Visoka tehnička škola strukovnih studija u Zrenjaninu

Smer: Nafta i petrohemija

Predmet: Osnove hemijske sinteze

SEMINARSKI RADTema:

Tehnološki postupak dobijanja hlorovodonične kiseline

Student: Mentor: Anka Drpa spec.Jelena Đerić

HLOROVODONIČNA KISELINA

Po industrijskom značaju, hlorovodonična kiselina dolazi znatno iza sumporne i azotne kiseline. Ipak, dosta velika količina kiseline se upotrebljava za nagrizanje i čišćenje metala, u hemijskoj industriji za dobijanje različith hlorida, neorganskih i organskih, u industriji boja, hrane, masnih kiselina, tutkala, za dobijanje aluminijum-oksida, po kiselom postupku i za prečišćavanje zemlje za beljenje. Velika količina čistog hlorovodonika upotrebljava se za sintezu vinil-hlorida, monomera jedne od najvažnijh plastičnih masa, a i za sintezu hlorprena i hlor-sulfonske kiseline. Hlorovodonična kiselina koja se dobija kao sporedni proizvod može se iskoristiti kao sirovina za dobijanje hlora.

Od većeg broja procesa koji su predlagani za dobijanje hlorovodonične kiseline, industrijski značaj danas ima nekoliko:

a) Razlaganje obične soli sumpornom kiselinomb) Direktna sinteza od hlora i vodonikac) Dobijanje kao sporedni proizvod pri reakcijama hlorovanja u

organskoj industirji

FIZIČKE OSOBINE HLOROVODONIČNE KISELINE

Pod normalnim uslovima hlorovodonik je gasovit (ključa na 85). Pri rastvaranju u vodi dobije se trgovačka hlorovodonična kiselina koja se prodaje kao koncentrovana kiselina sa sadržajem od 36% HCl. Na 109 ključa azeotropska smesa koja sadrži 20,24% HCl.

2

PROIZVODNJA HLOROVODONIČNE KISELINE PO LEBLANU

Kuhinjska so se rastavlja koncentrovanom sumpornom kiselinom. Pri tome se reakcije mogu izvoditi i po stepenima:

NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl (na 150-300)

NaCl + NaHSO4 Na2SO4 + HCl ( na 600-800)

Industrijski se proces izvodi u jednom stepenu prema reakciji:

2 NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl; H + 67,0 kJ na 550-650, u mehaničkim sulfatnim pećima.

Slika sulfatne peći

3

Da bi kvalitet natrijum-sulfata bio zadovoljavajući, so mora biti čista. Najpogodnija je čista kamena so ili varena so, sa sadržajem od najmanje 98% NaCl. Upotrebljava se toranjska ili koncentrovana sumporna kiselina. Zagrevanje je indirektno.

Peć je izgradjena od materijala koji je postojan na visokoj temperaturi i prema kiselinama. Donji deo mufle je napravljen od kamena otpornog prema kiselinama a svod od silicijum-karbidnih opeka. Mešalica se pravi od specijalnog livenog gvoždja. Poluge i zupci se mogu zamenjivati. Lopatice mešalice stružu po dnu. So se dodaje pužastom hranilicom kroz poseban otvor uz osovinu a sumporna kiselina kroz cev koja je u vezi s osovinom i sa njom se okreće, ravnomerno rasporedjujući kiselinu po soli. Na ovaj način kiselina se dobro pomeša s NaCl i ne stvaraju se grudve. Natrijum-sulfat ispada kroz otvor na ivici u bubanj koji se obrće, u njemu se ohladi pa se onda melje i pakuje.

Koncentracija HCl u gasovitom proizvodu koji se odvodi sa strane ide, u pećima koje dobro zaptivaju, i do 85%, ali može opstati i do ispod 30%. Kapaciteti velikih mehaničkih peći su do 12 x 103 kg soli dnevno.

4

PROIZVODNJA HLOROVODONIKA OD VODONIKA I HLORA

Glavni postupak za prozvodnju čistog hlorovodonika jeste direktna sinteza, sagorevanjem vodonika u hloru:

H2 + Cl2 2 HCl ; H - 184,2 kJ

Iako je ekvimolekulska smesa vodonika i hlora vrlo eksplozivna, oni mogu mirno goreti ako se ravnomerno dodaju u gorionik od kvarca, grafita, livenog gvoždja ili od čelika, postavljen na dno peći. Peć je u obliku cevi, pravi se od čelika s omotačem za hladjenje ili od grafitnog materijala. Vodonik se dobija u 3% višku da bi se dobio hlorovodonik bez hlora i da bi se smanjio stepen korozije. Kapacitet čeličnih peći je od 16x103 kg kiseline za 24h. Gas što napušta peć se ohladi, osuši se koncentrovanom sumpornom kiselinom pa se komprimovanjem na 6 Mpa i hladjenjem pretvara u tečan hlorovodonik, ukolio je to potrebno.

Gorionik od kvarca (s leve strane),

omotač za hladjenje (s desne strane)

5

HLOROVODONIK KAO SPOREDNI PROIZVOD

Velika količina hlorovodonika dobije se danas, pri reakcijama hlorovanja u organskoj industriji, kao sporedni proizvod:

RH + Cl2 RCl + HCl

R može biti alkil ili aril ostatak. Hlorovodonik koji je dobijen kao sporedni proizvod u organskoj industriji visoke je koncentracije ali često sadrži organskih primesa. Primese se mogu odstraniti primenjujuči adijabatski princip apsorpcije hlorovodonika u vodi.

APSORPCIJA HLOROVODONIKA U VODI

Jačina kiseline zavisi od 2 faktora: od količine hlorovodonika u gasu i od temperature rastvora. Za dobijanje koncentrovane kiseline, potrebno je da parcijalni pritisak hlorovodonika u gasu bude što je moguće veći i da hladjenje radi odvodjenja velike količine toplote koja se pri apsorpciji oslobadja bude što efikasnije. Gas sa hlorovodonikom pre apsorpcije se ohladi na 30-60, u izmenjivačima toplote ili hladnjacima izradjenim od materijala na bazi grafita. Apsorpcija se danas izvodi po nekom od postupaka koji se mogu svrstati u 3 principijalno različite grupe:

a) Hlorovodonik se apsorbuje u aparatima koji omogućavaju efikasnost hladjenja

b) Apsorpcija se izvodi u stepenima a apsopciona toplota se odvodi hladjenjem kiseline izmedju pojedinih stepena

c) Apsorpcija se izvodi čisto adijabatski, a toplota se odvodi isparavanjem

U prvu grupu spadaju aparati koji se izradjuju od materijala na bazi grafita koji je vrlo dobar provodnik toplote. U apsorpcionom aparatu je obezbedjen princip suprotnih tokova, raspodeljivanjem tečnosti na veliku površinu i efikasno hladjenje.

Apsorpcioni sistem za izvodjenje apsorpcije po drugom principu sastoji se od nekoliko apsorpcionih tornjeva s poprečnim materijalom u kojima je apsorpcija adijabatska, a toplota se odvodi u hladnjacima za kiselinu koji se postavljaju izmedju pojedinih tornjeva.

6

Treći princip je vrlo pogodan za apsorpciju hlorovodonika koji se dobija kao sporedni proizvod u organskoj industriji i koji zbog toga može imati organske primese. Načinom apsorpcije obezbedjeno je istovremeno čišćenje gasa. U ovom slučaju apsorpcija je potpuno adijabatska a toplota se odvodi isparavanjem vode. S vodenom parom, na vrhu, odvode se i primese organskih supstanci. Ako se hlorovodnik apsorbuje u vodi i pri tome se ne odvodi toplota, povisiće se temperatura do tačke ključanja kiseline.

Aparat za provodjenje toplote u apsorpciji(levo), princip apsorpcije(desno)

Pri rastvaranju koncentrovaće se kiselina sve dok se ne dostigne temperatura oko 109 što odgovara tački ključanja azeotropne smese. Pri daljem uvodjenju gasa, temperatura će usled isparavanja opet početi da opada a na dnu se dobija 35% kiseline na 60. Date temperature i koncentracije približno odgovaraju slučaju kada se pri dnu uvodi čist HCl a odozgo voda za apsorpciju zagrejana na 100. Za izvodjenje apsorpcije služi toranj ispunjen poprečnim materijalom. HCl je vrlo korozivna prema većini metala. Ona se čuva ili transportuje u keramičkim ili staklenim sudovima. Suv tečan HCl ne nagriza čelik te se može transportovati u čeličnim bocama pod pritiskom.

7

SADRŽAJ

1. HLOROVODONIČNA KISELINA2. FIZIČKE OSOBINE HLOROVODONIČNE

KISELINE3. PROIZVODNJA HLOROVODONIČNE KISELINE

PO LEBLANU4. PROIZVODNJA HLOROVODONIKA OD

VODONIKA I HLORA5. HLOROVODONIK KAO SPOREDNI PROIZVOD6. APSORPCIJA HLOROVODONIKA U VODI

8