Спосіб одержання хлориду феруму (ііі)

Реферат: Спосіб одержання безводного трихлориду феруму шляхом хлорування оксидів феруму хлорангідридами карбону при підвищених температурах. Крім цього, оксиди феруму з нижчими ступенями окиснення перед хлоруванням окисляють повітрям чи киснем з коефіцієнтом надлишку 1,5÷1,7 при температурах вище 600 °С до вищих ступенів окиснення і окислений продукт хлорують хлорангідридами карбону в температурному режимі 350-600 °С. UA 92531 U (12) UA 92531 U UA 92531 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області одержання безводних хлоридів металів, зокрема до способів одержання безводного хлориду феруму (III) із оксидів заліза. Відомий спосіб одержання FeCl3 хлоруванням ферум (III) оксиду хлоридом водню при температурі 600-950 °C (Пискунов И.Н., Орлов А.К., Теляков Н.М. - Изв. вузов. Цветная металл. 1977, № 4, с. 15). Недоліками відомого способу є одержання хлориду заліза з домішками води. Для усунення вологи необхідно проводити його термообробку, що призводить до часткового виділення хлору за рахунок гідролізу. Відомий спосіб одержання хлориду феруму (III) шляхом взаємодії Fe2O3 із хлором в присутності твердого відновника - коксу (Ильичев В.А., Владимирова А.М. - Титан и его сплавы (изд. АН СССР), 1961, вып. 5, с. 233.; Heubel J. - Bull. Soc. chim, France, 1954, № 11-12, p. 14731477). Недоліками відомого методу є високий температурний режим та висока енергоємність процесу, що визвано необхідністю відновлення Fe2O3 вуглецем, високий температурний режим веде до утворення FeCl2 в результаті термічного розкладання FeCl3, який забруднює кінцевий продукт. Найбільш близьким по технічній суті є спосіб одержання FeCl3 хлоруванням оксидів заліза тетрахлоркарбоном при температурі 500 °C з попередньою термообробкою Fe2O3 для усунення вологи не вище 150 °C (Ивашенцев Я.И. Канд. Дис. Томск, Томский гос. ун-т им. В.В. Куйбышева, 1960). Недоліками відомого методу є підвищений розхід хлоруючих засобів при хлоруванні оксидів заліза, які вміщують їх суміш з нижчими ступенями окиснення феруму (FeO, Fe3O4), та забруднення продукту піролізним вуглецем, який утворюється за рахунок конверсії ССl4 згідно із схемою реакції: 4FeO+3ССl4=4FeCl3 + С + 2СО2 В основу корисної моделі поставлена задача збільшення ступеня використання хлоруючих засобів та зменшення забруднення кінцевого продукту. Для досягнення поставленої задачі перед хлоруванням хлорангідридами матеріалу, що вміщує оксиди заліза та інших елементів в нижчих ступенях окиснення, для окиснення оксидів у вищі ступені окиснення проводять термообробку вихідної сировини в атмосфері кисню або повітря (коефіцієнт надлишку 1,5÷1,7) при температурах вище 600 °C і окислені оксиди хлорують хлорангідридами карбону в температурному режимі 350-600 °C. Хлорування оксидів при температурах вище 600 °C проводити недоцільно із-за дисоціації хлорангідридів на хлор і карбон (II) оксид або карбон: СОСl2 = СО + Сl2 ССl4 = С + 2Сl2 При температурах нижче 350 °C хлорування оксидів заліза проводити не бажано. Необхідно, щоб хлорид феруму (III) в реакційній зоні знаходився в газовому стані, а з пониженням температури нижче 310 °C FeCl3 конденсується. Спосіб здійснюється наступним чином: сировина, що вміщує оксиди заліза з різними ступенями окиснення, з бункера надходить в шнековий нагрівач, куди подають паливо та кисень або повітря. Паливо спалюють з коефіцієнтом надлишку повітря 1,5-1,7. В нагрівачі при температурі 600-700 °C відбувається сушіння матеріалу та окиснення оксидів з нижчих ступенів окиснення до вищих: 4FeQ+O2=2Fe2O3 4Fe3O4 + О2=6Fe2O3 Нагрітий матеріал до 600 °C з шнекового нагрівача надходить в обмінний реактор шнекового чи іншого типу, куди прямотечією подають галоїдоангідриди карбону (ССl4, СОСl2), де при температурі 350-600 °C відбувається обмінний процес між оксидами феруму (III) та ССl4 чи СОСl2 згідно зі схемою реакцій: 2Fe2O3+3ССl4=4FeCl3+3СО2 Fe2O3+3СОСl2=2FeCl3+3CO2 Газові продукти надходять в циклон, а далі на електрофільтр, де очищаються від грубодисперсних часток. Очищені газофазні продукти охолоджують до 350 °C у холодильнику і подають в конденсатор, де при температурі нижче 310 °C відбувається конденсація FeCl3. Газові продукти після конденсації очищають від хлору, зрошуючи їх содовим розчином, і викидають в атмосферу. Хлорид феруму (III) далі піддають перегонці з метою відділення домішок і подають на розфасовку як готовий продукт. Приклад 1. 1 UA 92531 U 5 10 15 20 25 Беруть 5 г FeO марки ХЧ, завантажують в скляний реактор, який поміщають в електропіч. При 600-700 °C через реакційну зону протягом 30 хв. переганяють 2 л кисню. При цьому відганяється волога і FeO окислюється до Fe2O3. Реактор промивають сухим вуглекислим газом і при температурі 350-600 °C переганяють через реакційну зону 8,1 г CCl4. В результаті одержують 11,2 г FeCl3 Вихід хлориду феруму (III) становить 99,2 %. Приклад 2. Беруть 5 г Fe3O4 марки ХЧ, завантажують в скляний реактор, який встановлюють в електропіч і промивають сухим вуглекислим газом, і при 600-700 °C пропускають 2 л повітря. При цьому Fe3O4 окисляється до Fe2O3. Через реакційну зону протягом однієї години при температурі 350-600 °C пропускають 4,7 мл ССl4. В результаті одержують 10,5 г FeCl3 (вихід 98,5 %). Приклад 3. Беруть 5 г магнітного залізняку, що містить (%, мас.) 31 % FeO і 69 % Fe2O3, завантажують в скляний реактор, встановлюють його в електропіч, де окисляють FeO до Fe2O3, пропускаючи повітря при 600-700 °C. Промивають реактор сухим вуглекислим газом: і через реакційну зону при 350-600 °C переганяють протягом 60 хв. 2,17 л фосгену. З газофазних продуктів конденсують 10,5 г FeCl3. Приклад 4. Беруть 1000 кг магнітного залізняку, що містить (%, мас.) 31 % FeO і 69 % Fе2О3, завантажують у бункер, де прокалюють в атмосфері повітря при 600-700 °C. Прокалений матеріал завантажують у реактор і протягом години при температурі 350-600 °C прямотечією пропускають 945 л ССl4. З газових продуктів конденсують 2100 кг FeCl3. Запропонований метод одержання FeCl3 дає можливість збільшити ступінь використання хлоруючих реагентів, зменшити забруднення кінцевого продукту піролізним вуглецем із-за конверсії хлорангідридів карбону. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб одержання безводного трихлориду феруму шляхом хлорування оксидів феруму хлорангідридами карбону при підвищених температурах, який відрізняється тим, що оксиди феруму з нижчими ступенями окиснення перед хлоруванням окисляють повітрям чи киснем з коефіцієнтом надлишку 1,5÷1,7 при температурах вище 600 °С до вищих ступенів окиснення і окислений продукт хлорують хлорангідридами карбону в температурному режимі 350-600 °С. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2