Позина М.Е. - Перекись водорода и перекисные соединения (1043378), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Таким образом, сконден>н>нч>ап «месь паров„выходящую нз испарнтеля 17, а также из нспарнтеля !11, путем «га«срсдствевного охлаждения ее, можно получить высококопцентрн- рованную перекись водорода. Смесь же паров. огсасываеман нз первых двух нспарителей, в особенности из трубы 1, содержит относительно малые ко- Рнс. 29. Рнд последовательно включенных трубчатых испарнтелей. расположенных друг над другом (швей>ьпат.
174343). лнчества перекиси водорода и может быть сконцентрирована путем фравцноннроааниой конденсации. Описание вейсенштейнской дестнлляцяонной установки. В результате тщательных исследований удалось найти условия,"'а при которых дешевый свинец, каталитическя действующий, как все тяжелые металлы, на перекись водорода и разрушакицийся сам под ее влиянием, однако янди>рерентный по отношению к отработанному раствору, может быть применен п промышленном масштабе для дестилляции растворов, выделяющих перекись водорода.
При этом свинец оказывается стойким в течение длительного времени. Достигается это тем, что жидкость вместе с парами перекиси водорода протекает с большой скоростью через узкие нспарителъные трубки по длинному замкнутому пути. Повидимому, при этом раствор распределяется по стенкам труГнш в виде сплошного тонкого слоя, защищающего ее от воздействия паров перекиси водорода. Это имеет место также и длн тех частей труб, которые расположены ие вертикально. Очгнндп» исключительно высокая скорость потока уже сама по сгГи тпнже способствует устранению вредного взаимовлияния комша> н>пп реакционной смеси с материалом трубки. Кроме тоа>, инчзлшши часть очень длинного испарителя подвергаггси >н»н йгтнпю только серной, мононадсерной н надсерной кпгь г, »;к как перекись водорода в растворе еще не содержим н.
)! >ы>му эта часть свинцовой трубы вообще не подпер>;н»н ра>рушснию. Лишь после того, как вся надсерная кислота пг)нчпла н мопонадсерную, начинает образовываться перскнш, и >д«рода. Однако дестилляция НэОэ нз гастворов Нэ5.0 231 230 концннтгигованив Н Оэ хпагивэнивм и двстилдяциий к этому моменту скорость потока в узкой трубке достигает такого значения (200 км/час), что свинец и пары перекиси водорода не успевагот оказывать влияния друг на друга. Благодаря увеличению поверхности нагрева удается приме- пять толстые свинцовые трубы.
Это устраняет опасность их деформации, вызываемой тем, что снаружи они находятся под давлением пара, тогда как внутри их имеется вакуум. Большие размеры нагревательной поверхности способствуют также получению хорошего выхода, так как несмотря на существенное увеличение скорости потока жидкости, вследствие большой поверхности нагрева, достигается полное разложение исходного раствора и испарение перекиси водорода до выхода раствора из дестилляционного аппарата. Поверхности нагрева могут быть сделаны из свинца, но части, подвергающиеся воздействию паров перекиси водорода и холодных растворов, содержащих ее, должны быть изготовлены из керамических материалов.
Скорость потока жидкости обратно пропорциональна площади поперечного сечения трубы, т. е. она увеличивается с уменьшением последнего. Наоборот, скорость потока возрастает пропорционально количеству жидкости, протекающему в единицу времени. Выбором оптимального соотношения между длиной трубы и площадью попсрсчгиио сечения удается достигнуть таких скоростей (до 300 м/свк), что даже и очень длинных трубках исключается разложение перекиси водорода. Благодаря такой скорости, пары перекиси водорода, образующиеся в результате гидро- лиза, подвергаются нагреванию лишь в течение долей секунды.
Путем предварительных испытаний надо выбрать такое соотношение между длиной трубки, ее диаметром и количеством жидкости, протскшощнм в единицу времени, чтобы, несмотря на очень большую скорость протекания, происходило бы полное удаление перекиси водорода без разложения 'ее. Трубы, длиной от 30 до 60 м, должны иметь внутренний диаметр около 75 лл. Для компактности они свертываются в спираль. Подобная конфигурация, при которой создастся постоянный небольшой наклон, обладает еще тем преимущестьом, что позволяет создать более равномерный поток жидкости и газа. Новым в этом способе является то, что дестилляцию надсерной кислоты без разложения образующейся перекиси водорода можно проводить в длинных трубах из свинца, т. е.
из материала, каталптически разлагающего зто вещество. До этого при дестилляции всегда стремились, по возможности, укоротить путь дестиллируемой жидкости и паров для устранения потерь от их разложения; применяли трубы длиной от 1,5 до максимум 2,5 — 3 эг. Практик сиги жс осуществление описываемого способа десттшляции низпл<н.ь возможным, лишь благодаря применению очень боль- ших скоростей потока. Как показал опыт работы в Вейсенштейне, свинцовые трубы практически почти не разрушаются и служат от 1 до 3 лет.
Такой долгий срок службы обусловлен возможностью обогревания для~нных свинцовых труб паром низкого электролиза (плоти. 1,19). На рис. 30 схематически изображен подобный эиеевиковый испэритель для прото пюй жидкости. Металлический змеевик 1 окружен рубщпхой 2. Греющий пар подается через штуцер 8 и отводится через штуцер 4. Обрабатываемая жидкость поступает в змеевик из сосуда б через соединительный патрубох 6. Сосуд б, аатрубок 6, а также все примыкающие части аппаратуры, предназначенные ддя отделения пара от отработанной жидкости, сделавы из неиетиллических материалов, например, иэ стекла или иерамиии.
77 Рис. 30 и 3!. Схема проточного испаритеэя. Жидкость н газовые пузыри из металлической дестилэяцнонной трубки попадают через трубопровод 7 в сепаратор 8, в котором происходит отдсэгиис газообразной перекиси водорода от увлеченной жидкости. Последняи стекает через охлаждасмуго гпобразнуго трубку 9 в сборник для страси>тпппой жидкости 10, соединенный с вакуум-насосом. Пар, осаобождеппый от жидкости, отводится через колено П. Жидкосп подымается по гггиипи змеевика.
При достаточно бозьпюй скорости нспареии перекиси вьчп~юдв слой жидкости, прилегающий к поверхности нагрева, прсдстпппп< г гпбой концентрированную серную кислоту ипн концентрирощиный рпгтпор пп,и гриой кислоты, по отношению к которым свинец н другжс и< тилля и .хи«яптсриалы инертны. Жидкость и газовые пузыри удапяютсв из ычнлпп игхого испарителя 1 и виде тумана. Выход активного кислорода прп Гпшжс на электропитическои продукте, содержащем 280 з/л вадсе~иизй ив потна составляет йбп . Остаток содержится в отработанном растворе.
На рис. 31 представлен другой вариант этой схюы. Лсстиллнруеиая жидкость из сосуда 12 посгупаст непрерывным потопом и П псаря.шую металлическую трубку 13. Лй эасположеияую приблизительно вертииалыю. 232 концкнтгигованиа НЯОЯ УНАРивлнивм и двстилляциай Щндкосгь н газовые пузыри поднямаюгся по колену 14 к попадают а сепаратор 15, откуда жидкость через холоднльннк 1б сгекаег а сборник отработанного раствора 17. Сосуд 12, сепаратор 15 н конлеясатор (не нзсбраженный яа рисунке) должны быть изготовлены яз яндаферентных матерналоа, напрямер . вз керамякя.
Аппарат яейсенштейяской установки показан яа рас. 32. Внутри паровой рубашки 1 находится змееанкоаый нагреаатель 2, Оя нзгогоален нз толстостенной свинцовой трубы Я 75 мм, длиной 50 м ', н нмеег от )5 до 25 витков. Через патрубок 4 ззо- 3 лнгся пар, а через 4' стекает конденсат. честил. лнруемый раствор надсерной кислоты подается через верхний конец змеевика и аыгекает через его ннжпнй конец Последний выведен нз парозой рубашки наружу н непосредственно прксоедняея к пагрубку яз керамического материала. Смесь жидкости н пара попадает а кнслого. <<-:-::::::а .
е„,'з... а ж, скую трубу, а которой установлены фарфоровые решетки, предназначенные для отделения кяслоты ст паров переклон аодопода я поды. Через эмееаихн пропускается ог 200 до 250 л)час г серной кислоты, содержашей надсерпую кнс- 1 л<пу з количестве 25<<с. Вакуум раасн примерно г' 50 — !00 мм. На 1 кг ЗОяз-ного продукта расхолуются 5 кг пара. Рнс. 32. Саннцоаый зм< еаяк с паровой ру- башкой.
После отделения жидкости смесь паров воды и перекиси водорода попадает в конденсационные башни. Последние изготовлены из керамики, имеют высоту от 3 до 4 м, диаметр около 1 л< и заполнены фарфоровыми шарами или керамиковыми кольцами. Пары, содержащие около 5е<е Н40з, конденсируются в виде дву фракций, причем в конце концов получается 35ей-ный раствор перекиси водорода. Водяные пары конденсируются в особ башне, орошаемой холодной водой. Конденсат содержит от 0,1 до 0,2е/е НзОх и применяется для разбавления сильно концентрированной серной кислоты (плоти. 1,63), Образующейся в резуль- з тате дестилляпни раствора, до концентрации, употребляемой для злектролиза (плоти.
1,19). Другие способы дестилляции; дестнлляция с водяным паром. До сих пор описывались способы, отличавшиеся тем, что в процессе дестилляции происходило дальнейшее концентрирование раствора. Условия процесса выбирались такими, чтобы гндролиз и об>азованце перекиси водорода полностью заканчивались бы за время прохождения раствора через дестилляционну тру у. и р В одном из предложенных способов"' гидролиз надсериой кисл<ан или персульфатов в трубках протекает максимум иа еа; иа 50е<. до конца же перекисные соединения гидролизуются в процессе дссз нллнцнн с водяным паром.
Благодаря атому устраняется сильв с к шн вгрнрование раствора, вызывающее потери от разло- дестилляцня из РастаоРОВ ПЯРсульФАтА АммОния 233 жения. Таким образом, отличительной особенностью этого способа является дестилляция с водяным паром в колонне с насадкой. Дестиллируемая жидкость предварительно нагревается.
Этот нагрев вызывает гидролиз, степень которого стремятся свести к минимуму, так как образующаяся перекись водорода остается в жидкости и при полном гидролизе может легко разложиться. Конценггрирование прерывают тогда, когда надсериая кислота или персульфат црогидролизовались более, чем на 50%, Концентрированный раствор подвергают перегонке с водяным паром без дальнейшего испарения воды из раствора. Дестнлляционный аппарат представляет собой колонну, заполненную, например, керамиковыми кольцами. На рис.
ЗЗ изображен подобный аппарат. В батарею, состоящую нз вакуумных труб, окруженных нагревательными рубашками, подается раствор персульфата. Подача производится при-помощи питательного устройства, состоящего из капиллярной трубки, засасывающей определенные небольшие количества жидкости (по способу, предложенному в ам. пат. 358654). В батарее происходит выпаривание раствора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
