Способ получения хлора из хлорида кальция

Авторы патента:

B01D53/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2503487:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХХТ СО РАН) (RU)

Изобретение может быть использовано для получения хлора, в частности, из хлорида кальция. Для этого после предварительного прокаливания для удаления гидратированной воды хлорид кальция спекается с алюмосиликатом или смесью оксидов алюминия и кремния в мольном соотношении СаО:Al₂O₃:SiO₂=1:1:2 при нормальном давлении в интервале температур от 1100 до 1300°С в атмосфере воздуха или кислорода. В ходе спекания выделяется хлор и образуется анортит, который может быть использован в производстве керамических материалов или для улавливания хлора. Изобретение позволяет регенерировать и возвращать в технологический цикл хлор, используемый в химической технологии при переработке энергетических зол или других кальцийсодержащих веществ.

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и касается получения и регенерации хлора из кальцийсодержащего сырья.

Известен способ получения хлора при комплексной переработке рассолов хлоридного кальциевого и хлоридного магниевого типов (патент РФ №2436732). По данному способу проводят совместное осаждение карбоната кальция и гидроксида магния из рассола с получением раствора, содержащего хлорид натрия, который упаривают. Выделенные кристаллы хлорида натрия растворяют в воде, и раствор хлорида натрия подвергают электролизу для получения газообразного хлора и раствора гидроксида натрия. Недостатками способа являются расход дополнительного реагента - соды и прямые затраты электрической энергии для проведения электролиза.

Известен способ получения хлора и металлов электролизом расплавов их хлоридов, в котором хлор выделяется как побочный продукт (патент US 2009/0211916). Основными недостатками способа являются необходимость проведения процесса в агрессивной среде расплавленных хлоридов и прямые затраты электрической энергии. Кроме того, выделение кальция в виде металлического продукта ставит задачу его утилизации, что вызывает дополнительные трудности в решении практических задач по регенерации хлора в технологическом процессе.

Известен двухстадийный способ получения хлора из хлоридов, в частности из хлорида кальция (патент US 4,269,817). На первой стадии хлорид обрабатывается концентрированной серной кислотой в печи с выделением газообразного хлороводорода. На второй стадии хлороводород окисляется кислородом с выделением хлора в присутствии ванадийсодержащего катализатора (процесс Дикона). Недостатками способа являются расход серной кислоты для проведения процесса, его многостадийность, необходимость применения катализатора.

Известен способ выделения хлора путем окисления хлорида кальция кислородом в расплаве (патент US 6,994,836). По данному способу при Т>800°С через расплав хлорида кальция пропускается кислород, в результате чего выделяется хлор и образуется оксид кальция. Недостатками способа являются образование в расплаве нерастворимого твердого оксида кальция, что влечет за собой повышение вязкости расплава и торможение процесса. Основная часть хлорида кальция в этом случае не претерпевает химических превращений и выход хлора оказывается очень низким.

Предлагаемое изобретение направлено на полное извлечения хлора из хлорида кальция с высокой производительностью. Поставленная задача решается путем спекания хлорида кальция с обезвоженным алюмосиликатным материалом либо с оксидами алюминия и кремния в атмосфере кислорода или воздуха при нормальном давлении.

Исходная смесь хлорида кальция с материалом, содержащим обезвоженный алюмосиликат, например каолинит, или смесь оксидов алюминия и кремния, может быть приготовлена как с использованием безводного CaCl₂, так и кристаллогидрата CaCl₂·6H₂O. Во втором случае полученную смесь предварительно упаривают при температуре 300-400°С.

Приготовленную смесь подают в печь на прокаливание при нормальном давлении в атмосфере воздуха или кислорода при температуре выше 772°С, где протекают следующие реакции с образованием элементного хлора и анортита:

CaCl₂+Al₂O₃+2SiO₂+¹/₂ O₂→CaO·Al₂O₃·2SiO₂+Cl₂,

CaCl₂+Al₂O₃·2SiO₂+¹/₂ O₂→СаО·Al₂O₃·2SiO₂+Cl₂,

Образование анортита происходит без остатка, если исходная смесь хлорида кальция с материалом, содержащим алюмосиликаты либо оксид алюминия и диоксид кремния, готовится с мольным соотношением между оксидами СаО:Al₂O₃:SiO₂=1:1:2, что соответствует массовому соотношению CaCl₂:Al₂O₃:SiO₂=1,09:1:1,18 или CaCl₂·6H₂O₃:SiO₂=2,15:1:1,18.

Полученный анортит может быть использован в производстве керамических материалов либо для улавливания хлора и возврата его в процесс. Во втором случае используется свойство анортита как кислоторастворимого плагиоклаза активно вступать в химические реакции с хлором в водных растворах или суспензиях.

Пример 1

100 г каолинита, имеющего состав 41,9% Al₂O₃, 55,4% SiO₂, 1,2% Fe₂O₃, 0,99% TiO₂, 0,33% K₂O, смешивают с 5,1 г глинозема и 51 г безводного хлорида кальция. Приготовленная смесь прокаливается в реакторе при Т=1100°С в течение 60 мин в атмосфере воздуха. Скорость подачи воздуха в реактор 0,82 л/мин при Р=0,1 МПа. По окончании процесса в реакторе образуется твердый продукт - 120,6 г алюмосиликата кальция CaAl₂Si₂O₈ (анортит) и 49,2 л газовой смеси состава 21 об.% хлор, 78 об.% азот, 0,9 об.% аргон при Р=0,1 МПа.

Пример 2

100 г каолинита, имеющего состав 41,9% Al₂O₃, 55,4% SiO₂, 1,2% Fe₂O₃, 0,99% TiO₂, 0,33% K₂O, смешивают с 5,1 г глинозема и 100,6 г кристаллогидрата CaCl₂·6H₂O. Приготовленная смесь упаривается на воздухе при Т=350°С в течение 15 мин, затем прокаливается в реакторе при Т=1100°С в течение 60 мин в атмосфере кислорода. Скорость подачи кислорода в реактор 0,172 л/мин при Р=0,1 МПа. По окончании процесса в реакторе твердый продукт содержит 120,6 г анортита и выделяется 10,3 л хлора при Р=0,1 МПа.

Пример 3

100 г кианитового концентрата, имеющего состав 88,1% кианит, 11,3% кварц, 0,5% рутил, смешивают с 40,7 г безводного хлорида кальция и прокаливают в реакторе при Т=1300°С в течение 60 мин в атмосфере воздуха. Скорость подачи воздуха в реактор 0,65 л/мин при Р=0,1 МПа. По окончании процесса в реакторе образуется твердый продукт, содержащий 101,9 г анортита и 18,1 г корунда, и выделяется 39,1 л газовой смеси состава 21 об.% хлор, 78 об.% азот, 0,9 об.% аргон при Р=0,1 МПа.

Способ получения хлора из хлорида кальция, включающий предварительное прокаливание для удаления гидратной воды и спекание хлорида кальция с алюмосиликатами или смесями оксидов алюминия и кремния в мольном соотношении СаО:Аl₂O₃:SiO₂=1:1:2 при нормальном давлении в интервале температур от 1100 до 1300°C и интервале скорости подачи воздуха от 0,65 до 0,172 л/мин.

Группа изобретений относится к химической, газовой и нефтяной отраслям промышленности и может быть использована для выделения из природного газа гелиевого концентрата, азота, метана и жидких углеводородов (С2+).

Выпарной аппарат // 2501590

Изобретение относится области применения акустической техники в процессах и аппаратах химической технологии. Выпарной аппарат содержит герметичную емкость с патрубками для входа и выхода жидкостных и газовых потоков, в которой размещены пластины из электрострикционного композита, последовательно соединенные между собой электрическими контактами.

Способ выпаривания текучих продуктов и устройство для его осуществления // 2500449

Изобретение относится к способам проведения тепловой обработки (выпаривания) и концентрирования текучих продуктов с использованием различного оборудования. Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является разработка способа тепловой обработки с выпариванием высоковязких и пенящихся продуктов, позволяющего получать продукты высокого качества, и разработка компактного и высокопроизводительного устройства для реализации этого способа.

Алюмосиликатный фильтр для высокотемпературной хемосорбции паров изотопов цезия // 2498430

Изобретение относится к области переработки газообразных радиоактивных отходов, а именно к высокотемпературной хемосорбции алюмосиликатным фильтром паров радиоактивных изотопов цезия, образующихся при термической обработке цезийсодержащих радиоактивных материалов.

Устройство подготовки смеси газообразных углеводородов для транспортировки // 2497928

Изобретение относится к области нефте- и газодобывающей промышленности. Изобретение касается установки подготовки смеси газообразных углеводородов для транспортировки, содержащей установленные последовательно магистраль подачи исходного сырьевого потока, первый сепаратор, второй сепаратор, первый рекуперативный теплообменник 4, рекуперативный теплообменник 9, подключенный к колонне деэтанизации.

Система и способ обнаружения закупорки в канале подачи твердых веществ и газов-носителей в газовый поток // 2496554

Изобретение относится к способу и системе, используемым для мониторинга и обнаружения закупорки в трубопроводе, подающем твердые вещества, жидкости и/или газы в движущийся поток газа.

Тепломассообменный аппарат // 2495699

Изобретение относится к тепломассообменному аппарату и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической, нефтехимической промышленности и сельском хозяйстве.

Устройство для очистки воздуха в жилых и производственных помещениях от вредных примесей // 2494790

Изобретение относится к области инженерного оборудования зданий и сооружений и может быть применено с целью снижения уровня вентиляции для поддержания стандартных уровней концентрации вредных веществ в помещениях.

Способ упаривания жидких отходов // 2494787

Изобретение относится к физико-химической обработке водных растворов минеральных солей, а именно к способам упаривания жидких отходов. Способ упаривания жидких отходов включает упарку водных растворов минеральных солей прямым воздействием пламени, полученным в результате пульсирующего с резонансной частотой горения топлива, кристаллизацию и отделение твердой фазы из упаренного раствора с выделением чистой воды из парогазовой смеси, подогревающей раствор, поступающий на упарку.

Установка для микробиологической очистки воздуха // 2494145

Изобретение относится к устройствам биологической очистки, преимущественно для очистки воздуха от загрязняющих органических соединений, болезнетворных микроорганизмов, запахов и может быть использовано в агропромышленном комплексе.

Способ аспирации атмосферного воздуха в зоне автомобильного регулируемого перекрестка // 2505343

Изобретение может быть использовано в промышленной аспирации и для очистки атмосферного воздуха от выхлопных газов автомобилей в зоне автомобильного регулируемого перекрестка. Способ аспирации заключается в том, что формируют два независимых горизонтальных управляемых параллельных воздушных потока: верхний - блокирующий 11 и нижний - транспортирующий 12. Подачу потоков осуществляют в направлении, перпендикулярном движению транспорта с одной до другой стороны дорожной полосы 15. Начальное движение каждого потока осуществляют под действием нагнетающего вентилятора, а конечное движение - под действием вытяжного вентилятора 6. Верхний блокирующий поток 11 подают при разрешающем сигнале светофора 14 при условии превышения предельно допустимой концентрации вредных веществ в зоне перекрестка и всасывают через верхний приемник 3 воздушного потока на очистку в фильтр 5. Нижний транспортирующий поток 12 подают при запрещающем сигнале светофора 14 на уровне выхлопной трубы 8 стоящего автомобиля, после чего воздушный поток с выхлопными газами всасывают через нижний приемник 4 воздушного потока на очистку в фильтр 5. При этом начальная задаваемая скорость нижнего транспортирующего потока 12 не менее 4 м/с. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки воздуха от выхлопных газов и снизить энергозатраты. 2 ил.

Способ и устройство для уменьшения сероокиси углерода, сероуглерода, соединений карбонилов металлов, сероводорода и циановодорода, аммиака и соединений мышьяка и хлора в сырьевом газе // 2508155

Изобретение относится к технологии очистки газовых потоков. Описывается способ уменьшения сероокиси углерода, сероуглерода, соединений карбонилов металлов, сероводорода и циановодорода, аммиака и соединений мышьяка и хлора в сырьевом газе. Способ содержит стадии последовательного контакта газа с первым очищающим агентом, содержащим активированный уголь, со вторым очищающим агентом, содержащим окись алюминия, с третьим очищающим агентом, содержащим оксид цинка, с четвертым очищающим агентом, содержащим цеолитный материал, и с пятым очищающим агентом, содержащим оксид цинка и оксид меди. Также описывается устройство для уменьшения сероокиси углерода, сероуглерода, соединений карбонилов металлов, сероводорода и циановодорода, аммиака и соединений мышьяка и хлора в сырьевом газе. Устройство содержит, последовательно, первый слой с очищающим агентом, содержащим активированный уголь, второй слой с очищающим агентом, содержащим окись алюминия, третий слой с очищающим агентом, содержащим оксид цинка, четвертый слой с очищающим агентом, содержащим цеолитный материал, и пятый слой с очищающим агентом, содержащим оксид цинка и оксид меди. Изобретение позволяет удалить следовые количества большого спектра примесей в потоке сырьевого газа. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.

Устройство выпарное центробежного типа для концентрирования жидких растворов // 2509591

Изобретение относится к выпарному устройству центробежного типа для концентрирования жидких растворов и может быть использовано в отделочном производстве текстильной промышленности в процессах концентрирования отработанных жидких материальных растворов. Устройство содержит корпус, вал с установленным на нем греющим элементом теплообменного аппарата, днище, а также системы циркуляции теплового агента материального раствора и вторичного пара с патрубками и с системой осевой загрузки раствором. Греющий элемент выполнен по форме, имеющей конический профиль, поверхность которого выполнена в виде набора пластин, каждая из которых представляет собой форму сектора, установленного с возможностью изменения угла наклона - конусности - относительно вертикальной оси вращения образующей конической поверхности. При этом пластины расположены внахлест относительно друг друга в направлении вращения конуса и относительно направления вектора окружной скорости потока концентрируемого раствора. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности процесса выпаривания материального раствора за счет увеличения производительности по массе выпариваемого раствора. 3 ил.

Пленкообразователь трубчатой насадки пленочного аппарата // 2510287

Изобретение относится к аппаратурному оформлению тепломассообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, а именно к устройству пленочных тепломассобменных аппаратов, и может быть использовано в различных установках нефтеперерабатывающей промышленности, в частности, для переработки тяжелых нефтяных остатков, например мазута, а также химической и других отраслях промышленности. Пленкообразователь трубчатой насадки пленочного аппарата, установленный в верхней части труб, расположенных в верхней и нижней трубных решетках, выполнен в виде огибающего торец трубы вкладыша, проходное сечение которого по длине трубы увеличивается книзу. На входе вкладыша пленкообразователя соосно с ним и с зазором относительно трубной решетки и верхней части вкладыша установлен охватывающий верхнюю часть вкладыша колпачок, в верхней части которого на его боковой поверхности выполнены отверстия, а на верхней части вкладыша выполнено не менее двух кольцевых впадин. Технический результат: повышение эффективности проведения тепломассобменных процессов за счет равномерного и стабильного по периметру трубы распределения жидкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ работы энергетической установки малой мощности, например, на попутном нефтяном газе и энергетическая установка для его осуществления // 2511116

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии, полученной при утилизации топлив в факелах путем сжигания жидких, газообразных отходов лесной и сельскохозяйственной промышленности, биогаза, продуктов переработки бытовых отходов, продуктов подземной или промышленной газификации твердых топлив, отходов нефтедобычи и нефтепереработки. Способ включает подачу воздуха, сжатие его, подачу попутного нефтяного газа в энергетическую установку, их смешение и сжигание в энергетической установке с получением нагретого рабочего тела, причем сжигание производят циклически в части множества туннельных каналов, используя принцип детального теплового равновесия, передавая теплоту в термостате от рабочего тела при низком давлении стенке, сжатому воздуху при высоком давлении от стенки, затем преобразование энергии рабочего тела в полезную нагрузку, удаление рабочего тела в атмосферу. Энергетическая установка содержит компрессор 1, турбину 2, электрогенератор 3, камеру сгорания, элементы подвода атмосферного воздуха 18 и топлива 19. Она содержит устройство типа термостат 4, который выполнен с множеством туннельных каналов 6 в массивном теле, при этом на заднем торце 10 которого одна часть каналов сообщена с выходом компрессора 1, а другая часть каналов соответственно сообщена с атмосферой через внутреннюю полость вытяжной трубы 14, на переднем торце 9 массивного тела термостата одна часть каналов сообщена со входом турбины 2, а другая часть каналов соответственно сообщена с выходом турбины, при этом выход турбины 2 соединен также с элементами подвода топлива 19 и внутренними полостями горелок 12, образуя камеру сгорания с многоканальными полостями устройства типа термостат. Установка содержит дополнительный привод 17, который соединен с устройством типа термостат, и обеспечивает ему, по меньшей мере, одну степень свободы движения. В ней устройство типа термостат 4 может быть выполнено из жаростойкой и жаропрочной высокотемпературной керамики. Изобретение позволяет повысить эффективность способа работы энергетической установки путем увеличения термического коэффициента полезного действия с одновременным уменьшением вредных выбросов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство и способ разделения газовой смеси // 2513917

Изобретение относится к мембранной технике и может быть использовано для разделения и концентрирования газа, а также в нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности. Устройство разделения газовой смеси, содержащее камеру разделяемой газовой смеси с каналом подачи газовой смеси, камеру пермеата с каналом отвода пермеата, мембранный участок между ними и блок генерирования электрического поля заданной полярности, при этом упомянутые камеры содержат внешние торцовые стенки камер разделяемой газовой смеси и пермеата, выполненные в виде стенок-электродов, а мембранный участок выполнен в виде, по меньшей мере, одной электрод-мембраны, образованной из электропроводного основания с пористой структурой, электрически связанной со стенкой-электродом камеры пермеата, с нанесенным на ее поверхность полимерным композиционным материалом, газонепроницаемым в исходном состоянии, способным пропускать пермеат газовой смеси при действии импульсного электрического поля, создаваемого в камере разделяемой газовой смеси и мембранном участке генератором импульсного электрического тока заданной полярности, электрически связанным с упомянутыми стенками-электродами. Изобретение позволяет повысить разделяющую способность и удельную производительность, обеспечить устойчивые технические показатели в процессе эксплуатации, упростить конструкцию и снизить затраты на изготовление и эксплуатацию. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Способ разделения смеси газов // 2514859

Изобретение относится к технике переработки попутного или природного газа, а именно к процессу низкотемпературной сепарации компонент газа. Способ разделения смеси газов включает охлаждение смеси, расширение продуктов, получаемых из смеси, прокачивание по крайней мере части продуктов через ректификационную колонну, расширение смеси в закрученном потоке в сопле с разделением потока на поток, обогащенный компонентами тяжелее метана, и поток, обедненный этими компонентами, нагрев обедненного потока за счет охлаждения продуктов, получаемых из смеси. При этом нагретый обедненный газовый поток сжимают в компрессоре, охлаждают в аппарате воздушного охлаждения, часть полученного газового продукта используют в качестве выходного продукта, другую часть дополнительно охлаждают, расширяют, продукты расширения направляют в колонну и/или смешивают с газофазными продуктами, поступающими из колонны в сопло. Изобретение позволяет увеличить степень очистки выходного газа. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Способ или система для десорбции из слоя адсорента // 2514952

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ десорбции в слое адсорбента включает пропускание потока десорбента через слой адсорбента, расположенный в зоне удаления, для удаления по меньшей мере одного нитрильного соединения и кислородсодержащего соединения. Поток десорбента после десорбции промывают и объединяют с сырьевым потоком для зоны алкилирования после зоны селективного гидрирования. Изобретение позволяет получить достаточное количество регенерирующего агента для десорбции с минимизацией дополнительных затрат. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения очищенного ценного газа из газовой смеси, а также устройство для осуществления этого способа // 2520544

Изобретение относится к способу и устройству для отделения очищенного ценного газа из газовой смеси. Способ и устройство содержат, главным образом, углекислый газ, по меньшей мере, один ценный газ, а также, по меньшей мере, одно вредное вещество, причем проводится конденсация углекислого газа, и жидкий углекислый газ вместе со скопившимися в нем вредными веществами выделяется из ценного газа. В результате чего посредством адсорбции выполняется выделение вредного вещества из жидкого углекислого газа, и часть очищенного жидкого углекислого газа подается в ценный газ для абсорбции вредного вещества, которое еще содержится в ценном газе. Изобретение позволяет значительно снизить концентрацию углекислого газа и содержание вредных веществ в ценном газе. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и установка улавливания углеводородов из парогазовой смеси // 2522620

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в системах улавливания углеводородов из парогазовых смесей, выбрасываемых в атмосферу при сливе, хранении и подготовке коксохимического сырья в производстве технического углерода. Предлагаемые способ и установка улавливания углеводородов включают теплообменник-кристаллизатор, внутри которого расположены трубы в форме змеевика, на теплообменник-кристаллизатор установлена нижним основанием кассета с углеродным сорбентом с устройством для регенерации сорбента, теплообменник-кристаллизатор соединен с теплообменником-конденсатором для охлаждения и конденсации продуктов регенерации, который через гидрозатвор, погружной насос, накопительную емкость и центробежный насос соединен с реактором для получения технического углерода. Причем устройство для регенерации сорбента соединено через плотный клапан со стационарно установленным вентилятором для удаления очищенного воздуха в атмосферу, а через патрубок - с источниками водяного пара и подогретого воздуха. Изобретение позволяет повысить эффективность улавливания углеводородов, снизить содержания золы в целевом продукте и сократить общие затраты на его производство. 2 н. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.