Способ получения хлора и сульфатов щелочных металлов

 

Я 65085

Класс 12i, 3

121, 5

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро изобреппний Госплана СССР

Г. К. Боресков и М. А. Гуминская

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И СУЛЪФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ

МЕТАЛЛОВ

Заявлено 20 февраля 1944 года в Наркомхнмпром за Х 306-44 (3316! 4) Онуб г. о;.,i о 31 августа 1916 года

Получение хлора непосредственно нз хлоридов путем взаимодействия с сернистым газом описано в ряде патентов (англ. пат. 20804 (1893);

22037 (1895); 23287 (1914); герм. пат. 115250 (1899); 299034 (1913)j.

В последнее время вновь возник интерес к этому процессу, но уже главным образом в вариантах, предусматривающих предварительное окисление 50 до SO, (3. Am.

Chem. Soc. 61 (1939) 834, амер. патент 2254014, август 1941 r.;

1nd. Eng. Chem. 33 (1941) 1472 . Основным недостатком всех перечисленных способов является то, что взаимодействие $0г или SO3 с хлоридами предусматривается в условиях, когда продукт реакции находится в твердом состоянии, покрывая зерна исходного хлорида, в результате чего резко снижается скорость и затрудняется достижение полноты реакции.

Проведенные авторами исследования скорости взаимодействия

SO2 и $0в с хлоридами показали, что в условиях, когда продуктом реакции является сульфат, высокая вначые скорость взаимодействия быстро снижается уже при малых степенях превращения твердой фазы. Наоборот, при концентрациях

50,, pOCTBTOqHbIX p H i CTOH iHBOCTH п,pocyëüôàòa, и при температурах выше его температуры плавления (415 ), реакция заканчивается полностью в течение нескольких минут.

На основан1ги этих исследований предложен способ получения хлора и сульфатов щелочных металлов путем ооработки хлоридов смесью сернистого и серного ангидрида, содержащей 50 — 70,() последнего, при температу.ре выше температуры плавления образующегося пиросульфата.

Газовая смесь, содержащая сернистый газ, проходит через контактные аппараты, где контактируется не менее чем .на 50 /в, и далее взаимодействует при 420 †5 с хлористым натрием или калием.

В начальных частях реакционного аппарата реакция протекает по уравнению:

2МС1+350в=Мв5,0т+Cl +50г (1 )

После израсходования основного количества SO>, в реакцию вступает сернистый газ по уравнению..

2МС1+ 30г+Ог — - Mг SOg+ Сlа (2) -¹ 65085

Конечными продуктами реакции .являются расплавленный пирссульфат и газовая смесь, содержащая хлор и сернистый газ. При получении сернистого газа путем обжига сернистого сырья в воздухе, концентрация хлора ограничивается несколькими процентами. В этом случае целесообразнее всего поддержи1вать в конечном газе стехиометрическое соотношение между S0 и хлором и перерабатывать его на серную и соляную кислоты из1зестными способами.

1,0 т

2,7 т

0.,7 т

2,2 т

2,7 т

При этом расходуется 1,83 т хлористого на1трия (или 2,33 т хлористого калия), К основному про1дукту р акциипиросульфату, выдаваемому. из реакционного aiIIIIapaxa в расплавленном состоянии, добавляется эквивалентное количество хлорлда и в результате реакции (3) полу чаются сульфат и смесь х;ира с cipH!IcTI: з! газом, свободная от и.ià:)Iòü1õ .и"бавите)1ей.

2М,Б,От+2МС1 = ЗМ,50,1 —,-$Ое+

+С4 (3) В случае пиросульфата натрия реакция осуществляется, при 400—

450 С, в случае пиросульфата калия — при 5о0 — 600 С. Эта смесь может перерабатываться на хлористый сульфурил илн разде.1яться на ооставные компоненты.

Пример. Газовая смесь (10% $0е, 8 а кислорода), получаемая при обжиге колчедана в во здухе, осушенном серной кислотой, освобождаетсB в циклоне от оснс1вного количества пыли и поступает при температуре 600 — 650 в контактный aIIII;1рат с железным катализатором (например, колче1данный огарок или болотная руда), где контактируется на 60 — 70Я>. Частично проконтактированный газ охлаждается в газо.ходе до 550 и направляется в ацахтную печь, заполненн1ую гранулированным хлористым натрием (или калием). В нижней части шахтной печи (550 ) вступает в реакцию основное количество ЬО, с образо1ванием пиросульфата и хлора. В средней части печи (650 ) частично реаги1рует сернистый газ с образованием сульфата и хлора, Йа ъ ипп паат папи Р JTvsvèò Пля ПОдогрева и осушки поступающего сверху хлорида. Благодаря высокой экзотермичности реакции (свыше

60 кал на 1 r моль образующего хлора j поддержание температурного режима не в=тречает затруднений. Образующийся пиросульфат собирается в расплавленном состоянии в нижней части шахты, откуда переливается в реактор, представляющий собой вра1цающуюся трубчатую печь. В реактор подается эквивалентное количество хлорида (на

100 1 пиросульфата натрия 27 r хлористого натрия и на 100 г пиросульфата калия 30 г хлористого калия). Выходящие из реактора газы гредставляют сосой стехиометрическую смесь хлора и ЯОя и перерабатыв111отся извсстным1; способам.1 на хлористый сульфурил. Газы, выходящие из шахтнои печи, солержaT около 3 д> хло)111 и 11р 10 Iизич ельно столько же сернистого газа.

Они проходят последовательно ряд башен, в которых осуществляется реакция:

С1., +SO,+2H,Î = I„SO,+2HCI (4

Первая башня служигг концентра1ором и 1выдает продукцик1 в виде серной кислоты концсн1рации 90—

927О. Вторая башня орошается слабой серной кислотой, ь ней завершается р-акция (4) с получением газовой смеси, содержащей около бо НС1. Последую;цие башни служат для поглощения хлористого годорода с образованием товарной соляной кислоты. На одну тонну серы, выгорающей, из колчедана, образуется (теоретически):

Серной кислоты (в пересчете на моногидрат)

Соляной кислоты (в пересчете на

27.пронентную) .

Хлористого сульфурила .

Сульфата натрия . или сульфата калия .

Топливо при предлагаемом споа 6а иа пяг ъ.олчат(g 1,о Я О Я 5

Предмет изобретения

Отв. редактор Д. А. Михайлов Техн. редактор М. В. Сиольякова

Л43624. Подписано к печати 18/И-1947 г. Тираж 500 экз. Цена 65 коп. Зак. 351

Типография Госпланиздата, им. Воровского, Калуга

Способ получения хлора |и сульфатов шелочных металлов взаимодействием окислов серы с хлоридами щелочных металлов, о т л и ч аи: щи и с я тем, что хлорид обрабать вают смесью сернистого и серного ангидрида, содержащей 50 — 70 4 последнего, при температуре выше температуры плавления пи1росульфата, после чего в расплав вводят эквивалентное количество хлорида для получения сульфата и смеси хлора с сернистым газом, перерабатываемой затем известным образом.