Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов

..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
44.11 Mб
Скачать

Л. М. ЯКИМЕНКО, М. И. ПАСМАНИК

СПРАВОЧНИК

ПО ПРОИЗВОДСТВУ ХЛОРА, КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ И ОСНОВНЫХ ХЛОРПРОДУКТОВ

ИЗДАНИЕ 2-е,

ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

МОСКВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО ьХИМИЯ» 1976

УДК [661.41/.44+661.322.1] (083)

Якименко Л. Мм Пасманик М. И.

Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов. Изд. 2-е, пер. и доп. М., «Химиям, 1976.

Всправочнике приведены краткие статистические данные

опроизводстве хлора, каустической соды п основных хлор­

продуктов, а также примерные технологические схемы, расходы сырья и энергетических ресурсов для их производства. Рассмотрены физико-химические свойства хлора и двуокиси хлора, каустической соды н едкого кали, хлоридов натрия, ка­ лия, алюминия, железа и др. Кратко освещены свойства соляной и серной кислот, хлористого водорода и вспомогательных ма­ териалов (хладоагентов, ртути, амальгам). Даны основные сведения по электрохимии. Во второе издание дополнительно включены разделы об окислительно-отбеливающих веществах (хлорной извести, гипохлоритах и хлорите натрия), хлоратах и перхлоратах, а также об основных органических хлорпродуктах (хлорметанах, хлористом этилене и др.). Описаны нетипо­ вые аппараты, применяемые в хлорной промышленности.

Справочник предназначен для научных и инженерно-тех­ нических работников химической и других отраслей промыш­ ленности, связанных с производством и применением указан­ ных продуктов. Он может быть полезен также студентам ву­ зов, специализирующимся в области технологии неорганиче­ ских веществ.

440 стр., 486 табл., 146 рис.. 28 библиографических ссылок.

31403-043 Я 050(01)-76

© Издательство «Химия», 1976 г.

 

 

 

 

с о д е р ж а н и е

 

 

 

 

 

 

 

Предисловие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

Г л а в а

I. Статистические данные о производстве хлора,

каустической со­

 

 

 

ды и основных хлорпродуктов. Мировое

производство

и про­

9

 

 

изводство в важнейших странах мира

 

.

 

.

Г л а в а

 

II. Схемы производства

хлора,

каустической

соды и основных

3

 

 

хлорпродуктов .

 

 

.

 

 

 

 

 

. 2

1. Принципиальные схемы производства хлора и каустической соды

24

2.

 

Растворение соли

и

очистка рассола .

 

 

 

 

28

3. Отделение диафрагменного электролиза

 

 

 

 

32

4. Отделение электролиза с ртутным катодом

 

 

.

35

5.

 

Первичная переработка

хлора

и водорода . . .

38

6.

 

Выпарка электролитических щелоков,

плавка

каустика

и вывод

40

 

 

сульфатов из рассольного ц и к л а

..............................................

из разбавленных

газовых

7. Сжижение хлора

и извлечение

хлора

45

 

 

смесей . . . . . .

 

 

.

 

.

 

 

8. Хлористый водород н соляная

кислота

 

 

 

49

9. Хлораты щелочных и щелочноземельных металлов

 

55

10.

 

Хлорная кислота

и

перхлораты

 

 

 

 

 

 

60

П. Окислительно-отбеливающие продукты

 

 

 

 

62

12. Хлориды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69

Г л а в а

 

III. Основные нетиповыс аппараты,

применяемые в промышлен­

75

 

 

ной электрохимии

 

.

 

 

 

 

.

 

1.

Электролизеры с твердым катодом и диафрагмой для получения

75

 

 

хлора и каустической соды .

 

для

получения хлора и кау­

2. Электролизеры

с ртутным катодом

80

 

 

стической соды

 

....................................................

получения

хлората

натрия

 

.

3. Электролизеры для

 

82

4. Электролизеры для получения металлического натрия ихлора

83

5. Электролизеры

для

получершя

водорода

и кислорода

.

83

6. Электролизеры

для

соляной ки слоты ...........................

водорода через

84

7. Электролизеры

для

получения

перекиси

надсер-

85

8.

 

ную к и с л о т у

........................................

 

 

 

х л о р а

 

 

 

 

Устройства для

компримирования

промышленности

86

9. Некоторые специальные

аппараты

хлорной

87

Г л а в а

IV. Сведения по электрохимии

 

 

 

 

 

 

 

88

1.

Электропроводность

твердых веществ . .

 

 

 

88

2.

Электропроводность

жидкостей

и растворов

 

 

90

3

3. Активность, подвижность и числа

переноса ионов

101

4.

Электрохимические эквиваленты

 

 

 

 

106

5.

Электродные потенциалы,

перенапряж ение.................................

107

6. Напряжение

на

 

электролизере

и

удельный

расход электро­

ИЗ

 

энергии

 

 

 

 

 

 

.

.

. .

Г л а в а

V. Хлориды натрия и калия .

 

 

 

 

116

1. Поваренная соль и рассолы .

 

 

 

 

116

2. Технический хлористый калий .

 

 

 

 

119

3. Растворимость хлоридов натрия и калия

 

 

120

4.

Плотность

водных

растворов

 

 

 

 

142

5. Вязкость водных растворов..........................

 

145

6. Поверхностное натяжение

водных

растворов .

 

147

7. Теплоемкость н теплопроводность водных растворов .

147

8. Давление паров над водными растворами . . . .

149

9. Температуры кипспня и замерзания водных растворов

150

10.

Энтальпия .

 

 

 

 

 

 

 

 

151

Г л а в а

VI. Хлор и двуокись хлора

 

 

 

 

152

1.

Общие сведения.................................

 

 

 

152

2. Основные физико-химические свойства

 

 

152

3. Насыщенные пары

 

 

растворах

 

154

4. Растворимость в воде и водных

 

156

5. Растворимость в псводиых средах

 

 

 

167

6. Плотность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/5

7.

Вязкость

 

натяжение .

 

 

 

 

177

8.

Поверхностное

 

 

 

 

178

У. Теплоемкость и теплопроводность

 

 

 

 

178

10. Коэффициенты сжимаемости и объемного расширения

Г 9

11.

Характеристика

хлоргаза

 

 

 

 

 

180

12. Пределы взрываемости

 

 

 

 

 

181

13.

Сжижение

хлора

 

 

 

 

 

 

181

14.

Коррозия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

188

1о. Двуокись хлора

 

 

 

 

 

 

 

189

Г л а в а

VII. Каустическая

сода и

едкое кали

 

 

194

1.

Качество каустической соды (едкого натра)

 

194

2.

Качество едкого

кали

 

 

 

 

 

194

3. Растворимость в воде

 

щелочей

 

195

4.

Растворимость

солен в растворах

 

197

5. Растворимость в псводных средах

 

 

 

213

6.

Плотность

водных

растворов

 

 

 

 

213

7

Вязкость водных

растворов

 

растворов

 

217

8.

Поверхностное

натяжение

водных

 

219

9. Теплоемкость и теплопроводность водных растворов

220

10. Давление водяных паров над растворами

 

222

1J.

Температуры

кипения и затвердевания

растворов

224

12. Изменение энтальпии при растворении, разбавлении п концентри­

226

 

ровании растворов

 

 

 

 

 

 

Г л а в а

VIII. Ртуть

и амальгамы

 

 

 

 

 

228

1.

Общие сведения

 

 

 

 

 

 

 

228

2. Основные физико-химические свойства ртути

 

229

3.

Насыщенные пары

ртути

 

 

 

 

 

230

4. Растворимость ртути .

 

 

 

 

 

231

4

5. Растворимость металлов в ртути

 

 

 

 

232

6. Плотность ртути и амальгам

 

 

 

 

235

7. Вязкость ртути и амальгам .

 

 

 

.

236

8.

Поверхностное натяж ение..................................

237

9. Теплоемкость ртути и амальгам и теплопроводность ртути

238

10. Коэффициенты сжимаемости и расширения

 

 

 

240

11. Температуры плавления амальгам .

 

 

 

 

241

Г л а в а

IX. Хлористый водород и соляная кислота .

 

 

243

1.

 

Общие сведения . . .

 

.

 

.................................243

2.

Основные физико-химические и термодинамические свойства хло­

246

 

 

ристого водорода

 

 

 

 

 

 

3. Давление паров

 

 

 

 

 

 

 

246

4.

Растворимость

 

 

 

 

 

 

 

249

5.

Плотность

 

 

. . .

 

 

 

 

 

252

6.

Вязкость

 

 

 

 

 

 

 

256

7. Поверхностное натяжение

 

.

.

 

 

257

8 Теплоемкость

и теплопроводность

. .

 

257

9. Коэффициенты

сжимаемости и расширения

 

259

10. Температуры

кипения

изамерзаниясоляной

 

кислоты

 

260

11.

Изменение

эпгальптш

прирастворении

иразбавлении

 

о(ц

Г л а в а

 

X. Окислительно-отбеливающие вещепва

 

 

 

266

1. Основные

виды

окислительно-отбеливающих

веществ

 

266

2.

Технические

требования

к окислительно-отбеливающим

вещест­

 

 

вам

 

 

 

 

. . . . .

 

 

268

3. Известковое

сырье для производства хлорной извести и гипохло­

 

 

рита кальция

.

..........................

 

.

 

269

4. Растворимость хлорита натрия и гипохлоритов в воде

 

270

5. Плотность

водных растворов гипохлоритов

 

 

277

Г л а в а

 

XI. Хлораты и перхлораты

 

 

 

 

279

1. Хлорат натрия

 

 

 

 

 

 

 

279

2. Хлорат калия

 

.

 

 

 

 

 

281

3.

Хлорат кальция

 

 

 

 

 

283

4. Хлорат магния и некоторые хлораты

 

 

 

 

285

5.

Хлорная

кислота .

 

 

 

 

 

286

6.

Перхлораты

металлов

 

 

 

 

 

292

7. Перхлораты

неметаллов .

 

 

 

 

302

Г л а в а

 

XII. Хлориды .

 

 

 

 

 

 

 

303

 

1. Технические требования

к хлоридам,

выпускаемым промышлен­

 

 

ностью ......................................................

 

. .

 

303

 

2. Растворимость в воде, плотность н вязкость растворов

 

305

 

3. Плотность,

вязкость

н поверхностное

натяжение .

 

315

4. Давление паров некоторых хлоридов

.

 

 

 

317

5. Термодинамические

свойства

 

.................................319

 

6. Диаграммы

состояния систем из хлоридов

алюминия, железа

и

 

 

натрия

 

 

 

 

 

 

 

.

 

323

Г л а в а

XIII. Хлорметаны

 

 

 

 

324

1. Общие сведен ия

..........................................................

 

 

 

324

2.

Основные физико-химические свойства хлорметанов

327

3.

Растворимость

.

.

. .

.

328

4.

Плотность .

.

.

335

5.

Вязкость :

 

 

.

.

335

6. Поверхностное натяжение . .

 

 

337

7. Теплоемкость и теплопроводность

 

340

333

8. Давление п а р о в ...............................

 

 

 

341

9. ТвхМпературы кипения и плавления хлорметанов

 

10. Термодинамические свойства хлорметанов .

 

 

342

Г л а в а

XIV. Растворители

 

 

 

 

345

1. Общие сведен ия..........................

продуктов .

 

 

346

2.

Качество технических

 

 

346

3. Основные физико-химические свойства

 

 

348

4. Растворимость

 

 

 

 

 

358

5. Плотность .

 

 

 

 

 

362

6. В язкость ..........................

 

 

 

 

 

366

7. Поверхностное натяжение . .

 

 

369

8.

Теплоемкость и теплопроводность

 

 

370

9. Давление

паров . .

 

.

 

 

375

10.

Температура

кипения . . .

 

 

379

И.

Термодинамические свойства

 

 

381

Г л а в а

XV. Серная кислота

 

 

 

 

384

1. Сорта серной к и с л о т ы .................................

 

.

 

384

2. Свойства

безводной серной кислоты . .

 

386

3. Давление

водяных паров

над серной кислотой

. . . .

386

4. Плотность серной кислоты и олеума .

.

388

5. Вязкость п поверхностное натяжение сернойкислоты

и олеума

396

6. Теплоемкость и теплопроводность серной кислоты и олеума .

397

7. Температуры

кипения

и

кристаллизации

серной

кислоты и

 

о л е у м а

...................................................................................................

 

 

 

 

и смешении

399

8. Изменение энтальпии при растворении, разбавлении

400

Г л а в а

XVI. Вода и водяной пар

 

 

 

403

1.

Свойства

в о д ы ..........................

 

 

 

 

403

2. Состав и качество природных вод

 

 

406

3. Свойства

водяного пара

 

 

 

409

Г л а в а XVII. Холодильные агенты

 

 

 

412

1. Свойства

..................................насыщенных паров . . .

 

 

412

2. Давление

 

 

412

3. Плотность и теплота парообразования .

 

 

415

4.

Теплопроводность

 

 

 

 

418

5. В язкость .......................................

 

 

 

 

 

418

6. Токсичность и взрываемость паров .

 

 

419

Соотношения между единицами

измерения

 

 

420

Литература

 

 

 

 

 

 

421

Предметный указатель .

 

 

 

 

 

423

6

ПРЕДИСЛОВИЕ

В 1966 г. издательством «Химия» был выпущен справочник по производству хлора и каустической соды.

При составлении второго издания Справочника были учтены многочисленные пожелания читателей, полученные авторами. Материал Справочника был переработан с учетом новых публика­ ций и изменений в уровне техники.

Помимо материалов, относящихся к производству хлора, каус­ тической соды и связанных с ними вспомогательных процессов, в Справочник включены сведения по основным хлорнеорганическим продуктам, а также по хлорметанам и растворителям.

Авторы стремились с возможно большей полнотой собрать

вСправочнике сведения по производству хлора, каустической соды

иосновных неорганических хлорпродуктов и растворителей, необ­ ходимых в повседневной работе специалистам, работающим в ор­ ганизациях хлорной промышленности.

ВСправочнике приведены краткие статистические данные о ми­ ровом производстве хлора, каустической соды и основных хлор­ продуктов, о методах производства и структуре потребления хлора

икаустической соды; сведения о физико-химических свойствах ос­ новных продуктов хлорной промышленности (хлора, каустической соды, хлористого водорода и соляной кислоты, окислительно-отбе­ ливающих продуктов и хлоратов и перхлоратов, хлоридов элемен­ тов, хлорметанов, растворителей) и технические требования к их качеству.

Приведены примерные принципиальные технологические схемы

ирасходы сырья и энергетических ресурсов для производства хло­ ра, каустической соды и основных неорганических хлорпродуктов.

Отдельная глава посвящена нетиповым аппаратам, применяе­ мым в хлорной промышленности, в которой приведены сведения

7

о типах электролизеров и некоторых других аппаратах и устрой­ ствах.

Сведения по электрохимии касаются в основном электропро­ водности применяемых электролитов, потенциалов электродов и активности ионов.

Даны также таблицы основных свойств ртути, воды и водяного пара, серной кислоты, холодильных агентов и некоторые другие сведения, необходимые работникам хлорной промышленности.

Главы I—IV, X—XII, XV—XVII подготовлены Л. М. Якименко, V—IX, XIII, XIV — М. И. Пасманик.

Авторы пользуются случаем, чтобы выразить свою благодар­ ность работникам хлорных заводов и других предприятий, связан­ ных с этой отраслью, приславших многочисленные отзывы и цен­ ные пожелания, которые были использованы нами в работе над книгой.

Г л а в а I

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ О ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛОРА,

КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ и о с н о в н ы х

х л о р п р о д у к т о в .

МИРОВОЕ п р о и з в о д с т в о и п р о и з в о д с т в о

 

 

В ВАЖНЕЙШИХ СТРАНАХ МИРА

 

 

1-1. Мировое производство хлора

 

 

 

Производствен­

Объем произ­

 

В том числе, %

 

Годы

 

 

 

 

ная мощность,

водства,

Америка

 

Азия и

 

 

тыс. т

тыс. т

Европа

Африка

 

Австралия

1910

150

133,1

50,2

49,8

0

0

1920

360

288

6 6 ,0

31,2

2,8

0

1930

680

518,9

42,9

50,1

7,0

0

1940

2 000

1500

41,5

47,1

11,3

0,1

1950

4 000

3 200

65,1

30,0

4,7

0,2

1958

9114

7 000

52,8

38,2

8,8

0,2

1959

9 640

7 420

57,6

30,9

11,2

0,3

1960

10210

8 400

55,0

32,0

12,7

0,3

1962

12 140

9 900

51,0

34,4

14,3

0,3

1970

23 900

20 700

 

 

 

 

 

 

Рис. 1-1. Мировое производство хло­ ра и каустической соды.

9

Ь2. Производство хлора в крупнейших капиталистических странах (в тыс. т)

Страна

1050

I960

1965

1967

1968

I960

1970

 

1971

 

1972

 

1973

Мир .

 

1

И 000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 200

8 400

16 600

17 500

19 400

20 700

20 700

21 600

22 500

США ,

1891

4 209

5 878

6 967

7 650

8 550

8 850

8 470

8 890

9 450

Япония

17

G17

1 246

1

600

1 700

2 020

2 400

2 500

2 600

2 650

ФРГ .

219

658

1 081

1

370

1 466

1 573

1 726

1844

1 970

2 513

Англия .

310

563

792

 

846

840

850

951

1

_

1

_

1 061

Франция

82

331

588

 

769

816

975

1 027

101

155

1

305

Италия

45

292

578

 

696

750

783

8S7

 

917

 

980

1 117

Канада

.3,

291

520

 

620

700

805

8-10

 

852

 

836

 

913

1-3. Доля некоторых стран в мировой выработке хлора

(в %)

Страна

1962

1008

1970

1973

США .

45,7

43,7

42,7

41,9

Япония

7,2

9,7

11,6

11,7

ФРГ .

7,8

8,4

8,3

П ,1

Англия

5,8

4,8

4,6

4,7

Франция

4,0

4,7

5,0

5,8

Италия

4,0

4,3

4,3

4,9

Канада

3,3

4,0

4,0

4,0

Остальные страны

22,2

20,4

19,5

15,9

!-4. Производство каустической соды в различных странах мира

(в тыс. т)

Страна

 

1950

I960

1965

1966

1967

19G9

1970

1971

1972

1973

Мир .

. .

1

11 200

15 700

17 100

18 400

21 200

24 950

24 900*

26 200*

24 800

4 600

США .

 

2 278

4 510

6 200

6 900

7 188

8 72G

9140

8 786

9 328

9 690

Япония

. .

195

840

1 304

I 398

1 648

2 272

2 806

2 910

2 900

3 160

ФРГ .

335

776

1 178

1303

1424

1 573

1 682

1 773

1 930

2 510

Англия .

. .

650

840

870

810

830

900

915

935

1 000

1 200

Франция

 

321

597

672

762

876

1042

1049

1 178

1 239

I 392

Италия

. . .

155

426

702

713

801

870

1013

1022

1075

1 180

Канада . .

148

338

583

650

731

85G

860

870

920

1 030

ГДР . .

. . .

__

364

381

332

394

Польша

. .

__

224

247

276

312

334

Румыния .

. . .

__

233

252

260

312

317

ЧССР . . .

. .

_

__

158

175

176

179

179

-—

Югославия .

. .

_

87,7

90,9

87,3

83,7

87,0

92,1

95,1

93,2

Болгария

 

33

33

42

49

46

 

 

* Приблизительные данные.

10