Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

СВОЙСТВА ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА и соляной кислоты

СВОЙСТВА ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА и соляной кислоты

Ю 30 50 70 90 Температура, 'С

Рис. 111. Общее давление паров над соляной кислотой разных концентраций (в вес. %); (пунктирная линия —изоба­ра 760 мм рт. ст.).

Хлористый водород НС1 — бесцветный газ. 1 л при 0° весит 1,639 г; плавится он при —114,2°, кипит при —85,1°. Критические температура и давление равны 51,5° и 81,6 ат. Плотность жидкого хлористого водорода 0,831 г/см3 при 20° и 1,194 г/см3 при —85,8°.

Давление пара над жидким хлористым водородом:


Температура, °С. Давление, ат. .

0

25,46

20 41, £

40

64,52

51.5

81.6

-85,0 -20 1,0 14,53


При 30° жидкий хлористый водород растворяет меньше 0,1% воды. Молярная теплоемкость газообразного хлористого водорода при постоянном давлении вычисляется по формуле Ср = 6,5 + 0,001 Т.

Во влажном воздухе хлори­стый водород образует густой туман — мельчайшие капли со­ляной кислоты. Вредно дей­ствует на организм, раздражая и разрушая слизистые оболоч­ки и дыхательные пути. Пре­дельно допустимая концентра­ция НС1 в воздухе рабочей зо­ны производственных помеще­ний 0,01 мг/л (С12—0,001 мг/л).

СВОЙСТВА ХЛОРИСТОГО ВОДОРОДА и соляной кислоты

20 30 40 50 60 70 90 90Ю01Ю Температура, °С

Рис. 112. Давление НС1 над соляиой кислотой в зависимости от температуры И еодержания HCl (в вес. %) в ра­Створе.

Температура, °С.... Число литров НС1, погло 1даемых 1 л воды. .

Безводный хлористый во­дород почти не действует на металлы, соляная же кислота растворяет большинство метал­лов. В соляной кислоте устой­чивы платина, золото, тантал, ниобий, некоторые силикатные минералы (андезит, диабаз, кварц) и изделия (стекло, ке­рамика, фарфор), а также эбо­нит, резина, некоторые пласти­ческие массы, например, фао - лит, винипласт, тефлон и др. Углеродистая сталь, нагретая до 300—400°, и нержавеющие стали 1Х18Н9Т и ЭИ-496, на­гретые до 500°, удовлетвори­тельно устойчивы к соляной ки­слоте2'3. Окислы металлов превращаются газообразным хлористым водородом в хлори­ды; реакции ускоряются в при­сутствии водяного пара 4. Растворимость хлористого водорода в воде очень велика и Вильно зависит от температуры; при общем давлении 760 мм рт. ст.:

0 10 20 30 40 50 60

506,5 473,9 442,0 411,5 385,7 361,6 338,7


При парциальном давлении НС1 в газе 760 мм рт. ст. 1 л воды при 0° растворяет 525,2 л НС1 (в растворе 46,15 вес.% НС1), при 18° —451,2 л НС1 (в растворе 42,34 вес. % НС1). Общее давление паров и давление НС1 над соляной кислотой приведены на рис. 111 и 112. Теплоты растворения НС1 в воде могут быть вычислены с Помощью рис. 113.

Равновесное давление НС1 над соляной кислотой понижается при внесении в раствор CuCl, NH4CI и повышается в присутствии TiCU, SnCl2, SnCl4. Предпола­гают, что в системах CuCl — HCl - Н20, CuCl — NH4CI — - HCl — Н20, NH4C1 —HCl — —Н20 образуются соединения соответственно: 2СиС1 • НС1, CuCl • 2NH4C1, NH4CI • «НС1 (и—зависит от температуры) 6. В системе CuCl2—НС1—Н20 при неизменной температуре давление пара Н20 уменьша­ется с возрастанием содержа­ния в растворе как НС1, так и СиС12. Это указывает на то, что в системе происходит высали­вание CuCI2 и HCI. В системе ZnCl2—HCl—Н20 взаимодей­ствие компонентов более слож­ное—в области одних концент­раций происходит высалива­ние, в области других — всали - вание отдельных компонентов6.

450

400

350

300

250

200

1} 16 20 24 28 32 36 40 Содержание НС1, бес. %

Рис. 113. Интегральнаи S и дифферен­циальная Ф теплоты растворения газо­образного НС1 в соляной кислоте.

Для давления паров в системе НС1—Н20 характерен минимум, соответствующий азеотропной смеси, состав которой зависит от температуры кипения (давления). Азеотропная смесь, кипящая при

ТАБЛИЦА 29

Концентрации азеотропных растворов в системе НС1—Н20

Давление,

HC1,

Давление,

НС1,

Давление,

HQ1,

| Давление,

HC1,

Мм рт. ст.

%

Мм рт. ст.

%

Мм рт. ст.

%

Мм рт. ст.

%

50

23,2

700

20,4

1200

19,3

2000

18,5

100

22,9

760

20,24

1400

19,1

2100

18,4

200

22,3

800

20,2

1600

19,0

2200

18,3

300

21,8

900

19,9

1600

18,9

2300

18,2

400

21,4

' 1000

19,7

1700

18,8

2400

18,1

500

21,1

1100

19,5

1800

18,7

2500

18,0

600

20,7

1200

19,4

1900

18,6

1

110° (под давлением 760 мм рт. ст.), содержит 20,24 вес. % НС1, при 75,9—22,15%, при 56,2—23,2%, при 19,9—24,6% 7 (см. также табл. 26).

Температуры кипения соляной кислоты при давлении 760 мм рт. ст. приведены в табл. 27.

ТАБЛИЦА 27

Температуры кипения соляной кислоты при 760 мм Ptn. cm.

Концентрация кислоты, мол. % НС1

Температура кипения, °С

Концентрация

Кислоты, мол. % HC1

Температура кипения,

°с

2,0

101,8

12,0

109,0

4,0

103,3

14,0

105,2

Е. о

105,3

17,0

92,0

8,0

108,0

18,5

82,7

10,5

109,7

26,3

19,0

Коэффициенты активности соляной кислоты приведены в Табл. 28 (см. также®).

ТАБЛИЦА 28

Средние коэффициенты активности НС1 в водных растворах

Концентрация НС1 в молях иа 1 кг воды

Температура, °С

0

20

40

60

0,01

0,9065

0,9052

0,9016

0,8987

0,1

0,8027

0,7985

0,7891

0,7813

0,5

0,7761

0,7616

0,7432

0,7237

1,0

0,8419

0,8162

0,7865

0,7541

2,0

1,078

1,024

0,9602

0,9072

3,0

1,452

1,345

4,0

2,000

1,812

В системе НС1—Н20 установлено существование двух эвтектик: при —74,7° с 23,0% НС1 и при —73,0° с 26,5% НС!. Между эвтек- тиками находится ветвь кристаллизации конгруэнтно плавящегося при —70° гексагидрата НС1 • 6Н20. Метастабильная эвтектика лед —НС1-4Н20 находится при —87,5° и содержит 24,8% НС19.

В системе НС1—Н20 существуют кристаллогидраты10'11: НС1 • 8Н20, НС1 • 4Н20, НСЬЗНаО" (*пл -24,4°), НС1 • 2Н20 ,{*пл —17,7°), НС1 • Н20 (/пл —15,35°). Лед кристаллизуется из .10%-ной кислоты при —20°, из 15%-ной при —30°, из 20%-ной при —60°, из 24%-ной при —80°.

Плотность соляной кислэты при 16°:

Концентрация HCl, % . . 10,17 20,01 30,56 39,11 Плотность, г/см3 1,050 1,100 1,165 1,200

Удельная теплоемкость с соляной кислоты, содержащей п мо­лей воды на 1 моль НС1 п:

П ... ........... 5,2 10 ?0 50 100 290

С.............................. 0,660 0,749 0,885 0,932 0,964 0,970

Вязкость 2 н. соляной кислоты в 1,12 раза, а 12 и. кислоты в 2,14 раза больше вязкости воды.

Растворимость хлора в солянвй кислоте при 21е и парциальном

Давлении хлора 760 мм рт. ст.:

Концентрация кислоты, г-экв НС1/л. . 0 0,1 1,0 3,0 6,0 9,0 ббъем хлора (0°, 7б0 мм рт. ст.), раот-

Воряющийся в 1 объеме кислоты. . 2,117 1,48 1,61 2,16 2,90 3 85

Давление хлора над его раствором в 36,3%-ной соляной кислоте При 20° и при концентрации хлора 1,55 г/л составляет 141 мм рт. ст., А при 7,82 г/л— 551,8 мм рт. ст., н в этих пределах изменяется пропорционально концентрации хлора 12.

Отношение равновесной концентрации хлора в газовой фаэе к концентрации его в 1 н. соляной кислоте (коэффициент распреде­ления) при 20° является величиной постоянной, равной 5,3- 105 мм рт. ст./мольные доли 13.

Число объемов (0°, 760 мм рт. ст.) водорода, кислорода и дву­окиси углерода, растворяющихся в 1 объеме соляной кислоты при 25°, при парциальном давлении этих газов 760 мм рт. ст.:

Концентрация кислоты, г-экв НС1 0 0,5 12 3

Растворяется Н2 . . ..................................... 0,01754 0,0170 Q.0164 0,0154 0,0146

» 02 ............................................... 0,02831 0,0271 0,0263 0,0345

» С02 ............................................. 0,759 0,738 0,732 0,728

О растворимости НС1 в серной кислоте можно судить по дан­ным'4 равновесия в системе HCl—H2SO4—Н2О (табл. 29).

В водной системе Ma2S04 + 2HCl-=2NaCH-H2S04 при 25° уста­новлено наличие поля насыщения у газообразного компонента —НС1. В растворе с максимальной концентрацией серной кислоты, находящейся в равновесии с NaCl и соляной кислотой при парци­альном давлении НС1, равном 1 ат, содержится (в вес. %): H2S04 — 53,8, NaCl — 5,5, HCl —0,8. При взаимодействии газооб­разного хлористого водорода с декагидратом сульфата натрия вы­деляется поваренная соль и в растворе образуется серная кис­лота, содержащая 28% H2S04,18% HCl и 2,3% NaCl. Выход H2S04 Достигает 90—97% 1В.

369

Применение

363

Г+ XL Соляная кислота


Равновесные концентрации в системе НС1—H2S04—Н20 (в вес. %; рНС1 — в мм рт. ст.)

ТАБЛИЦА 59

T =

T-

25°

70"

T-

25°

T-

25°

Рнс

= 790

Рнс

-760

Рнс

-760

Phcl

= 230

Phcl

= 45

H2s04

Нс1

H2s04

Нс1

H2so4

Нс1

H2so4

Hc1

H2so4

Hc1

30,60

25,83

32,5

18,7

20

22,3

29,1

16,8

21,9

12,2

57,36

9,81

68,1

2,7

36,2

13,2

40,0

11,2

31,8

9,1

65,76

4,94

81,75

0,142

48,0

6,99

51,9

5,6

42,3

6,9

68,96 74,66

3,27

89,23

0,092

62,7

1,56

53,0

3,3

53,5

2,8

1,48

94,03

0,108

67,6

0,54

64,0

1,5

59,2

1,4

82,97

0,26

98,45

0,197

80,7

0,05

69,7

0,4

64,7

0,5

95,82

0,188

99,6

0,402

83,4

0,032

79,3

0,1

69,9

0,1

Газообразный НС1 при парциальном давлении НС1, меньшем 0,1 мм рт. ст., быстро сорбируется смесью Na2S04+Na2S04 • ЮН20, по-видимому, с образованием твердого раствора Na2S04 + NaCl. Безводный Na2S04 не взаимодействует с газообразным НС1 при низких давлениях и начинает медленно реагировать лишь при дав­лении НС1, превышающем 2 ат 16.

ПРИМЕНЕНИЕ

Соляную кислоту применяют в химической промышленности для выработки хлористых солей цинка, кальция, бария, аммония и других и органических продуктов — анилина, дифениламина и про­чих, для выработки синтетического каучука (хлоропрена), краси­телей, для омыления жиров и масел. Соляную кислоту применяют йри получении гидролизного спирта и глюкозы из крахмала, в про­изводстве сахара, желатина и клея, при дублении и окраске кож, в производстве активированного угля, при крашении тканей, для травления металлов (снятия окислов с их поверхности) при метал­лообработке, в различных гидрометаллургических процессах, в гальванопластике, в нефтедобыче для увеличения дебита скважин, для консервирования кормов (в Японии) и т. д. Жидкий и газооб­разный хлористый водород применяют для гидрохлорирования раз - Личных органических соединений с целью получения хлористого этила C2HsCl, хлорвинила СН2СНС1 из ацетилена, этиленхлоргид- рина, синтетической камфоры и др.

В США производят более 1,8 мли. т в год соляной кислоты (100% НС1)17.

Выпускают несколько сортов твхничвекой соляной кислоты.(табл. 30).

ТАБЛИЦА 30

Требования к качеству соляной кислоты

Содержание НС1,не менее

Максимальное содержание примесей:

Серной кислоты (S03) серной кислоты (S04)

Железа (Fe).......................

Мышьяка (As) .... свободного хлора (С12) остаток после прока­ливания......................................

Ртути (Hg)........................

(содержание компонентов в °/о)

Техническая

Синтетическая техническая

По ГОСТ 1382-69

По ГОСТ 857 - 69

По ГОСТ 5.1691-72 (аттестованная про­дукция)

1-й сорт

2-й сорт

Majma

Марка Б

Марка В

Марка А

Марка Б

Марка В

31.0

27,5

35,0- 38,0

31,5

31,0

35,0

33,0

32,0

0,4

0,1

0,005

0.8

03 0,01

0,005 0,003

0,005

0,005 0,003

0,005

0,03 0,02

0,01

0,005 0,003 0,0001 0,003

0,005 0,003 0.0001 0,003

0,008 0,008 0,0002 0,008

0,02

0,02

0,15

0,015 0,0005

0,015 0,0005

0,08 0,0005

Очистка разбавленных растворов соляной кислоты (до 5 М) от

19

Соединений железа может быть произведена с помощью анионооб - менной смолы, которую регенерируют промывкой водой 18. Очистку концентрированной технической соляной кислоты (с концентра­цией больше 32% НС1) от ионов Fe3+, Fe2+ и S04~ — предложено про­изводить катионообменной смолой, приготовленной на основе фе­

Нола

Показана возможность очищать соляную кислоту от железа экстракцией бутилацетатом — при содержании Fe (III) 10—25 г/л Степень извлечения его превышает 99,9% 20. Летучие примеси можно выдувать из соляной кислоты воздухом.

Соляную кислоту транспортируют в стальных гуммированных цистернах и бочках и в фаолитовых контейнерах, а также в стек­лянных бутылях емкостью не более 40 л. Бутыли помещают в пле­теные из прутьев корзины или деревянные обрешетки, выложенные соломой или древесной стружкой. Хранят соляную кислоту в сталь­ных гуммированных резервуарах, а также в резервуарах, защищен­ных' фаолитом и винипластом21. Использование гуммированных цистерн и резервуаров сильно упрощается при осуществлении вул­канизации обкладки без давления при низкой температуре22.

В отдельных случаях для транспортировки и хранения НС1, а также для санитарных целей может представить интерес поглоще­ние хлористого водорода сульфатом меди или свинца, из которых он потом выделяется при нагревании23.

L

К техническому сульфату натрия, получаемому в соляно-суль- фатном производстве, по ГОСТ 1363—47 предъявляются следую­щие требования (в %):

I сорт II сорт

TOC o "1-3" h z Na2S04, не менее................................................................ 95 91

H2S04, не более................................................................. 1,5 3,5

NaCl » » . . ,.................................................................... 1,2 3,5

Fe » » ............................................................................. 0,2 0,25

Не растворимый в воде остаток, не более... 0,3 0,8

Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Получение двуокиси хлора из хлорита натрия

При взаимодействии хлорита натрия с хлором происходит обра­зование хлористого натрия и выделяется двуокись хлора: 2NaC102 + С12 = 2NaCl + 2 СЮ2 Этот способ ранее был основным для получения двуокиси …

Схемы с двухступенчатой аммонизацией

На рис. 404 представлена схема производства диаммонитро - фоски (типа TVA). Фосфорная кислота концентрацией 40—42,5% Р2О5 из сборника 1 насосом 2 подается в напорный бак 3, из кото­рого она непрерывно …

СУЛЬФАТ АММОНИЯ

Физико-химические свойства Сульфат аммония (NH4)2S04 — бесцветные кристаллы ромбиче­ской формы с плотностью 1,769 г/см3. Технический сульфат аммо­ния имеет серовато-желтоватый оттенок. При нагревании сульфат аммония разлагается с потерей аммиака, превращаясь в …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.