Способ получения раствора хлорида железа (111)

(9 ЯО ( а безво- магние- хлориллургияф ного ротходящ леннос 1980,е О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 66178/23-26.11.83. Бюл. Р 42Х. Маркиш, Н,Н. БулинГрошев1872.321(088.8)Забоев Ю.И. Способ охлорсодержащих газовоизводства растворамиеза. - Цветная мета22, с. 50.илков М. и др. Получениествора хлорного железа изих газов химической проьыши, - Химия и индустрия2, с. 74-76 (прототип) .(21) 32 (22) 27 (46) 15 (72) И. и Г.Л. (53) 66 (56) 1, живания вого пр дов жел(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВО РА ХЛОРИДА ЖЕЛЕЗА (111), включакюийрастворение железной стружки в соляной кислоте, поглощение полученнымраствором газов, содержащих хлор ихлорнстый водород, и последующуюобработку раствора хлором, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения частоты продукта, ускоре"ния процесса и снижения энергозатрат,поглощение газов, содержащих хлор ихлористый водород, ведут в присутствии железной стружки.2. СпоСоб по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что поглощение газов, содержащих хлор и хлористыйводород, ведут при 80-85 С,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 лянта.Известен способ получения. водного раствора хлорида железа (111), заключающийся во взаимодействии отходящих технологических газов, со держащих хлор и хлористый водород, с водным раствором хлорида железа (11). Процесс включает две стадии: стадию окисления и стадию восстановления. Отходящие газы, содержащие до 15 ф 10кг/м хлора и до 0,8 10 3 кг/м хлористого водорода, поступают в орошаемый раствором хлорида железа (11) скруббер первой ступени очистки. Происходящий при этом процесс окисления описывается уравнением2 РеСЕ 2+СЕ 2=2 РеСЕЗ+14 8 ккал (1)мольОдновременно с хемосорбцией хлора происходит физическое растворение хлористого водорода. Полученный раствор хлорида железа (111) имеет состав,Ъз РеСО 34-35 у РеСО( 2-3 и НС 8 1-2. Иэ скруббера первой ступени абгаэы направляются на вторую ЗО ступень очистки, где в аналогичной колонне происходит поглощение остатков хлора свежим раствором хлорида железа (11). Последний получают на второй стадии процесса (стадия вос- б становления) в специальном баке- растворителе путем восстановления части товарного раствора хлорида железа (111) на стальной стружке:2 РеСР+Ре=3 РеСО+17,4 ккал,2) 402 НСО + Ре = РеСО + Нд (3)Раствор хлорида железа (11) иэ скруббера второй ступени очистки 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 1,5) .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 60 ведут поглощение хлора и хлористого водорода в абсорбере, орошаемом водным раствором хлорида железа (111) . Из абсорбера раствор, содержащий смесь хлоридов железа1) и (111) 65 и соляную кислоту, поступает в ванну-реактор, куда загружают отходыжелеза и дозируют воду (в периодпуска соляную кислоту и воду). Приэтом в ванне протекают реакции (2)и (3), процесс идет при 60-70 С.Поддержание температуры достигаетсяподачей острого пара. Образующийсяраствор хлорида железа (11) посредством насоса циркулируется междусанитарной колонной и ванной до достижения суммарного содержания хлоридов железа (11) и (111) 185210 кг/м и снижения кислотностидо допустимого уровня.Далее раствор подают на вторуюстадию, где при взаимодействии счистым хлором получают товарный,раствор хлорида железа (111), %:РеСРЗ 36-42,5 р РеСР 0,5 р СЮ(своб.)0,01; кислотный эквивалент 9-12,8,отвечающий требованиям потребителя (2) .Известный способ характеризуется недостаточной чистотой продукта,особенно при использовании отходящих газов хлорорганических производств 1 длительностью процесса из-занизкой скорости растворения стальнойстружки и отсутствия эффективногоперемешивания; энергоемкостью, связанной с необходимостью подачи острого пара для поддержания температуры на стадии восстановления,Целью изобретения является повышение чистоты продукта, ускорениепроцес .а и снижение энергозатрат. Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу полученияраствора хлорида железа 11),включающему растворение железнойстружки в соляной кислоте, поглощение полученным раствором газов, содержащих хлор и хлористый водород,и последующую обработку растворахлором, поглощение газов, содержащих хлор и хлористый водород, ведутв присутствии железной стружки,Поглощение газов, содержащих хлори хлористый водород, ведут при 8085 ОС,Способ осуществляется следующимобразом.Газы, содержащие хлор и хлористый воцород, подают в рабочую зонуабсорбера, куда загружают стальнуюстружку и соляную кислоту. Составреакционной массы, мас%: РеС 1 32351 РеСО 2-51 НС 8 1,3-3,0; остальное вода. Для разбавления растворав абсорбер подается вода. Температура в абсорбере устанавливается впределах 80-85 С эа счет тепловогоэффекта реакций и естественного тепловыделения в окружающую среду. Абгаэы на выходе из аппарата, содержащие водород, инерты, а иногда н при 105430310 30 40 50 60 меси органических и хлорорганическихвеществ, разбавляются непосредственно в аппарате до взрывобезопаснойконцентрации по водороду (2-25 об.)и направляется в общий абгазный коллектор,Раствор хлорида железа (11) изабсорбера вначале поступает на орошение двух санитарных колонн, а затем на обработку хло"ом или хлорсодержащим газом в колонну, где при75-80 ОС получают раствор хлоридажелеза (111) следующего состава,мас.РеСО 30-45 р РеСО не более 1,0 уНСО 1,4-3 О.Наличие загрязнений в используемой стружке (смазка, охлаждающиесмеси и пр.) или использование абгазов хлорорганических производств (например, производства перхлорвиниловой смолы) обуславливают появлениеорганических примесей в растворехлорида железа (111) на уровне 35 мг/л.Для получения товарного продуктаэтот раствор подвергают продувкеинертом при 80-85 и С для сниженияуровня органики до требований ТУ.Абгаэы со стадии отдувки, иэ санитарных колонн абсорбера, собираются в общий абгазный коллектор и направляются на стадию адсорбции длявыделения органики,. Взаимодействие раствора хлоридажелеза (11) с газами, содержащимихлор и хлористый водород, ведут ваппарате, где обеспечивается принудительная или естественная циркуляция реакционной массы. В последнемслучае используют аппарат газлифтного типа с внутренчим или внешнимциркуляционным контуром,П р и м е р 1. В гаэлифтный аппарат, снабженный термостатирующейрубашкой и слоем изоляции, загружают300 мл концентрированной солянойкислоты и 90 г стальной стружки, Врубашку подают горячую воду и доводят температуру в зоне реакции до65 ОС. Реакцию ведут в течение 30 мин.при непрерывной циркуляции реакционной массы за счет подачи азота в барботажную часть реактора. Получаютраствор, содержащий 9,9 хлоридажелеза (11).Для ускорения процесса растворения стружки полученный раствор обрабатывают абгаэами, содержащими хлори хлористый водород. Абгазы подаютв количестве 80 м/мин в течение 60мин, Состав абгазов, : СО 34,0;НСО 30,7 у азот 35,27 р хлорбенэол0,03. Температура в реакторе 6570 С, Для разбавления раствора добавлено 80 мл воды. В результатеполучают 525 г раствора, имеющегосостав, мас.Ъ: РеСО 4,3; РеСОд 35,1НСО 2,5; вода 58,1. Полученный раствор в количестве400 г оставляют в реакторе, пре,ращают обогрев и подают абгазы в количестве 0,241 л/мин. Состав абгаэов,об.: СР 1 34,01 НСО 30,7 1 азот 35,271хлорбензол 0,03, Процесс ведут при85 С, время опыта 4 ч 50 мин. СтальОная стружка загружается периодическипо мере срабатывания, Всего за опытпрореагировало 79,5 г стружки, Дляразбавления раствора добавлено165 л воды.В результате опыта получено754,8 г раствора, имеющего состав,мас.Ъ: РеСО) 2,9 р РеСО 2 38,0 р НСО1,4; вода 57,7. Содержание хлорбенэола 3,2 мг/л. В абгазах на входеиз газлифтного аппарата концентрацияхлорбенэола 0,07 об.Ъ, водорода28 об,Ъ, хлор и хлористый водородотсутствуют. Во избежание образования взрывоопасной концентрации поводороду абгазы разбавляют непосредственно на выходе из аппарата доконцентрации водорода 2-2,5 об, ,На дохлорирование чистым .хлоромвзято 348 г раствора состава, об.ЪРеСО 2 38,0 р Рес 83 2,9 р НСО 1,4 у вода 57,7. Содержание хлорбензола3,2 мг/л, расход хлора в дохлораторе0,170 л/мин. Время хлорирования 1 ч15 мин, процесс ведут при 75-80 С.Получено 383 г раствора, имеющегосостав, мас.Ъ: РеСО 3 45,4; РеСО 09;НСО 1,5; вода 52,2. Содержание хлорбензола 2,1 мг/л. Количество хлорав абгазах на выходе нэ дохлоратора.изменяется от 0 до 0,04 л/мин, Всегоиэ абгазов поглощено 4,8 г хлора.На операцию отдувки берут растворпосле дохлоратора в количестве 382 г.Состав, мас.Ъ: РеСГ 45,4; РеСО 0,9;НСО 1,5; вода 52,2. Содержание хлорбензола 2,1 мг/л. Продувку ведутвоздухом со скоростью 0,150 л/минпри 80-85 С. Время продувки 20 мин.Целевого продукта получено 381 г,Состав, мас,Ъ: РеСО 3 45,4 у РеСО0,82; НСО 1,5; вода 52,1. Хлорбензолне обнаружен. Продукт отвечает требованиям ТУ 6-01-1-192-79,П р и м е р 2, В газлифтный аппарат, снабженный термостатирующейрубашкой и слоем изоляции, загружают300 мл концентрированной солянойкислоты и 85 г стальной стружки. Врубашку подают горячую воду и довоцяттемпературу в зоне реакции до 65 оС.Реакцию ведут в течение 40 мин принепрерывной циркуляции реакционноймассы за счет подачи азота в барботажную часть реактора, Получаютраствор, содержащий 12,4 мас.Ъ. хлорида железа (11),Для ускорения процесса растворения стружки полученный раствор обрабатывают абгаэами, содержащимиЗаказ 9022/28 Тираж 471 Подписное ВНИИПИ Государственногокомитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 хлор и хлористый водород. Абгазы подают в количестве 80 мп/мин в течение 60 мин. Состав абгазов, об,: СО 34,0 у НС 6 30,71 азот 35,27; хлорбензол 0,03. Температура в реак-. торе 65-70 С. Для разбавления раст. Овора добавлено воды 50 мл. В резуль" тате получают 493 г раствора, имеющего состав, мас.Ъ: РеСВ 5,3 ГеСЮ 34 Зь НС 8 2,9 у вода 57,5.,Полученный раствор в количестве 10 449,8 г оставляют в реакторе, прекращают обогрев и подают абгазы в количестве 0,241 л/м, Состав абгаэон, об.Ъ: СРд 34,0 у хлористый водород 30,7 у азот 35,3 у хлорбенэол 15 0,041.Процесс ведут при 80 С, Время опыта 5 ч, За опыт прореагировало 56,7 г стальной стружки, воды добавлейо 160 г.20В результате опыта получено 780,6 г раствора, содержащего, мас.Ъг ГеС 8 2,9; РеСО 38,0; НСГ 1,3 у вода 57,8, Содержание хлорбензола 4,1 мг/л. В абгазах хлор и НСВ отсутствуют, содержание хлорбензола О, 11 об.Ъ, водорода 28 об" На дохлорирование чистым хлором взято 370 г раствора состава, мас.Ф 1 РеСР 3 2,9 у РеСГ 38,0 у НСР 1,3 у 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.В: Ресб 43,3 т Реса 0,81 у НСР 1,4 ю во да 54,6. Содержание хлорбензола 2,8 мг/л. Иэ абгаэов извлечено 4,9 г хлора.Весь раствор после дохлорирования подвергают отдувке азотом при 40 80-85 С и скорости подачи азота 0,150 л/мин. Время продувки 20 мин. Целевого продукта получено 405,8 г. Состав, мас.Ъ: РеС 1 43,4; РеС 0 0,81; НСУ 1,3; вода 54,4. Хлорбенэол не обнаружен. Продукт отнечает требованиям ТУ 6-01-1-192-79П р и м е р 3 (сопостанительный) . В аппарат гаэлифтного типа (аналогичный примененному н примеРе 1) загру О жают 400 г абсорбента, имеющего состав, мас.Ъ: ГеСР 35,1 р ГеСО 4,3 уНС 3 2,5; вода 58,1. Подают абгаэы вколичестве 0,241 л/мин. Состав абгазов, об,Ъ: СРу 34,0 у НСО 30,7 у И35,3 р хлорбензол 0,03. Непрерывнодозируют раствор ГеС 1) (идентичныйисходному раствору) в количестве3,0 мп/мин. Всего эа опыт введено1129 г раствора, Время опыта 4 ч50 мин,В результате опыта получено1634,1 г раствора, имеющего состав,мас.Ъ: РеСГ 23,6; ГеС 8 17,5;НСР З,Оу вода 55,0. Содержание хлор,бенэола 6,5 мг/л. В абгазах на выходе из аппарата концентрация хлорбензола 0,07 об., хлора в среднем6-6,5 об., хлористый водород отсутствует. Температура в аппарате держалась на уровне 50-55 С.П р и м е р 4 (сопоставительный).В аппарат гаэлифтного типа (аналогичный примененному в примере 1) загружают 861 г раствора ГеСГ, имеющегосостав, мас.В: РеСИ 42,5; ГеСР 0,91НС 0 1,5; вода 55,1 и 79,5 г стальнойстружки, Далее подают в теплообменную Рубашку горячую воду и ведут процесс при 60-70 ОС н течение 9 ч 20 мин.Для ускорения процесса за время опыта добавляют 6 г концентрированнойсоляной кислоты. В результате опыта получено 910,6 г раствора, имеющего состав, мас.Ъ: РеСОу 33,0 р РеСО 13,36 у НСЮ 1,ЭЗАР вода 52,31. Выгружено непрореагированшей стружки 35,8 г.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.