Выбор реактора для проведения процесса окисления хлороводорода

В последние десятилетия в промышленности органического синтеза все шире применяются хлор, хлористый водород и соляная кислота.

Разложение хлористого водорода воздухом было запатентовано в 1845 г. Окслэндом. Он предлагал пропускать смесь обоих газов через раскаленную пемзу, охлаждать и вымывать водой неразложившийся хлористый водород. В 1855 г. Фогель предложил для получения хлора использовать нагретую хлористую медь. В 1868 г. Дикон предложил комбинацию мыслей Окслэнда и Фогеля: непрерывный поток смеси хлористого водорода и воздуха пропускали через нагретую пемзу, пропитанную хлористой медью. В настоящее время окисляют не воздухом, а кислородом, что позволяет получить концентрированный хлор при применении высокоактивных катализаторов.

В настоящее время уделяется большое внимание созданию рациональных методов переработки и использования хлористого водорода, но процессы переработки абгазного хлористого водорода усложняется из-за наличия примесей органических веществ. Наиболее распространенным методом использования абгазного хлористого водорода является переработка его в соляную кислоту. Способы делятся на две группы. Первая группа базируется на получении хлора из газов, содержащих хлористый водород. К ней относятся каталитические методы окисления, процессы электролиза соляной кислоты, плазменные методы окисления хлористого водорода и другие. Вторая группа методов основывается на использовании абгазного хлористого водорода в качестве исходного сырья.

Окисление хлористого водорода кислородом также производят с помощью расплавленной смеси FeCL3 + KCL в две стадии, осуществляемых в отдельных реакторах. В первом реакторе происходит окисление хлорного железа с образованием хлора:

2FeCL3 + 1.5KCL= Fe2O3 +3CL2.

Во втором реакторе хлорное железо регенерируется из окиси железа хлористым водородом:

Fe2O3 + 6 HCL =2FeCL3 + 3H2O.

Процесс каталитического окисления хлористого водорода лучше осуществлять в аппарате, в котором контактная масса, состоящая из Fe2O3 ,KCL и хлорида меди, кобальта или никеля, нанесенных на инертный носитель, перемещается сверху вниз. В верхней части аппарата она проходит горячую зону хлорирования, где Fe2O3 превращается в FeCL3, взаимодействуя с HCL. Затем контактная масса опускается в зону охлаждения, где под действием кислорода образуется элементарный хлор, а FeCL3 переходит в Fe2O3.

Хлороводород

Хлороводород, а особенно его водный 37% раствор, известный как соляная кислота, кажется простым веществом. И действительно, его химическая формула - HCl - одна из самых коротких в неорганической химии. Между тем, вопреки, а может благодаря, своей простоте, хлороводород не только широко распространен в природе, но и выполняет множество ключевых функций. Например, соляная кислота - основной активный компонент желудочного сока человека и других млекопитающих. Без этого компонента, как несложно догадаться, питание людей было бы невозможно. То есть безо всякого преувеличения можно сказать, что на хлороводороде основано человеческое существование, хотя многие об этом и не задумываются.

Хлороводород (HCl) - бесцветный, термически устойчивый газ с резким запахом, дымящий во влажном воздухе, легко растворяется в воде (до 500 объемов газа на один объем воды) с образованием хлороводородной или соляной кислоты. Температура плавления: ?115 °C (?158 K), температура кипения: ?85 °C (?188 K), молекулярная масса - 70,9 а. е. м.

Соляная кислота - раствор хлористого водорода в воде; сильная одноосновная кислота. Бесцветная, «дымящая» на воздухе жидкость (техническая соляная кислота желтоватая из-за примесей Fe, Cl2 и др.). Максимальная концентрация при 20°С равна 38% по массе, плотность такого раствора 1,19 г/смі.

Физические свойства

При 20 °C, 1 атм (101 kPa)

Производство хлороводорода

В лабораторных условиях соляную кислоту получают, воздействуя концентрированной серной кислотой на хлорид натрия (поваренную соль) при слабом нагревании:

NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl

В промышленности соляную кислоту обычно получают прямым синтезом из простых элементов:

H2 + Cl2 = 2HCl

Применение хлороводорода

Применяют в гидрометаллургии и гальванопластике, для очистки поверхности металлов при паянии и лужении, для получения хлоридов цинка, марганца, железа и др. металлов. Составная часть желудочного сока; разведенную соляную кислоту назначают внутрь главным образом при заболеваниях, связанных с недостаточной кислотностью желудочного сока.

Соли соляной кислоты называются хлоридами, они чрезвычайно распространены и имеют широчайшее применение (галит, сильвин). При затвердевании даёт кристаллогидраты составов HCl·H2O, HCl·2H2O, HCl·3H2O, HCl·6H2O. В пищевой промышленности используется в качестве эмульгатора (пищевая добавка E507).

В смеси с азотной кислотой образует царскую водку.

Хлороводородный прорыв в биотехнологии

В природе ничего не происходит просто так. Вот и все более глубокие исследования простого вещества под названием хлороводород приносят больше и больше новых открытий. Надо заметить, что по объему сделанных вокруг этого химического соединения открытий хлороводород уступает только такому удивительному веществу, как вода, при этом с большим отрывом обгоняя спирты, липиды и даже белки, несмотря на куда как более сложное устройство последних.

Подтверждением удивительности хлороводорода служат и недавние открытия финских специалистов по прикладной биотехнологии из Свободного Университета Агрикультуры.

Действительно, новая работа вызвала большой интерес у компетентных специалистов и, по мнению последних, способна произвести широкий общественный резонанс. Исследования, о которых идет речь, связаны с диффузией молекул хлороводорода сквозь мембраны живых клеток при помещении последних в специальный раствор, содержащий слабо-концентрированную соляную кислоту. Как выяснилось, вопреки устоявшемуся среди биохимиков и биофизиков мнению, молекулярный хлороводород способен активно проникать внутрь клеток, не нарушая целостность клеточной мембраны. Правда, для этого необходимо присутствие в лабораторной среде ряда активирующих факторов, наиболее важным из которых являются возбужденные стиролом молекулы бутадиена.

Удивительный результат - открытие факта приобретения прошедшими сквозь лабиринты клеточной мембраны молекулами хлороводорода особых, ранее неизвестных свойств, существенных для внутриклеточной среды. Так, благодаря до конца не понятной цепочке процессов обмена электронами между диффундирующей молекулой хлороводорода и активными атомами углерода ряда белков, составляющих клеточную мембрану (в частности, по предварительным данным, важную роль тут играет холестерин), хлороводород оказывается способным сворачивать или, как говорят ученые, компактифицировать водородные связи внутриклеточной жидкости. В результате существующие внутри клетки молекулы реорганизуются в более компактную гелеобразную среду, сохраняя при этом способность к нормальной жизнедеятельности. Другими словами, клетка сворачивается сама в себя, резко уменьшаясь в объеме.

Полученные результаты имеют важное значение, особенно применительно к крупным организмам. Теоретически, при воздействии специальной хлороводородной уменьшающей среды на многоклеточный организм должно произойти синхронное сворачивание всех его клеток - в результате весь организм уменьшится. При этом, теоретически, он должен сохранить жизнеспособность.

Хлор