УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ХЛОРА

Устройство может быть использовано в области неорганической химии. Оно открывает перспективу повышения управляемости процессов, направленных на получение газообразного хлора для стабильного обеспечения хлоридных процессов получения высокочистых металлов в лабораторных условиях.

Из уровня техники известно устройство для получения хлора, которое является наиболее близким к заявленному устройству и выбрано за прототип [«Способ получения газообразного хлора и устройство для его реализации». Патент РФ №2373138]. Устройство состоит из реактора, термостата, устройства для очистки хлора, накопителя хлора и устройства для регулирования температуры. Реакция хлорирования металлов является экзотермической и сопровождается большим выделением тепла. Это приводит к резкому возрастанию скорости реакции на начальном этапе хлорирования большинства металлов, так как протекает процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Поскольку скорость подачи хлора в реактор постоянна, в системе возникает разрежение и, как следствие, засасывание осушаемой жидкости (концентрированной серной кислоты) в трубопроводы и сам реактор. Основной недостаток указанного устройства - трудность регулирования процесса хлорирования на начальном этапе. Этот недостаток не устраняется с помощью известного устройства, так как накопитель хлора не позволяет в ограниченном объеме накопить необходимое количество хлора.

Технологическая задача - повышение управляемости процесса на начальном этапе хлорирования.

Это достигается тем, что в устройстве для получения газообразного хлора, включающем реактор, термостат, устройство для очистки хлора и устройство для регулирования температуры, в качестве накопителя хлора устанавливается демпфирующая емкость, выполненная из нержавеющей стали, с краном-регулятором.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства, где позицией 1 обозначен реагент (бихромат калия), 2 - реагент (концентрированная соляная кислота), 3 - газообразный хлор, 4 - отводная труба, 5 - термостат, 6 - реактор, 7 - устройство для очистки хлора, 8 - устройство для регулирования температуры, 9 - демпфирующая емкость, 10 - кран-регулятор.

Устройство работает следующим образом. Демпфирующая емкость, выполненная из нержавеющей стали, имеет объем 10-15 л, достаточно большой для сглаживания скачков потребления хлора в ходе реакции, и имеет два отвода для входа и выхода хлора. На выходе из демпфирующей емкости устанавливается кран-регулятор, позволяющий создавать перед выходом хлора небольшое избыточное давление в системе (~0,1-0,5 атм), что также способствует более тонкой регулировке подачи хлора.

Пример реализации устройства

В термостат с устройством для регулирования температуры помещали реактор в виде колбы, в которую засыпали бихромат калия (540 г) и добавляли концентрированную соляную кислоту (1000 мл). Изменением температуры в термостате от 40 до 70°С выбирали нужную скорость подачи хлора. После заполнения всей системы хлором с помощью крана-регулятора создавали в системе и демпфирующей емкости избыточное давление, равное 0,5 атм. После этого подавали хлор в реактор, где происходило хлорирование металлического никеля. При резком увеличении скорости хлорирования на начальном этапе открывали кран-регулятор. Объем накопленного хлора был достаточен для проведения процесса в безопасном режиме. С помощью одной «заправки» было получено ~300 г высокочистого никеля.

Таким образом, применение указанного устройства позволяет обеспечить контролируемое получение хлора и подачу хлора в реактор с регулируемой скоростью в ходе всего процесса хлорирования металлов, в том числе и на начальной стадии хлорирования, что обеспечивает высокую стабильность совмещенных технологий. Предлагаемое устройство открывает также возможность частичной автоматизации процесса хлорирования металлов.