Хлор получение на производстве
[no_toc]
Первое, на что обращаешь внимание, попав на хлорный завод, это многочисленные линии электропередачи. Хлорное производство потребляет много электроэнергии — она нужна для того, чтобы разложить природные соединения хлора.
Естественно, что основное хлорное сырье — это каменная соль. Если хлорный завод расположен вблизи реки, то соль завозят не по железной дороге, а на баржах — так экономичнее. Соль — продукт недорогой, а расходуется ее много: чтобы получить тонну хлора, нужно примерно 1,7— 1,8 т соли.
Соль поступает на склады. Здесь хранятся трех — шестимесячные запасы сырья — хлорное производство, как правило, многотоннажное.
Соль измельчают и растворяют в теплой воде. Этот рассол по трубопроводу перекачивается в цех очистки, где в огромных, высотой с трехэтажный дом баках рассол очищают от примесей солей кальция и магния и осветляют (дают ему отстояться). Чистый концентрированный раствор хлористого натрия перекачивается в основной цех хлорного производства — в цех электролиза.
В водном растворе молекулы поваренной соли превращаются в ионы Na+ и Сl—. Ион Сl— отличается от атома хлора только тем, что имеет один лишний электрон. Значит, для того чтобы получить элементный хлор, необходимо оторвать этот лишний электрон. Хлор получение происходит в электролизере на положительно заряженном электроде (аноде). С него как бы «отсасываются» электроны:
2Сl → Cl2 + 2e .
Аноды сделаны из графита, потому что любой металл (кроме платины и ее аналогов), отбирая у ионов хлора лишние электроны, быстро корродирует и разрушается.
Существуют два типа технологического оформления производства хлора: диафрагменный и ртутный. В первом случае катодом служит перфорированный железный лист, а катодное и анодное пространства электролизера разделены асбестовой диафрагмой.
На железном катоде происходит разряд ионов водорода и образуется водный раствор едкого натра. Если в качестве катода применяют ртуть, то на нем разряжаются ионы натрия и образуется амальгама натрия, которая потом разлагается водой. Получаются водород и едкий натр. В этом случае разделительная диафрагма не нужна, а щелочь получается более чистой и концентрированной, чем в диафрагменных электролизерах.
Производство хлора
Это одновременно производство едкого натра и водорода.
Водород отводят по металлическим, а хлор по стеклянным или керамическим трубам. Свежеприготовленный хлор насыщен парами воды и потому особенно агрессивен. В дальнейшем его сначала охлаждают холодной водой в высоких башнях, выложенных изнутри керамическими плитками и наполненных керамической насадкой (так называемыми кольцами Рашига), а затем сушат концентрированной серной кислотой. Это единственный осушитель хлора и одна из немногих жидкостей, с которыми хлор не взаимодействует.
Сухой хлор уже не так агрессивен, он не разрушает, например, стальную аппаратуру. Транспортируют хлор обычно в жидком состоянии в железнодорожных цистернах или баллонах под давлением до 10 атм.
России производство хлора было впервые организовано еще в 1880 г. на Бондюжском заводе. Хлор получали тогда в принципе тем же способом, каким в свое время получил его Шееле — при взаимодействии соляной кислоты с пиролюзитом. Весь производимый хлор расходовался на получение хлорной извести. В 1900 г. на заводе «Донсода» впервые в России был введен в эксплуатацию цех электролитического производства хлора. Мощность этого цеха была всего 6 тыс. т в год. В 1917 г. все хлорные заводы России выпускали лишь 12 тыс. т хлора.
Что же такое хлор, можно дать минимум десяток ответов. Во-первых, это галоген; во-вторых, один из самых сильных окислителей; в-третьих, чрезвычайно ядовитый газ; в-четвертых, важнейший продукт основной химической промышленности; в-пятых, сырье для производства пластмасс и ядохимикатов, каучука и искусственного волокна, красителей и медикаментов; в-шестых, вещество, с помощью которого получают титан и кремний, глицерин и фторопласт; в-седьмых, средство для очистки питьевой воды и отбеливания тканей…
Это перечисление можно было бы продолжить. При обычных условиях элементный хлор — довольно тяжелый желто-зеленый газ с резким характерным запахом. Атомный вес хлора 35,453, а молекулярный —70,906, потому что молекула хлора двухатомна. Один литр газообразного хлора при нормальных условиях (температура 0° С и давление 760 мм ртутного столба) весит 3,214 г. При охлаждении до температуры —34,05° С хлор конденсируется в желтую жидкость (плотностью 1,56 г/см3), а при температуре — 101,6° С затвердевает. При повышенном давлении хлор можно превратить в жидкость и при более высоких температурах вплоть до +144° С. Хлор хорошо растворяется в дихлорэтане и некоторых других хлорсодержащих органических растворителях.
Хлор очень активен — он непосредственно соединяется почти со всеми элементами периодической системы. Поэтому в природе он встречается только в виде соединений. Самые распространенные минералы, содержащие хлор, галит NaCl, сильвинит КСl NaCl, бишофит MgCl2 · 6Н2О, карналлит КСl · MgCl2 · 6Н2О, каинит KCl · MgSО4 · ЗН2О. Это их в первую очередь «вина» (пли «заслуга»), что содержание хлора в земной коре составляет 0,20% по весу. Для цветной металлургии очень важны некоторые относительно редкие хлорсодержащие минералы, например роговое серебро AgCl .
По электропроводности жидкий хлор занимает место среди самых сильных изоляторов: он проводит ток почти в миллиард раз хуже, чем дистиллированная вода, и в 1022 раз хуже серебра.
Скорость звука в хлоре примерно в- полтора раза меньше, чем в воздухе.
Изотопы хлора
Сейчас известны десять изотопов этого элемента, но в природе встречаются только два — хлор-35 и хлор-37. Первого примерно в три раза больше, чем второго.
Остальные восемь изотопов получены искусственно. Самый короткоживущий из них — 32Сl имеет период полураспада 0,306 секунды, а самый долгоживущий —36Сl — 310 тыс. лет.
Вы читаете, статья на тему хлор получение