Позина М.Е. - Перекись водорода и перекисные соединения (1043378), страница 51
Текст из файла (страница 51)
ст. в паровой 'фазе содержатся лишь 2че' ч НвО,, тогда как в парах 357е-ного раствора находятся уже 4%, С возрастанием в концентрации кипящего рас- . к твора все большие и большие количества НвОв переходят лв гл ло лл ло со в дестиллат. Таким образом Ф'г 29 условия концентрирования путем простого упаривания Рис. 20. Кривые температур кипения и кондеисаццн смесей 14вΠ— Н,О, „Р„ особенно благопРиЯтны дли 17 мм рт. ст. растворов, имеющих концепт — кенввв кннвннв; и — ктнввв кннввнснннк грацию 11иже 30 О( Далее из рисунков следует, что, например, при давлении 17 мм паРовой фазе с 87н-ным содеРжанием НтОв соответствУет жидкаЯ ' фаза с 45т5 НаОв.
Таким образом, если из паровой фазы желательно получить высокопроцентиый раствор НеОь то необходимо применить фракционированную конденсацию и температуру кон- вещий Овъог 211 Ф денсации выбрать такой, чтобы она была ниже температуры кипения перекиси водорода,.но выше, чем у воды при данном давлении. Путем соответствующего изменения температуры конденсации можно получить конденсат, содержащий перекись водорода заданной концентрации.
При фракционированном охлаждении паров в вакууме очень трудно добиться соответствия между температурой охлаждающей воды и температурой конденсации паров даииого состава. Эта последняя особенно сильно зависит от имеющегося в системе давления, которое быстро изменяется в процессе дестилляции.
Зти затруднения можно преодолеть, если, согласно предложению Левенштей-. э на (герм. пат. 208038), применять для охлаждения паров кипящиежидко- к ау сти, находящиеся (вслед- э. ствие их пневматической связи с парами) под тем же давлением, что и по- гв следние. Дестиллируемая ю гр .ю ар уо ео и охлаждающая жидко- ле а>м .др м сти кипят, таким образом„рис. 21.
Кривые температур кипения н конпри одном и том же раз- денсацни смесей НвΠ— Н,Ое прн режении, и при изменении 30 мм рт. ст. давления в системе в одинаковой степени изменяются как температура кипения, так и температура конденсации. Кипение охлаждающей жндкостн в холодильнике поддерживается только смесью паров перекиси водорода и воды. В этом холодильнике конденсируются почти все пары перекиси водорода и небольшое количество водянЬ1х паров, тогда как незначительная часть паров перекиси водорода и основная часть водяных пиров подвергаются конденсации во втором холодильнике. Практически процесс концентрирования (до 30%«ной НтОв) разбавленных растворов перекиси водорода или смеси паров, полученных при нагревании растворов надсерной кислоты и содержащих 5% парообразной НвОь осуществляется путем фракционированной конденсации паров в колонне, в верхней части которой имеется дефлегматор (например из алюминия).
Работа под разрежением и большие количества перерабатываемых паров требуют применения крупных дефлегматоров с относительно большим сечением. В качестве охлаждающей жидкости пользуются водою. Температуру регулируют изменением количества воды. Обычно получают 35н(,-ные растворы перекиси водорода, однако не представляет затруднений приготовить даже 60% -пые. 14е 212 коицяитгигозлння НяОя гплгявлнням и дястилляцияй Выделения перекиси водорода яз смеси ее паров с водяными парами можно достигнуть, конечно, и обычной ректификацией. ° Так, известен способ Жобера, л" яо которому разбавленные растворы нагреваются в испарителе 3 (рис. 22) при помощи паров, проходящих через змеевик 4. Смесь паров НгОг и Н,О проходит через ректификационную колонну 1 с обычными тарелкат ии 2. Подымающиеся пары встречаются на тарелках с раз- Ю бавленным раствором перекиси водорода, подаваемым в середину колонны через штуцер 5 и стекающим с тарелок вниз.
л Более высококипяща я перекись водорода поглощается раствором, из которого одновременно происходит испарег яие воды. Последнее разделение смеси паров. происходит в верхней части ректификационяой колонны при помощи обратного холодильника б. Водяной пар конденсируется в з змеевиковом холодильнике 7„ и конденсат отводится через гяйг барометрическую трубку 8. Как только в испарителе 8, ряс. 22.
Установка яля ректяФяял- расположенном под колонной, ции Рззааалеиннх РастаоРов няОя РаствоР пеРекиси водоРода до- (ФР. Яат ьоазЮ. сгнгает требуемой когщентра- ции (около 30%), он сливается в:приемник 9. Процесс можно вести непрерывно. Чтобы избежать загрязнения концентрированного раствора примесями,.со-," держащимися в разбавленном растворе перекиси водорода, поступающем через штуцер б, в колонну вместо этого раствора вводят смесь паров перекиси и воды. Последняя получается 'либо испарением разбавленного раствора НгОь либо дестилляцией надсерной кислоты илн раствора персульфата. Колонна и тарелки изготовлены из керамики.
Очистка исходных материалов. Выход пря дестилляции тем больше, чем чище исходные материалы. Для предотвращения нежелательных потерь кислорода в процессе дестилляции необхо-, лимо предварительно удалить из раствора содержащиеся в нем. каталитпчески активные основания и кислоты, окислы металлов,. силикаты и пр. Мартин ~гг предлагает применять для очистки исходного раствора растворимые фосфаты и фториды. К исхол-. ылтявиляы лля лястилляпионной лпплвлтгвы 2Я ному кислому раствору добавляют небольшие количества фосфата натрия в твердом или растворенном виде и затем раствор нейтрализуют углекислым барием. После отстаивания в течение нескольких часов на холоду его фильтруют и в фильтрат добавляют небольшое.
количество кислого или среднего фторида натрия. Раствор слегка подкислЫют и после непродолжительного отстаивания либо фильтруют еще раз, либо прямо подвергают дестилляции. Раствор при атом может иметь как нейтральную, так и слабо- кислую реакцию. Вместо кислых фторидов можно применять и пггавиковую кислоту.,Если в растворе содержится свободная соляная кислота, то последняя нейтрализуется едким натром. Однако раствор не должен содержать свободную щеяочь, так как она сильно разлагает перекись водорода. В главе ХЧ11 (стр.
271 и сл.) будут описаны .другие методы очистки, а на стр. 273 и сл. — метод очистки, основанный на злектроосмотическом принципе. По предложению Левенштейиа, ам активность металлических катализаторов, например следов железа, платины и т. и., может быть ' уменьшена введением в раствор ничтожных количеств (около 0,2~7ч) пианистоволоролной кислоты нли ее солей. Конструкционные иатериалы Лли деетилляционной аппаратуры Выбор конструкцнонного материала для аппаратуры, применяющейся при концентрировании и дестилляцин,представляет собой нелегкую задачу.
Пригодными материалами оказываются: керамика, каменное литье, фарфор, стекло, кварц и т. и. Однако все они отличаются плохой теплопроволиостью, не выдерживают высокого давления и к тому же весьма хрупки. Вполне понятно, что при применении металлов в качестве конструкционных материалов аппаратурное оформление может быть более целесообразным и а болыпей степени соответствовать химическим и термическим условиям процесса, чем при применении керамических материалов.
Благодаря несравненно лучшей теплопроводностя мегаллснь возможно более быстрое испарение перекиси водорода из тонкого слоя жидкости. Золото и платина, хотя и стойки, но слишком дороги. Для успешного применения металлических поверхностей наср< из ири получении перекиси водорода путем дестялляции иадс< риой кислоты нли растворов персульфатов необходимо, чтобы чачсриалы, из которых изготовлены летали аппаратуры, соприкясаияциеся с холодным раствором, содержащим перекись водорода, ц с парами НгОа были индиферентны по отношеп|по л налссрной кислоте или к растворам персульфатов, а также ио отношению к 214 концентгиговлиие НеОе эплгивеиием и дестилляпиея парам НеОь Поэтому из металла можно изготовлять лишь поверхности нагрева, но не конденсационную установку.
Нагреватели, поверхность которых покрыта или орошается дестиллируемой или конденсируемой жидкостью, могут быть сделаны нз матерналов, которые хотя и действуют каталитически на надсерную кислоту (или персульфат) и перекись водорода, но стойки по отношению к отработанному раствору — к серной кислоте или концентрирО- ванным 'растворам сульфатов.
При этом необходимо, чтобы металлическая поверхность была всегда полностью покрыта слоем жидкости, надежно предохраняющим металл от воздействия паров перекиси водорода. Эти данные были получены в результате весьма тщательных исследований. ми Тантал ие действует каталитически ни на свободную, ни на связанную перекись водорода, даже при высокой температуре.'~е Если бы тантал не был столь дорогим и редким металлом, его можно было бы с успехом применять для изготовления дестилляционной и конденсацнонной аппаратуры, т. е. для труб, реторт и холодильников. Хальворсен '*" предложил в качестве материала для испарителей и конденсаторов олово, сурьму, а также сплавы, стойкие по отиошснво к перекиси водорода, например британский металл, не содержащий свинца и цинка, В этом же патенте описана фракционированная конденсация перекиси водорода с получением более двух фракций. Фр, пат.
684195 рекомендует применять в качестве конструкционных материалов для дестилляционной аппаратуры железо-кремнистые сплавы. Хромо;никелевые стали, например сталь Ч2Л, стойки лишь при содержании активного кислорода в растворе нс меигс 0,05 — 0,1%. Более стойки чистые хромо-никелевые сплавы, полученные методом вакуум-плавки и содержащие минимальные количества железа.
Рекомендуют применять алюмишгй, свинец и его сплавы (свинец-олово, свннец-сурьму, свинец-, ' серебро), '"'" Алюминий и его сплавы можно употреблять для изготовления только таких частей аппаратуры, которые соприкасаются с растворами, содержащими перекись водорода, лишь в течение непродолжительного времени, например, для изготовления холодильников, сборников, трубопроводов и т. д.
Для изготовления же аппаратуры, соприкасающейся с растворами в течение длительного времени и при высокой температуре, было предложено применять хромистую сталь; еы однако предложение это не получило практического применения, так как при работе с трубами из хромистой стали отработанный кислый раствор растворяет каталитически действующие вещества, что препятствует его дальнейшему использованию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
