История открытия. Сырье и способы получения соляной кислоты
Соляная кислота. Свойства и применение.
Соляная кислота является важнейшим продуктом химической промышленности и представляет собой бесцветную жидкость с острым запахом хлористого водорода.
Соляная кислота применяется в химической, медицинской, пищевой промышленности, цветной и черной металлургии. Кислота соляная также применяется в производстве пластмасс, ядохимикатов, полупродуктов и красителей для очистки поверхности металлов от окислов, карбонатов, в электротехнической, текстильной промышленности.
Соляную кислоту применяют для получения хлоридов Zn, Ba, Mg, Са, Fe, A1 и т.д., для травления при пайке и лужении, и цветной металлургии (извлечение Pt, An), при гидролизе древесины, в производстве красителей, для гидрохлорировании органических соединении и т. д.
Хлористый водород используют для производства хлорорганических продуктов путем гидрохлорировании органических соединений, например этилена, ацетилена.
Алхимики средневековья знали о «Acidum Саluс» (так они называли соляную кислоту) и газ, который из нее образуется, который называли «Соленый воздух». В 17 веке, Иоганн Рудольф Глаубер используя соль (хлорид натрия) и серную кислоту для производства сульфата натрия выделил хлороводород. Карл Вильгельм Шееле также упоминает эту реакцию в 1772 году, открытие хлороводорода приписывается ему. В том же году Джозеф Пристли и Хэмфри Дэви обнаружили, что хлороводород состоит из водорода и хлора.
Во время промышленной революции, спрос на щелочные вещества, такие как карбонат натрия (Na2CO3), увеличился, в 1791 году Николя Леблан разработал новый производственный процесс производства кальцинированной соды. В этом методе поваренная соль превращается в карбонат натрия, серную кислоту, известняк и углекислый газ, с хлороводородом в качестве побочного продукта.
К 1863 года, хлористый водород выбрасывался в воздух, но впоследствии с помощью растительной золы хлороводород растворяли в воде, производя соляную кислоту в промышленных масштабах.
В начале 20 века, метод Леблана заменил «метод Сольве», в котором хлороводород не выделялся. Тем не менее, производство хлороводорода продолжалось, поскольку соляная кислота активно используется.
Производство кислоты соляной синтетической освоено в 1962 году.
В 20-м веке, хлороводород начал использоваться для производства хлоропена, винилхлорида и т.д.
За период эксплуатации производился ремонт, усовершенствовалось технологическое оборудование. Высокое качество сырья позволяет получать кислоту высокого качества.
В лабораторных условиях хлороводород получают при действии концентрированной серной кислоты на хлорид натрия при сильном нагревании:
В промышленности соляную кислоту получают следующими способами:
— из абгазов (побочных газов) ряда процессов.
Производство соляной кислоты (реактивной, полученной сульфатным способом, синтетической абгазной) заключается в получении HCI с последующей его абсорбции водой. В зависимости от способа отвода теплоты абсорбции, которая достигает 72,8 кДж/моль процессы разделяются на изотермические (при постоянной температуре), адиабатические (без теплообмена с окружающей средой) и комбинированные.
Сульфатный метод основан на взаимодействии хлорида натрия NaCl с концентрированной серной кислотой H2SO4 при 500-550ºС. Реакционные газы, отходящие от муфельных печей содержат 50-65% хлороводорода, а газы от реакторов с кипящим слоем до 5% HCl. В настоящее время предложено заменить серную кислоту на смесь SO2 и О2 с использованием в качестве катализатора Fe2O3 и проведением процесса при температуре 540º.
В основе прямого синтеза соляной кислоты лежит цепная реакция горения:
Реакция инициируется светом, влагой, твердыми пористыми веществами (древесный уголь, пористая платина) и некоторыми минеральными веществами (кварц, глина). Синтез в камерах сжигания ведут с избытком в 5-10% Н2. Камеры выполнены из стали, графита, кварца, огнеупорного кирпича. Наиболее современным материалом, предотвращающий загрязнение продукта является графит, импрегнированный фенолоформальдегидными смолами. Для предотвращения взрывного характера горения реагенты смешивают непосредственно в факеле пламени горелки. В верхней зоне камер сжигания устанавливают теплообменники для охлаждения реакционных газов до 150-160ºС. Мощность современных графитовых печей достигает 65т/сут (в пересчете на соляную кислоту содержащую 35% HCI). В случае дефицита водорода применяют различные модификации процесса.
Например, пропускают смесь Cl2 c водяным паром через слой пористого раскаленного угля:
Более 90% соляной кислоты в СНГ в настоящее время получают из абгазного хлороводорода HCl, образующегося при хлорировании и дегидрохлорировании органических соединений, пиролизе хлорорганических отходов, хлоридов металлов, получении калийных нехлорированных удобрений и др.
Абгазные газы содержат различные количества хлороводорода, инертные примеси (N2, H2, CH4), малорастворимые в воде органические вещества (хлорбензол, хлорметаны), водорастворимые вещества (уксусная кислота, хлораль), кислые примеси и воду.
При содержании инертных примесей менее 40%, является целесообразным применение изотермической абсорбции. Наиболее перспективными являются абсорберы, позволяющие извлекать из исходного абгаза от 65-85% HCl.
В промышленности для получения соляной кислоты наиболее широко применяют схемы адиабатической абсорбции. Абсорбционные газы вводят в нижнюю часть абсорбера, а воду (или разбавленную соляную кислоту – противотоком в верхнюю.
HCl можно получить гидролизом ковалентных галогенидов, таких как хлористые фосфориты, тионилхлорида (SOCl2), и гидролизом хлорангидридов карбоновых кислот.
Соляную кислоту изготовляют двух марок: А и Б.
Кислота соляная ингибированная Марка А – применяется для кислотной обработки скважин в нефтяной промышленности с целью улучшения сообщаемости скважин с пластом (для расширения и очистки пор и трещин, снятия фильтрационного сопротивления коллектора, сложенного карбонатными породами-доломитами и известняками, или загрязненного карбонатными отложениями).
Кислота соляная марки Б – применяется для травления черных и некоторых цветных металлов и изделий из них, для химической очистки котлов и аппаратов от неорганических отложений.
Соляная кислота выпускается следующих сортов: техническая (27,5% НС1); синтетическая (31% НС1), ингибиторная (20% НС1) и реактивная (35-38% НС1, плотность при 20°С равняется 1,17- 1,19 г/см3).
При работе с соляной кислотой необходимо соблюдать осторожность. Вдыхание хлороводорода может привести к кашлю, удушью, воспаление носа, горла и верхних дыхательных путей, а в тяжелых случаях, отек легких, нарушение работе кровеносной системы, а также смерть. Контактируя с кожей может вызывать покраснение, боль, и тяжелые ожоги. Хлористый водород может вызвать серьезные ожоги глаз и необратимое повреждение глаз.
Источник
Соляная кислота. Свойства, производство, применение и цена соляной кислоты
Опасна, но необходима. Соляная кислота – составная желудочного сока . Именно он помогает переваривать пищу. В норме, кислоты в желудке 0,3%.
Этого достаточно, чтобы разрушить бритвенное лезвие. Нужно всего около недели. Эксперименты, конечно, проводили вне человеческого тела.
Опасный предмет повредил бы пищевод, не задержался бы в желудке в течение 7-ми дней.
Какие еще эксперименты ставили ученые и чем пополнили список свойств соляной кислоты, расскажем далее.
Свойства соляной кислоты
Формула соляной кислоты – это смесь воды и хлористого водорода. Соответственно, жидкость едкая, что и позволяет ей разрушать большинство веществ.
На вид реагент бесцветный. Выдает его запах. Он кислый, удушливый. Аромат резкий и, скорее, характеризуется, как вонь.
Если раствор соляной кислоты технический, в нем содержатся примеси двухатомного хлора и железа . Они придают жидкости желтоватый оттенок.
В отличии, к примеру, от серной , масса соляной кислоты в растворе не может превышать 38%.
Это критическая точка, при которой вещество попросту испаряется. Улетучивается и хлороводород, и вода.
При этом, естественно, раствор дымится. Максимальная концентрация указана для 20-градусной температуры воздуха. Чем больше градусов, тем быстрее протекает испарение.
Плотность 38-процентной кислоты чуть превышает 1 грамм на кубический сантиметр.
То есть, даже концентрированное вещество весьма водянисто. Хлебнешь такую жидкость, получишь ожоги.
А вот слабый 0,4-процентный раствор можно выпить. Естественно, в небольших количествах. Разбавленная кислота почти не пахнет, а вкус у нее терпко-кислый.
Взаимодействие соляной кислоты с другими веществами, во многом, обосновано одноосновным составом реагента.
Это значит, что в формулу кислоты входит лишь один атом водорода. Значит, в воде реагент диссоциирует, то есть, растворяется, полностью.
Остальные вещества, как правило, растворяются уже в самой кислоте. Так, в ней распадаются все металлы, стоящие в периодической системе перед водородом.
Растворяясь в кислоте, они связываются с хлором. В итоге, получаются хлориды, то есть, соли .
Реакция с соляной кислотой состоится у большинства оксидов и гидроксидов металлов, а так же у их солей .
Главное, чтобы последние были получены от более слабых кислот. Соляная считается одной из самых сильных, ставится в один ряд с серной.
Из газов соляная кислота бурно реагирует с аммиаком. При этом, образуется хлорид аммония. Он кристаллизуется.
Частицы столь мелкие, а реакция столь активна, что хлорид устремляется вверх. Внешне это белый дым.
Белым является и продукт реакции с нитратом серебра . Это взаимодействие относится к качественно определяющим соляную кислоту .
Итог реакции – творожистый осадок. Это хлорид серебра . В отличие от хлорида аммония, он устремляется вниз, а не вверх.
Реакция с нитратом серебра считается качественной, поскольку является специфической, не свойственной остальным однокомпонентным кислотам.
Они игнорируют благородные металлы, к коим относится и аргентум. Как помните, серебро стоит в химическом ряду после водорода и, по идее, не должно взаимодействовать с растворенным в воде хлороводородом.
Добыча соляной кислоты
Выделяется соляная кислота не только в лабораторных условиях, но и природе. Человеческий организм – ее часть.
Но, соляная кислота в желудке уже обсуждалась. Однако, это не единственный природный источник, причем, в прямом смысле.
Реагент встречается в некоторых гейзерах и прочих выходах воды вулканического происхождения.
Что же касается отдельно хлороводорода, он входит в состав бишофита, сильвина, галита. Все это – минералы.
Под словом «галит» скрывается обычная соль, которую употребляют в пищу, то есть, хлорид натрия.
Сильвин – это хлорид калия , его кристаллы по форме напоминают игральные кости. Бишофит – хлорид магния , в изобилии присутствует на землях Поволжья.
Для промышленного получения реагента подходят все перечисленные минералы.
Но, чаще всего используют хлорид натрия. Соляная кислота получается, когда на поваренную соль воздействуют концентрированной серной кислотой.
Суть метода сводится к растворению газообразного хлороводорода в воде. На этом основаны еще два подхода.
Первый – синтетический. Водород сжигают в хлоре. Второй – абгазный, то есть, попутный.
Используется хлороводород, попутно получаемый при работе с органическими соединениями, то есть, углеводородами.
Абгазный хлороводород образуется при дегидрохлорировании и хлорировании органики.
Вещество, так же, синтезируется при пиролизе хлорорганических отходов. Пиролизом химики именуют разложение углеводородов в условиях дефицита кислорода.
Попутным сырье для соляной кислоты бывает и при работе с неорганическими веществами, к примеру, хлоридами металлов.
Тот же сильвин, к примеру, идет на производство калиевых удобрений. Магний тоже нужен растениям.
Поэтому, без дела не остается и бишофит. В итоге, производят не только подкормки, но и соляную кислоту.
Абгазный метод вытесняет остальные способы получения соляной кислоты. На «побочную» индустрию приходятся 90% производимого реагента. Узнаем, зачем его изготовляют, где применяют.
Применение соляной кислоты
Соляная кислота используется металлургами. Реагент нужен для декапирования металлов.
Так называют процесс удаления окалин, ржавчины, окислов и просто грязи. Соответственно, кислоту применяют и частные мастера, работая, к примеру, с винтажными вещами, в коих есть металлические детали.
Реагент растворит их поверхность. От проблемного слоя не останется и следа. Но, вернемся к металлургии.
В этой отрасли кислоту начинают применять для извлечения из руд редких металлов.
Старые методы основаны на использовании их оксидов. Но, не все из них легки в обработке.
Поэтому, окислы стали переводить в хлориды, а после, восстанавливать. Сейчас, так получают, к примеру, титан и цирконий .
Раз соляная кислота содержится в желудочном соке, а раствор малой концентрации можно выпить, значит, реагент можно применять и в пищевой промышленности.
Увидели на упаковке продукта добавку Е507? Знайте, это соляная кислота. Она придает ту самую кислинку и терпкость некоторым пирожным, колбасам.
Но, наиболее часто пищевой эмульгатор добавляют во фруктозу, желатин и лимонную кислоту.
Е507 нужна не только для вкуса, но и в качестве регулятора кислотности, то есть Ph продукта.
Соляная кислота может применяться в медицине. Слабый раствор соляной кислоты прописывают пациентам с пониженной кислотность желудка.
Она не менее опасна, чем повышенная. В частности, увеличивается вероятность рака желудка.
Организм недополучает полезные элементы, даже, если человек принимает витамины и правильно питается.
Дело в том, что для адекватного, полноценного всасывания полезных веществ, нужна стандартная кислотность.
Последнее применение реагента очевидно. Из кислоты получают хлор. Достаточно выпарить раствор.
Хлор идет на очищение питьевой воды, отбеливание тканей, обеззараживание, производство пластикатов и каучука .
Получается, будучи активной и агрессивной, соляная кислота необходима человечеству. Есть спрос, — есть предложение. Узнаем цену вопроса.
Цена соляной кислоты
Цена продукта зависит от вида. Техническая кислота дешевле, очищенная – дороже. За литр первой просят 20-40 рублей.
Стоимость зависит от концентрации. За литр очищенного реагента дают примерно на 20 рублей дороже.
Ценник зависит и от тары, фасовки, формы продажи. Приобретение кислоты в пластиковых канистрах по 25-40 литров выгоднее.
В медицинской же сфере, в рознице, вещество предлагают в стеклянных бутыльках .
За 50 миллилитров отдашь 100-160 рублей. Это самая дорогостоящая соляная кислота.
Купить раствор хлороводорода в литровой таре тоже не дешево. Фасовка рассчитана на частного потребителя, поэтому, за бутыль просят около 400-500 рублей.
Техническая кислота в рознице встречается реже, стоит примерно на 100 рублей дешевле. Основной же рынок – оптовый.
Закупаются крупные предприятия. Именно для них актуальны цены, обозначенные в начале главы. В розницу гиганты рынка не торгуют.
Соответственно, стоимость вещества в небольших магазинах – отражение «аппетитов» владельцев лавок.
Кстати, об аппетите. Если кислотность в желудке повышена, пища переваривается быстрее, чаще хочется есть.
Это приводит к худобе, гастриту и язвам. Люди же с пониженной кислотностью склонны к зашлакованности, ведь пища долго «бродит» в желудке, плохо усваивается.
Это отражается на коже, как правило, в виде акне и черных точек. Есть такая проблема?
Задумайтесь не о дорогой косметике, а о проверке желудочно-кишечного тракта.
Источник
