Способ получения хлора и сульфатов щелочных металлов Советский патент 1945 года по МПК C01B7/03 C01D5/00 

Получение хлора непосредственно из хлоридов путем взаимодействпЯ с сернистым газом описано в ряде патентов . пат. 20804 (1893); 22037 (1895); 23287 (1914); герм, пат. 115250 (1899); 299034 (1913). В последнее время вноиь возник интерес к этому процессу, но уже главным образом в вариантах, предусматривающих :предварительиое окисление SOj до SOs J. Am. Chem. Soc. 61 (1939) 834, амер. патент 2254014, август 1941 г.; Ind. Eng. Chem. 33 {1941) 1472. Основным недостатком всех перечисленных способов является то, что взаимодействие SO2 илн 5Оз с хлоридами предусматривается в услоБиях, когда продукт реакции находится в твердом состоянии, покрывая зерна исходного хлорида, в результате чего резко снижается скорость и затрудняется достижение по.ггноты реакции.

Проведенные авторами исследоваНИя скорости взаимодействия SO2 и 50з с хлоридами показали, что в условиях, когда продуктом реакции является сульфат, высокая Бначале скорость взаимодействия быстро снижается улсе при малых

степенях превращения твердой фазы. Наоборот, прн концентрациях ЗОз, достаточных для устойчивости пиросульфата, и при температурах выше его температуры плавления (415°), реакция заканчивается полностью В течение нескольких минут.

На основании этих исследований предложен способ получения хлора и сульфатов щелочных металлов путем обработки хлоридов смесью сернистого и серного ангидрида, содержащей 50-70% последнего, при температуре вьшге температуры плавления образующегося пнросульфата.

Газовая смесь, содержащая сернистый газ, проходит через контактные аппараты, где контактируется не менее чем ма 50%, и далее взаимодействует при 420-550° с хлористым натрием или калием. В начальных частях реакционного аппарата реакция протекает по

уравнению;

2МС1+ЗЗОз- М252О7 + СЬ+502 ( 1) После израсходования основного количества 5Оз, в реакцию вступает сернистый газ по уравнению: 2MCl-fSO2-f02 M2S04-fCU (2) Конечными продуктами реакции являются расплавленный пирссульфат и газов ая смесь, содержащая хлор и| сернистый газ. При получении сернистого газа путем обжига сернистого сырья в воздухе, концентрация хлора ограничивается несколькими процентами. В этом случае целесо-образнее всего поддержи1вать в конечном газе стехиометрнческог соотношение между SOa и хлором и перерабатывать его иа серную и соляную кислоты известными способами. К основному пршукту ргакции- пиросульфату, выдаваемому из реакционного аппарата в расплавленном состоянии, добавляется эквивалентное количество хлорида и в результате реакции (3) получаются сульфат к смесь хлора с сернистыл газом, свободная от ин-ертн-ых разбав«те)1ей. 2M2S207+2MCI + ЗО-Ч+ СЬ(3) В случае пиросульфата натрия реакция осуществляется при 400- 450°С, в случае пиросульфата калия - при 550-600°С. Эта смесь может перер абатываться на хлористый Сульфурил или разделяться на составные компоненты. Пример. Газовая смесь (10% SO-, 8% кислорода), получаемая при обжиге колчедаиа в воздухе, осущеином серной кислотой, освобождается в циклоне от основного количества пыли и поступает при температуре 600-650° в конта-ктный аппарат с железным катализатором (иаатример, колче(Данный огарок или болотная руда), где контактируется на 60-70%. Частично проконтактир{ 5анный газ охлаждается в газо-хо де до 550° и направляется в .шахтную печь, заполненную гранулированиьш хлористым натрием {или калием). В нижней части шахтной печи (550°) вступает в реакцию основное количество 5Оз с образованием пиросульфата и хлора. В средней части печи (650°) частично реагирует сернистый газ с образованием сульфата и хлора. norvvtrrfci (xu ГГАТГИ f nV-SK-HT ПЛЯ ПОдогрева и осушки поступающего сверху хлорида. Благодаря высокой экзотермичности реакции (свыше 60 кал на 1 г моль образующего хлора) поддержание температурного режима не встречает затруднений. Образующийся пиросульфат собирается в расплавленном состоянии в нижней части щахты, откуда переливается в реактор, представляющий собой вращающуюся трубчатую печь. В реактор подается экв1Ивалентнюе количество хлорида (на 100 г пиросульфата натрия 27 г хлористого натрия и на 100 г пиросульфата калия 30 г хлористого калия). Выходящие из реактора газы представ.яяют собой стехио аетрическую смесь хлора и SOa и перерабатываются известными способам на хлористый сульфурил. Газы, выходящие из шахтной иечи, содержат около 3% хлора и ириб.чизительно столько же сернистого газа. Они проходят последовательно ряд башен, в которых осуществляется реакция: СК,+SO,,+2H2O H5SO4+2HC1 (4 Перв-ая башня служит концентратором и выдает продукцию в виде серной кислоты ко.ьщентра ции 90- 92%ч Вторая башня орошается слабой серной кислотой, в ней завершается реакция (4) с получением газоЕой смеси, содержащ ей около 6% НС. Последующие башни слуат для поглощения хлористого водорода с образованием товарной соляной кислоты. На одну тонну еры, выгорающей из колчедана, бразуется (теоретически): ерной кислоты (в пересчете на моногидрат) 1,0 т Соляной кислоты (в пересчете на 27-процентную)2,7 т лористого сульфурила0,7 т ульфата натрия2,2 т ли сульфата калия2,7 т ри этам расходуется 1,83 т хлоистого 1на1трия (или 2,33 т хлоритого калия). Топливо при предлагаемом спо/lfiip HP ПЯ.РХПЛ . Хо 65085 Предмет изобретения Способ получения хлора сульфатоа щелочных металлов взаимодействием окислов серы с хлоридами шелочиых металлов, отличак) щ и и с я тем, что хлорид обрабатывают смесью сернистого и серного ангидрида, содержащей 50-70% последиего, при темнературе выше 1емпературы плавления пи р-осульфата, после чего в раснлав вводят sKBMBawneHTHOe количество хлорида для получения сульфата и смеси хлора с сернистым газом, перерабатываемой затем известным образом.