1. Свойства и применение хлористого
водорода.
2. Способы производства хлористого
водорода.
3. Теоретические основы синтеза хлористого
водорода.
4. Абсорбция хлороводорода или получение
соляной кислоты.
5. Схема получения хлороводорода и
соляной кислоты.
6. Получение жидкого хлороводорода.
ГДЗ к учебнику ХИМИЯ 8 КЛАСС Еремина В.В. Кузьменко Н.Е. Дроздова А.А. Лунина В.В. §22 Получение водорода в лаборатории РЕШЕБНИК ОТВЕТЫ
Красным цветом приводится решение, а фиолетовым ― объяснение.
Задание 1Как получают водород в лаборатории? Реакцией цинка с соляной или серной кислотой: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
Задание 2
В чём преимущество аппарата Киппа (см. рис. 47) по сравнению с прибором, представленным на рисунке 46?Преимущество аппарата Киппа состоит в том, что протекающую в нем реакцию можно остановить в любой момент.
Задание 3
Магний и алюминий, подобно цинку, вытесняют водород из соляной кислоты. Напишите уравнения этих реакций.Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
Задание 4
Напишите уравнения реакций марганца и железа с серной кислотой, если известно, что в продуктах реакции эти металлы двухвалентны.Mn + H2SO4 = MnSO4 + H2↑ Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
Задание 5
В отдельных пробирках находятся ртуть, кальций, медь и алюминий. Какие из перечисленных металлов вступают в реакцию с соляной кислотой? Ртуть, кальций и алюминий вступают в реакцию с соляной кислотой, так как они в ряду активности металлов стоят до водорода.Напишите уравнения реакций. Hg + 2HCl = HgCl2 + H2↑ Ca + 2HCl = CaCl2 + H2↑ 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑В каком случае водород будет выделяться наиболее интенсивно? При взаимодействии кислоты с кальцием, поскольку среди перечисленных металлов он самый активный (стоит левее всех в ряду активности металлов).
Задание 6
Прибор Кирюшкина (рис. 48) действует аналогично аппарату Киппа, но более прост в обращении. Какие металлы из имеющихся в школьной лаборатории можно использовать в нём для получения водорода? Магний, алюминий, цинк, железо.
Схема производства соляной кислоты
состоит из следующих стадий:
— синтез хлороводорода;
— абсорбция хлороводорода и получение
раствора HCl;
— очистка отходящих газов.
В производстве хлороводорода горение
водорода в струе хлора ведут в невзрывном
режиме, то есть за границами пределов
взрываемости, и при небольшом избытке
водорода, то есть в водородном режиме.
На рисунке (Рис. 29.) представлена схема
получения соляной кислоты
Рис. 29.
Схема
производства соляной кислоты:
1 –
печь; 2
– горелка;
3 –
газоход; 4
– газовый
холодильник; 5
– поглотительная
колонна; 6
– санитарная
колонна; 7 –
эжектор
Основным аппаратом установки является
печь 1 из жаропрочной стали и
естественным воздушным охлаждением.
В нижней части печи устанавливается
горелка 2 для сжигания водорода в
хлоре.
Хлор-газ (с содержанием Cl2
94 – 95 %) поступает по внутренней
трубке горелки, водород (с содержанием
Н2 98%) – в межтрубное пространство.
Подача газа и их соотношение регулируются
автоматически. Образующийся бледно-
лунный факел имеет температуру от 1800
– 2000ºС (в верхней части печи) до
800
– 1200ºС (в нижней части печи).
В печи 1 образуется хлороводородный
газ (содержание HCl не
менее 80 %), который после охлаждения в
стальном газоходе 3 и газовом
холодильнике 4 поступает в
поглотительнре отделение, включающее
насадочные башни 5 и 6 или в
колонны с ситчатыми тарелками.
Башня 5 является продукционной,
она орошается водой и из неё выходит
готовый продукт в виде раствора 31 %-й
соляной кислоты. Башня 6 выполняет
роль санитарной колонны. Отходящие
газы из абсорбционной колонны 5
поглощаются водой, образуя разбавленную
соляную кислоту.
По одному из методов, как в данной схеме,
хлороводород предварительно охлаждают
38 – 40ºС.
По другому (метод Гаспаряна) горячий
газ прямо из газохода с температурой
200 – 250ºС вводится непосредственно в
воду. При этом выделяется дополнительное
тепло (теплота растворения) и раствор
закипает. В результате интенсивного
испарения воды температура кипящей
кислоты снижается, что при продолжающемся
насыщении раствора хлороводородом
способствует повышению концентрации
целевого продукта.
ГДЗ к учебнику ХИМИЯ 8 КЛАСС Еремина В.В. Кузьменко Н.Е. Дроздова А.А. Лунина В.В. §24 Применение водорода. Получение водорода в промышленности РЕШЕБНИК ОТВЕТЫ
Задание 1Перечислите известные вам способы получения водорода: а) в лаборатории;Взаимодействие активного металла с кислотой, например, цинка с соляной кислотой:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
б) в промышленности. Конверсией (превращением) водяных паров с углеродом или метаном: C + H2O = CO + H2CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2Водород может быть получен при разложении метана: CH4 = C + 2H2
Задание 2
По рисунку 53 расскажите о различных областях применения водорода. Проиллюстрируйте свой ответ уравнениями химических реакций. ― топливо. 2H2 + O2 = 2H2O ― сварка. 2H2 + O2 = 2H2O― пищевая промышленность. Например, производство маргарина. ― синтез аммиака. N2 + 3H2 = 2NH3 (t, p, кат.)― производство метанола. CO + 2H2 ⟶ CH3OH (t, p, кат.)― производство хлороводорода и его водного раствора (соляной кислоты). H2 + Cl2 = 2HCl ― получение металлов. WO3 + 3H2 = W + 3H2O (t)
Задание 3
Какое вещество является восстановителем в реакции углерода с водяным паром? Объясните ответ. Восстановителем является углерод, так как он восстанавливает водород из воды: C + H2O = CO + H2 (t)
Задание 4
Вольфрам W получают восстановлением оксида вольфрама (VI) водородом. Напишите уравнение реакции. WO3 + 3H2 = W + 3H2O (t)
Задание 5
Какие металлы получают в промышленности с помощью водорода? Тугоплавкие металлы, например вольфрам.Задание 6
Раньше водород использовали для наполнения аэростатов. На каком свойстве водорода основано это применение? Это самый легкий газ, т.к. обладает самой низкой плотностью.Почему сейчас метеорологические шары-зонды наполняют благородным газом гелием? Водород, в отличие от гелия, горючий газ.
Задание 7
Мировое производство водорода составляет 55 млн т в год. Половина его идёт на синтез аммиака. Сколько миллионов тонн аммиака производится ежегодно? Дано: m(H2)=55•106 т, ω(H2)=50%Найти: m(NH3)-?Решениеm(H2)=ω(H2)•m(H2)=50%•55•106 т : 100%=27,5•106 тMr(H2)=2, Mr(NH3)=17По уравнению реакции: N2 + 3H2 = 2NH3 имеем3•Mr(H2) — 2•Mr(NH3)m(H2) — m(NH3), отсюдаm(NH3)=2•Mr(NH3)•m(H2)/3•Mr(H2)=2•17•27,5•106 т/3•2=156•106 тОтвет: m(NH3)=156 млн т в год.
Для производства синтетического
хлороводорода используют хлор и водород,
которые получаются электролизом водных
растворов хлоридов щелочных металлов.
Реакция протекает с выделением тепла
и без изменения объёма:
H2 + Cl2
= 2HCl; ∆Н = –183,7 КДж
При обычных температурах хлор и водород
не взаимодействуют. Но на свету или при
нагревании происходит реакция,
сопровождающаяся взрывом.
Спокойное протекание реакции между
хлором и водородом (без взрыва) возможно
при непрерывном поступлении газов в
реакционную зону и при высокой температуре
(2000 –2400ºС), которая поддерживается за
счёт тепла реакции. Реагирующие газы
образуют светящийся факел бледно–лунного
цвета.
Точная дозировка газа невозможна,
поэтому один из реагентов подают в
избытке. При избытке хлора режим работы
называют хлорным, при избытке
водорода – водородным.
В реальном производстве применяется
преимущественно водородный режим.
Избыточное содержание водорода 3 –10
%. Получаются хлороводород и соляная
кислота, не содержащие хлора, что
способствует уменьшению коррозии
аппаратуры, обеспечивает более полное
использование хлора, исключает
дополнительную очистку от него целевого
продукта и упрощает решение экологических
проблем.
Процесс проводят в специальных аппаратах
– печах синтеза. Конструкция печей
зависит от способа отвода тепла. Бывают
печи с воздушным охлаждением и печи с
водяным охлаждением.
Важен хороший отвод тепла, благодаря
чему повышается производительность
без увеличения размеров аппарата. Важен
подбор материала оборудования – с
хорошей теплопроводностью и коррозионной
стойкостью.
Хлористый водород при температуре выше
120 – 150 ºС, то есть выше точки росы
содержащейся в нём влаги, не оказывает
коррозионного действия на сталь.
При водородном режиме, то есть в
восстановительной среде, на внутренней
стороне стенки печи образуется защитная
плёнка хлорида железа(II).
Она разрушается при температуре ниже
80 – 100ºС, когда на стенках начинает
конденсироваться влага или при
температуре 600ºС, когда хлорид железа(II)
начинает возгоняться. Поэтому при
воздушном охлаждении температура
стальных печей не должна превышать 450
– 500ºС, а при водном охлаждении температура
стенки печи не должна быть ниже 100 –
120ºС .
В последнее время для получения
хлороводорода вместо печей начали
применять реакторы, внутренние стенки
которого экранированы трубчатым
теплообменником с охлаждающей водой.
Это позволяет полнее использовать
тепло реакции и увеличивает срок службы
аппарата.
ГДЗ Химия 8 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А. 2019 §15 ВОДОРОД
Красным цветом даются ответы, а фиолетовым ― объяснения.
Задание 1Какими физическими свойствами характеризуется водород? Водород — легкий и крайне огнеопасный газ без цвета, запаха и вкуса, почти нерастворим в воде.Как его собирают? Водород собирают методом вытеснения воздуха, держа пробирку вверх дном (водород легче воздуха) и методом вытеснения воды (водород почти нерастворим в воде).Почему водородом опасно заполнять воздушные шары и дирижабли? Он крайне огнеопасен. Смесь водорода с кислородом в соотношении 2:1 или с воздухом в соотношении 2:5 при взрыве обладает огромной разрушительной силой, поэтому и называется гремучим газом.
Задание 2Сравните получение, собирание и распознавание кислорода и водорода.
В лаборатории получают из перманганата калия, пероксида водорода, бертоллетовой соли:1) KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑ при нагревании2) 2H2O2 MnO₂ = 2H2O + O2↑ (катализатор MnO2)3) 2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ (t, катализатор MnO2)В лаборатории получают взаимодействием металлов с кислотами:Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Кислород тяжелее воздуха, поэтому для собирания методом вытеснения воздуха нужно держать «пустую» (т.е. заполненную воздухом) пробирку строго вертикально дном вниз.Водород намного легче воздуха, поэтому для собирания методом вытеснения воздуха нужно держать «пустую» (т.е. заполненную воздухом) пробирку строго вертикально дном вверх.
Тлеющая лучина в сосуде с кислородом ярко вспыхнет.Тлеющая лучина сгорает с характерным хлопком.
Задание 3Охарактеризуйте применение водорода на основе его свойств. Водород — эффективное ракетное топливо, а в перспективе и автомобильное. Водород применяют для получения соляной кислоты, аммиака, газовой резки и сварки металлов, для получения чистых металлов.
Задание 7
Подготовьте сообщение по одной из тем: а) «Водород на Земле и в космосе»;На Земле водород представлен в составе воды, метана, органических веществ, а также в виде простого вещества. Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % — это десятый по распространённости элемент. Водород — самый распространенный химический элемент во Вселенной, он является составной частью Солнца и других звезд.
б) «Использование водорода в воздухоплавании: победы и трагедии».
1. Растворение цинка в разбавленной соляной кислоте:
Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2.
Этот способ чаще всего применяют в лабораториях. Вместо соляной кислоты можно также использовать разбавленную серную кислоту; однако если концентрация последней слишком высока, то выделяющийся газ легко загрязняется SO2 и H2S. При использовании не вполне чистого цинка образуются ещё и другие соединения, загрязняющие водород, например AsH3 и PH3. Их присутствие и обусловливает неприятный запах, получаемого этим способом водорода.
Для очистки водород пропускают через подкисленный раствор перманганата или бихромата калия, а затем через раствор едкого кали, а также через концентрированную серную кислоту или через слой силикагеля для освобождения от влаги. Мельчайшие капельки жидкости, захваченные водородом при его получении и заключённые в пузырьках газа, лучше всего устранять при помощи фильтра из плотно спрессованной обычной или стеклянной ваты.
Если приходится пользоваться чистым цинком, то к кислоте необходимо добавить две капли H2PtCl6 или сульфата меди, иначе цинк не вступает в реакцию.
Рис. 6.1. Аппарат Киппа.
Реакцию проводят в аппарате Киппа (рис. 6.1). В средний шар загружают гранулированный цинк, а верхний при закрытом кране заполняют раствором кислоты. В работающем аппарате кислота из верхнего шара опускается в нижнюю емкость, откуда попадает в средний шар, где реагирует с цинком. Реакция при открытом кране продолжается до полного растворения цинка. Если кран закрыть, водород из среднего шара не выходит и вытесняет из него кислоту в нижнюю емкость, откуда избыток ее переходит в верхний шар. Реакция прекращается. Как только кран открывают, кислота снова контактирует с цинком, образуется водород.
2. Растворение алюминия или кремния в едкой щёлочи:
Si + 2 KOH + H2O = К2SiO3 + 2 H2.
Эти реакции применяли раньше для получения водорода в полевых условиях (для наполнения аэростатов). Для получения 1 м3 водорода (при 0 °С и 760 мм рт. ст.) требуется около 0,81 кг алюминия или 0,63 кг кремния по сравнению с 2,9 кг цинка или 2,5 кг железа.
Вместо кремния также применяют сплав кремния с железом — ферросилиций (кремниевый метод). Смесь ферросилиция и раствора едкого натра, введённая в употребление незадолго до первой мировой войны во французской армии под названием гидрогенита, обладает свойством после поджигания тлеть с энергичным выделением водорода по следующей реакции:
Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + CaO + 2 H2.
3. Действие натрия на воду:
2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2.
Ввиду того, что чистый натрий реагирует в этом случае слишком энергично, его чаще вводят в реакцию в виде амальгамы натрия (сплава натрия с ртутью); этот способ применяют преимущественно для получения водорода, когда им пользуются для восстановления в момент выделения “in statu nascendi”. Аналогично натрию с водой реагируют и остальные щелочные и щелочноземельные металлы.
4. Действие гидрида кальция на воду:
СaН2 + 2 H2O = Ca(OH)2 + 2 H2.
Этот метод является удобным способом получения водорода в полевых условиях. Для получения 1 м3 водорода теоретически необходимо 0,94 кг СаН2 и, кроме воды, не требуется никаких других реактивов.
5. Пропускание водяного пара над раскалённым докрасна железом:
4 Н2О + 3 Fe = Fe3O4 + 4 H2.
При помощи этой реакции в 1783 г. Лавуазье впервые аналитически доказал состав воды. Образующийся при этой реакции оксид железа нетрудно восстановить до металлического железа, пропуская над ним генераторный газ (смесь CO и N2) так, что пропускание водяного пара над одним и тем же железом можно провести произвольное число раз. Этот метод долгое время имел большое промышленное значение. В небольших масштабах его применяют и в настоящее время.
Соляная кислота. Свойства и применение.
Соляная кислота является важнейшим продуктом химической промышленности и представляет собой бесцветную жидкость с острым запахом хлористого водорода.
Соляная кислота применяется в химической, медицинской, пищевой промышленности, цветной и черной металлургии. Кислота соляная также применяется в производстве пластмасс, ядохимикатов, полупродуктов и красителей для очистки поверхности металлов от окислов, карбонатов, в электротехнической, текстильной промышленности.
Соляную кислоту применяют для получения хлоридов Zn, Ba, Mg, Са, Fe, A1 и т.д., для травления при пайке и лужении, и цветной металлургии (извлечение Pt, An), при гидролизе древесины, в производстве красителей, для гидрохлорировании органических соединении и т. д.
Хлористый водород используют для производства хлорорганических продуктов путем гидрохлорировании органических соединений, например этилена, ацетилена.
Алхимики средневековья знали о «Acidum Саluс» (так они называли соляную кислоту) и газ, который из нее образуется, который называли «Соленый воздух». В 17 веке, Иоганн Рудольф Глаубер используя соль (хлорид натрия) и серную кислоту для производства сульфата натрия выделил хлороводород. Карл Вильгельм Шееле также упоминает эту реакцию в 1772 году, открытие хлороводорода приписывается ему. В том же году Джозеф Пристли и Хэмфри Дэви обнаружили, что хлороводород состоит из водорода и хлора.
Во время промышленной революции, спрос на щелочные вещества, такие как карбонат натрия (Na2CO3), увеличился, в 1791 году Николя Леблан разработал новый производственный процесс производства кальцинированной соды. В этом методе поваренная соль превращается в карбонат натрия, серную кислоту, известняк и углекислый газ, с хлороводородом в качестве побочного продукта.
К 1863 года, хлористый водород выбрасывался в воздух, но впоследствии с помощью растительной золы хлороводород растворяли в воде, производя соляную кислоту в промышленных масштабах.
В начале 20 века, метод Леблана заменил «метод Сольве», в котором хлороводород не выделялся. Тем не менее, производство хлороводорода продолжалось, поскольку соляная кислота активно используется.
Производство кислоты соляной синтетической освоено в 1962 году.
В 20-м веке, хлороводород начал использоваться для производства хлоропена, винилхлорида и т.д.
За период эксплуатации производился ремонт, усовершенствовалось технологическое оборудование. Высокое качество сырья позволяет получать кислоту высокого качества.
В лабораторных условиях хлороводород получают при действии концентрированной серной кислоты на хлорид натрия при сильном нагревании:
2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl
В промышленности соляную кислоту получают следующими способами:
— из абгазов (побочных газов) ряда процессов.
Производство соляной кислоты (реактивной, полученной сульфатным способом, синтетической абгазной) заключается в получении HCI с последующей его абсорбции водой. В зависимости от способа отвода теплоты абсорбции, которая достигает 72,8 кДж/моль процессы разделяются на изотермические (при постоянной температуре), адиабатические (без теплообмена с окружающей средой) и комбинированные.
Сульфатный метод основан на взаимодействии хлорида натрия NaCl с концентрированной серной кислотой H2SO4 при 500-550ºС. Реакционные газы, отходящие от муфельных печей содержат 50-65% хлороводорода, а газы от реакторов с кипящим слоем до 5% HCl. В настоящее время предложено заменить серную кислоту на смесь SO2 и О2 с использованием в качестве катализатора Fe2O3 и проведением процесса при температуре 540º.
В основе прямого синтеза соляной кислоты лежит цепная реакция горения:
Cl2 + H2 = 2HCl
Реакция инициируется светом, влагой, твердыми пористыми веществами (древесный уголь, пористая платина) и некоторыми минеральными веществами (кварц, глина). Синтез в камерах сжигания ведут с избытком в 5-10% Н2. Камеры выполнены из стали, графита, кварца, огнеупорного кирпича. Наиболее современным материалом, предотвращающий загрязнение продукта является графит, импрегнированный фенолоформальдегидными смолами. Для предотвращения взрывного характера горения реагенты смешивают непосредственно в факеле пламени горелки. В верхней зоне камер сжигания устанавливают теплообменники для охлаждения реакционных газов до 150-160ºС. Мощность современных графитовых печей достигает 65т/сут (в пересчете на соляную кислоту содержащую 35% HCI). В случае дефицита водорода применяют различные модификации процесса.
Например, пропускают смесь Cl2 c водяным паром через слой пористого раскаленного угля:
Более 90% соляной кислоты в СНГ в настоящее время получают из абгазного хлороводорода HCl, образующегося при хлорировании и дегидрохлорировании органических соединений, пиролизе хлорорганических отходов, хлоридов металлов, получении калийных нехлорированных удобрений и др.
Абгазные газы содержат различные количества хлороводорода, инертные примеси (N2, H2, CH4), малорастворимые в воде органические вещества (хлорбензол, хлорметаны), водорастворимые вещества (уксусная кислота, хлораль), кислые примеси и воду.
При содержании инертных примесей менее 40%, является целесообразным применение изотермической абсорбции. Наиболее перспективными являются абсорберы, позволяющие извлекать из исходного абгаза от 65-85% HCl.
В промышленности для получения соляной кислоты наиболее широко применяют схемы адиабатической абсорбции. Абсорбционные газы вводят в нижнюю часть абсорбера, а воду (или разбавленную соляную кислоту – противотоком в верхнюю.
HCl можно получить гидролизом ковалентных галогенидов, таких как хлористые фосфориты, тионилхлорида (SOCl2), и гидролизом хлорангидридов карбоновых кислот.
Соляную кислоту изготовляют двух марок: А и Б.
Кислота соляная ингибированная Марка А – применяется для кислотной обработки скважин в нефтяной промышленности с целью улучшения сообщаемости скважин с пластом (для расширения и очистки пор и трещин, снятия фильтрационного сопротивления коллектора, сложенного карбонатными породами-доломитами и известняками, или загрязненного карбонатными отложениями).
Кислота соляная марки Б – применяется для травления черных и некоторых цветных металлов и изделий из них, для химической очистки котлов и аппаратов от неорганических отложений.
Соляная кислота выпускается следующих сортов: техническая (27,5% НС1); синтетическая (31% НС1), ингибиторная (20% НС1) и реактивная (35-38% НС1, плотность при 20°С равняется 1,17- 1,19 г/см3).
При работе с соляной кислотой необходимо соблюдать осторожность. Вдыхание хлороводорода может привести к кашлю, удушью, воспаление носа, горла и верхних дыхательных путей, а в тяжелых случаях, отек легких, нарушение работе кровеносной системы, а также смерть. Контактируя с кожей может вызывать покраснение, боль, и тяжелые ожоги. Хлористый водород может вызвать серьезные ожоги глаз и необратимое повреждение глаз.
Получение жидкого хлороводорода.
Часть хлороводорода может быть переведена
в жидкое состояние и получена в виде
товарного продукта. С этой целью вышедший
из печи горячи газ охлаждают в системе
водяных и рассольных холодильников,
удаляют пары соляной кислоты и направляют
в сушильную колонну, орошаемую
концентрированной серной кислотой.
После сжатия компрессором до 10 МПа при
одновременном охлаждении хлороводород
переходит в жидкое состояние и его
направляют на разливку в баллоны.
Содержание HCl в нём
составляет 99,5 %.
Современные установки по производству
соляной кислоты включают, как правило,
две технологические линии: одну для
производства соляной кислоты и другую
– для производства сжиженного хлористого
водорода.
Способы производства хлористого водорода.
Заключается в действии 92 – 93 %-й серной
кислоты на поваренную соль при 500 –
550ºС.
H2SO4
+ 2NaCl = Na2SO4
+2HCl
Процесс протекает в печах, обогреваемых
топочными газами, имеющими t
= 950 – 1000ºC. Вследствие не
герметичности печей концентрация
получаемого хлористого водорода
составляет 30 – 50 % HCl. Газ
загрязнён брызгами серной кислоты и
другими примесями. Абсорбцией хлористого
водорода водой можно получить только
техническую соляную кислоту, концентрацией
не более 28 – 31 % HCl.
Этот способ больше использовался для
получения сульфата натрия. Но как только
нашли природные месторождения сульфата
натрия, этот способ утратил своё значение
и новых производств не создаётся.
Синтетический способ из хлора и
водорода
Широко применяется и является в настоящее
время основным. По этому способу
получается чистый концентрированный
хлористый водород, содержащий 95 – 96 %
HCl. Абсорбцией синтетического
хлористого водорода получают техническую
соляную кислоту высокой чистоты, а
иногда кислоту марки х.ч.
Из отбросного хлористого водорода,
который получается в качестве отходов
при хлорировании насыщенных углеводородов
по общему уравнению
Концентрация отбросного хлористого
водорода различна и колеблется в
пределах (25 – 35) – (95 – 98) % HCl.
Содержание примесей зависит от свойств
хлорируемых веществ и получаемых при
хлорировании продуктов, а также от
условий процесса.
Производство хлорорганических продуктов
возрастает и в связи с этим увеличивается
количество отбросного хлороводорода.
В настоящее время его производство в
1,5 – 2,5 раза больше, чем синтетического.
Абсорбцией неочищенного отбросного
хлороводорода водой получают техническую
соляную кислоту, загрязнённую
органическими примесям. Такую кислоту
можно использовать там, где не нужны
высокие требования к чистоте.
Свойства и применение хлористого водорода.
Хлористый водород – бесцветный газ с
резким запахом.
Плотность 1,639 кг/м3 (при нормальных
условиях),
температура кипения (– 85ºС),
температура плавления (–114,2ºС).
Хорошо растворяется в воде с выделением
значительного количества тепла, на
воздухе дымит, образуя с влагой воздуха
туман. Водный раствор хлористого
водорода называется соляной кислотой.
Растворимость хлористого водорода в
воде зависит от температуры:
- минимальная – при t =
110ºC и составляет 20% HCl,
при этом образуется азеотропная
смесь; - максимальная растворимость при t
= 20ºC и достигает при этом
42 % HCl.
В промышленности применяют соляную
кислоту, содержащую от 27,5 до 37 % HCl.
Соляная кислота – бесцветная или
желтоватая жидкость (жёлтый цвет
обусловлен присутствием примесей,
главным образом солей железа). Это
сильная, одноосновная кислота (степень
диссоциации 95 – 96 %). Растворяет многие
металлы, реагирует с их оксидами.
В промышленности применяют:
— хлористый водород для производства
хлорорганических продуктов путём
гидрохлорирования непредельных
углеводородов (HCl + ацетилен
= хлористый винил; HCl +
этилен = хлористый этил);
— соляную кислоту для получения
хлоридов металлов (Zn, Ba,
Mg, Ca, Fe),
а также хлорида аммония; для травления
при пайке и лужении; в гальванопластике;
для очистки паровых котлов от накипи;
в гидрометаллургии; в нефтяной
промышленности при бурении скважин;
при гидролизе древесины; при дублении
и окраске кожи; при крашении ткани; в
производстве красителей, уксусной
кислоты и пластических масс.
Абсорбция хлороводорода или получение соляной кислоты.
Получение соляной кислоты осуществляется
абсорбцией хлористого водорода водой.
При абсорбции выделяется значительное
количество тепла (73,5 КДж/моль или 2457,3
КДж на 1т 31%-ой соляной кислоты). Этого
количества тепла достаточно, чтобы
нагреть образующуюся кислоту до кипения.
Поэтому в процессе абсорбции необходим
отвод тепла. В противном случае не
удаётся получить кислоту нужной
концентрации.
Процесс абсорбции ведут в абсорберах
с отводом тепла. Тепло отводится
либо через стенку – это изотермическая
абсорбция, либо путём испарения части
воды – это адиабатическая абсорбция.
При изотермической абсорбции очень
важен подбор конструкционных материалов
для аппаратуры, так как соляная кислота
имеет коррозионное воздействие. И,
кроме того, материал должен обладать
достаточно высокой теплопроводностью
в сочетании с механической прочностью.
Для проведения адиабатической абсорбции
не требуется применения теплопроводных
материалов. Процесс ведут в простых
аппаратах колонного типа, изготовляемых
из фаолита и заполненных цилиндрическими
кольцами.