Способ получения хлористого водорода из хлорорганических отходов



Способ получения хлористого водорода из хлорорганических отходов

 


Владельцы патента RU 2431598:

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Научный Центр "Прикладная Химия" (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения хлористого водорода из хлорорганических отходов включает термическое окисление хлорорганических отходов, абсорбционное поглощение водой хлористого водорода, десорбцию хлористого водорода из абсорбционной соляной кислоты. Термическое окисление хлорорганических отходов проводят при соотношении хлорорганических отходов к окислителю из расчета величины коэффициента избытка кислорода 0,80-1,05. В качестве окислителя используют растворы азотной кислоты с концентрацией 56-99,0 мас.%, или азотный тетраоксид, или раствор азотного тетраоксида в азотной кислоте, или смеси кислорода с азотом с концентрацией кислорода 30-75 об.%. Газообразные продукты окисления разбавляют азеотропной соляной кислотой при массовом соотношении азеотропная соляная кислота: хлорорганические отходы (0,6-1,2):1, поддерживая температуру в реакторе не выше 1300°С. Изобретение позволяет снизить энергозатраты при получении хлористого водорода из хлорорганических отходов. 1 табл.

 

Изобретение относится к области получения безводного хлористого водорода, который применяется в химической промышленности для получения различных хлорорганических веществ, мономеров и полимеров, например, для получения винилхлорида, поливинилхлорида (ПВХ) и др.

В промышленной практике известен сульфатный метод получения хлористого водорода взаимодействием хлорида натрия с концентрированной серной кислотой с образованием безводного хлористого водорода и сульфата натрия [Левинский М.И. и др., Хлористый водород и соляная кислота. М., Химия, 1985 г., с.25-28]. Метод применяют только на тех производствах, в которых одновременно имеется потребность в хлористом водороде и сульфате натрия.

Также в промышленности применяют прямое сжигание водорода в хлоре, приводящее к получению только хлористого водорода [Якименко Л.М. Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов. М., Химия, 1974 г., с.483-490]. В этом процессе получают газообразный безводный хлористый водород. Метод является самым дорогим и энергоемким, т.к. для его применения требуется предварительно очищенные водород и хлор.

Известен способ получения хлористого водорода [Патент США 6896865, МПК С01В 7/03 опубл. 24.05.2005 г.] сжиганием хлорорганических отходов (ХОО). Процесс получения состоит из следующих последовательных стадий: сжигание ХОО с воздухом, абсорбционное поглощение хлористого водорода водой из дымовых газов (ДГ) с образованием соляной кислоты-сырца средней концентрации, химическая очистка образующейся соляной кислоты-сырца от содержащегося в ней хлора обработкой химическими реагентами, ректификационное концентрирование кислоты-сырца до получения 35-36%-ной соляной кислоты, десорбция хлористого водорода из концентрированной соляной кислоты. Предлагаемый метод получения хлористого водорода при сжигании ХОО является энергозатратным и экономически малоэффективным вследствие следующих основных недостатков:

- Низкая концентрация хлористого водорода в ДГ (6-8 об.%).

- Относительно низкая концентрация абсорбционной соляной кислоты 26-28 мас.%.

- Наличие значительного количества примеси хлора в абсорбционной соляной кислоте.

- Использование дополнительных химических реагентов для очистки соляной кислоты от хлора.

- Необходимость применения высокоэффективных ректификационных колонн и вследствие этого высокая энергозатратность процесса для концентрирования разбавленной соляной кислоты.

Задача предлагаемого изобретения состоит в получении чистого хлористого водорода при значительном снижении энергозатрат.

Для решения поставленной задачи предлагается способ получения хлористого водорода из хлорорганических отходов, включающий термическое окисление хлорорганических отходов, абсорбционное поглощение водой хлористого водорода из газообразных продуктов окисления, десорбцию хлористого водорода из абсорбционной соляной кислоты. Термическое окисление хлорорганических отходов проводят при соотношении хлорорганических отходов к окислителю из расчета коэффициента избытка кислорода 0,8-1,05, а в качестве окислителя используют растворы азотной кислоты с концентрацией 56-99,0 мас.%, или азотный тетраоксид, или раствор азотного тетраоксида в азотной кислоте, или смеси кислорода с азотом с концентрацией кислорода 30-75 об.%. Для поддержания температуры в реакторе не выше 1300°С для подавления образования молекулярного и атомарного хлора газообразные продукты окисления в зоне стабилизации реактора разбавляют азеотропной соляной кислотой при массовом соотношении азеотропная соляная кислота: хлорорганические отходы (0,6-1,2): 1.

Данный способ осуществляют следующим образом. Термическое окисление ХОО производили на пилотной установке, состоящей из циклонного цилиндрического реактора, дозирующей системы и абсорбционной насадочной колонки. Реактор объемом 9 дм3 с водоохлаждающей рубашкой имеет две зоны - основную зону окисления объемом 3 дм3 (Н=38 см, D=10 см) и зону стабилизации 6 дм3 (Н=40 см, D=14 см).

Дозирующая система имеет дозирующие насосы и форсунки для тангенциальной подачи и распыления жидких компонентов в реактор, штуцеры для подачи природного газа и воздуха для вывода установки на заданный тепловой режим, а

также систему ввода воздуха, обогащенного кислородом.

Абсорбционная колонна объемом 2 дм3 (Н=25 см, D=10 см) выполнена из фторопласта и заполнена фторопластовой насадкой. Десорбцию хлористого водорода производили в стеклянном дистилляторе периодического действия с кубом объемом 1.0 дм3 и снабженным насадочной колонкой (Н=10 см), выполнявшей роль каплеотбойника - сепаратора.

Термическое окисление хлорорганических отходов (ХОО) проводили следующим образом. Для вывода установки на тепловой режим в реактор окисления подавали природный газ и воздух при одновременной подаче охлаждающей воды в рубашку реактора, смесь поджигали запальным устройством и выводили установку на заданный тепловой режим. При достижении температуры в реакторе 900°С подачу воздуха и газа прекращали, включали дозирующую систему и в реактор подавали ХОО и соответствующий окислитель с заданными расходами каждого компонента. Для поддержания температуры продуктов окисления (ПО) во второй зоне реактора не выше 1300°С и для подавления образования молекулярного и атомарного хлора в поток продуктов окисления в зону стабилизации, расположенную в нижней части реактора, вводили через форсунку азеотропную соляную кислоту (АК). Далее газообразные продукты окисления, предварительно охлажденные водой в змеевиковом холодильнике, поступали в абсорбционную колонку, заполненную азеотропной соляной кислотой. Опыты проводились с отбором проб из реактора, из газового потока перед абсорбционной колонной и проб кислоты из абсорбционной колонки. Отобранные пробы газов анализировались на содержание в них хлористого водорода, и в пробах абсорбционной кислоты определяли содержание хлористого водорода и хлора. Процесс прекращали до полного (равновесного) насыщения хлористым водородом в абсорбционной колонке. Отходящие газы после адсорбционной колонки подвергались санитарной очистке водой и 10%-ным раствором гидроксида натрия.

В процессе десорбции отбирали пробы газообразного хлористого водорода и анализировали их на содержание основного вещества и хлора.

Пример 1

В реактор, нагретый до 930°С сжиганием природного газа в воздухе, после прекращения подачи воздуха и газа, с помощью дозировочных насосов включали подачу хлорорганических отходов (ХОО) с расходом 12 мл/мин, и 65%-ную азотную кислоту с расходом 14 мл/мин. Состав ХОО: углерод - 20 мас.%, хлор - 77,3 мас.%, водород - 2.7 мас.%.

Коэффициент избытка кислорода рассчитывали по величинам расходов реагентов. Соотношение окислителя и ХОО общей формулы CaHbClc устанавливают таким образом, чтобы коэффициент избытка кислорода составлял величину от 0,8 до 1,05.

Коэффициент избытка кислорода вычисляется по формуле:

,

где a, b и с - количество атомов углерода, водорода и хлора соответственно в грамм-моле (или кг) реакционной смеси;

n - количество атомов кислорода в грамм-моле (или кг) реакционной смеси.

Одновременно с началом дозирования реагентов в реактор включали подачу азеотропной соляной кислоты с расходом 7 мл/мин. Газообразные продукты окисления, предварительно охлажденные водой в змеевиковым холодильнике, поступали в абсорбционную колонку, заполненную азеотропной соляной кислотой в количестве 425 мл. Процесс окисления ХОО в реакторе при заданных расходах проводили в течение 15 минут. В конце временного цикла перед остановкой процесса отбирали пробы из газового потока перед абсорбером и из абсорбера для определения в них содержания хлористого водорода и хлора. После остановки процесса собранную абсорбционную соляную кислоту взвешивали, определяли в ней содержание хлористого водорода и затем переносили в дистилляционную колонку - десорбер, в которой в периодическом режиме при нагревании от 15°С до 107°С отгоняли хлористый водород, охлаждали водой в змеевиковом холодильнике и собирали в стеклянном приемнике для газов. В газообразном хлористом водороде определяли содержание молекулярного хлора. Оставшуюся в кубе десорбера соляную кислоту охлаждали до комнатной температуры, взвешивали, определяли в ней содержание хлористого водорода. Степень десорбции рассчитывали по содержанию хлористого водорода в абсорбционной кислоте и в кубе после десорбции. Содержание хлористого водорода в пробах определяли объемным титрованием водными растворами гидроксида натрия с потенциометрическим определением точки эквивалентности. Содержание хлора определяли с помощью объемного титрования проб по йодометрической методике. Аналогично примеру 1 были проведены другие опыты, результаты которых представлены в таблице.

Предлагаемый способ позволяет получать чистый хлористый водород при утилизации хлорорганических отходов при минимальных энергозатратах.

Способ получения хлористого водорода из хлорорганических отходов, включающий термическое окисление хлорорганических отходов, абсорбционное поглощение водой хлористого водорода, десорбцию хлористого водорода из абсорбционной соляной кислоты, отличающийся тем, что термическое окисление хлорорганических отходов проводят при отношении хлорорганических отходов к окислителю из расчета величины коэффициента избытка кислорода 0,80-1,05, в качестве окислителя используют растворы азотной кислоты с концентрацией 56-99,0 мас.%, или азотный тетраоксид, или раствор азотного тетраоксида в азотной кислоте, или смеси кислорода с азотом с концентрацией кислорода 30-75 об.%, газообразные продукты окисления разбавляют азеотропной соляной кислотой при массовом соотношении азеотропная соляная кислота: хлорорганические отходы (0,6-1,2):1, поддерживая температуру в реакторе не выше 1300°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения синтетической соляной кислоты с использованием абгазного хлористого водорода производства винилхлорида, применяемой в химической, пищевой промышленности, цветной и черной металлургии.

Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано при проведении хлоридных процессов получения высокочистых металлов. .
Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при утилизации абгазного хлористого водорода, образующегося в процессах хлорорганического синтеза.
Изобретение относится к области химии, а именно к утилизации хлорсодержащих отходов. .

Изобретение относится к области металлургии и химической технологии неорганических веществ, в частности к переработке серпентинита с получением магния и аэросила.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению хлорида водорода из отходящих хлорсодержащих газов титаномагниевого производства. .

Изобретение относится к цветной металлургии и химической промышленности и может быть применено при утилизации хлорсодержащих газов. .

Изобретение относится к химической технологии, в частности к получению хлористого водорода, используемого для синтеза трихлорсилана полупроводниковой чистоты. .

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для синтеза хлористого водорода, применяемого в производстве полупроводниковых материалов и для получения высокочистой соляной кислоты.

Изобретение относится к способу извлечения хлора из отходов производства хлора и винилхлорида. Способ включает процессы сжигания хлорорганических отходов и получения хлора методом электролиза. При этом соляная кислота от установки сжигания отходов без дополнительной очистки от хлора и других примесей смешивается в реакционном сосуде с потоком или частью потока анолита от установки электролиза, содержащим отход электролиза - хлорат натрия в количестве 0.5-10 г/дм3, при температуре 92-106°C и поддержании концентрации соляной кислоты в реакционной массе 10-20 г/дм3. Способ обеспечивает исключение образования диоксида хлора и уменьшение времени разрушения хлората натрия с образованием хлорида натрия и молекулярного хлора, который возвращается в производственный процесс на стадию синтеза 1,2-дихлорэтана, промежуточного продукта в производстве винилхлорида. Изобретение позволяет также повысить эффективность производства за счет рационального использования сырья. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 пр.

Группа изобретений относится к области обеззараживания и подготовки воды. Станция обеззараживания воды содержит электролизер с разделенными мембранной перегородкой анодной и катодной камерами, узел приготовления раствора хлорида натрия, линию подачи воды, средства дозирования, сепараторы анолита и католита и установленный в проточной магистрали эжектор. Средства дозирования выполнены в виде насосов-дозаторов с внешним управлением, один из которых установлен в линии подачи раствора хлорида натрия на вход анодной камеры, а другой - в линии подачи воды на вход катодной камеры. Сепаратор анолита, установленный на выходе анодной камеры, снабжен воздухозаборным элементом, на входе которого установлен гидрозатвор, при этом выходной газоотводящий патрубок сепаратора связан с всасывающим патрубком эжектора. Сепаратор католита установлен на выходе катодной камеры и связан с накопителем щелочи. Предлагаемое устройство контроля и сепарации включает скомпонованные в единый блок сепаратор анолита, сепаратор католита и гидрозатвор. Упомянутый блок размещен в прозрачном корпусе, разделенном перегородками на три камеры для размещения, соответственно, сепаратора анолита, гидрозатвора и сепаратора католита. На боковых стенках корпуса, по периметру, нанесены контрольные метки, обеспечивающие контроль уровня жидкости во всех трех камерах одновременно. Изобретение обеспечивает повышение безопасности и эксплуатационной надежности. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу, включающему в себя следующие стадии: a) электрохимическое окисление 1 моля исходного ICl в кислотном водном растворе с образованием промежуточного производного со степенью окисления йода, равной (III); b) реагирование упомянутого промежуточного производного с йодом и c) получение 3 молей ICl. Использование настоящего способа позволяет избежать отрицательных факторов, связанных с применением больших объемов хлора. 19 з.п. ф-лы, 7 пр., 3 ил.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Устройство для синтеза хлороводорода из хлора и водорода или из хлора и углеводородов с интегрированной регенерацией тепла обеспечивает получение водяного пара. В паровом барабане котла 11 с большим водяным объемом расположены жаровая труба или, соответственно, топочная камера 12, реверсивная камера 8 и кожухотрубный теплообменник 4, встроенный в корпус котла 11. У устьевого отверстия жаровой трубы находится горелка 1 для синтеза HCl. Изобретение позволяет получить водяной пар при использовании тепла экзотермической реакции синтеза хлороводорода. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к химической промышленности. Установка содержит блок управления (2), реактор (1) для получения диоксида хлора и хлора, контейнеры для реагентов (9), дозирующие насосы (7) для подачи реагентов в реактор (1), емкость с водой (10) для промывки реактора, регулятор-измеритель давления и температуры (4), датчик температуры (17), датчик диоксида хлора (18), водоструйный инжектор (15), предназначенный для удаления газожидкостных продуктов из реактора (1). Вакуумная линия инжектора (15) связана с регулятором воздуха (5), через который воздух подают в реактор (1), при этом регулятор воздуха (5) связан с блоком управления (2) для автоматического контроля расхода воздуха. На трубопроводе отведения продуктов реакции из реактора (1) в инжектор (15) установлен охлаждающий элемент (16). Установка также снабжена датчиками потока (19), установленными на трубопроводах подачи исходных реагентов до дозирующих насосов (7), при этом датчики потока (19) связаны с блоком управления (2) для автоматического контроля потока. Изобретение позволяет повысить эффективность установки для получения диоксида хлора и хлора за счет повышения выхода готового продукта, безопасность, надежность, удобство и упростить эксплуатацию. 2 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ производства хлористого водорода высокой чистоты включает очистку водорода и хлора путем удаления из них воды и кислорода. Далее проводят взаимодействие избыточного молярного количества очищенного водорода с очищенным хлором при температуре 1200-1400°С. Полученный хлористый водород подвергают сжатию и охлаждению. Система для производства хлористого водорода высокой чистоты содержит трубопроводы для подачи водорода и хлора, очищенных до чистоты 99,999% или выше, в реактор для синтеза хлористого водорода. Для превращения в жидкое состояние хлористого водорода путем сжатия используют компрессор. Очистку сжиженного хлористого водорода и отделение и удаление непрореагировавшего водорода проводят в дистилляционной колонне путем фракционной дистилляции. Изобретение позволяет снизить энергозатраты при экологически чистом получении хлористого водорода с чистотой 99,9-99,9999%. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 1 пр.
Наверх