Способ получения раствора хлорида железа (111) Советский патент 1983 года по МПК C01G49/10 

ел

4

СХ)

ОО

Изобретение относится к технологии неорганического синтеза и может найти применение в симической промышленности для получения водного раствора хлорида железа (111), широко применяющегося в качестве коагулянта.

Известен способ получения водного раствора хлорида железа (HI), заключающийся во взаимодействии отходящих технологических газов, содержащих хлор и хлористый водород, с водным раствором хлорида железа (11). Процесс включает две стадии: стадию окисления и стадию восстановл« ния. Отходящие газы/ содержащие до 1510кг/м хлора и до кг/м хлористого водорода, поступают в орошаемый раствором хлорида железа (11) скруббер первой сгГупени очистки. Происходящий при этом процесс окисления описывается уравнением

2 РеСВ2+СС2 2 FeCe, + 14,8 g| (1

Одновременно с хемосорбцией хлора происходит физическое растворенце хлористого водорода. Полученный раствор хлорида железа (111) имеет состав,; FeCg 34-35; FeCgg 2-3 и неб 1-2. Из скруббера первой ступени абгазы 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 восстановления) в специальном бакерастворителе путем восстановления части товарного раствора -хлорида железа (111) на стальной стружке:

ккал

2 FeCe2+17,4

х2

моль

2 нее + Fe

FeC6 + Н (3

Раствор хлорида железа (11) из скруббера второй ступени очистки идет на орошение скруббера первой ступени Н .

Описанная схека 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 1,5%) .

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 и две стадии. На первой стадии ведут поглощение хлора и хлористого водорода в абсорбере, орошаемом водным раствором хлорида железа (111 Из абсорбера раствор, содержащий смегсь хлоридов железа (11) и (111)

и соляную кислоту, поступает в ванну-реактор, куда загружают отходы железа и дозируют воду (в период пуска соляную кислоту и воду). При этом в ванне протекают реакции (2) и (3) , процесс идет при бО-70с. Поддержание температуры достигается подачей острого пара. Образующийся раствор хлорида железа СИ) 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.

Дашее раствор подают на вторую стадию, где при взаимодействии с чистым хлором получают товарный . раствор хлорида железа (ill), %: FeCP3 36-42,5; FeCP 0,5; C(cso6, 0,01; кислотный эквивалент 9-12,8, отвечающий требованиям потребителя 2 .

Известный способ характеризуется недостаточной чистотой продукта, особенно при использовании отходящих газов хлорорганических производств; длительностью процесса из-з низкой скорости растворения стально 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 процесса и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения раствора хлорида железа (J11), включающему растворение железной стружки в соляной кислоте, поглощение 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 хло и хлористый водород, ведут при 8085С,

Способ осуществляется следующим образом.

Газы, содержащие хлор и,хлористый водород, подают в рабочую зону абсорбера, куда загружают стальную стружку и соляную кислоту с Состав реакционной массы, мас.%: FeCfij 3235; Fece 2-5; НС 1,3-3,0; остальное вода. Для разбавления раствора в абсорбер подается вода. Темпаратура в абсорбере устанавливается в пределах 60-85 0 за счет теплового эффекта реакций и естественного тепловыделения в окружающую среду. Абгазы на выходе из аппарата, содержащие водород, инерты, а иногда и примеси органических и хлорорганическн веществ, разбавляются непосредствен но в аппарате до вэрывобегопасной концентрации по водороду (2-25 об.% и направляется в общий абгазный кол лектор. 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 75-80с получают раствор хлорида железа (111) следующего состава,мае РеССз 30-45; FeCln не более 1,0; нее 1,4-3,0. Наличие загрязнений в используемой стружке (смазка, охлаждающие смеси и пр.) или использование абга зов хлорорганических производств (н 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. Абгазы со стадии отдувки, из санитарных колонн абсорбера, собирают ся 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 принудительная или естественная циркуляция реакционной массы. В последнем случае используют аппарат газлифтного типа с внутренним или внешним циркуляционным контуром. Пример 1. В гаэлиФтный аппарат, снабженный термостатирующей рубашкой и слоем изоляции, загружаю 300 мл концентрированной соляной кислоты и 90 г стальной стружки. В рубашку подают горячую воду и доводят температуру в зоне реакции до 65с. Реакцию ведут в течение 30 ми .при непрерывной циркуляции реакцион ной массы за счет подачи азота в ба ботажную часть реактора. Получают раствор, содержащий 9,9% хлорида железа (11). Для ускорения процесса растворения стружки полученный раствор обра батывают абгазами, содержащими хлор и хлористый водород. Абгазы подают в количестве 80 м/мин в течение 60 мин. Состав абгазов, %: 34,0; неб 30,7; азот 35,27; хлорбензол 0,03. Температура в реакторе 6570е. Для разбавления раствора добавлено 80 мл воды. В результате получают 525 г раствора, имеющего состав, мас.%: FeCKj 4,3; 35, нее 2,5; вода 58,1. Полученный раствор -в количестве 400 г оставляют в реакторе, прекращают обогрев и подают абгазы в количестве 0,241 л/мин. Состав абгазов, об.%: се 34,0; HCg 30,7; азот 35,27; хлорбензол 0,03. Процесс ведут при , время опыта 4 ч 50 мин. Стальная 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.%: FeCf) 2,9; FeCS 38,0; НС 1,4; вода Ь7,7. Содержание хлорбензола 3,2 мг/л. В абгазах на входе из газлифтного аппарата концентрация хлорбензола 0,07 об.%, водорода 28 об.%, 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,%. На дохлорирование чистым хлором взято 348 г раствора состава, об.%: Ресе 38,0; FeCg 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 е. Получено 383 г раствора, имеющего состав, мас.%: РеСйз 45,4; PeCgy 0,9; не 1,5; вода 52,2. Содержание хлорбензола 2,1 мг/л. Количество хлора в абгазах на выходе из дохлоратора. изменяется от О до 0,04 л/мин. Всего из абгазов поглощено 4,8 г хлора. На операцию отдувки берут раствор после дохлоратора в количестве 382 г. Состав, мас.%: FeCS 45,4; РеС 0,9; неб 1,5; вода 52,2, еодержание 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, еостав, мас.%: FeCS 45,4; 0,82; неб 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 г стальной стружки. В рубашку подают горячую воду и доводят температуру в зоне реакции до 65е. Реакцию ведут в течение 40 м-ин при непрерывной циркуляции реакционной массы за счет подачи азота в барботажную часть реактора. Получают раствор, содержащий 12,4 мас.%. хлорида железа (11). Для ускорения процесса растворения стружки полученный раствор обрабатывают абгазами, содержащими хлор и хлористый водород. Абгазы по дают в количестве 80 мл/мин в течение 60 мин. Состав абгазов, об.%: 34,0; неб 30,7; азот 35,27; хлорбензол 0,03. Температура в реак торе 65-70 С. Для разбавления раствора добавлено воды 50 мл. В резуль тате получают 493 г раствора, имеющего состав, мас.%: FecKj 5,3 Fece 34,3; НСВ 2,9; вода 57,5.Полученный раствор в количестве 449,8 г оставляют в реакторе, прекращают обогрев и подают абгазы в количестве 0,241 л/м. Состав абгазов, об.%: 34,0; хлористый водород 30,7; азот 35,3; хлорбензол 0,041. Процесс ведут при 80 С. Время опыта 5 ч. За опыт прореагировало 56,7 г стальной стружки, воды добав лено 160 г. В результате опыта получено 780,6 г- раствйра, содержащего, мас. Fece 2,9; РеСбг 38,0; НСЕ 1,3; вода 57,8. Содержание хлорбензола 4,1 мг/л. В абгазах хлор и НСР отсутствуют, содержание хлорбензола 0,11 об.%, водорода 28 об.%. На дохлорирование чистым хлоре взято 370 г раствора состава, мас.% РеСВз 2,9; FeCB 38,0; НсР 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, содержгицего,мас.% РеСВз 43,3; FeCPg 0,81; НС8 1,4; во да 54,6. Содержание хлорбензола 2.8мг/л. Из абгазов извлечено 4.9г хлора. Весь раствор после дохлорирования подвергают отдувке азотом при 80-85 С и скорости подачи азота 10,150 л/мин. Время продувки 20 мин. Целевого продукта получено 405,8 г. Состав, мас.%: 43,4; FeCCg O НСС 1,3; вода 54,4. Хлорбензол не об|яаружен. Продукт отвечает требова ниям ТУ 6-01-1-192-79. Пример 3 (сопоставительный В аппарат газлифтного типа (аналоги ный примененному в примере 1) загру жают 400 г абсорбента, имеющего состав, мас.%: РеСР 35,1; 4,3; неб 2,5; вода 58,1. Полают абгазы в количестве 0,241 л/мин. Состав абгазов, Об.%: 34,0; НС( 30,7; N 35,3; хлорбензол 0,03. Непрерывно дозируют раствор РеСЙ (идентичный исходному раствору) в количестве 3,0 мл/мин. Всего за опыт введено 1129 г раствора. Время опыта 4 ч 50 мин. В результате опыта получено 1634,1 г раствора, имекяцего состав, мас.%: Fece 23,6; FeC 17,5; неб 3,0; вода 55,0. Содержание хлор.бензола 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 газлифтного типа (аналогичный -примененному в примере 1) загружают 861 г раствора FeC, имеющего состав, мас.%: FeC 42,5; FeCfg НС 1,5; вода 55,1 и 79,5 г стальной стружки. Далее подают в теплообменную рубашку горячую воду и ведут процесс при 60-70 с в течение 9 ч 20 мин. Для ускорения процесса за время опыта добавляют 6 г концентрированной соляной кислоты. в результате опыта получено 910,6 г раствора, имеющего состав, мас.%: FecK 33,0; Fece3 13,36; НС 1,33; вода 52,31. Выгружено непрореагировавшей стружки 35,8 г. Как видно из приведенных примеров, поглседение газов, содержащих хлор и хлористый водород, в присутствии железной стружки позволяет повысить чистоту продукта (содержание хлорбензола уменьшилось в два раза), что связано с отдувкой органики и повышением температуры процесса. Кроме того, скорость процесса возрастает вдвое при одновременной снижении энергозатрат. Последнее обеспечивается исключением обогрева на стадии восстановления.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОiPA ХЛОРИДА ЖЕЛЕЗА