RU2498937C1 - Method of extracting chlorine from chlorine and vinyl chloride production wastes - Google Patents

Method of extracting chlorine from chlorine and vinyl chloride production wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2498937C1
RU2498937C1 RU2012114963/04A RU2012114963A RU2498937C1 RU 2498937 C1 RU2498937 C1 RU 2498937C1 RU 2012114963/04 A RU2012114963/04 A RU 2012114963/04A RU 2012114963 A RU2012114963 A RU 2012114963A RU 2498937 C1 RU2498937 C1 RU 2498937C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chlorine
production
sodium chlorate
hydrochloric acid
electrolysis
Prior art date
Application number
RU2012114963/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012114963A (en
Inventor
Александр Владимирович Селезнев
Виктор Кузьмич Круглов
Рифгат Гусманович Мубараков
Валентина Федоровна Дудник
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Саянскхимпласт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Саянскхимпласт" filed Critical Открытое акционерное общество "Саянскхимпласт"
Priority to RU2012114963/04A priority Critical patent/RU2498937C1/en
Publication of RU2012114963A publication Critical patent/RU2012114963A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2498937C1 publication Critical patent/RU2498937C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of extracting chlorine from chlorine and vinyl chloride production wastes. The method involves burning organochlorine wastes and producing chlorine by electrolysis. Without additional removal of chlorine and other impurities, hydrochloric acid from the waste incineration apparatus is mixed in a reaction vessel with a stream or part of a stream of anolyte from the electrolysis apparatus, which contains an electrolysis waste - sodium chlorate in amount of 0.5-10 g/dm3, at temperature of 92-106°C, while keeping concentration of hydrochloric acid in the reaction mass at 10-20 g/dm3. The method enables to avoid formation of chlorine dioxide and cuts the duration of decomposing sodium chlorate to sodium chloride and molecular chlorine, which is returned to the production process to the step for synthesis of 1,2-dichloroethane, an intermediate product in production of vinyl chloride.
EFFECT: invention also increases efficiency of production due to rational use of raw materials.
2 cl, 2 tbl, 7 ex

Description

Винилхлорид (ВХ) является крупнотоннажным промежуточным продуктом органического синтеза. Более 95% его используется для производства поливинилхлорида (ПВХ) и сополимеров. ПВХ является одним из важнейших базовых полимеров, наряду с полиэтиленом и полипропиленом. Мировое производство и потребление ПВХ составляет около 35 млн. тонн в год.Vinyl chloride (VC) is a large-capacity intermediate product of organic synthesis. More than 95% of it is used for the production of polyvinyl chloride (PVC) and copolymers. PVC is one of the most important base polymers, along with polyethylene and polypropylene. World production and consumption of PVC is about 35 million tons per year.

В промышленной практике ВХ получают сбалансированным методом из хлора и этилена через стадию газофазного, термического дегидрохлорирования промежуточного 1,2-дихлорэтанаIn industrial practice, VC is obtained by a balanced method from chlorine and ethylene through the gas-phase, thermal dehydrochlorination step of intermediate 1,2-dichloroethane

C 2 H 4 + Cl 2 = C 2 H 4 Cl 2                                ( 1 )

Figure 00000001
C 2 H four + Cl 2 = C 2 H four Cl 2 ( one )
Figure 00000001

C 2 H 4 Cl 2 = C 2 H 3 Cl + HCl                           ( 2 )

Figure 00000002
C 2 H four Cl 2 = C 2 H 3 Cl + Hcl ( 2 )
Figure 00000002

C 2 H 4 + 2HCl + 0 .5O 2 = C 2 H 4 Cl 2 + H 2 O                      ( 3 )

Figure 00000003
C 2 H four + 2HCl + 0 .5O 2 = C 2 H four Cl 2 + H 2 O ( 3 )
Figure 00000003

Этим методом производится более 90% всего мирового объема ВХ (Bunten M.J. et.al. Encyclopedia of Polymer Science and Engineering. Vol.17 and Supplement - Jon Wiley & Sons Inc., 1989, p.247 [1]).This method produces more than 90% of the total world VC volume (Bunten M.J. et.al. Encyclopedia of Polymer Science and Engineering. Vol.17 and Supplement - Jon Wiley & Sons Inc., 1989, p. 247 [1]).

Хлор в мировом химическом производстве получают электролизом водных растворов хлоридов щелочных металлов, в частности, хлорида натрия.Chlorine in the global chemical industry is obtained by electrolysis of aqueous solutions of alkali metal chlorides, in particular sodium chloride.

NaCl + H 2 O = 0 .5Cl 2 + 0 .5H 2 + NaOH (4)

Figure 00000004
NaCl + H 2 O = 0 .5Cl 2 + 0 .5H 2 + NaOH (four)
Figure 00000004

На всех стадиях сбалансированного метода производства ВХ (см. уравнения 1-3) образуются побочные хлорорганические соединения, такие как, изомерные трихлорэтаны, изомерные тетрахлорэтаны, пентахлорэтан, трихлорэтилен, перхлорэтилен, 1,1-дихлорэтан, хлороформ и др. Эти побочные продукты концентрируются в кубах и флегмах ректификационных колонн и составляют отходы производства. На современных установках производства ВХ эти отходы образуются в количестве 20-30 кг. на каждую тонну ВХ и подлежат утилизации. Наиболее экономичным методом утилизации хлорорганических отходов является сжигание в печах при температурах 950-1200°C с последующим извлечением из дымовых газов хлористого водорода. Хлористый водород обычно поглощается водой, образуя абгазную соляную кислоту концентрацией 3-20% и загрязненную примесями хлора, соединений железа и др. (Муганлинский Ф.Ф., Трегер Ю.А., Люшин М.М. Химия и технология галогенорганических соединений. - М.: Химия, 1991, с.202-216 [2]). Из-за наличия примесей, прежде всего, растворенного хлора применение абгазной соляной кислоты затруднено. Она не находит сбыта и в отдельных случаях нейтрализуется и сбрасывается в химические загрязненные стоки, которые подлежат специальной очистке. Либо соляная кислота очищается на специальных установках до различной глубины в зависимости от целей ее дальнейшего использования. (Левинский М.И., Мазанко А.Ф., Новиков И.Н. Хлористый водород и соляная кислота. - М.: Химия, 1985, с.25-95 [3]). Современные комплексные установки по производству ВХ включают в себя установку сжигания хлорорганических отходов, а также установку очистки и подготовки соляной кислоты и хлористого водорода для дальнейшего использования.Organochlorine by-products, such as isomeric trichloroethanes, isomeric tetrachloroethanes, pentachloroethane, trichlorethylene, perchlorethylene, 1,1-dichloroethane, chloroform, etc. are formed at all stages of the balanced production method of VC (see equations 1-3). These by-products are concentrated in cubes and phlegm distillation columns and make up production waste. In modern installations for the production of BX, these wastes are generated in an amount of 20-30 kg. for each ton of BX and must be disposed of. The most economical method for the disposal of organochlorine wastes is burning in furnaces at temperatures of 950-1200 ° C, followed by extraction of hydrogen chloride from the flue gases. Hydrogen chloride is usually absorbed by water, forming 3-20% concentration of hydrochloric acid and contaminated with impurities of chlorine, iron compounds, etc. (Muganlinsky F.F., Treger Yu.A., Lyushin M.M. Chemistry and technology of organohalogen compounds. - M .: Chemistry, 1991, p.202-216 [2]). Due to the presence of impurities, primarily dissolved chlorine, the use of hydrochloric acid is difficult. It does not find sale and in some cases it is neutralized and discharged into chemical contaminated effluents, which are subject to special treatment. Or hydrochloric acid is purified on special plants to various depths, depending on the purpose of its further use. (Levinsky M.I., Mazanko A.F., Novikov I.N. Hydrogen chloride and hydrochloric acid. - M.: Chemistry, 1985, p.25-95 [3]). Modern integrated plants for the production of VC include an organochlorine waste incinerator, as well as a purification and preparation unit for hydrochloric acid and hydrogen chloride for further use.

При электролизе водных растворов хлорида натрия (рассолов) наряду с хлором, водородом и каустиком, образуется побочный продукт хлорат натрия. Последний загрязняет рассольно - анолитный цикл (РАЦ), повышает коррозионную активность рассолов. Содержание хлората натрия в РАЦ варьируется в диапазоне 0.5-15 г/дм3. Из-за повышенной коррозионной активности РАЦ возникает необходимость защиты оборудования и трубопроводов или изготовления их из специальных материалов стойких к коррозии.In the electrolysis of aqueous solutions of sodium chloride (brines), along with chlorine, hydrogen and caustic, a by-product of sodium chlorate is formed. The latter pollutes the brine - anolyte cycle (RAC), increases the corrosion activity of brines. The sodium chlorate content in the RAC varies in the range of 0.5-15 g / dm 3 . Due to the increased corrosion activity of the RAC, there is a need to protect equipment and pipelines or to manufacture them from special materials resistant to corrosion.

Настоящее изобретение касается способов производства хлора и ВХ. Цель изобретения повышение эффективности производства за счет рационального использования сырья, упрощения технологической схемы комплексного производства хлора и ВХ, снижения эксплуатационных и капитальных затрат.The present invention relates to methods for the production of chlorine and BX. The purpose of the invention is to increase production efficiency due to the rational use of raw materials, simplifying the technological scheme of the integrated production of chlorine and BX, reducing operational and capital costs.

Поставленная цель достигается тем, что поток соляной кислоты с концентрацией 4-20% полученной от установки сжигания хлорорганических отходов производства ВХ без дополнительной очистки от хлора и других примесей объединяется с потоком анолита от установки электролиза (полным или частью потока), содержащим хлорат натрия в количестве 0.5-10 г/дм3 в смесителе. Из смесителя объединенные потоки через паросмеситель поступают в реактор, работающий при температуре 92-106°С и давлении 0.15-0.2 МПа, в котором соляная кислота от установки сжигания хлорорганических отходов окисляется хлоратом натрия из анолита до молекулярного хлора, а хлорат натрия превращается в хлорид натрия.This goal is achieved in that a stream of hydrochloric acid with a concentration of 4-20% obtained from the installation for the combustion of organochlorine wastes produced by BX without additional purification from chlorine and other impurities is combined with the anolyte stream from the electrolysis unit (full or part of the stream) containing sodium chlorate in an amount 0.5-10 g / dm 3 in the mixer. From the mixer, the combined flows through a steam mixer enter a reactor operating at a temperature of 92-106 ° C and a pressure of 0.15-0.2 MPa, in which hydrochloric acid from an organochlorine waste incinerator is oxidized by sodium chlorate from anolyte to molecular chlorine, and sodium chlorate is converted to sodium chloride .

NaClO 3 + 6HCl = 3Cl 2 + NaCl + 3H 2 O             ( 5 )

Figure 00000005
NaClO 3 + 6HCl = 3Cl 2 + NaCl + 3H 2 O ( 5 )
Figure 00000005

Полученный хлор удаляется из реактора в общезаводской коллектор влажного хлора, далее проходит стадию осушки и поступает на установку синтеза 1,2-дихлорэтана, промежуточного продукта в производстве ВХ (см. уравнения 1, 2). Жидкая реакционная смесь из реактора, представляющая из себя рассол в котором хлорат натрия превратился в хлорид натрия, поступает в общий поток анолита на вакуумное обесхлоривание и дальнейшую обработку по существующей технологической схеме.The resulting chlorine is removed from the reactor to the factory-wide wet chlorine collector, then goes through the drying stage and goes to the synthesis unit for 1,2-dichloroethane, an intermediate in the production of VC (see equations 1, 2). The liquid reaction mixture from the reactor, which is a brine in which sodium chlorate is converted to sodium chloride, enters the general stream of anolyte for vacuum dechlorination and further processing according to the existing technological scheme.

Таким образом, хлор, содержащийся в хлорорганических отходах производства ВХ извлекается из них после сжигания и перехода в соляную кислоту за счет окисления отходом электролизного производства, а именно хлоратом натрия. Извлеченный хлор возвращается в производственный процесс на высокоселективную стадию прямого хлорирования этилена для производства 1,2-дихлорэтана (см. уравнение 1) промежуточного продукта синтеза ВХ. Одновременно из РАЦ удаляется хлорат натрия до концентраций достаточных для снижения коррозионной активности рассола. Данная схема определяет экономический эффект настоящего изобретения.Thus, chlorine contained in organochlorine wastes produced by VC is extracted from them after combustion and conversion to hydrochloric acid due to oxidation by electrolysis waste, namely sodium chlorate. The extracted chlorine is returned to the production process at the highly selective stage of direct chlorination of ethylene to produce 1,2-dichloroethane (see equation 1) of the intermediate synthesis of VC. At the same time, sodium chlorate is removed from the RAC to concentrations sufficient to reduce the corrosive activity of the brine. This scheme defines the economic effect of the present invention.

В патенте EP 1149861 A1 [4] заявлен способ возврата хлористого водорода от установки сжигания хлорорганических отходов производства ВХ на стадию оксихлорирования этилена. В этом способе соляная кислота, очищается от растворенного хлора и других примесей за счет восстановления их гидразином или гидроксиламином солянокислым или тиосульфатом натрия. Для очистки в среде создается окислительно-восстановительный потенциал в диапазоне 600-850 мВ (не более 900 мВ). Для дальнейшей очистки кислоту подвергают дистилляции. Затем из нее извлекают газообразный хлористый водород, осушают его, компримируют и направляют в поток на реактор оксихлорирования установки получения ВХ. Этот способ по сравнению с заявленным в настоящем изобретении имеет существенные недостатки из-за необходимости очистки соляной кислоты дорогими и токсичными реагентами, дистилляции кислоты, извлечения сухого хлористого водорода и его компримирования. Хлористый водород направляется на стадию оксихлорирования, которая является менее селективной по 1,2-дихлорэтану, чем стадия прямого хлорирования. Общеизвестно из мировой практики производства ВХ, что реакция (1) протекает с селективностью более 99.5%, а реакция (3) с селективностью 97.5-98.5%. В связи с этим фактом в патенте DE 10252859 А1 [5], описан способ производства ВХ, в котором предлагается стадию оксихлорирования этилена исключить из схемы и заменить ее прямым каталитическим окислением хлористого водорода кислородом до хлора (уравнение (6). Полученный таким образом хлор, направляется на стадию прямого хлорирования этилена (уравнение (1)). В качестве катализатора окисления предлагается применять соединения рутения и/или золота на носителе по выбору из диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана, диоксида циркония или их смесей.EP 1149861 A1 [4] claims a method for recovering hydrogen chloride from an organochlorine waste incinerator for the production of VC to the ethylene oxychlorination step. In this method, hydrochloric acid is purified from dissolved chlorine and other impurities by reducing them with hydrazine or hydroxylamine hydrochloric acid or sodium thiosulfate. For purification in the environment, a redox potential is created in the range of 600-850 mV (not more than 900 mV). For further purification, the acid is distilled. Then, gaseous hydrogen chloride is extracted from it, dried, compressed and sent to the stream to the oxychlorination reactor of the BX production unit. This method in comparison with the claimed in the present invention has significant disadvantages due to the need for purification of hydrochloric acid with expensive and toxic reagents, distillation of the acid, extraction of dry hydrogen chloride and its compression. Hydrogen chloride is sent to the oxychlorination step, which is less selective for 1,2-dichloroethane than the direct chlorination step. It is well known from world practice in the production of VX that reaction (1) proceeds with a selectivity of more than 99.5%, and reaction (3) with a selectivity of 97.5-98.5%. In connection with this fact, in patent DE 10252859 A1 [5], a method for producing VC is described, in which it is proposed to exclude the stage of ethylene oxychlorination from the scheme and replace it with direct catalytic oxidation of hydrogen chloride with oxygen to chlorine (equation (6). Thus obtained chlorine, goes to the stage of direct chlorination of ethylene (equation (1)). As an oxidation catalyst, it is proposed to use ruthenium and / or gold compounds on a support of choice from silicon dioxide, aluminum oxide, titanium dioxide, zirconium dioxide or their cm here is.

2HCl + 0 .5O 2 Cl 2 + H 2 O                    ( 6 )

Figure 00000006
2HCl + 0 .5O 2 Cl 2 + H 2 O ( 6 )
Figure 00000006

Известны другие способы каталитического окисления хлористого водорода с применением различных гетерогенных катализаторов (т.н. способ Дикона). В международной заявке WO 2010/040462 А1 [6] процессные газы, содержащие хлористый водород предлагается окислять с использованием соединений урана как катализаторов, в частности Na6U7O24 или Ba3U7O24. Заявлен способ, где окисление хлористого водорода проводят на оксиде меди в кипящем слое в трех реакционных зонах (WO 96/15066 [7]). Описаны другие гетерогенные каталитические системы на основе оксидов переходных металлов с добавками хлоридов щелочных металлов и трехвалентных хлоридов редкоземельных металлов для окисления хлористого водорода в хлор (уравнение 6) в сложных многоступенчатых процессах при температурах свыше 300°С (WO 91/06505 [8]). В патенте RU 2373139 С1 [9] заявлен ванадиевый катализатор окисления хлористого водорода кислородом при температурах 270-370°С. В патенте США №5707919 [10] заявлен катализатор сложного состава на основе триоксида дихрома.Other methods are known for the catalytic oxidation of hydrogen chloride using various heterogeneous catalysts (the so-called Deacon method). In the international application WO 2010/040462 A1 [6], process gases containing hydrogen chloride are proposed to be oxidized using uranium compounds as catalysts, in particular Na 6 U 7 O 24 or Ba 3 U 7 O 24 . The claimed method, where the oxidation of hydrogen chloride is carried out on copper oxide in a fluidized bed in three reaction zones (WO 96/15066 [7]). Other heterogeneous catalytic systems based on transition metal oxides with additions of alkali metal chlorides and trivalent rare-earth metal chlorides for the oxidation of hydrogen chloride to chlorine (equation 6) in complex multi-stage processes at temperatures above 300 ° C (WO 91/06505 [8]) are described. In patent RU 2373139 C1 [9] a vanadium catalyst for the oxidation of hydrogen chloride by oxygen at temperatures of 270-370 ° C is claimed. US Pat. No. 5,707,919 [10] claims a complex catalyst based on dichromium trioxide.

Каталитические способы окисления хлористого водорода, по сравнению с предлагаемым нами способом имеют ряд существенных недостатков, а именно: необходимость приготовления специальных катализаторов сложного состава, высокие температуры реакции, недостаточная глубина протекания процесса из-за равновесности реакции 6 и термодинамических ограничений, наличие и необходимость подготовки кислорода или кислородсодержащего газа. Для проведения процесса в кипящем слое катализатора требуются сложная аппаратура (см. например патент США №7736589 В2 [11]).The catalytic methods for the oxidation of hydrogen chloride, compared with our proposed method, have a number of significant drawbacks, namely: the need to prepare special catalysts with a complex composition, high reaction temperatures, insufficient depth of the process due to the equilibrium of reaction 6 and thermodynamic limitations, the presence and necessity of oxygen preparation or oxygen-containing gas. For the process in a fluidized bed of catalyst requires complex equipment (see, for example, US patent No. 7736589 B2 [11]).

В предлагаемом нами способе хлористый водород в виде соляной кислоты от установки сжигания хлорорганических отходов без дополнительной подготовки окисляется в жидкой фазе до молекулярного хлора, в реакторе простой конструкции при температуре 92-106°С хлоратом натрия содержащимся в анолите от электролизеров, без предварительного выделения окислителя из анолита.In our proposed method, hydrogen chloride in the form of hydrochloric acid from an organochlorine waste incinerator is oxidized in the liquid phase to molecular chlorine without additional preparation, in a simple reactor at a temperature of 92-106 ° С, sodium chlorate contained in the anolyte from electrolysis cells, without preliminary isolation of the oxidizing agent from anolyte.

Запатентовано несколько процессов основанных на известной реакции окисления хлористого водорода смесью азотной и серной кислот (Патент США №3950501, международная заявка №WO 01/49600 А1, патент ЕР №1272425 А1 [12-14]). Процесс окисления хлористого водорода азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты требует специального аппаратурного оформления из материалов стойких к смеси агрессивных кислот, включает стадии окисления азотистой кислоты до азотной кислородом после основной реакции и концентрирования серной кислоты дистилляцией. Это основные недостатки данного способа по сравнению с предлагаемым.Several processes have been patented based on the known hydrogen chloride oxidation reaction with a mixture of nitric and sulfuric acids (US Patent No. 3950501, International Application No. WO 01/49600 A1, EP Patent No. 1272425 A1 [12-14]). The process of oxidation of hydrogen chloride with nitric acid in the presence of concentrated sulfuric acid requires special hardware design from materials resistant to a mixture of aggressive acids, includes the stages of oxidation of nitrous acid to nitric oxygen after the main reaction and concentration of sulfuric acid by distillation. These are the main disadvantages of this method compared to the proposed one.

Известен способ получения хлора из газообразного хлористого водорода (патент RU 2253607 С1 [15]) путем окисления кислородом воздуха при облучении реакционной смеси ртутно-кварцевыми лампами высокого давления с объемной плотностью излучения (10-40)×104 Вт/см3. Для подавления гидролиза хлора водой смесь подвергают охлаждению в конденсаторе до 2-3°C. Данный способ пригоден для установок небольшой мощности, и требует специального аппаратурного оформления. Другой известный способ получения хлора из хлористого водорода описан в патенте SU 1801943 А1 [16]. Процесс окисления предлагают вести в зоне электроимпульсных разрядов при объемной скорости 26-413 ч-1. Главный недостаток способа невысокие выходы хлора - на уровне 40%.A known method of producing chlorine from gaseous hydrogen chloride (patent RU 2253607 C1 [15]) by oxidizing with air oxygen when the reaction mixture is irradiated with high-pressure mercury-quartz lamps with a radiation volume density (10-40) × 10 4 W / cm 3 . To suppress the hydrolysis of chlorine with water, the mixture is cooled in a condenser to 2-3 ° C. This method is suitable for installations of low power, and requires special hardware design. Another known method for producing chlorine from hydrogen chloride is described in patent SU 1801943 A1 [16]. The oxidation process is proposed to be carried out in the zone of electric pulse discharges at a space velocity of 26-413 h -1 . The main disadvantage of the method is low chlorine yields - at the level of 40%.

В нескольких патентах описаны способы разрушения хлората натрия в хлоридно-натриевых рассолах концентрированной соляной кислотой. В патенте US 4169773 [17] порцию анолита от электролизной установки предлагается обрабатывать соляной кислотой в стехиометрическом или избыточном соотношении в соответствии с уравнением (5). Количество избытка в патенте не оговаривается. Для удаления из реакционной смеси взрывоопасного диоксида хлора, образующегося по уравнению реакции (7) ее облучают ультрафиолетовым светом.Several patents describe methods for the destruction of sodium chlorate in sodium chloride brines with concentrated hydrochloric acid. US Pat. No. 4,169,773 [17] proposes to treat a portion of the anolyte from an electrolysis unit with hydrochloric acid in a stoichiometric or excess ratio in accordance with equation (5). The amount of excess in the patent is not specified. To remove explosive chlorine dioxide from the reaction mixture formed by reaction equation (7), it is irradiated with ultraviolet light.

NaClO 3 + 2HCl = ClO 2 + 0 .5Cl 2 + NaCl + H 2 O             ( 7 )

Figure 00000007
NaClO 3 + 2HCl = Clo 2 + 0 .5Cl 2 + NaCl + H 2 O ( 7 )
Figure 00000007

Аналогичные условия разрушения хлората натрия в рассоле описаны в патентах US 4481088 [18] и ЕР 0098500 Al [19]. Хлорат натрия разрушается концентрированной соляной кислотой (30-35%) в рассоле, полученном после операции донасыщения обедненного рассола от электролизеров. Кислота применятся в количестве 6-10 моль на моль хлората натрия. Выход диоксида хлора составляет около 11% от массы образовавшегося хлора.Similar conditions for the destruction of sodium chlorate in brine are described in patents US 4481088 [18] and EP 0098500 Al [19]. Sodium chlorate is destroyed by concentrated hydrochloric acid (30-35%) in the brine obtained after the operation of additional saturation of depleted brine from electrolyzers. Acid is used in an amount of 6-10 mol per mol of sodium chlorate. The yield of chlorine dioxide is about 11% of the mass of chlorine formed.

Нами установлено, что при поддержании концентрации хлористого водорода в реакционных смесях в количестве 10-20 г/дм3 сверх стехиометрии (уравнение (5)) образование диоксида хлора подавляется практически полностью, время разрушения хлората натрия уменьшается. Поддерживание концентрации кислоты на уровне 10-20 г/дм3 имеет особое значение при удалении малых концентраций (менее 0.5 г/дм3) хлората натрия из РАЦ, разрушать которые трудно, вероятно из-за снижения скорости реакции при низких концентрациях. Это подтверждается тем, что большое влияние на скорость разрушения хлората натрия оказывает температура. Выводы сделаны на основе данных лабораторных экспериментов, результаты приведены в таблице 1.We found that while maintaining the concentration of hydrogen chloride in the reaction mixtures in an amount of 10-20 g / dm 3 in excess of stoichiometry (equation (5)), the formation of chlorine dioxide is almost completely suppressed, and the destruction time of sodium chlorate decreases. Maintaining an acid concentration of 10-20 g / dm 3 is of particular importance when removing small concentrations (less than 0.5 g / dm 3 ) of sodium chlorate from the RAC, which are difficult to destroy, probably due to a decrease in the reaction rate at low concentrations. This is confirmed by the fact that temperature has a great influence on the rate of destruction of sodium chlorate. Conclusions are made on the basis of laboratory experiments, the results are shown in table 1.

Присутствие хлората натрия в анолите на уровне 0.3 г/дм3 повышает коррозионную активность среды в отношении углеродистой стали и стали D.The presence of sodium chlorate in the anolyte at a level of 0.3 g / dm 3 increases the corrosiveness of the medium against carbon steel and steel D.

Содержание диоксида хлора контролировали фотометрическим методом, основанным на способности диоксида хлора (ClO2) в присутствии малоновой кислоты превращать бесцветную форму N,N-диэтил-пара-фенилендиамина в полуокисленную окрашенную форму. При концентрации в реакционной массе хлористого водорода более 10 г/дм3 образование диоксида хлора не наблюдается (предел обнаружения аналитической методики 0.05 мг/дм3).The content of chlorine dioxide was controlled by a photometric method based on the ability of chlorine dioxide (ClO 2 ) in the presence of malonic acid to convert the colorless form of N, N-diethyl-para-phenylenediamine to a semi-oxidized colored form. When the concentration in the reaction mass of hydrogen chloride is more than 10 g / dm 3, the formation of chlorine dioxide is not observed (the detection limit of the analytical method is 0.05 mg / dm 3 ).

Таблица 1Table 1 Влияние избытка хлористого водорода и температуры на скорость разрушения хлората натрия в анолите.The effect of excess hydrogen chloride and temperature on the rate of destruction of sodium chlorate in the anolyte. Исходное содержание NaClO3, мг/дмThe initial content of NaClO 3 , mg / DM Условия проведения опытовTest conditions Время разрушения NaClO3 в заданных условиях, мин.The destruction time of NaClO 3 in the given conditions, min Содержание NaClO3 после испытаний, мг/дм3 (конверсия, %)The content of NaClO 3 after testing, mg / DM 3 (conversion,%) Температура, °СTemperature ° C Содержание HCl, г/дм3 The content of HCl, g / DM 3 рНpH 380380 90-9290-92 18.618.6 0.290.29 1010 210 (44.7)210 (44.7) 380380 90-9290-92 18.618.6 0.290.29 20twenty 130 (65.8)130 (65.8) 380380 90-9290-92 18.618.6 0.290.29 30thirty 35 (90.7)35 (90.7) 380380 90-9290-92 15fifteen 0.400.40 30thirty 135 (64.5)135 (64.5) 380380 90-9290-92 15fifteen 0.400.40 4040 50 (86.8)50 (86.8) 380380 106106 18.618.6 0.290.29 55 19 (95.0)19 (95.0) 380380 106106 18.618.6 0.290.29 1010 5,4 (98.6)5.4 (98.6) 380380 106106 14.914.9 0.380.38 55 25 (93.4)25 (93.4) 380380 106106 14.914.9 0.380.38 1010 5 (98.7)5 (98.7) 400400 106106 11.1611.16 0.510.51 55 140 (65.0)140 (65.0) 400400 106106 11.1611.16 0.510.51 1010 74 (81.5)74 (81.5) 400400 106106 11.1611.16 0.510.51 20twenty 3 (99.2)3 (99.2) 400400 106106 7.447.44 0.680.68 1010 320 (20.0)320 (20.0) 400400 106106 7.447.44 0.680.68 15fifteen 190 (52.5)190 (52.5) 400400 106106 7.447.44 0.680.68 30thirty 61 (84.7)61 (84.7)

Время достаточное для разрушения хлората натрия в анолите с концентрацией хлорида натрия более 150 г/дм3 до уровня остаточной концентрации хлората примерно 0.1 г/дм3 составляет 25-30 минут. Чем выше концентрация хлорида натрия в исходном растворе, тем меньше время, требующееся для разрушения хлората (см. таблицу 2). Эти данные согласуются с приведенными в ранее указанных патентах [18-19].Sufficient time for the destruction of sodium chlorate in the anolyte with a sodium chloride concentration of more than 150 g / dm 3 to a residual chlorate concentration of about 0.1 g / dm 3 is 25-30 minutes. The higher the concentration of sodium chloride in the initial solution, the shorter the time required for the destruction of chlorate (see table 2). These data are consistent with those cited in the previously mentioned patents [18-19].

Таблица 2table 2 Зависимость времени разрушения хлората натрия от концентрации хлорида натрия в рассоле.The dependence of the time of destruction of sodium chlorate on the concentration of sodium chloride in brine. Концентрация компонента в исходной смесиThe concentration of the component in the initial mixture Параметры опытаExperience Parameters Концентрация компонента в смеси после опыта.The concentration of the component in the mixture after the experiment. NaCl, г/дм3 NaCl, g / dm 3 HCl, г/дм3 HCl, g / dm 3 NaClO3 г/дм3 NaClO 3 g / dm 3 t, °Ct, ° C Время, мин.Min time HCl, г/дм3 HCl, g / dm 3 NaClO3 г/дм3 NaClO 3 g / dm 3 150150 17.517.5 1.181.18 103-104103-104 1010 15.915.9 0.400.40 20twenty 15.415.4 0.180.18 2525 15.315.3 0.150.15 30thirty 15.315.3 0.120.12 3535 15.115.1 0.050.05 165165 17.517.5 1.181.18 103-104103-104 1010 15.815.8 0.370.37 15fifteen 15.415.4 0.170.17 20twenty 15.315.3 0.150.15 2525 15.315.3 0.110.11 30thirty 15.015.0 0.050.05 175175 17.517.5 1.181.18 103-104103-104 1010 15.715.7 0.330.33 15fifteen 15.415.4 0.170.17 20twenty 15.215.2 0.090.09 2525 15.015.0 0.050.05

Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами:The present invention is illustrated by the following examples:

Пример 1.Example 1

Часть потока анолита от электролизеров в количестве 20.1 м3/час смешивается с 11 м3/час соляной кислоты от установки сжигания отходов в статическом смесителе. Затем смесь из статического смесителя через паросмеситель, где она нагревается до 95-106°С поступает в реакционный сосуд. Температура в зоне реакции составляет 102°С. Концентрация хлората натрия в анолите 1.2 г/дм3, концентрация хлористого водорода в соляной кислоте от установки сжигания отходов 5.5% масс. Время пребывания реакционной массы в реакционном сосуде 30 мин. Выделяющийся хлор из верхней части реакционного сосуда поступает в общезаводской коллектор влажного хлора и далее на осушку. Анолит из реакционного сосуда с концентрацией хлората натрия 0.07 г/дм3 и хлористого водорода 14.8 г/дм3 объединяется с основным потоком анолита от электролизеров и подается в установку вакуумного обесхлоривания и далее на обработку по существующей технологической схеме. Степень разрушения хлората натрия составляет 91.0%. Диоксид хлора не обнаруживается. Полученный хлор вместе с основным потоком хлора от электролиза после осушки поступает на установку синтеза 1,2-дихлорэтана промежуточного продукта производства ВХ.Part of the flow of anolyte from electrolysis cells in an amount of 20.1 m 3 / h is mixed with 11 m 3 / h of hydrochloric acid from a waste incinerator in a static mixer. Then the mixture from the static mixer through the steam mixer, where it is heated to 95-106 ° C, enters the reaction vessel. The temperature in the reaction zone is 102 ° C. The concentration of sodium chlorate in the anolyte is 1.2 g / dm 3 , the concentration of hydrogen chloride in hydrochloric acid from the waste incinerator is 5.5% of the mass. The residence time of the reaction mass in the reaction vessel is 30 minutes The released chlorine from the upper part of the reaction vessel enters the plant-wide wet chlorine collector and then is dried. Anolyte from a reaction vessel with a concentration of sodium chlorate 0.07 g / dm 3 and hydrogen chloride 14.8 g / dm 3 is combined with the main stream of anolyte from electrolysis cells and fed to a vacuum dechlorination unit and then processed according to the existing technological scheme. The degree of destruction of sodium chlorate is 91.0%. Chlorine dioxide is not detected. The resulting chlorine, together with the main chlorine stream from the electrolysis after drying, goes to the installation for the synthesis of 1,2-dichloroethane intermediate product of the production of VC.

Пример 2.Example 2

20.4 м3/час анолита от электролизеров с концентрацией хлората натрия 1.26 г/дм3 смешивается с 10 м3/час соляной кислоты концентрацией 5% от установки сжигания хлорорганических отходов производства ВХ в статическом смесителе. Затем смесь поступает в паросмеситель, куда подается 2 м3/час пара - 6 для нагревания смеси и далее в реакционный сосуд. Время пребывания реакционной массы в сосуде 30 мин при температуре 100°С. На выходе из реакционного сосуда концентрация хлората натрия составляет 0.1 г/дм3, степень разрушения хлората натрия 88.2%. Диоксид хлора не обнаруживается. Выделяющийся хлор из верхней части реакционного сосуда поступает в общезаводской коллектор влажного хлора на осушку и далее на синтез 1,2-дихлорэтана. Анолит после реакционного сосуда с концентрацией хлористого водорода 15.3 г/дм3 объединяется с основным потоком анолита от электролизеров и поступает на дальнейшую обработку.20.4 m 3 / h of anolyte from electrolyzers with a sodium chlorate concentration of 1.26 g / dm 3 is mixed with 10 m 3 / h of hydrochloric acid at a concentration of 5% from the organic chlorine waste incinerator for the production of VC in a static mixer. Then the mixture enters the steam mixer, where 2 m 3 / hour of steam - 6 is supplied to heat the mixture and then to the reaction vessel. The residence time of the reaction mass in the vessel for 30 minutes at a temperature of 100 ° C. At the outlet of the reaction vessel, the concentration of sodium chlorate is 0.1 g / dm 3 , the degree of destruction of sodium chlorate 88.2%. Chlorine dioxide is not detected. The released chlorine from the upper part of the reaction vessel enters the plant-wide wet chlorine collector for drying and then for the synthesis of 1,2-dichloroethane. Anolyte after a reaction vessel with a concentration of hydrogen chloride of 15.3 g / dm 3 is combined with the main stream of anolyte from electrolysis cells and is sent for further processing.

Примеры 3-6.Examples 3-6.

Проводят обработку 18-21 м3/час анолита 10-11 м3/час соляной кислоты от установки сжигания отходов в аналогичных условиях как указано в примерах 1-2. Степень конверсии хлората натрия в анолите составляла 89.0-92.2%.A treatment of 18-21 m 3 / h of anolyte 10-11 m 3 / h of hydrochloric acid from the waste incinerator is carried out under similar conditions as described in examples 1-2. The degree of conversion of sodium chlorate in the anolyte was 89.0-92.2%.

Пример 7.Example 7

В трехгорлой колбе снабженной обратным холодильником, термометром, капельной воронкой и системой улавливания выделяющихся газов быстро нагревается смесь из 20 мл. (0.02 дм3) 10% соляной кислоты и 50 мл. (0.05 дм3) рассола содержащего 10.2 г/дм3 хлората натрия и 150 г/дм3 хлорида натрия. Смесь выдерживается при 100-103°С в течении 30 минут. Выделяющийся хлор улавливается в склянках заполненных 10% раствором иодида калия. При этом хлор количественно вытесняет йод из иодида калия. Количество йода определяется титрованием стандартным раствором тиосульфата натрия. Таким образом, определяют количество образовавшегося хлора. Концентрация хлората натрия в растворе после реакции составила 0.143 г/дм3. Степень конверсии хлората натрия составила 98.0%. Выделилось хлора 0.99 граммов (99% от теоретического). Содержание хлористого водорода в растворе после реакции 15.3 г/дм3. Диоксид хлора не обнаруживается.A mixture of 20 ml is quickly heated in a three-necked flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a dropping funnel and a system for trapping the released gases. (0.02 dm 3 ) 10% hydrochloric acid and 50 ml. (0.05 dm 3 ) brine containing 10.2 g / dm 3 sodium chlorate and 150 g / dm 3 sodium chloride. The mixture is aged at 100-103 ° C for 30 minutes. The released chlorine is captured in bottles filled with 10% potassium iodide solution. In this case, chlorine quantitatively displaces iodine from potassium iodide. The amount of iodine is determined by titration with a standard solution of sodium thiosulfate. Thus, the amount of chlorine formed is determined. The concentration of sodium chlorate in solution after the reaction was 0.143 g / dm 3 . The degree of conversion of sodium chlorate was 98.0%. Chlorine released 0.99 grams (99% of theory). The content of hydrogen chloride in the solution after the reaction of 15.3 g / DM 3 . Chlorine dioxide is not detected.

Изобретение может быть использовано при производстве других хлорорганических веществ, например, хлорметанов, хлористого аллила, хлористого бензила, хлорбензола и др., т.е. там, где образуются и сжигаются хлорорганические отходы. При этом установка производства хлора и каустика методом электролиза должна находиться от установки сжигания на расстоянии обеспечивающим экономическую целесообразность организации технологических потоков так, как описано в настоящем изобретении.The invention can be used in the production of other organochlorine substances, for example, chloromethanes, allyl chloride, benzyl chloride, chlorobenzene, etc., i.e. where organochlorine wastes are generated and burned. In this case, the installation for the production of chlorine and caustic by the electrolysis method should be located from the combustion unit at a distance providing economic feasibility of organizing process flows as described in the present invention.

Кроме того, изобретение может быть использовано в производстве диизоцианатов и поликарбонатов, где имеются значительные количества побочного хлористого водорода, а установки получения хлора и каустика входят в единый производственный комплекс.In addition, the invention can be used in the production of diisocyanates and polycarbonates, where there are significant amounts of by-product hydrogen chloride, and plants for the production of chlorine and caustic are included in a single production complex.

Claims (2)

1. Способ извлечения хлора из отходов производства хлора и винилхлорида, включающий процессы сжигания хлорорганических отходов и получения хлора методом электролиза, отличающийся тем, что соляная кислота от установки сжигания отходов без дополнительной очистки от хлора и других примесей смешивается в реакционном сосуде с потоком или частью потока анолита от установки электролиза, содержащим отход электролиза - хлорат натрия в количестве 0,5-10 г/дм3, при температуре 92-106°C и поддержании концентрации соляной кислоты в реакционной массе 10-20 г/дм3, обеспечивающим исключение образования диоксида хлора и уменьшение времени разрушения хлората натрия с образованием хлорида натрия и молекулярного хлора, который возвращается в производственный процесс на стадию синтеза 1,2-дихлорэтана, промежуточного продукта в производстве винилхлорида.1. A method of extracting chlorine from waste products of chlorine and vinyl chloride production, including the processes of burning organochlorine waste and producing chlorine by electrolysis, characterized in that hydrochloric acid from the waste incinerator without additional purification from chlorine and other impurities is mixed in the reaction vessel with a stream or part of a stream anolyte from an electrolysis unit containing electrolysis waste - sodium chlorate in an amount of 0.5-10 g / dm 3 , at a temperature of 92-106 ° C and maintaining the concentration of hydrochloric acid in the reaction mass 10-20 g / dm 3 , which eliminates the formation of chlorine dioxide and reduces the time of destruction of sodium chlorate with the formation of sodium chloride and molecular chlorine, which is returned to the production process at the stage of synthesis of 1,2-dichloroethane, an intermediate in the production of vinyl chloride. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время пребывания реакционной массы в реакционном сосуде составляет 25-30 мин. 2. The method according to claim 1, characterized in that the residence time of the reaction mass in the reaction vessel is 25-30 minutes
RU2012114963/04A 2012-04-16 2012-04-16 Method of extracting chlorine from chlorine and vinyl chloride production wastes RU2498937C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012114963/04A RU2498937C1 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Method of extracting chlorine from chlorine and vinyl chloride production wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012114963/04A RU2498937C1 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Method of extracting chlorine from chlorine and vinyl chloride production wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012114963A RU2012114963A (en) 2013-10-27
RU2498937C1 true RU2498937C1 (en) 2013-11-20

Family

ID=49446162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012114963/04A RU2498937C1 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Method of extracting chlorine from chlorine and vinyl chloride production wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2498937C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4169773A (en) * 1978-01-16 1979-10-02 Hooker Chemicals & Plastics Corp. Removal of chlorate from electrolytic cell anolyte
US4481088A (en) * 1982-07-06 1984-11-06 Olin Corporation Removal of chlorate from electrolyte cell brine
RU2373139C1 (en) * 2008-04-28 2009-11-20 Институт химии и химической технологии СО РАН Method of producing chlorine through oxidation of hydrogen chloride

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4169773A (en) * 1978-01-16 1979-10-02 Hooker Chemicals & Plastics Corp. Removal of chlorate from electrolytic cell anolyte
US4481088A (en) * 1982-07-06 1984-11-06 Olin Corporation Removal of chlorate from electrolyte cell brine
RU2373139C1 (en) * 2008-04-28 2009-11-20 Институт химии и химической технологии СО РАН Method of producing chlorine through oxidation of hydrogen chloride

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012114963A (en) 2013-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brinkmann et al. Best available techniques (BAT) reference document for the production of chlor-alkali
JP2010125354A (en) Method of capturing carbon dioxide
US20070183961A1 (en) Method and Apparatus for Generating Gaseous Chlorine Dioxide-Chlorine Mixtures
KR19980087226A (en) Hydrolysis Method of Alkyl Monohalide
US20090191106A1 (en) PROCESSES AND DEVICES FOR REMOVING RUTHENIUM AS RuO4 FROM RUTHENATE-CONTAINING SOLUTIONS BY DISTILLATION
RU2498937C1 (en) Method of extracting chlorine from chlorine and vinyl chloride production wastes
KR101778411B1 (en) Facility and method for the simultaneous production of sodium bicarbonate and chlorine dioxide
JP2008110339A (en) Method for removal of chlorine gas
EP2976298B1 (en) Method of making sodium carbonate and/or sodium bicarbonate
US3784671A (en) Process for the recovery of antimony pentachloride from catalyst solutions
CA1169885A (en) Recovery of chlorine values in integrated process for oxychlorination and combustion of chlorinated hydrocarbons
US4609472A (en) Process for removal of alkali metal chlorate from alkali metal chloride brines
US2858188A (en) Production of perchlorates
JP5071929B2 (en) Method for decomposing fluorinated carboxylic acids
US6858194B2 (en) Method for reducing elementary halogen in a gaseous effluent
SU510990A3 (en) The method of purification of 1,2-dichloroethane from trichlorethylene
JP4137052B2 (en) Method and apparatus for treating halogen compound aqueous solution, acidic aqueous solution or acidic gas
JP2006063410A (en) Method for producing chlorine containing low bromine
US3056270A (en) Process for preparation of pure chlorine dioxide
CN102666451A (en) Methods for producing allyl chloride and dichlorohydrin
RU2026808C1 (en) Method of preparing of alkaline metal hypochlorite concentrates
KR20100072353A (en) Method for removal of clo3f
RU2209258C1 (en) Method of production of magnesium and chlorine by electrolysis of anhydrous chlorides
O’Brien Salt, Chlor-Alkali, and Related Heavy Chemicals
JP3949457B2 (en) Method for recovering 1,2-dichloroethane

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner