Устройство для получения газообразного хлора

Устройство для получения газообразного хлора

Реферат

Устройство может быть использовано в области неорганической химии. Оно открывает перспективу повышения управляемости процессов, направленных на получение газообразного хлора для стабильного обеспечения хлоридных процессов получения высокочистых металлов в лабораторных условиях.

Из уровня техники известно устройство для получения хлора, которое является наиболее близким к заявленному устройству и выбрано за прототип [«Способ получения газообразного хлора и устройство для его реализации». Патент РФ №2373138]. Устройство состоит из реактора, термостата, устройства для очистки хлора, накопителя хлора и устройства для регулирования температуры. Реакция хлорирования металлов является экзотермической и сопровождается большим выделением тепла. Это приводит к резкому возрастанию скорости реакции на начальном этапе хлорирования большинства металлов, так как протекает процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Поскольку скорость подачи хлора в реактор постоянна, в системе возникает разрежение и, как следствие, засасывание осушаемой жидкости (концентрированной серной кислоты) в трубопроводы и сам реактор. Основной недостаток указанного устройства - трудность регулирования процесса хлорирования на начальном этапе. Этот недостаток не устраняется с помощью известного устройства, так как накопитель хлора не позволяет в ограниченном объеме накопить необходимое количество хлора.

Технологическая задача - повышение управляемости процесса на начальном этапе хлорирования.

Это достигается тем, что в устройстве для получения газообразного хлора, включающем реактор, термостат, устройство для очистки хлора и устройство для регулирования температуры, в качестве накопителя хлора устанавливается демпфирующая емкость, выполненная из нержавеющей стали, с краном-регулятором.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства, где позицией 1 обозначен реагент (бихромат калия), 2 - реагент (концентрированная соляная кислота), 3 - газообразный хлор, 4 - отводная труба, 5 - термостат, 6 - реактор, 7 - устройство для очистки хлора, 8 - устройство для регулирования температуры, 9 - демпфирующая емкость, 10 - кран-регулятор.

Устройство работает следующим образом. Демпфирующая емкость, выполненная из нержавеющей стали, имеет объем 10-15 л, достаточно большой для сглаживания скачков потребления хлора в ходе реакции, и имеет два отвода для входа и выхода хлора. На выходе из демпфирующей емкости устанавливается кран-регулятор, позволяющий создавать перед выходом хлора небольшое избыточное давление в системе (~0,1-0,5 атм), что также способствует более тонкой регулировке подачи хлора.

Пример реализации устройства

В термостат с устройством для регулирования температуры помещали реактор в виде колбы, в которую засыпали бихромат калия (540 г) и добавляли концентрированную соляную кислоту (1000 мл). Изменением температуры в термостате от 40 до 70°С выбирали нужную скорость подачи хлора. После заполнения всей системы хлором с помощью крана-регулятора создавали в системе и демпфирующей емкости избыточное давление, равное 0,5 атм. После этого подавали хлор в реактор, где происходило хлорирование металлического никеля. При резком увеличении скорости хлорирования на начальном этапе открывали кран-регулятор. Объем накопленного хлора был достаточен для проведения процесса в безопасном режиме. С помощью одной «заправки» было получено ~300 г высокочистого никеля.

Таким образом, применение указанного устройства позволяет обеспечить контролируемое получение хлора и подачу хлора в реактор с регулируемой скоростью в ходе всего процесса хлорирования металлов, в том числе и на начальной стадии хлорирования, что обеспечивает высокую стабильность совмещенных технологий. Предлагаемое устройство открывает также возможность частичной автоматизации процесса хлорирования металлов.

Устройство для получения газообразного хлора, включающее реактор, термостат, устройство для очистки хлора и устройство для регулирования температуры, отличающееся тем, что в качестве накопителя хлора установлена демпфирующая емкость с краном-регулятором.