Получение газообразного хлора должно осуществляться, как правило, с использованием испарителей. В качестве испарителей должны использоваться преимущественно проточные теплообменные аппараты. Применение объемных испарителей допускается только при соответствующем техническом обосновании и согласовании с Госгортех-надзором России. [1]
Для получения газообразного хлора требуется устройство обогреваемого испарителя. Несколько хлорных баллонов устанавливают на весах в вытяжном шкафу и соединяют через коллектор с испарителем хлора. Жидкий хлор, выходящий из баллонов, поступает в теплообменник, где испаряется за счет тепла, подводимого с теплоносителем и в газообразном состоянии подается на осушку. [3]
Для получения газообразного хлора баллон устанавливается вниз вентилем, и тогда из баллона при открывании вентиля будет выходить газообразный хлор. [4]
Для получения газообразного хлора 3 г КМпО4 помещают в чашку Петри, растворяют в 50 мл воды, переносят чашку в эксикатор, добавляют 3 — 5 мл концентрированной соляной кислоты. [5]
При использовании в процессе получения АК газообразного хлора он поступает к установке в необходимых количествах по хлоропроводу, передозирование его, даже на 50 %, вызывает небольшое изменение рН золя ( рис. 32, кривая /) и скорость застудневания изменяется не так резко ( возможность мгновенного застудневания исключена); при хранении перемешивание золя не требуется. [6]
При использовании в процессе получения АК газообразного хлора он поступает к установке в необходимых количествах по хлоропроводу. Передозирование его, даже на 50 %, вызывает небольшое изменение рН золя ( рис. 45, кривая 2) и скорость застудневания изменяется не так резко ( возможность мгновенного застудневания исключена); при хранении перемешивание золя не требуется. При обработке высокоцветных вод такой золь наиболее эффективен [76] в связи с тем, что в качестве побочного продукта при его приготовлении образуется гипохлорит натрия, обладающий высокими окислительными и бактерицидными свойствами. Это позволяет не учитывать стоимость хлора, затраченного на активирование, так как в конечном счете он будет израсходован на обеззараживание воды и окисление ее примесей. Количество хлора, вводимое в воду с АК ( — 0 25 мг / мг Si02) может быть вычтено из его дозы при хлорировании. [8]
Жидкий хлор, применяемый для получения газообразного хлора , используемого в хлорорганическом синтезе, например в производстве хлористого аллила, эпихлоргидрина, перхлоруглеродов, должен содержать ( частей на миллион): не более 50 влаги и не более 20 кислорода. Указанные требования к качеству хлора обеспечиваются дополнительной осушкой его от влаги 96 — 98 % — ной серной кислотой и очисткой от кислорода термическим способом. [9]
Некоторая часть жидкого хлора расходуется в цехах сжижения на испарение с целью получения чистого газообразного хлора . Основное количество сжиженного хлора передается потребителям. Для транспортирования хлора на небольшие расстояния в пределах одного завода обычно применяется трубопровод жидкого хлора. [10]
К ним относятся электролитические установки для приготовления растворов гипохлорита натрия и установки для получения газообразного хлора . Рассмотрим наиболее совершенные установки всех трех типов. [12]
Электролитические методы получения металлов ( алюминия, магния) из солевых расплавов, получение газообразного хлора и раствора щелочи электролизом растворов поваренной соли, производство персульфата, перхлората и перманганата, окисление и восстановление органических веществ ( получение йодоформа, электрохлорирование бензола, электровосстановление нитробензола) и многие другие технические применения электролиза приобретают все большее значение. [13]
Запрещается использование железнодорожных цистерн и контейнеров ( бочек) в качестве объемных испарителей жидкого хлора для получения газообразного хлора . [14]
Поскольку на станцию поступает жидкий хлор, его нужно испарить в баллонах, бочках или в испарителях для получения газообразного хлора . Количество хлора, испаряющегося в баллонах и бочках без подогрева, зависит от температуры воздуха в хлораторной. Процесс испарения хлора в баллонах может быть ускорен их обогревом. [15]
Источник
способ получения газообразного хлора и устройство для его реализации
Классы МПК:
C01B7/01 хлор; хлористый водород
Автор(ы):
Глебовский Вадим Георгиевич (RU) , Сидоров Николай Сергеевич (RU) , Штинов Евгений Дмитриевич (RU)
Патентообладатель(и):
Глебовский Вадим Георгиевич (RU)
Приоритеты:
Изобретение может быть использовано в области неорганической химии. Способ получения газообразного хлора включает проведение в реакторе окислительно-восстановительной реакции между бихроматом калия и концентрированной соляной кислотой. Скорость реакции и скорость потока образующегося газообразного хлора регулируют путем изменения температуры в реакторе в пределах 40-70°С, а газообразный хлор отводят из реактора. Предложено устройство для получения газообразного хлора. Изобретение позволяет повысить управляемость процесса получения газообразного хлора для стабильного обеспечения хлоридных процессов получения высокочистых металлов в лабораторных и полупромышленных условиях. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Способ получения газообразного хлора, включающий окислительно-восстановительную реакцию между бихроматом калия и концентрированной соляной кислотой, отличающийся тем, что указанную окислительно-восстановительную реакцию проводят в реакторе, при этом скорость реакции и скорость потока образующегося газообразного хлора регулируют путем изменения температуры в реакторе в пределах 40-70°С, а газообразный хлор отводят из реактора.
2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее реактор, заполненный реагентами, отличающееся тем, что реактор с реагентами помещен в термостат, поддерживающий заданную температуру в пределах 40-70°С с помощью устройства для регулирования температуры.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области неорганической химии и может быть использовано при проведении хлоридных процессов получения высокочистых металлов.
Известен метод получения газообразного хлора, выбранный нами за прототип, который используется в лабораторной и полупромышленной практике для получения хлора, для чего используют химическую реакцию взаимодействия перманганата калия с концентрированной соляной кислотой:
2KMnO 4 +16HCl 5Cl 2 +2KCl+2MnCl 2 +8H 2 O.
Недостатком данного метода является то, что необходимо непрерывно регулировать скорость подачи соляной кислоты HCl в зону реакции, причем скорость реакции существенно замедляется по мере накопления продуктов реакции (KCl, MnCl 2 , H 2 O). Присутствие в зоне реакции воды приводит к уменьшению концентрации соляной кислоты, что тоже является недостатком метода. Серьезным непреодолимым недостатком метода является невозможность существенного изменения скорости потока хлора.
Наиболее близким к заявленному способу является способ получения газообразного хлора [Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ. М., Химия, 1997, с.381, рубрика 761, реакция 4]. Известный способ включает окислительно-восстановительную реакцию, которую проводят между бихроматом калия и концентрированной кислотой:
K 2 Cr 2 O 7 +14HCl 3Cl 2 +2KCl+2CrCl 2 +7H 2 O.
Наиболее близким к заявленному устройству можно рассматривать устройство, известное из авторского свидетельства SU 1308549, Кл. C01B 7/01, 1987.
Техническая задача — повышение управляемости процесса получения газообразного хлора для стабильного обеспечения процессов получения высокочистых металлов в лабораторных и полупромышленных условиях.
Это достигается тем, что в известном способе получения газообразного хлора, включающем реакцию бихромата калия и концентрированной соляной кислоты с образованием газообразного хлора, указанную окислительно-восстановительную реакцию проводят в реакторе, при этом скорость реакции и скорость потока образующегося газообразного хлора регулируют путем изменения температуры в реакторе в пределах 40-70°С, а газообразный хлор отводят из реактора. Данная реакция протекает при повышенных температурах, поэтому отпадает необходимость непрерывного регулирования скорости подачи концентрированной соляной кислоты в зону реакции. При контролируемом изменении температуры от 40°С до 70°С скорость реакции увеличивается почти вдвое, а при понижении температуры в этом диапазоне выделение газообразного хлора контролируемо уменьшается, что дает прекрасную возможность управляемого изменения скорости потока хлора на выходе из реактора. Ниже 25°С реакция образования газообразного хлора прекращается вообще.
Это достигается тем, что в устройстве для реализации способа получения газообразного хлора, включающем реактор с бихроматом калия и концентрированной соляной кислотой, реактор с реагентами помещен в термостат, поддерживающий заданную температуру в пределах 40-70°С с помощью устройства для регулирования температуры.
На чертеже представлено лабораторное устройство для получения газообразного хлора: 1 — реагент (бихромат калия); 2 — реагент (концентрированная соляная кислота); 3 — газообразный хлор; 4 — отводная труба; 5 — термостат; 6 — реактор; 7 — устройство для очистки хлора; 8 — накопитель хлора; 9 — устройство для регулирования температуры.
Способ получения газообразного хлора осуществляется следующим образом. Реагенты в виде бихромата калия и концентрированной соляной кислоты помещают в реактор 6, между реагентами происходит окислительно-восстановительная реакция с выделением газообразного хлора 3, скорость реакции регулируют термостатом 5 с помощью устройства 9 для регулирования температуры реакции, газообразный хлор 3 отводят из реактора по отводной трубе 4 в устройство для очистки 7 и накопитель 8.
Пример реализации способа.
В термостат с устройством для регулирования температуры помещали реактор в виде колбы, в колбу засыпали бихромат калия (45 г) и добавляли концентрированную соляную кислоту (70 мл). Реакция между этими реагентами начиналась сразу же, но ее скорость можно было легко увеличивать путем нагрева колбы с реагентами путем изменения температуры в термостате. Изменение температуры от 40°С до 70°С приводило к увеличению скорости реакции вдвое. Уменьшение нагрева приводило к уменьшению скорости потока газообразного хлора. В лабораторной версии предлагаемого способа и устройства, включенной в технологическую схему получения высокочистых металлов хлоридным способом, с помощью одной «заправки» реактора получали до 300 г высокочистого титана. В целом было произведено более 2000 г высокочистого титана при шести «заправках» реактора.
Таким образом, приведенные результаты показывают, что при проведении процессов получения высокочистых металлов с использованием газообразного хлора предлагаемый способ обеспечивает контролируемое получение хлора с заданной скоростью подачи хлора в реактор для хлорирования металлов и соответственно высокую стабильность совмещенных технологий.
Источник
Формула газообразного хлора, эффекты, использование и риски
газообразный хлор (дихлор, двухатомный хлор, молекулярный хлор или просто хлор) представляет собой зеленовато-желтый газ с резким и удушающим запахом, не горючий при комнатной температуре и атмосферном давлении.
Это элемент с самым высоким электронным сродством и третьим по величине электроотрицательностью, уступающий только кислороду и фтору. Это чрезвычайно реактивный и сильный окислитель.
Высокий окислительный потенциал элементарного хлора привел к разработке коммерческих отбеливателей и дезинфицирующих средств, а также реагента для многих процессов в химической промышленности..
В форме хлорид-ионов хлор необходим для всех известных видов жизни. Но элементарный хлор в высоких концентрациях чрезвычайно опасен и ядовит для всех живых организмов, поэтому его использовали в Первой мировой войне в качестве первого газообразного химического боевого агента..
Токсично при вдыхании. В долгосрочной перспективе вдыхание низких концентраций или кратковременное вдыхание высоких концентраций газообразного хлора оказывает вредное воздействие на здоровье.
Пары намного тяжелее воздуха и имеют тенденцию оседать в низких областях. Не горит, но поддерживает горение.
Это слабо растворяется в воде. Контакт с неограниченными жидкостями может вызвать замерзание при испарительном охлаждении.
Используется для очистки воды, отбеливания древесной массы и производства других химических продуктов..
формула
формула: Cl-Cl
Номер CAS: 7782-50-5
2D структура
черты
Физико-химические свойства
Газообразный хлор относится к реакционноспособной группе сильных окислителей. Эти соединения часто энергично реагируют с другими соединениями.
Газообразный хлор также принадлежит к реакционноспособной группе сильных галогенирующих агентов, которые переносят один или несколько атомов галогена в соединение, с которым они взаимодействуют..
Галогенирующие агенты обычно являются кислотными и поэтому в некоторых случаях бурно реагируют с основаниями..
Многие из этих соединений реагируют на воду и на воздух. Галогены очень электроотрицательны и являются сильными окислителями.
Оповещения о реактивности
Газообразный хлор является сильным окислителем. Реагирует с водой. Вода растворяет газообразный хлор, образуя смесь соляной и хлорноватистой кислот.
воспламеняемость
Может воспламенить другие горючие материалы (дерево, бумага, масло и т. Д.). Смешивание с топливом может привести к взрыву. Контейнер может взорваться при контакте с огнем. Существует риск взрыва (и отравления) от скопления его паров в помещении, в канализации или на улице.
Смеси водорода и хлора (5-95%) могут взорваться под действием практически любой формы энергии (тепла, солнечного света, искр и т. Д.).
При нагревании выделяет высокотоксичные пары. При сочетании с водой или паром образует токсичные и едкие пары соляной кислоты.
реактивность
Хлор реагирует взрывоопасно (или поддерживает горение) многочисленных распространенных материалов.
Хлор воспламеняет сталь при 100 ° C в присутствии сажи, ржавчины, углерода или других катализаторов.
Легкая сухая стальная вата при 50 ° C.
Поверните сульфиды до комнатной температуры.
Легкий (в жидком виде) натуральный и синтетический каучук.
Включите триалкилборан и диоксид вольфрама.
Воспламеняется при контакте с гидразином, гидроксиламином и нитридом кальция.
Воспламеняется или взрывается арсином, фосфином, силаном, дибораном, стибнитом, красным фосфором, белым фосфором, бором, активированным углем, кремнием, мышьяком.
Вызывает воспламенение и мягкий взрыв, когда он пузырится через холодный метанол.
Он взрывается или воспламеняется, если он чрезмерно смешивается с аммиаком и нагревается.
Образует взрывоопасный трихлорид азота при контакте с биуретовым реагентом, загрязненным циануровой кислотой.
Легко образует взрывоопасные производные N-хлора с азиридином.
Хлор (в жидкой или газообразной форме) реагирует с:
Ацетилен (взрыв, вызванный солнечным светом или нагреванием)
Этилен на ртути, оксид ртути (I) или оксид серебра (I) (взрыв, вызванный теплом или светом)
Бензин (экзотермическая реакция, а затем детонация)
Смесь гидроксида натрия и нафты (сильный взрыв)
Хлорид цинка (экзотермическая реакция)
Воск (взрыв)
Водород (взрыв, инициированный светом)
Карбид железа
Уран и цирконий
Гидриды натрия, калия и меди
олово
Алюминиевый порошок
Ванадий порошок
Алюминиевый лист
блестки
Медный лист
Порошок кальция
Железная проволока
Марганцевый порошок
калий
Порошок сурьмы
висмут
германий
магний
натрий
цинк
токсичность
Газообразный хлор ядовит и может привести к смертельному исходу при вдыхании. Контакт может вызвать ожоги кожи и глаз, в дополнение к бронхиту или хроническим заболеваниям легких..
приложений
Приблизительно 15 000 соединений хлора коммерчески используются сегодня. Хлорид натрия, безусловно, является наиболее распространенным соединением хлора и является основным источником хлора и соляной кислоты для огромной химической промышленности хлора.
Из всего произведенного элементарного хлора примерно 63% используется для производства органических соединений, 18% — для производства неорганических соединений хлора, а оставшиеся 19% получаемого хлора используются для отбеливания и дезинфекции..
Среди наиболее значимых органических соединений с точки зрения объема производства являются 1,2-дихлорэтан и винилхлорид (промежуточными продуктами при производстве ПВХ), хлористый метил, хлористый метилен, хлороформ, хлористый винилиден, среди прочих.
Основные неорганические соединения включают в себя HCl, Cl2O, HOCl, NaClO 3, AlCl3, SiCl4, SnCl4, PCl3, PCl 5, POCl3, AsCl3, SbCl3, SbCl5, BiCl 3, S2Cl2, SCL2, SOCl2, ClF 3, ICl, ICl3, TiCl3, TiCl4, MoCl5 , FeCl3, ZnCl2 и многие другие.
Газообразный хлор используется в промышленных процессах отбеливания, очистки сточных вод, в производстве таблеток для хлорирования бассейнов или в химической войне..
Газообразный хлор (известный как бертолит) впервые был использован Германией в качестве оружия в Первой мировой войне..
После его первого использования обе стороны в конфликте использовали хлор в качестве химического оружия, но вскоре его заменили фосген и горчичный газ, которые являются более смертоносными.
Газообразный хлор также использовался во время войны в Ираке в провинции Анбар в 2007 году..
Клинические эффекты
Газообразный хлор является одним из единственных экспозиций раздражителей, общих для профессиональных и экологических ингаляций уровня. Недавние исследования показали, что смесь хлорной извести (отбеливателя, в основном из гипохлорита натрия) с другими чистящими средствами, является наиболее частой причиной (21% случаев) однократный воздействие ингаляции сообщалась в токсикологических центрах Соединенные Штаты.
Основные токсические эффекты связаны с локальным повреждением тканей, а не с системным всасыванием. Считается, что повреждение клеток происходит в результате окисления функциональных групп в клеточных компонентах; к реакциям с водой из тканей с образованием хлорноватистой и соляной кислот; и образование свободных радикалов кислорода (хотя эта идея в настоящее время является спорным).
При легкой интоксикации умеренной происходит: кашель, одышка, боль в груди, жжение в горле и за грудиной области, тошнота или рвота, глаз и носа раздражение, удушья, мышечная слабость, головокружение, дискомфорт в животе и головная боль.
При тяжелом отравлении это происходит: отек верхних дыхательных путей, гортани спазм, тяжелый отек легких, пневмония, упорную гипоксемию, дыхательную недостаточность, острое повреждение легких и метаболический ацидоз.
Хроническое воздействие газообразного хлора является одной из наиболее частых причин профессиональной астмы. Это может вызвать одышку, сердцебиение, боль в груди, реактивную дисфункцию верхних дыхательных путей, эрозию зубной эмали и увеличение распространенности вирусных синдромов. Хроническое воздействие 15 частей на миллион вызывает кашель, кровохарканье, боль в груди и боль в горле..
Кожное воздействие может вызвать эритему, боль, раздражение и ожоги кожи. Сильное воздействие может привести к сердечно-сосудистому коллапсу и остановке дыхания. В высоких концентрациях может произойти обморок и почти немедленная смерть. Хлор (в виде гипохлорита) является тератогенным для экспериментальных животных.
Безопасность и риски
Заявления об опасности Глобально согласованной системы классификации и маркировки химических веществ (SGA).
Согласованная на глобальном уровне система классификации и маркировки химических веществ (SGA) представляет собой согласованную на международном уровне систему, созданную Организацией Объединенных Наций и призванную заменить различные стандарты классификации и маркировки, используемые в разных странах, путем использования согласованных глобальных критериев (Организация Объединенных Наций). United, 2015).
Классы опасности (и его соответствующая глава СГС) стандартов классификации и маркировки и рекомендации для газообразного хлора являются следующие (European Chemicals Agency, 2017 год; Организация Объединенных Наций, 2015 год; PubChem, 2017):
Классы опасности СГС
H270: может вызвать или усилить пожар; Окислитель [Опасные окисляющие газы — Категория 1]
H280: содержит газ под давлением; При нагревании может взорваться [Предупреждающие газы под давлением — Сжатый газ, Сжиженный газ, Растворенный газ]
H330: Смертельно при вдыхании [Опасность Острая токсичность при вдыхании. Категория 1, 2]
H331: Токсично при вдыхании [Опасность Острая токсичность при вдыхании. Категория 3]
H335: Может вызывать раздражение дыхательных путей [Предупреждение Специфическая токсичность для органа-мишени, однократное воздействие; Раздражение дыхательных путей — Категория 3]
H400: Чрезвычайно токсично для водных организмов [Внимание! Опасно для водной среды; острая опасность — Категория 1]
H410: Очень токсичен для водных организмов с долгосрочными последствиями [Предупреждение Опасно для водной среды, долгосрочная опасность — Категория 1]
