> Техника, страница 81 > Соляная кислота

Соляная кислота

Соляная кислота, раствор хлористого водорода НС1 (смотрите Хлора соединения) в воде; получается С. к. главным образом как побочный продукт при производстве сульфата (смотрите). Раньше сульфатные заводы выпускали НС1 в воздух, чем причиняли вред населению и растительности (при содержании в дождевой воде 0,00001% НС1 листья покрываются пятцами и постепенно отмирают). По англ, закону 1863 г. з-дам было вменено в обязанность не выпускать на воздух газы с содержанием НС1 более 0,0000003% по объёму, то есть выпускаемые в атмосферу газы не должны содержать более 0,457 г в м? при 15° и 760 миллиметров; общая кислотность отбросных газов не должна превосходить эквивалента 9,15 г S0₃ в 1 м³ (условно, пересчитывая все кислоты на S0₃). В настоящее время поглощение НС1, выделяющегося из сульфатных печей, поставлено настолько совершенно, что в 1 м^г газа, выходящего в воздух, содержится менее 0,454 г НС1.

В технике процесс улавливания НО производится пропусканием печных газов через ряд больших керамических кислотоупорных баллонов с водою и через поглотительные башни. Количество НС1,к-рое поглощается водой, зависит: от концентрации НС1 в газах, от величины поверхности поглощения, от 1° газов и воды и от давления. В табл. 1 приведены кон-

Таблица 1К о н ц е н т р а ц и я НС1 (в %) в С. к., полученной поглощением НС1 водой при различных условиях.

Темп-pa по		Содержание НCl в газах в %
глощения, °С 1 j	5	! ¹⁰	20	30	50	70	90
1 ⁵ 1	ЗВ.8	36,1	38,6	40,0	41,9	43,2	44,1
10 j	33,2	I 35,5	38,0	39,4	41,3	42,5	43,4
³⁵ 1	32,6	34,9	37,3	38,7	40,6	41,8	42,7
20 ¹	32,0	i 34,2	36,6	38,0	39,9	41,1	42,0
25,	31,3	I 33,6	35,3	37,4	39,2	40,4	41,3
ВО {	30,4	32,9	35,2	36,5	I 36,4	39,6	40,6
40 i	29,2	31,5	34,8	35 Л	37.0	38 Л	39,0
50 j 1	28,0	I 30,0 i	32,2	33,6	i 35.4 !	36,5.	37,4

центрации НС1 в С. к., полученной поглощением НС1 водой при нормальном давлении, различном содержании НС1 в газах и различных f°. Для совершенного поглощения НС] водой необходимо, чтобы вода имела возможно низкую t°; поэтому пользуются баллонами большой емкости, с большой поверхностью охлаждения. Для увеличения поверхности соприкосновения НС1 с водой последнюю пропускают в поглотительных башнях навстречу *НС1 номерно распределенной струи.

Фигура Л

Фиг.

На фигуре 1 показана конденсационная установка для НС1 при муфельной сульфатной печи. Газ из печи АА_г отводится по двум трубам: по В проходит газ из чаши (он содержит 15-7 25% НС1), по В_г идет газ из муфеля (содержит ок. 10% НС1). Эти газы поступают в две башни

С и С_х из просмоленных песчаниковых плит. Башни в верхней части насажены кислотоупорными керамич. плитками и служат для первоначального охлаждения газов и освобождения от пыли и примеси H₂S0₄. Газ входит снизу и, пробиваясь между кислотоупорными плитками,встречает ток воды, падающей сверху вниз. Труба Βχ (не шире 0,9 м) из просмоленных песчаниковых плит служит для отвода горячих муфельных газов (ί° их 300—350°); труба В служит для отвода менее горячих газов, выделяющихся в чаше, и строится из составных керамич. труб. Из башен С и С_ггазы направляются в два ряда параллельно расположенных, с нек-рым уклоном в сторону печи, кислотоупорных керамич. баллонов I) и Όχ типа вульфовых склянок. Эти баллоны (числом ок. 60) соединены между собою Л-образными керамич. трубами (фигура 2: а—сифоны для переливания жидкости из одного баллона в другой, с—отверстия для наливания воды). Высота баллона около 1 м, дпам. около 0,8 м, емкость 300—350 л. Через баллоны и сифонные трубки а навстречу газам непрерывно течет вода; готовая С. к. стекает из ближайшего к промывной башне баллона в ряд сосудов G и Ст_г (фигура 1). НС1 б. ч. пропускают над жидкостью, так что поглощение газа происходит вследствие поверхностного соприкосновения его с поступающей навстречу газам кислотой. Для окончательного улавливания газа последний направляют в орошаемые водой поглотительные керамические башни Е и Е_ъ наполненные внизу кислотоупорными плитками, а вверху—кусками кокса. Из поглотительной башни (часто ставят 2 такие башни подряд) газ направляют через контрольный баллон в длинную керамическую трубу F и дымовую трубу. Из последней поглотительной башни получается слабая С. к.

5—8° Be, применяемая вместо воды для поглощения НС1.

Баллоны другого устройства ,(фигура 3) предложены Целляри-усом (Cellarius). Газ направляется по трубам а, жидкость же переливается по трубам b и удерживается в баллонах в небольшом количестве. Для большего охлаждения эти баллоны погружаются почти до верха труб а в холодную воду; они удобны в том отношении, что занимают мало места и уход за ними проще. На фигуре 4 показана установка для поглощения НС1 баллонами Целляриуса. НС1 по составной керамич. трубе b направляется в пылеотделитель с (ящик из каменных плит с перегородкой, не доходящей до дна), затем поступает в баллоны Целляриуса е, находящие

ся в деревянном ящике d п охлаждаемые проточной водой, далее в эксгаустер г и в керамич. фильтр (насажен коксом или мелким гравием). Очищенный и охлажденный газ направляется в систему баллонов /г, находящихся в деревянном ящике д с протекающей холодной водой (баллоны системы Мейера, типа Целляриуса, отдельно на фигуре 5), а отсюда поступает в керамич. башню i (насажена коксом или кислотоупорными керамическими цилиндриками или же шарами), орошаемую холодной водой. Получаемая из этой башни слабая С. к. поступает по к в баллоны вместо воды для поглощения НС1. Образующиеся брызги кислоты улавливаются в фильтре к (наполнен коксом); I—контрольное оконце, т—боров дымовой трубы. В сутки по

лучается ок. 300 килограмм С. к. 24° Be (39,1% IIC1). Для поглощения НС1 Фришер предложил способ, при к-ром НС1 пробулькивает через слой к-ты. Для более совершенного поглощения НС1 абсорберы все время орошаются сверху водой. Система Фришер а занимает сравнительно мало места, но требует повышенного расхода энергии на просасывание газа через к-ту посредством вакуум-насоса.

Техника получения С. к. за последнее время сделала крупные успехи благодаря применению керамич. изделий, стойких к резким изменениям t° и действию к-т. Так. для установок с большой производительностью конденсация НС1 метров б. произведена в керамич. трубах большой длины (до 100 м) и высоких, сделанных из каменных плит башнях (англ, система), насаженных коксом. При переработке в сульфатной печи 7 ж NaCl в сутки устанавливают две башни. Первая из них строится высотою 10-У11 метров с основанием в 3,2 м², а вторая—18-У-20 метров высотою с основанием в 4,8 м². Вторая, более высокая башня, орошаемая холодной водой (т. н. холодная башня), дает слабую С. к., которая насосом передается для орошения первой, меньшей башне (т. н. горячая башня); при этом получается С. к. крепостью ок. 18° Be. При хорошей работе установки улавливают до 99,70% всего НС1, выделяющегося из сульфатной печи. Из 100 ч. NaCl (97%-ного) получается 180-f-187 ч. Г. к. 20° Βό, что отвечает 95-у97% теоретического выхода.

Башенная поглотительная установи а по Цирену (V. Zieren) показана на фигуре 6. Она состоит из 4 последовательно соединенных низких (5 метров высотою) абсорбционных башен D₂, D₃, D₄, сделанных из шамота. Газ через а поступает в охладительную башню

Фигура 6.

А, затем в один из фильтров В_г или В₂, где он освобождается от пыли, серной к-ты, железа и большей части а. Вентилятор С передает газ через четыре абсорбционные башни D_x—£>4, насаженные кислотоупорными керамическими кольцами. Башня D₄ омывается свежей водой; из нее выходят газы, уже свободные от НС1. Стекающая вода, пройдя через холодильники Е_г—Е₄, насосом р по трубе V ₄ перекачивается обратно на ту же башню. После многократной циркуляции стекающая жидкость по трубе W₄ перекачивается на башню D₃, где происходит такая же циркуляция. Пройдя затем башни D₂ и D_l9 образующаяся С. к. (22° Be) отводится по трубе БД. Постоянное охлаждение стекающей кислоты предохраняет шамотные материалы от разрушения. Эта установка занимает мало места и дает возможность получать С. к. одинаковой крепости как из высокопроцентных хлористоводородных газов меха-нич. печей, так и из разбавленных газов. Для перекачивания С. к. применяются каучуковые или «мембранные» насосы с каучуковой перегородкой; употребительны также насосы, сделанные целиком из кислотоупорного керамич. материала, или насосы Феррариса из ферросилиция. Для передачи кислоты можно пользоваться и керамич. толстостенными монтежю (смотрите).

Получение С. к. из хлористых магния, кальция и аммония. Попытки получения С. к. из хлоридов Mg, Са и NH₄, являющихся отбросами различных химич. производств, не имели до сих пор большого практического значения. Хепке (Нерке)!¹] предложил для переработки хлористого магния применять вращающуюся печь; для разложения он брал оксихлорид магния MgO-MgCl₂, который не так легко плавится. Измельченный продукт поступает в непосредственно обогреваемую печь с футеровкой из жженой магнезии или из магнезитового кирпича. Реакция ведется при возможно низкой ί°. Схема реакции [²]:

Mg0-MgCl₂ + H₂0=2HCl + 2Mg0.

Получение С. к. при хлорировании органических и др. соединений. С. к. может быть получена как побочный продукт при хлорировании органич. соединений. В связи с производством чатых и красящих веществ, где процессы хлорирования широко применяются, этот новый источник С. к. приобретает нек-рое экономии, значение. С. к., получаемая этим путем, не содержит а, селена, серной кислоты и других минеральных загрязнений, но содержит нек-рые органические примеси, во многих случаях нежелательные. Предложено [³] пропускать сухой хлор под давлением и при высокой f° через жидкие органич. вещества (парафин, смолы, стеариновую к-ту и тому подобное.), протекающие по ступенеобразно расположенной нагреваемой посуде. Этот способ однако не вошел в практику, так как получаемые при этом хлорированные продукты не имеют применения. В больших количествах НС1 образуется при получении хлораля, монохлоруксусной кислоты, хлорбензола, при хлорировании а, окислении изоборнеола в камфору и т. д. При действии хлора на целлюлозу, бумагу и торф при 150—350° хлор соединяется с водородом органич. веществ и дает НС1. При низкой ί° кроме того получаются различные органич. продукты, как наир, уксусная к-та, а при высокой t°— С0₂ [⁴]. Для образования НС1 хлор можно проводить также через слой каменного угля без всякого подогрева [⁵]. Нагель предложил [⁶] вводить попеременно смесь хлора с водяными парами и хлора с воздухом в генераторную шахту, наполненную коксом. Для получения необходимой ί° следует время от времени продувать воздух. Лоренц вводит смесь хлора с водяным паром в шамотные реторты, наполненные коксом и древесным углем; происходящая при этом реакция протекает в две фазы;

С + Н₂0+С1₂=2НС1 + С0 +16 070 Cal,

С0+Н₂0 + С1₂=2НС1 + С0₂ +54 420 Cal.

Уголь в этом процессе утилизируется почти целиком. Вторая часть реакции практически не проходит полностью—остается часть несгоревшей СО [?]. Две печи работают по этому способу в Италии; крепость получаемой С. к. 20—23° Вё [в].

Синтез С. к. При электролитич. методах получения солей и едких щелочей выделяется в значительных количествах как побочный продукт хлор, к-рый можно использовать для получения С. к. путем соединения его с водородом. Реакция соединения водорода с хлором сильно экзотермична. и для того, чтобы вызвать этот процесс, достаточно весьма непродолжительного освещения. Главное внимание было обращено на то, чтобы эту реакцию сделать безопасной и чтобы не оставался избыток того или другого газа (остающийся свободный водород значительно удорожает производство, а хлор загрязняет кислоту). Робертс (Roberts) предложил [⁹] проводить газы (в молекулярных количествах) через особые трубы в помещение для сжигания, где они непосредственно соединяются, спокойно и равномерно сгорая в С. к. Выделяющееся при реакции большое количество тепла предложено использовать проведением газов из камеры сжигания в газовый, мотор, соединенный с электрогенератором [¹⁰]. Т. о. можно получить бблыную часть тока для электролитического процесса. Чтобы сделать соединение водорода с хлором безопасным, Г. и В. Патаки (Н. u. W. Pataky) предложили С¹¹] проводить смесь обоих газов через нагреваемые на водяной бане аппараты, наполненные размолотым древесным углем. Газы соединяются при этом в НС1 на поверхности угля, не вызывая детонации смеси. Этот способ уже применяется в технике.

Очистка продажной С. к. от примесей (серной к-ты, а, железа, сер нистой к-ты, хлора и других) часто производится на особых заводах. Чтобы получить С. к., свободную от серной к-ты, к ней прибавляют ВаС1₂ и образовавшийся BaS0₄ отделяют; или ее обрабатывают крепкой серной к-той, благодаря чему t° смеси сильно повышается и выделяется НС1, который улавливается дистиллированной водой. Свободную от а С. к. лучше всего получать при помощи серной к-ты, не содержащей а. Кроме того можно удалять сероводородом (в виде As₂S₃) или хлористым оловом

6HCl + 3SnCl₂ + As₂0₃=As₂ + 3H₂0 + 3SnCl₂или хлористым ванадием. Железо можно осаждать фосфорной к-той. Химически чистая соляная кислота получается перегонкой в платиновых аппаратах и обыкновенно готовится крепостью в 23° Βό, что отвечает удельному весу 1,19 или 37,23% НС1.

Свойства С. к. При нагревании конц. С. к. выделяется газообразный НС1, но когда концентрация НС1 доходит до 20,2%, то этот раствор перегоняется уже без изменения состава при постоянной t°_Kun= 170°. Если нагревать слабую С. к., то отгоняется гл. обр. вода, а затем, когда концентрация достигнет 20,2%, получается конц. С. к. с постоянной t°_Kun. (предполагают, что С. к. с постоянной t°_Kun, является соединением НС1+8Н₂0).

С. к., получаемая как побочный продукт при производстве сульфата,—окрашенная в желтый цвет жидкость, с резким запахом и содержит различное количество НС1; она обыкновенно заключает в себе примеси S0₂, H₂S0₄, N₂0₃, FeCl₃, Cl, хлориды Se, AsCl₃ (иногда в довольно значительном количестве, а именно до 5,18 а As в 1 килограмм к-ты), S, Sb, Са, Na, Br, J и органич. вещества. К-та, получаемая из чаши, содержит 0,2—0,3% S0₃, и железо, от которого гл. обр. зависит желтый цвет кислоты (хлор и органич. вещества также способствуют окраске к-ты). К-та из муфеля содержит 1—2% S0₃; Se содержит больше, чем предыдущая, но меньше As и Fe. Продажная технич. С. к. готовится гл. обр. крепостью 18—22° Be. Стандарт для технической С. к. в СССР установлен следующий: уд. в 1,141—1,144 (18° Be4z0,2° Be), содержание НС1 27,5% (±0,3%), а не более 0,015%, Fe -f А1 не более 0,03%, серной кислоты (S0₃) не более 0,6%. Соляная кислота может иметь слабо желтый цвет.

Таблица 2. — Состав (в %) и уд. в соляной кислоты.

Вещества, входящие в состав соляной к-ты, и уд. вес ее	Кислота из чаши пламенной печи	Кислота из пода пламенной печи	Кислота, ί служащая для пр-ва хлорной извести
H₂S0₄.	0,110	3,680	0,490
Fe₂0₃.	0,020	0,008	0,020
ai₂o₃.	0,006	0,170	0,009
СаО.	0,007	0,043	0,021
MgO.	Следы	0,013	0,010
Нелетучего состава	0,120	0,780	0,430
НС1.	28,330	21,080	27,050
Уд. в при 15°.	1,144 !	1,140	1,138 ί

С. к. растворяет большинство металлов (за исключением благородных) и их окиси. В первом случае образуются хлориды и выделяется водород, а во втором образуются хлориды и вода. Свинец например быстро растворяется в горячей конц. С. к. Более стойким является твердый свинец, содержащий сурьму. На железо при высокой t° С. к. действует едва заметно. Из многих солей С. к. вытесняет к-ты, как например фосфорную, борную, угольную, кремневую. Т. к. цена С. к. обусловливается уд. весом, то ее иногда фальсифицируют, прибавляя хлористый кальций, к-рый повышает ее плотность. Таблица 3 показывает содержание НС1 в чистой С. к. различного уд. в (Lunge u. Marchlewski).

Таблица З.-С одержание НС1 в С. к. различной концентрации.

Уд. в.		г НС1 в	г НС1 в	Уд. В.		8 НС1 в	8 НС1 в
при	°Вё	100 г	100 см3	при	°В0	100 8	100 сантиметров 3
15°		к-ты	к-ты	15°		к-ты	к-ты
1,010	1,4	2,14	2,2	1,110	14,2	! 21,92	24,3
1,020	2,7	4,13	4,2	1,120	15,4	23,82	26,7
1,030	4,1	5,15 i	6,4	1,130	16,5	25,75	29,1
1,040	5,4	8,16	8,5	1,110	17,7	27,66	31,5
1,050	6,7	10,17 !	10,7	1,150	18,8	29,57	34,0
1,060	8,0	12,19	12,9	1,160	19,9	31,52	36,6
1 1,070	9,4	14,17 1	15,9	1,170	20,9	33,44	39,2
j 1,080	10,6	16,12.	17,4	1,180	22,0	35,39	41,8
1 1,090	11,9	18,11 !	19,7	1,190	23,0	37,23	44,3
1,100	13,0	20,01,	20,0	1,200	21,0	39,11	! 46,9 1

Хранение и транспорт С. к. Хранение С. к. производится обычно в деревянных баках или цилиндрах, выложенных резиной [¹²]. Наши исследования показали, что можно хранить С. к. в деревянных баках, пропитанных раствором каучука в бензине или смесью этого раствора со смолой. Для транспорта применяют стеклянные бутыли на 70 л и керамич. кислотоупорные сосуды емкостью ок. 1 ж³.

Применение С. к. Соляная к-та 18—22° Be имеет большое применение в химич. промышленности—при производстве красителей, в металлургии, в производстве клея, для приготовления хлористого цинка и других солей, уксусной к-ты, углекислоты, для оживления костяного угля, для получения хлорной извести и т. д.

При испытании С. к. обыкновенно определяют ее уд-, в., содержание НС1 и примесей.

Лит.: !) Г. П. 278106; 2) «Ztschr. f. angew. Che-

mie», Lpz., 1918, 1, p. 95; P итт ер К., «ЖХП», 1925,

3, стр. 78; ³) Am. П. 914233; *) Bornische Elektrizitats A. G., Г. П. 158086; 5) г. П.313875; 6) «Chemiker Ztg», Co-then, 1912, p. 54; ⁷) Hirschkind W., «J. Eng. Chem.», 1925, y. 17, p. 1071; Roma A., «Giornaie di Chemica Industrial ed Applicata», Milano, 1924; «Des Matiores colorantes», P., 1925, 29; 8) «Chemical Trade Journal and Chemical Engineer.», L., 1924, 2IV, p. 531; ®) Г. П. 194947; ^l0) Г. П. 301903; ^η)Γ. Π. 114219; i²) Newitt D.M., «Chemistry a. Industry Review», London, 1924, v. 43, 8.—Б удников П., Химическая технология минеральных веществ, Иваново-Вознесенск, 1927; Вульф-сон 3. и Покришевский И., Сульфатные печи, «ПСХП», 1927, т. 4, 11; Ост Г., Химическая технология, вып. 4, Ленинград, 1927; Лукьянов П., Курс химической технологии минеральных веществ,

4. 1, 3 издание, Москва, 1931; Фокин Л., Обзор химич. промышленности, ч. 1, вып. 1, П., 1921; Lunge G., Handbuch der Sodaindustrie u. ihre Nebenzweige, 3 Aufl., B. 2—3, Brschw., 1909; Meyer Th., Die Fab-rikation von Sulfat und Salzsaure, Halle a/S., 1907; К u s-t e r, t)ber die Sulfat- und Salzsaureherstellung, «Chemiker Ztg», Coethen, 1919, p. 249; Meyer, Salzsaure-kondensation, «Ztschr. f. angew. Ch.», Lpz., 1913, p. 97; Ullm. Enz., y.9; B r a u e r A. u. D’AnsJ., Fortschritte in der anorganisch-chemischen Industrie, В. 1, B., 1921;

Winteler Z., «Elektrochemische Ztschr.», 1888/89, p. 10; Lorenz, «Ztschr. f. angew. Ch.», Lpz., 1895, 10, p. 7; N e u m a η n A. u. M u d f о r d F. G., «Ztschr. f. angew. Ch.», Lpz., 1897; Ам. П. 1420209, «Ch. Ztg», 1922, p. 354; Nagel О., «Ch. Ztg», 1912; Bayer F., Со. Г. Π. 337098, Ан. Π. 189723, «Chemisches Zentral-blatt», Berlin, 1923, 11, p. 725; P о m a G. u. Andre-an i, Konsolidierte Alkaliwerke Westeregeln, Г.П. 313875; Neumann B. u. Domke R., «Ztschr. f. angew. Ch.», Lpz., 1926, 39, p. 368; Waeser B., Syntetische Salzsaure, «Metallborse», Halle a/S., 1923, p. 1035; Waeser B., Schwefelsaure, Sulfat und Salzsaure, Dresden— Lpz., 1927; Neumann B., Chem. Technologie der anor-gan. Industrie в книге Erganzungswerke zu Mussprats en-

zyklopadischen Handb. d. technischen Cbemie, B. 2, Halb-band 2, Brschw., 1927; Ritter C., Die Salzsaure-Indust-rie und Drehofen zur Salzsauregewinnung, «Chem. Apparatur», p. 181, 1924; Laury N., Hydrochloric Acid and Sodium Sulfate, 1927; К ii s t e r, Ueber Sulfat-Salz-saureherstellung,«Chem.Ztg», C6then,1919, Jg. 43, p. 249; Lunge-Berl, Chemisch-technische Untersuchungsme-thoden, В. 1, p. 900, B., 1921; W aeser B., Die Salz-saureabsorption, ihr Mechanismus und die erforderlichen Einrichtungen, «Chemische Fabrik», Lpz., 1928, p. 101; Neumann B. u. Kurz H., Die Reaktion beim Hargreaves Prozess, «Ztschr. f.angew.Chem.», 1929, 47, p. 1085; N e u m a η η B., Salzsaure-Synthesen, ibid., 1924, p. 72; ibid., 1923, p. 317. П. Будников.