поглощение газов, .содержащих хлор и хлористый водород, ведут при 8085 ОС

Способ осуществляется следующим образом.

Газы, содержащие хлор и хлсристый воцород, подают в рабочую зону абсорбера, куда загружают стальную стружку и соляную кислоту. Состав реакционной массы, мас.Ъ: РеСГ» 3235; FeCO 2-51 НС8 1,3-3 0; остальное вода. Для разбавления раствора в абсорбер подается вода. Температура в абсорбере устанавливается в пределах 80-85ОС эа счет теплового эффекта реакций и естественного тепловыделения в окружающую среду. Абгаэы на выходе из аппарата, содержащие водород, инерты, а иногда н при1054303

ЗО

60 меси органических и хлорорганических веществ, разбавляются непосредственно в аппарате до вэрывобезопасной концентрации по водороду (2-25 об.Ъ) и направляется в общий абгазный коллектор, Раствор хлорида железа (11) из абсорбера вначале поступает на орошение двух санитарных колонн, а затем на обработку хло">ом или хлорсодержащим газом в колонну, где при

75-80ОC получают раствор хлорида железа (111) следующего состава,мас.

FeCCg 30-45; FeC3< не более 1,0;

НС0 1,4-3 0.

Наличие загрязнений в используемой стружке (смазка, охлаждающие смеси и пр.) или использование абгазов хлорорганических производств (на пример, производства перхлорвиниловой смолы) обуславливают появление органических примесей в растворе хлорида железа (111) на уровне 35 мг/л.

Для получения товарного продукта этот раствор подвергают продувке инертом при 80-85 С для снижения уровня органики до требований ТУ.

Абгаэы со стадии отдувки, иэ санитарных колонн абсорбера, собираются в общий абгазный коллектор и направляются на стадию адсорбции для выделения органики., Взаимодействие раствора хлорида железа (11) с газами, содержащими хлор и хлористый водород, ведут в аппарате, где обеспечивается прину<дительная или естественная циркуляция реакционной массы. В последнем случае используют аппарат газлифтного типа с внутренчим или внешним циркуляционным контуром.

Пример 1. В гаэлифтный аппарат, снабженный термостатирующей рубашкой и слоем изоляции, загружают

300 мл концентрированной соляной кислоты и 90 г стальной стружки. В рубашку подают горячую воду и дово.дят температуру в зоне реакции до

65 С. Реакцию ведут в течение 30 мин .при непрерывной циркуляции реакционной массы за счет подачи азота в бар ботажную часть реактора. Получают раствор, содержащий 9,9Ъ хлорида железа (11).

Для ускорения процесса растворения стружки полученный раствор обрабатывают абгаэами, содержащими хлор и хлористый водород. Абгазы подают в количестве 80 м/мин в течение 60 мин, Состав абгазов, Ъ: С8 34,0;

НС1 30,7; азот 35,27; хлорбенэол

0,03. Температура в реакторе 6570 С. Для разбавления раствора добавлено 80 мл воды. В результате получают 525 г раствора, имеющего состав, мас.Ъ: FeCg 4,3; FeCfg 35,1

НСР 2,5; вода 58,1.

Полученный раствор в количестве

400 г оставляю-. в реакторе, пре,ращают обогрев и подают абгазы в количестве 0,241 л/мин. Состав абгаэов, об.Ъ: С(. 1 34,0; НС8 30,7; азот 35,27; хлорбензол 0,03. Процесс ведут при

85 С, время опыта 4 ч 50 мин. СтальО ная стружка загружается периодически по мере срабатывания. Всего за опыт прореагировало 79,5 г стружки, Для разбавления раствора добавлено

165 л воды.

В результате опыта получено

754,8 г раствора, имеющего состав, мас.Ъ: РеС(, ) 2,9; ГеС02 38,0; НС8

1,4; вода 57,7. Содержание хлорбенэола 3,2 мг/л. В абгазах на входе из газлифтного аппарата концентрация хлорбенэола 0,07 об.Ъ, водорода

28 об.Ъ, хлор и хлористый водород отсутствуют. Во избежание образования взрывоопасной концентрации по водороду абгазы разбавляют непосредственно на выходе из аппарата до концентрации водорода 2-2,5 об, Ъ.

На дохлорирование чистым .хлором взято 348 г раствора состава, об.Ъ|

РеС02 38,0; FeC03 2,9; НСР 1,4; вода 57,7. Содержание хлорбензола

3,2 мг/л, расход хлора в дохлораторе

0,170 л/мин. Время хлорирования 1 ч

15 мин, процесс ведут при 75-80 С.

Получено 383 г раствора, имеющего состав, мас.Ъ: FeCEg 45,4; FeC8> 0„9;

HCf. 1,5; вода 52,2. Содержание хлорбензола 2,1 мг/л. Количество хлора в абгазах на выходе нэ дохлоратора. изменяется от 0 до 0,04 л/мин. Всего иэ абгазов поглощено 4,8 г хлора.

На операцию отдувки берут раствор после дохлоратора в количестве 382 r.

Состав, мас.Ъ: ГеСГ 45,4; FeCHg 0,9;

НС8 1,5; вода 52,2. Содержание хлорбензола 2,1 мг/л. Продувку ведут воздухом со скоростью 0,150 л/мин при 80-85 С. Время продувки 20 мин.

Целевого продукта получено 381 г, Состав, мас.Ъ: FeCC3 45,4; FeCO

0,82; НС0 1,5; вода 52,1. Хлорбензол не обнаружен. Продукт отвечает требованиям ТУ 6-01-1-192-79.

Пример 2. В газлифтный аппарат, снабженный термостатирующей рубашкой и слоем изоляции, загружают

300 мл концентрированной соляной кислоты и 85 r стальной стружки. В рубашку подают горячую воду и довоцят температуру в зоне реакции до 65 С.

Реакцию ведут в течение 40 мин при непрерывной циркуляции реакционной массы за счет подачи азота в барботажную часть реактора. Получают раствор, содержащий 12,4 мас.Ъ. хлорида железа (11).

Для ускорения процесса растворения стружки полученный раствор обрабатывают абгаэами, содержащими

1054303

Составитель Н. Ярмолюк

Редактор М. Дылын Техред A Áàáèíeö Корректор A. Тяско

Заказ 9022/28 Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 хлор и хлористый водород. Абгазы подают в количестве 80 мп/мин в течение 60 мин. Состав абгазов, об.%:

С0< 34 0; НС6 30 7; азот 35 27; хлорбензол 0,03. Температура в реак-. торе 65-70 С. Для разбавления раст. О вора добавлено воды 50 мл. В результате получают 493 г раствора, имеющего состав, мас.%: ГеСВ 5,3i

FeCC 34,3у НС8 2,9; вода 57,5., Полученный раствор в количестве )0

449,8 г оставляют в реакторе, прекращают обогрев и подают абгазы в количестве 0,241 л/м. Состав абгаэон, об.%: СРд 34,0; хлористый водород 30,7; азот 35,3; хлорбенэол

0,041.

Процесс ведут при 80 С. Время опыта 5 ч. За опыт прореагировало

56,7 r стальной стружки, воды добавлейо 160 г.

2р

В результате опыта получено

780,6 г раствора, содержащего, мас.Ъг

FeCCg 2,9; FeC0g 38,0; НСР 1,3; вода 57,8. Содержание хлорбензола

4,1 мг/л. В абгазах хлор и НС8 отсутствуют, содержание хлорбензола

0, ll об.%, водорода 28 об.%.

" На дохлорирование чистым хлором взято 370 r раствора состава, мас.%1

FeCCg 2,9; FeC8@ 38,0; HCP 1,3; вода 57,8. Содержание хлорбензола

4,1 мг/л,.расход хлора 0,170 л/мин, время хлорирования 1 ч 18 мин. Процесс ведут при 75-80 С. Получено

407,0 г раствора, содержащего,мас.%з

FeCBg 43,3у FeC0g 0,81; HCP 1,4; во- З5 да 54,6. Содержание хлорбензола

2,8 мг/л. Иэ абгаэов извлечено

4,9 r хлора.

Весь раствор после дохлорирования подвергают отдувке азотом при 4р

80-85 С и скорости подачи азота

)0 150 л/мин. Время продувки 20 мин.

Целевого продукта получено 405,8 r.

Состав, мас.%: FeCfy 43,4; FeCEg0 81;

НСУ 1,3; вода 54,4, Хлорбенэол не 45 обнаружен. Продукт отнечает требованиям ТУ 6-01-1-192-79.

Пример 3 (сопостанительный) .

В аппарат гаэлифтного типа (аналогичный примененному н пРимеРе 1) загружают 400 r абсорбента, имеющего состав, мас.%: FeC0y 35,1у ГеСО) 4,3;

НС8 2,5; вода 58,1. Подают абгаэы в количестве 0,241 л/мин. Состав абгазов, об.%: C8g 34,0; НС8 30,7; N

35,3; хлорбензол 0,03. Непрерывно дозируют раствор FeC(q (идентичный исходному раствору) в количестве

3,0 мп/мин. Всего эа опыт введено

1129 г раствора. Время опыта 4 ч

50 мин.

В результате опыта получено

1634,1 г раствора, имеющего состав, мас.%: ГеСГ 23,6; FeC0< 17,5;

НСР 3,0у вода 55,0. Содержание хлор,бенэола 6,5 мг/л. В абгазах на выходе из аппарата концентрация хлорбензола 0,07 об.%, хлора в среднем

6-6,5 об.%, хлористый водород отсутствует. Температура в аппарате держалась на уровне 50-55 С.

Пример 4 (сопоставительный).

В аппарат гаэлифтного типа (аналогичный примененному в примере 1) загружают 861 г раствора FeCPg, имеющего состав, мас.%: FeC0 42,5; FeC0q 0,9;

НС0 1,5у вода 55,1 и 79,5 г стальной стружки. Далее подают в теплообменную рубашку горячую воду и ведут процесс при 60-70ОС н течение 9 ч 20 мин.

Для ускорения процесса за время опыта добавляют б г концентрированной соляной кислоты.

В результате опыта получено

910,6 г раствора, имеющего состав, мас.%: РеСОу 33,0; FeC0 13,3бу

НС0 1 33; вода 52,31. Выгружено непрореагированшей стружки 35,8 r.

Как видно иэ приведенных примеров, поглощение газон, содержащих хлор и хлористый водород, в присутствии железной стружки позволяет повысить чистоту продукта (содержание хлорбензола уменьшилось н два раза), что связано с отдункой органики и повышением температуры процесса. Кроме того, скорость процесса возрастает вдвое при одновременном снижении энергозатрат. Последнее обеспечивается исключением обогрева на стадии восстановления.