Способ получения раствора хлорида железа (111)

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОiPA ХЛОРИДА ЖЕЛЕЗА

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU П1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3266178/23-26 (22) 27.03.81 (46) 15. 11 83. Бюл, Р 42 (72) И.Х. Маркиш, Н.Н. Булина и Г.Л. Грошев (53) 661 ° 872.321(088.8) (56) 1. Забоев Ю.И. Способ обезвоживания хлорсодержащих газов магниевого производства растворами хлоридов железа. — Цветная металлургия, 1974р Р 22р с. 50.

2. Милков М. и др. Получение 40%ного раствора хлорного железа из отходящих газов химической промышленности. - Химия и индустрия, 1980, Р 2, с. 74-76 (прототип) . (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОi PA ХЛОРИДА ЖЕЛЕЗА {111), включакиаий растворение железной стружки в соляной кислоте, поглощение полученным раствором газов, содержащих хлор и хлорнстый водород, и последующую обработку раствора хлором, о т л ич а ю m и и с я тем, что, с целью повышения частоты продукта, ускорения процесса и снижения энергозатрат, поглощение газов, содержащих хлор и хлористый водород, ведут в присутствии железной стружки.

2. СпоСоб по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что поглощение газов, содержащих хлор и хлористый водород, ведут при 80-85 С. I

1054303

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- 5 лянта.

Известен способ получения. водного раствора хлорида железа (111), заключающийся во взаимодействии отходящих технологических газов, со- 10 держащих хлор и хлористый водород, с водным раствором хлорида железа (11). Процесс включает две стадии: стадию окисления и стадию восстановления. Отходящие газы, содержащие 15 до 15e10 кг/м хлора и до 0,8» «10 кг/м хлористого водорода, поступают в орошаемый раствором хлорида железа (11) скруббер первой ступени очистки. Происходящий при этом процесс окисления описывается уравнением

2 FeCC<+CO<=2 FeC6>+14,8 (1) моль

Одновременно с хемосорбцией хлора происходит физическое растворение хлористого водорода. Полученный раствор хлорида железа (ill) имеет состав, Ъ: FeCCg 34-35у РеСО(2-3 и

НС6 1-2. Иэ скруббера первой ступени абгаэы направляются на вторую ступень очистки, где в аналогичной колонне происходит поглощение остатков хлора свежим раствором хлорида железа (11). Последний получают на второй стадии процесса (стадия вос- 5 становления) в специальном бакерастворителе путем восстановления части товарного раствора хлорида железа (111) на стальной стружке:

2 РеСР +Ре=3 FeC(I<+17,4 2) 4О

2 НСО + Fe = FeCO + Hg (3)

Раствор хлорида железа (ll) иэ скруббера второй ступени очистки 4 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 1,5Ъ) . !

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 «О ведут поглощение хлора и хлористого водорода в абсорбере, орошаемом водным раствором хлорида железа (111) .

Из абсорбера раствор, содержащий смесь хлоридов железа () 1) и (111) 65 и соляную кислоту, поступает в ванну-реактор, куда загружают отходы железа и дозируют воду (a период пуска соляную кислоту и воду). При этом в ванне протекают реакции (2) и (3), процесс идет при 60-70 C.

Поддержание температуры достигается подачей острого пара. Образующийся раствор хлорида железа (11) посредством насоса циркулируется между санитарной колонной и ванной до достижения суммарного содержания хлоридов железа (11) и (111) 185210 кг/м и снижения кислотности до допустимого уровня.

Далее раствор подают на вторую стадию, где при взаимодействии с чистым хлором получают товарный, раствор хлорида железа (111), %:

FeCO 36-42,5; FeCP 0,5; СС (своб.)

0,01; кислотный эквивалент 9-12,8, отвечающий требованиям потребителя f2)

Известный способ характеризуется недостаточной чистотой продукта, особенно при использовании отходящих газов хлорорганических произ— водств» длительностью процесса из-за низкой скорости растворения стальной стружки и отсутствия эффективного перемешивания» энергоемкостью, связанной с необходимостью подачи острого пара для поддержания температуры на стадии восстановления, Целью изобретения является повышение чистоты продукта, ускорение процес а и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения раствора хлорида железа ()11), включающему растворение железной стружки в соляной кислоте, поглоще-. ние полученным раствором газов, содержащих хлор и хлористый водород, и последующую обработку раствора хлором, поглощение газов, содержащих хлор и хлористый водород, ведут в присутствии железной стружки.

Поглощение газов, .содержащих хлор и хлористый водород, ведут при 8085 ОС

Способ осуществляется следующим образом.

Газы, содержащие хлор и хлсристый воцород, подают в рабочую зону абсорбера, куда загружают стальную стружку и соляную кислоту. Состав реакционной массы, мас.Ъ: РеСГ» 3235; FeCO 2-51 НС8 1,3-3 0; остальное вода. Для разбавления раствора в абсорбер подается вода. Температура в абсорбере устанавливается в пределах 80-85ОС эа счет теплового эффекта реакций и естественного тепловыделения в окружающую среду. Абгаэы на выходе из аппарата, содержащие водород, инерты, а иногда н при1054303

ЗО

60 меси органических и хлорорганических веществ, разбавляются непосредственно в аппарате до вэрывобезопасной концентрации по водороду (2-25 об.Ъ) и направляется в общий абгазный коллектор, Раствор хлорида железа (11) из абсорбера вначале поступает на орошение двух санитарных колонн, а затем на обработку хло">ом или хлорсодержащим газом в колонну, где при

75-80ОC получают раствор хлорида железа (111) следующего состава,мас.

FeCCg 30-45; FeC3< не более 1,0;

НС0 1,4-3 0.

Наличие загрязнений в используемой стружке (смазка, охлаждающие смеси и пр.) или использование абгазов хлорорганических производств (на пример, производства перхлорвиниловой смолы) обуславливают появление органических примесей в растворе хлорида железа (111) на уровне 35 мг/л.

Для получения товарного продукта этот раствор подвергают продувке инертом при 80-85 С для снижения уровня органики до требований ТУ.

Абгаэы со стадии отдувки, иэ санитарных колонн абсорбера, собираются в общий абгазный коллектор и направляются на стадию адсорбции для выделения органики., Взаимодействие раствора хлорида железа (11) с газами, содержащими хлор и хлористый водород, ведут в аппарате, где обеспечивается прину<дительная или естественная циркуляция реакционной массы. В последнем случае используют аппарат газлифтного типа с внутренчим или внешним циркуляционным контуром.

Пример 1. В гаэлифтный аппарат, снабженный термостатирующей рубашкой и слоем изоляции, загружают

300 мл концентрированной соляной кислоты и 90 г стальной стружки. В рубашку подают горячую воду и дово.дят температуру в зоне реакции до

65 С. Реакцию ведут в течение 30 мин .при непрерывной циркуляции реакционной массы за счет подачи азота в бар ботажную часть реактора. Получают раствор, содержащий 9,9Ъ хлорида железа (11).

Для ускорения процесса растворения стружки полученный раствор обрабатывают абгаэами, содержащими хлор и хлористый водород. Абгазы подают в количестве 80 м/мин в течение 60 мин, Состав абгазов, Ъ: С8 34,0;

НС1 30,7; азот 35,27; хлорбенэол

0,03. Температура в реакторе 6570 С. Для разбавления раствора добавлено 80 мл воды. В результате получают 525 г раствора, имеющего состав, мас.Ъ: FeCg 4,3; FeCfg 35,1

НСР 2,5; вода 58,1.

Полученный раствор в количестве

400 г оставляю-. в реакторе, пре,ращают обогрев и подают абгазы в количестве 0,241 л/мин. Состав абгаэов, об.Ъ: С(. 1 34,0; НС8 30,7; азот 35,27; хлорбензол 0,03. Процесс ведут при

85 С, время опыта 4 ч 50 мин. СтальО ная стружка загружается периодически по мере срабатывания. Всего за опыт прореагировало 79,5 г стружки, Для разбавления раствора добавлено

165 л воды.

В результате опыта получено

754,8 г раствора, имеющего состав, мас.Ъ: РеС(, ) 2,9; ГеС02 38,0; НС8

1,4; вода 57,7. Содержание хлорбенэола 3,2 мг/л. В абгазах на входе из газлифтного аппарата концентрация хлорбенэола 0,07 об.Ъ, водорода

28 об.Ъ, хлор и хлористый водород отсутствуют. Во избежание образования взрывоопасной концентрации по водороду абгазы разбавляют непосредственно на выходе из аппарата до концентрации водорода 2-2,5 об, Ъ.

На дохлорирование чистым .хлором взято 348 г раствора состава, об.Ъ|

РеС02 38,0; FeC03 2,9; НСР 1,4; вода 57,7. Содержание хлорбензола

3,2 мг/л, расход хлора в дохлораторе

0,170 л/мин. Время хлорирования 1 ч

15 мин, процесс ведут при 75-80 С.

Получено 383 г раствора, имеющего состав, мас.Ъ: FeCEg 45,4; FeC8> 0„9;

HCf. 1,5; вода 52,2. Содержание хлорбензола 2,1 мг/л. Количество хлора в абгазах на выходе нэ дохлоратора. изменяется от 0 до 0,04 л/мин. Всего иэ абгазов поглощено 4,8 г хлора.

На операцию отдувки берут раствор после дохлоратора в количестве 382 r.

Состав, мас.Ъ: ГеСГ 45,4; FeCHg 0,9;

НС8 1,5; вода 52,2. Содержание хлорбензола 2,1 мг/л. Продувку ведут воздухом со скоростью 0,150 л/мин при 80-85 С. Время продувки 20 мин.

Целевого продукта получено 381 г, Состав, мас.Ъ: FeCC3 45,4; FeCO

0,82; НС0 1,5; вода 52,1. Хлорбензол не обнаружен. Продукт отвечает требованиям ТУ 6-01-1-192-79.

Пример 2. В газлифтный аппарат, снабженный термостатирующей рубашкой и слоем изоляции, загружают

300 мл концентрированной соляной кислоты и 85 r стальной стружки. В рубашку подают горячую воду и довоцят температуру в зоне реакции до 65 С.

Реакцию ведут в течение 40 мин при непрерывной циркуляции реакционной массы за счет подачи азота в барботажную часть реактора. Получают раствор, содержащий 12,4 мас.Ъ. хлорида железа (11).

Для ускорения процесса растворения стружки полученный раствор обрабатывают абгаэами, содержащими

1054303

Составитель Н. Ярмолюк

Редактор М. Дылын Техред A Áàáèíeö Корректор A. Тяско

Заказ 9022/28 Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 хлор и хлористый водород. Абгазы подают в количестве 80 мп/мин в течение 60 мин. Состав абгазов, об.%:

С0< 34 0; НС6 30 7; азот 35 27; хлорбензол 0,03. Температура в реак-. торе 65-70 С. Для разбавления раст. О вора добавлено воды 50 мл. В результате получают 493 г раствора, имеющего состав, мас.%: ГеСВ 5,3i

FeCC 34,3у НС8 2,9; вода 57,5., Полученный раствор в количестве )0

449,8 г оставляют в реакторе, прекращают обогрев и подают абгазы в количестве 0,241 л/м. Состав абгаэон, об.%: СРд 34,0; хлористый водород 30,7; азот 35,3; хлорбенэол

0,041.

Процесс ведут при 80 С. Время опыта 5 ч. За опыт прореагировало

56,7 r стальной стружки, воды добавлейо 160 г.

2р

В результате опыта получено

780,6 г раствора, содержащего, мас.Ъг

FeCCg 2,9; FeC0g 38,0; НСР 1,3; вода 57,8. Содержание хлорбензола

4,1 мг/л. В абгазах хлор и НС8 отсутствуют, содержание хлорбензола

0, ll об.%, водорода 28 об.%.

" На дохлорирование чистым хлором взято 370 r раствора состава, мас.%1

FeCCg 2,9; FeC8@ 38,0; HCP 1,3; 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.%з

FeCBg 43,3у FeC0g 0,81; HCP 1,4; во- З5 да 54,6. Содержание хлорбензола

2,8 мг/л. Иэ абгаэов извлечено

4,9 r хлора.

Весь раствор после дохлорирования подвергают отдувке азотом при 4р

80-85 С и скорости подачи азота

)0 150 л/мин. Время продувки 20 мин.

Целевого продукта получено 405,8 r.

Состав, мас.%: FeCfy 43,4; FeCEg0 81;

НСУ 1,3; вода 54,4, Хлорбенэол не 45 обнаружен. Продукт отнечает требованиям ТУ 6-01-1-192-79.

Пример 3 (сопостанительный) .

В аппарат гаэлифтного типа (аналогичный примененному н пРимеРе 1) загружают 400 r абсорбента, имеющего состав, мас.%: FeC0y 35,1у ГеСО) 4,3;

НС8 2,5; вода 58,1. Подают абгаэы в количестве 0,241 л/мин. Состав абгазов, об.%: C8g 34,0; НС8 30,7; N

35,3; хлорбензол 0,03. Непрерывно дозируют раствор FeC(q (идентичный исходному раствору) в количестве

3,0 мп/мин. Всего эа опыт введено

1129 г раствора. Время опыта 4 ч

50 мин.

В результате опыта получено

1634,1 г раствора, имеющего состав, мас.%: ГеСГ 23,6; FeC0< 17,5;

НСР 3,0у вода 55,0. Содержание хлор,бенэола 6,5 мг/л. В абгазах на выходе из аппарата концентрация хлорбензола 0,07 об.%, хлора в среднем

6-6,5 об.%, хлористый водород отсутствует. Температура в аппарате держалась на уровне 50-55 С.

Пример 4 (сопоставительный).

В аппарат гаэлифтного типа (аналогичный примененному в примере 1) загружают 861 г раствора FeCPg, имеющего состав, мас.%: FeC0 42,5; FeC0q 0,9;

НС0 1,5у вода 55,1 и 79,5 г стальной стружки. Далее подают в теплообменную рубашку горячую воду и ведут процесс при 60-70ОС н течение 9 ч 20 мин.

Для ускорения процесса за время опыта добавляют б г концентрированной соляной кислоты.

В результате опыта получено

910,6 г раствора, имеющего состав, мас.%: РеСОу 33,0; FeC0 13,3бу

НС0 1 33; вода 52,31. Выгружено непрореагированшей стружки 35,8 r.

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.