RU2332353C2 - Method of obtaining chlorine and device for its realisation - Google Patents
Method of obtaining chlorine and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332353C2 RU2332353C2 RU2006114299/15A RU2006114299A RU2332353C2 RU 2332353 C2 RU2332353 C2 RU 2332353C2 RU 2006114299/15 A RU2006114299/15 A RU 2006114299/15A RU 2006114299 A RU2006114299 A RU 2006114299A RU 2332353 C2 RU2332353 C2 RU 2332353C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen chloride
- water
- chlorine
- reaction
- reactor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии, конкретно применительно к процессам получения хлора из хлористого водорода окислением последнего кислородом, и устройствам, обеспечивающим проведение процесса.The invention relates to chemical technology, specifically with respect to processes for the production of chlorine from hydrogen chloride by oxidation of the latter with oxygen, and devices for carrying out the process.
Известен способ получения хлора путем подачи газовой смеси, содержащей хлористый водород и кислород в стехиометрическом соотношении, в реакционную зону плазмохимического реактора, окисления хлорида водорода, получения хлора и воды с последующим их разделением (см. патент РФ №1801943, С01В 7/04, 19.03.1991.)A known method of producing chlorine by supplying a gas mixture containing hydrogen chloride and oxygen in a stoichiometric ratio to the reaction zone of a plasma chemical reactor, oxidizing hydrogen chloride, producing chlorine and water, followed by their separation (see RF patent No. 1801943, С01В 7/04, 19.03 .1991.)
Недостатком известного способа является низкая степень конверсии получения хлора, приводящая к большому количеству остаточного хлористого водорода, утилизация которого приводит к материальным затратам и трудностям его утилизации.The disadvantage of this method is the low conversion of chlorine, leading to a large amount of residual hydrogen chloride, the utilization of which leads to material costs and difficulties in its disposal.
Известно устройство для получения хлора из хлористого водорода путем подачи реакционной смеси воздуха и хлористого водорода в реактор проточного типа с образованием зоны активации, в которой ведут процесс окисления хлористого водорода, (см. патент РФ №2253607, С01В 7/01, 19.02.2004).A device is known for producing chlorine from hydrogen chloride by supplying a reaction mixture of air and hydrogen chloride to a flow-type reactor with the formation of an activation zone in which the process of oxidizing hydrogen chloride is carried out (see RF patent No. 2253607, С01В 7/01, 02/19/2004) .
Недостатком известного устройства является малая эффективность его работы по обеспечению реализации известного способа получения хлора.A disadvantage of the known device is the low efficiency of its work to ensure the implementation of the known method for producing chlorine.
Поставленная задача - получение высокой степени конверсии хлористого водорода, снижение материальных и энергетических затрат на технологический процесс.The task is to obtain a high degree of conversion of hydrogen chloride, reducing material and energy costs for the process.
Поставленная задача решается за счет того, что газовую смесь, содержащую хлорид водорода и кислород в стехиометрическом соотношении, предварительно подготавливают и подают в проточную реакционную зону плазмохимического реактора с окислением в нем хлорида водорода кислородом с образованием хлора и реакционной воды с последующим их разделением, при этом в реакционной зоне газовую смесь активизируют непосредственно как под воздействием электромагнитного излучения из зоны стриммерного разряда в основном в ультрафиолетовом диапазоне, так и под воздействием облучения потоком ускоренных электронов, при этом для создания стриммерных разрядов в газовой среде используют генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности с напряжением не менее 100 кB и частотой не менее 50 Гц, а в качестве источника электромагнитного излучения используют молекулы и атомы самой реакционной среды.The problem is solved due to the fact that the gas mixture containing hydrogen chloride and oxygen in a stoichiometric ratio is pre-prepared and fed to the flow reaction zone of the plasma chemical reactor with oxidation of hydrogen chloride in it with oxygen with the formation of chlorine and reaction water, followed by their separation, while in the reaction zone, the gas mixture is activated directly as under the influence of electromagnetic radiation from the streamer discharge zone, mainly in the ultraviolet range, t and under the influence of irradiation with a stream of accelerated electrons, in order to create streamer discharges in a gaseous medium, a nanosecond high-voltage pulse generator with a voltage of at least 100 kV and a frequency of at least 50 Hz is used, and the molecules and atoms of the reaction medium itself are used as a source of electromagnetic radiation .
Осуществление данного способа получения хлора из хлористого водорода обеспечивается устройством, содержащим камеру подготовки смеси хлорида водорода и кислорода, плазмохимический реактор, генератор высоковольтных импульсов, устройства для разделения полученного хлора с водой, накопительную емкость для реакционной воды, при этом реактор выполнен в виде металлического цилиндра, внутри которого коаксиально установлен, между верхним и нижним изоляторами, металлический стержень, верхний изолятор закреплен жестко между двумя фланцами, а по его оси и оси стержня расположена клемма для подвода к стержню положительного заряда, а нижняя часть стержня закреплена через центрирующую втулку на нижнем изоляторе с возможностью свободного перемещения конца стержня, вместе с изолятором, в осевом направлении, нижний изолятор перфорирован отверстиями для прохода активизированной газовой смеси, а на выходе из плазмохимического реактора установлена перфорированная отверстиями решетка, выполненная из графитофторопласта. При этом устройство для подготовки газовой смеси выполнено в виде эжектора с полостями подачи активного газа - кислорода и полостями подачи пассивного газа - хлористого водорода, сопловым насадком, камерой смешения с диффузором, соединенным магистралью с коллектором, охватывающим верхнюю часть реактора, полость коллектора соединена с полостью реактора отверстиями. Разделитель фаз продуктов реакции состоит из двух ступеней, одна из которых расположена на выходе из реактора, а вторая - на выходе накопительной емкости. Первая ступень разделителя состоит из четырех коаксиально установленных оболочек с кольцевыми промежутками между ними, в которых размещены дистанцирующие их проволочные спирали, образующие каналы для прохода воды и продуктов реакции, при этом проволочная спираль, размещенная в канале для прохода продуктов реакции, одета во фторопластовую трубку с концом, закрепленным в коническом обтекателе, закрывающим две внутренние оболочки и соединенным с третьей оболочкой, нижний конец которой соединен с нижним фланцем блока оболочек и с нею же соединен верхний перфорированный диск, с которым соединена внутренняя оболочка и центральная труба с нижним концом, установленным в расточке выступа нижнего фланца, а на выступе одет нижний диск с соединенной с ним внутренней оболочкой с возможностью перемещения их вдоль оси, наружная оболочка соединена нижним концом с коллектором подвода воды и имеет в верхней части отверстия с трубопроводом отвода воды. На нижнем фланце блока закреплена проставка с каналами для прохода продуктов реакции и диаметральным ребром, в котором размещены каналы с трубами подвода и отвода воды. Вторая ступень разделения фаз выполнена в виде емкости, заполненной материалом с развитой поверхностью фторопластовой стружкой.The implementation of this method of producing chlorine from hydrogen chloride is provided by a device containing a chamber for preparing a mixture of hydrogen chloride and oxygen, a plasma-chemical reactor, a high-voltage pulse generator, a device for separating the resulting chlorine with water, a storage tank for reaction water, the reactor is made in the form of a metal cylinder, inside of which a metal rod is coaxially mounted between the upper and lower insulators, the upper insulator is rigidly fixed between the two flanges, and along its axis and the axis of the rod there is a terminal for supplying a positive charge to the rod, and the lower part of the rod is fixed through a centering sleeve on the lower insulator with the possibility of free movement of the end of the rod, together with the insulator, in the axial direction, the lower insulator is perforated with holes for the passage of the activated gas mixture and at the exit from the plasma-chemical reactor, a perforated lattice made of graphitofluoroplast is installed. In this case, the device for preparing the gas mixture is made in the form of an ejector with cavities for supplying active gas — oxygen and cavities for supplying passive gas — hydrogen chloride, a nozzle nozzle, a mixing chamber with a diffuser, connected to the manifold by the manifold and covering the upper part of the reactor, and the collector cavity is connected to the cavity reactor holes. The phase separator of the reaction products consists of two stages, one of which is located at the outlet of the reactor, and the second at the outlet of the storage tank. The first stage of the separator consists of four coaxially mounted shells with annular spaces between them, in which the wire spirals spacing them are placed, forming channels for the passage of water and reaction products, while the wire spiral placed in the channel for passing reaction products is dressed in a fluoroplastic tube with an end fixed in a conical fairing covering two inner shells and connected to a third shell, the lower end of which is connected to the lower flange of the shell block and with it the upper perforated disk is connected to which the inner shell and the central pipe are connected with the lower end mounted in the bore of the protrusion of the lower flange, and the protrusion is equipped with a lower disk with the inner shell connected to it with the possibility of moving them along the axis, the outer shell is connected by the lower end to the collector water supply and has in the upper part of the hole with a water drain pipe. A spacer with channels for the passage of reaction products and a diametrical rib, in which channels with water inlet and outlet pipes are placed, is fixed on the lower flange of the block. The second stage of phase separation is made in the form of a container filled with material with a developed surface of fluoroplastic chips.
Способ получения хлора и устройство для его осуществления поясняются чертежами, где:The method of producing chlorine and a device for its implementation are illustrated by drawings, where:
на фиг.1 - схематичное изображение устройства;figure 1 is a schematic illustration of a device;
на фиг.2 - плазмохимический реактор;figure 2 - plasmachemical reactor;
на фиг.3 - эжекторная камера подготовки газовой смеси;figure 3 - ejector chamber for preparing a gas mixture;
на фиг.4 - разделитель фаз продуктов реакции, первая ступень;figure 4 - phase separator of the reaction products, the first stage;
на фиг.5 - разрез «Г-Г» по разделителю фаз первой ступени;figure 5 - section "GG" on the phase separator of the first stage;
на фиг.6 - разделитель фаз второй ступени с накопительной емкостью.figure 6 - phase separator of the second stage with cumulative capacity.
Устройство для получения хлора из хлористого водорода путем окисления его кислородом (фиг.1) состоит из камеры 1 подготовки газовой смеси хлорида водорода и кислорода, плазмохимического реактора 2, генератора высоковольтных импульсов 3, устройства 4 для разделения продуктов реакции на хлор и воду - первая ступень, накопительную емкость 5 для реакционной воды. При этом реактор 2 (фиг.2) выполнен в виде металлического цилиндра 6, внутри которого коаксиально установлен, между верхним 7 и нижним 8 изоляторами, металлический стержень 9, а верхний изолятор 7 жестко закреплен между двумя фланцами 10 и 11, в верхнем изоляторе 7 закреплена клемма 12 для подвода к стержню 9 положительного заряда. Нижняя часть стержня 9 закреплена через втулку 13 в нижнем изоляторе 8 с возможностью свободного перемещения его конца вместе с изолятором 8 в осевом направлении, при этом нижний изолятор 8 перфорирован отверстиями 14. На выходе из реактора 2 установлена решетка 15, выполненная из графитофторопласта и перфорированная отверстиями 16.A device for producing chlorine from hydrogen chloride by oxidizing it with oxygen (Fig. 1) consists of a chamber 1 for preparing a gas mixture of hydrogen chloride and oxygen, a plasma-
Камера 1 (фиг.3) подготовки газовой смеси выполнена в виде эжектора с полостями 17 активного газа - кислорода и 18 пассивного газа - хлористого водорода, с полостью 19, в которой размещен сопловой насадок 20, с камерой смешения с диффузором 21, выход из которого соединен с фланцем 22 коллектора 23 (фиг.2), установленного с наружной стороны верхней части реактора 2 и соединенного с полостью реактора несколькими рядами отверстий 24. Разделитель 4 фаз первой ступени (фиг.4, 5) состоит из четырех коаксиально расположенных оболочек 25, 26, 27, 28 с каналами 29, 30, 31 между ними, в которых размещены дистанцирующие их проволочные спирали 32, 33, 34, образующие каналы для прохода воды и продуктов реакции. Проволочная спираль 34, размещенная в канале 30, для прохода продуктов реакции, одета во фторопластовую трубку для предохранения спирали от воздействия на нее агрессивных продуктов реакции. Спираль 34 (вместе с трубкой) закреплена в коническом обтекателе 35, закрывающем две внутренние оболочки 27 и 28 и соединенном с оболочкой 27, нижний конец которой соединен с нижним фланцем 36 и с нею же соединен верхний перфорированный отверстиями диск 37, с которым соединена оболочка 28 и центральная труба 38, и с нижним концом, установленным в расточке выступа 39 фланца 36. На выступе 39 одет нижний диск 40, соединенный с оболочкой 28 и вместе с ее концом имеющий свободу перемещения вдоль оси. Оболочка 25 соединена с верхним фланцем 41, а нижним концом с коллектором 42 с трубой 43 подвода воды в него. В верхней части оболочки 25 имеется отверстие с трубой отвода воды из полости 29. На нижнем фланце 36 закреплена проставка 44 (фиг.4 и 5) с каналами 45 и 46 для прохода продуктов реакции и диаметральным ребром 47, в котором размещены каналы с трубами 48 и 49 подвода и отвода воды. Между витками спирали 34 размещено несколько штук пластин 50, дистанцирующих расстояние между витками. Спирали 32 и 33 закреплены на оболочках, например, сваркой.The chamber 1 (figure 3) for preparing the gas mixture is made in the form of an ejector with
Емкость 5 (фиг.6) для размещения реакционной воды снабжена трубопроводом 51 слива воды и горловиной 52 для подсоединения разделителя фаз первой ступени и горловиной 53 для подсоединения разделителя фаз второй ступени, состоящей из сосуда 54, заполненного материалом 55 с развитой поверхностью фторопластовой стружкой.The vessel 5 (FIG. 6) for accommodating the reaction water is provided with a
Реализация способа получения хлора с помощью описанного выше устройства осуществляется путем непрерывной подачи предварительно подготовленной газовой смеси в камере 1, содержащей хлорид водорода и кислород в стехиометрическом соотношении, в проточную зону плазмохимического реактора 2 и окисления хлорида водорода кислородом с образованием целевого продукта - хлора и реакционной воды с последующим их разделением в разделителе фаз продуктов реакции первой ступени и разделителе фаз второй ступени, хлор из разделителя второй ступени 54, 55 отправляют к потребителю, а реакционную воду в накопитель 5 по горловинам 52 и 53.The implementation of the method of producing chlorine using the device described above is carried out by continuously supplying a pre-prepared gas mixture in a chamber 1 containing hydrogen chloride and oxygen in a stoichiometric ratio to the flow zone of a plasma
В камеру 1 (фиг.3) подготовки смеси кислород под давлением подается по трубопроводу 18, эжектируется в полость 19 и камеру смешения 21, из которой по трубопроводу 22 (фиг.2) смесь поступает в коллектор 23, из которого по отверстиям 24 равномерно распределяется по всей окружности реактора 2 и подается в проточную реакционную зону плазмохимического реактора. В реакционной зоне газовую смесь активизируют одновременно как под воздействием электромагнитного излучения из зоны стриммерного разряда в основном в ультрафиолетовом диапазоне, так и под воздействием облучения потоком ускоренных электронов, при этом для создания стриммерных разрядов в газовой среде используют генератор (фиг.1) высоковольтных импульсов (ГВИ) наносекундной длительности с напряжением не менее 100 кB и частотой не менее 50 Гц, а в качестве электромагнитного излучения используют молекулы и атомы самой реакционной среды с окислением хлорида водорода кислородом и образованием целевого продукта - хлора и реакционной воды. Продукты реакции через отверстия 14 в изоляторе 8 и далее через отверстие 16 в решетке 15 поступают на вход в разделитель 4, где при перемещении по каналу 30 охлаждаются с двух сторон водой, прокачиваемой по каналам 29 и 31, и разделяются на газообразный хлор и воду. Из канала 30 продукты реакции по каналам 45 и 46 (фиг.5) поступают в емкость 5 (фиг.6), откуда вода по трубопроводу 51 сливается, а хлор через разделительную набивку 55 направляется к потребителю.In the chamber 1 (Fig. 3), the mixture is prepared under pressure by
Опытный экземпляр устройства изготовлен и на нем апробирован способ получения хлора, подтверждено выполнение поставленной задачи. Изготовление устройства и проведенные испытания подтвердили возможность промышленного использования устройства и способа получения хлора.A prototype of the device was manufactured and the method for producing chlorine was tested on it, the fulfillment of the task was confirmed. The manufacture of the device and the tests carried out confirmed the possibility of industrial use of the device and method for producing chlorine.
Установка испытывалась на следующих режимах.Installation was tested in the following modes.
Пример 1.Example 1
Газы подавались в зону смешения с расходами:Gases were supplied to the mixing zone with the costs:
- хлористый водород - 24 кг/ч;- hydrogen chloride - 24 kg / h;
- кислород - 5,8 кг/ч.- oxygen - 5.8 kg / h.
Газовая смесь пропускалась через зону стриммерных разрядов генератора ГВИ-150.The gas mixture was passed through the zone of streamer discharges of the GVI-150 generator.
Температура в камере реактора составляла 20,2°С.The temperature in the reactor chamber was 20.2 ° C.
Температура на выходе - 19,2°С.The outlet temperature is 19.2 ° C.
Давление в реакторе при данных условиях - 0,49 кгс/см2.The pressure in the reactor under these conditions is 0.49 kgf / cm 2 .
Продукты реакции прямотоком направлялись в систему нейтрализации.The reaction products were sent directly to the neutralization system.
На 800 с от момента запуска генератора отбиралась газовая проба стандартным объемом 1 л.At 800 s from the moment the generator was started, a gas sample was taken with a standard volume of 1 liter.
Совместное содержание хлора и хлористого водорода определялось титрованием после пропускания всего объема пробы через 10% раствор KI.The combined content of chlorine and hydrogen chloride was determined by titration after passing the entire sample through a 10% KI solution.
Степень превращения составляла 97 мас.%.The degree of conversion was 97 wt.%.
Пример 2.Example 2
Газы подавались в зону смешения с расходами:Gases were supplied to the mixing zone with the costs:
- хлористый водород - 33 кг/ч;- hydrogen chloride - 33 kg / h;
- кислород - 7,2 кг/час.- oxygen - 7.2 kg / hour.
Газовая смесь пропускалась через зону стриммерных разрядов генератора ГВИ-150.The gas mixture was passed through the zone of streamer discharges of the GVI-150 generator.
Температура в камере - 22,1°С. Температура на выходе - 21,1°С.The temperature in the chamber is 22.1 ° C. The outlet temperature is 21.1 ° C.
Давление в реакторе при данных условиях - 0,402 кгс/см2.The pressure in the reactor under these conditions is 0.402 kgf / cm 2 .
Продукты реакции прямотоком направлялись в систему нейтрализации.The reaction products were sent directly to the neutralization system.
На 380 с от момента запуска генератора ГВИ-150 отбиралась газовая проба стандартным объемом 1 л.For 380 s from the start of the GVI-150 generator, a gas sample was taken with a standard volume of 1 liter.
Совместное содержание хлора и хлористого водорода определялось титрованием после пропускания всего объема пробы через 10% раствор KI.The combined content of chlorine and hydrogen chloride was determined by titration after passing the entire sample through a 10% KI solution.
Степень превращения составляла 96 мас.%.The degree of conversion was 96 wt.%.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006114299/15A RU2332353C2 (en) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | Method of obtaining chlorine and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006114299/15A RU2332353C2 (en) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | Method of obtaining chlorine and device for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006114299A RU2006114299A (en) | 2007-11-20 |
RU2332353C2 true RU2332353C2 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=38959009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006114299/15A RU2332353C2 (en) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | Method of obtaining chlorine and device for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2332353C2 (en) |
-
2006
- 2006-04-26 RU RU2006114299/15A patent/RU2332353C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006114299A (en) | 2007-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006501980A5 (en) | ||
CN103896361B (en) | Device and method for treating organic waste water by water plasma torch | |
WO2001060512A1 (en) | Ozone generator | |
CN105060408A (en) | Underwater low temperature plasma wastewater treatment method and device | |
RU2332353C2 (en) | Method of obtaining chlorine and device for its realisation | |
US5960026A (en) | Organic waste disposal system | |
CN101759154B (en) | Device and method for plasma to synthesize hydrogen peroxide | |
CN105056858B (en) | Reactor and the method for synthesis gas is prepared in a kind of greenhouse gases reformation | |
CN204939042U (en) | A kind of submerged cryogenic plasma wastewater treatment device | |
CN218320858U (en) | Water distributor suitable for dielectric barrier type plasma water treatment device | |
RU134075U1 (en) | DEVICE FOR THERMOCHEMICAL DECOMPOSITION OF WATER AND ENERGY CONVERSION | |
US20110044884A1 (en) | Hydrogen production from hydrogen sulfide | |
RU2124550C1 (en) | Method and installation for processing heavy hydrocarbon material | |
US20200120764A1 (en) | Method of electro-hydrodynamic processing of hydrocarbon substances and the facilities for its implementation | |
EP3595798A1 (en) | Apparatus and method for the gas treatment | |
RU204369U1 (en) | Barrier Plasma Generator | |
RU2202U1 (en) | PLASMA CHEMICAL REACTOR | |
RU2289893C1 (en) | Plasmochemical reactor | |
CN210186847U (en) | Waste gas sprays absorbing device | |
RU49409U1 (en) | PLASMA CHEMICAL REACTOR | |
CN212282908U (en) | Concentrated apparatus for producing of magnesium chloride | |
RU2350558C2 (en) | Method of production of trichlorosilane by plasma chemical hydrogenation of silicon tetrachloride and device to this end | |
CN218115076U (en) | Underwater bubbling type plasma sewage purification device | |
KR100561200B1 (en) | Apparatus for plasma reaction | |
RU2346083C2 (en) | Facility for energy conversion by means of electrolysis |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090427 |