Позина М.Е. - Перекись водорода и перекисные соединения (1043378), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Путем закалки р стояния или быстрым удалением перекиси водорода нз зоны реакции можно предотвратить ее разложение. Уже давно стремились использовать этот способ образования Н2 2 д ского получения перекиси водорода. Синтез перекиси из элементов дает возмо возможность избежать применения такого сырья, из которого в конечный продукт неизбежно попадают загрязняющие Т образом легко можно было бы получить чистую и даже концентрированную перекись водорода, лаго чему устранялась бы необходимость применения дорогостоящих 1 и трудоемких процессов ее очистки. Энергетические данные.
С энергетической точки зрения такои п оцесс был бы вполне рентабельным, так как, согласно уравне-,. Н О + Ч О =-Н О2 — 23,500 кал, расход энергии на ' 1000 г Н202 составляет 691 кал или примерно 0,8 квт- . ду т-ч. Сле ет,' вать что расход энергии будет таким же в случае применения;" в качестве исходных материалов вместо дь водорода и кислорода, т , так как необходимый для синтеза водород, об чается путем разложения волы; таким о разом су -.' ычно получ и тем же.
Теоретима ный процесс энергетически остается одним и мар ы 1250 Н О на 1 квг-ч. Однако, как показал опыт, ческий выход г ян го и и осуществлении сии 2 2 синтеза Н202 из элементов нли нз вод о па а и кислорода маис ансимальный выход по энергии всего 0%.от, . К го, астворы Н2О2 получаются сильно разба л в ен; ии кон ен-' ными, требующими экономически невыгодной операции нц ирования': Эти. о тоя . Э . бс яте2ьства и были причиной, что ни один из описываемых ниже спосо о пособов синтеза Н202 из элементов не был осуществлен в р промышленном масштабе. Большим препятствие с пои осуществлению п у ' но промышленного способа получения Н202 с мои22н2 тихого электр нческого разряда является также малая скорог гь образования перекиси водорода.
ОБРАЗОБАНББ НЕОЕ Б плАмени 133 Ф Образование Н202 в пламени ири высоких температурах. Самым старым способом синтеза НЕО2 из НЕ и 02 является воздействие воды на пламя СО, Н, илн их смесей — водяного или светильного газа. При этом образующаяся в пламени перекись водорода, благодаря охлаждению водой, предохраняется от термического разложения. Выход НЕО2 может быть повышен вдуванием в пламя воздуха. Наилучших результатов достигали при зажигании газов, выходящих под давлением из трубок, у самого выхода и когда пламя направлялось в воду.
Маленькое-пламя способствует лучшему выходу, чем большое, так как удельная поверхность соприкосновения с водой на единицу объема в последнем случае меньше. Однако даже при самых благоприятных условиях Траубе, предложившему. этот способ, удалось получить всего лишь 0,7%-ный раствор НЕО2. Из опытов Траубе, а также Вольфа "' следует, что при синтезе перекиси водорода термическим путем образукпся лишь очень разбавленные растворы, так как быстрый распад Н202 при высоких температурах препятствует получению более концентрированных растворов. Во всех оцнсываемых ниже способах синтеза НЕОЕ из элементов или из воды и кислорода предельная концентрация растворов 1т2.
При этой концентрации достигается равновесие между возникновением и разложением НЕО2. Если же иногда и удается повысить концентрацию перекиси водорода, то выход по энергии настолько уменьшается, что выигрыш в концентрации не может идти в сравнение с увеличением расхода энергии. Перекись водорода может быть получена путем нагревания водяного пара и кислорода при условии, что газы проходят зону нагрева с достаточной скоростью, — не менее 1 А2/се2с Так как в этом случае определенное значение имеет скорость относительного перемещения, то в движении могут находиться также и источники тепла, например, раскаленные стержни, электрические дуги, пламя водорода н т.
д. При этом способе получаются лишь 0,1 % -ные растворы Н202. Для повышения концентрации перекиси водорода было предложено о" коиденсировать лишь часть вдуваемого водяного пара, а именно — 1022 его. При этом кондеисируются не менее 502 перекиси водорода, содержащейся в,парах. Так как реакция образования Н,О2 по уравнению Н2 + 02 = = Н202 + 45500 кол протекает с уменьшением объема, то увеличение давления должно благоприятствовать повышению выхода Н202. Поэтому в швейц.
пат. 140 403 предлагается проводить синтез Н2 и 02 под давлением в 300 аг, при возможно более высокой температуре и в присутствии катализаторов. Для предот'- вращения взрыва реакционная смесь разбавлястся инертными газами или избытком водорода. В качестве катализатора применяется платинированная пемза, помещенная в газонепроницаемый аппарат, снабженный электрическим нагревателем. тихий электРический РЛЗРяд 135 получение НВОВ из ВОды или из элементОВ 134 Установлено, что при этом способе температура сгорания на катализаторе очень высока, вследствие чего происходит разложение значительной части образующейся НХОХ., поэтому газы, участвующие в реакции, необходимо очень сильно охлаждать. Взрывобезопасную смесь О, и Нь разбавленную азотом, охлаждают под давлением от 100 до 250 ат почти до температуры конденсации, соответствующей данному давлению (до — -80' при 100 ат и до — 10' при 250 ат), и пропускают над платинированной й или над железным катализатором на асбесте.
Продукты пемзой или кой темпе а- Р вакцин по возможности быстро охлаждают до низ " ртуры, путем ввода их в охлажденную до — 80' струю О,, Нх или Не. Сжигание можно производить при помощи электрического наг ева. Токи высокой частоты влияют на этот процесс каталитически. При описываемом способе перекись водорода увлекается в твердом состоянии охлаждающими газами и выделяется в специальных камерах. Охлаждение может быть произведено быстрым расширением газов, находящихся под высоким давлением. Выход НХОЕ по кислороду — 90% по сравнению с 54% при нормальном давлении.
В противоположность этому способу, австр. пат. 140 189 предлагает начинать реакцию между О., и Не при нормальном давле- ,' нии и продолж жать ее затем при остаточном давлении в 100 мм ' рт. ст. Пламя втягивается в разряженное пространство и охла- .' ждается водой. Вследствие сжигания в вакууме, реакция проте- '.,' кает на сравнительно большей поверхности, что благоприятствует ' образованию НХОИ Расход энергии при этом способе также,'. меньше, чем при применении высоких давлений. Из-за взрыноопасности концентрация водорода в газовой смеси:,"' не должна превышать нижнего безопасного предела; поэтомуг содержание Н4ОЕ ~в газе прн всех этих способак весьма мало. Тихий электрический разряд.
Хемптин предложил подвергать( не взрывающую смесь водорода с 3 — 4% кислорода действию ти-1 н2 хого электрического разряда. Смесь, содержащая 95% Ое и 5% Нь также не взрывает, однако в такой смеси получаются в 10 раз меньшие выходы пере-, одорода из-за образования озона, взаимодействуя с кото' рым перекись водорода разрушается, выделяя кислород. роц в газонепроницаемом сосуде, в котором расположен ряд, разрядных трубок, представляющих собой два концентрич ический. сгеклянных цилиндра длиной около 1О си.
Ширина промежуточй Ного пространства между цплиндрамн 2 44м. При помощи насосж глзовай смесь просасывается через разрядные трубки. Образуюньик и перекись водорода удаляется пз газовой смеси — поглощлетгя водой на дне сосуда. Поток газа циркулирует непрерывно, причем расходуемый на образование НХОХ кислород непрерывно НОН4МНИИ ~ГИ.
Если процесс ведут при такой температуре, при которой лишь очень небольшая часть продукта реакции может кондеисироваться на стенках сосуда, ме то изоляционные свойства разрядной трубки и выход по энергии повышаются, расход охлаждающей воды сокращается и та часть электрической энергии, которая переходит в тепловую, возвращается с горячей водой или паром. В этом случае становится возможным применять токи высокой частоты.
Однако при.определенных условиях такую температуру достаточно поддерживатЬ лишь на той части стенок сосуда, которая образует электрод."'" Выходы, получающиеся при этом способе, все же малы по сравнению с расходом энергии. Так, например, при применении разрядной трубки нз стекла с кольцевым разрядным пространством, ширина которого равна 6 мм н длина 1250 мм, при переменном токе в 50 периодов и напряжении 18000 в, при скорости газа 800 л/час и составе его 80% Ое и 20% Не образуется лишь 1,52 г НХОТ в час. Расход энергии на 1 кг НВОВ 108 квг-ч. Если сравнить этот расход с расходом энергии при электролитическом получении надсерной кислоты и ее солей с последующей дестнлляцией, равным ог 4 до 7 «вт-ч на 1кг 30%-ной НТОИ то становится ясными экономические преимуще. ства электрохимического способа.
При добавке в газовую смесь водяного пара в количестве, соответствующем насыщению при 40 — 60; достигаются лучшие выходы. Так, в специальном аппарате вместо 0,098 г НХОЕ в час удается при 20%-ной влажности смеси получить 0,217 г НХОХ в час. Горячие газы могут быть непосредственно использованы для обогрева дестилляционной колонны, так что и без дополнительного расхода энергии образуются более концентрированные растворы НХОИ При соответствующих размерах колонны можно непосредственно получать 30%-ный раствор НХОИ при этом в отходящих газах содержится не более 0,5% Н~ОЭ Эти газы смешиваются с новыми количествами водорода и кислорода и вновь поступают в разрядный аппарат. (Как уже указывалось в гл. Ш, способ синтеза перекиси водорода нз элементов с предварительной атомизацией водорода в ионизациопной камере (между конденсаторными пластинами из покрытого алюминием кварца, питаемыми тоном в 12000 в прн 9500 циклах) проверялся в Германии на опытной заводской установке мощностью О 2000 квт (на 4420 пластин, каждая размером 500 Р' ,500 мм).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
