Анализ метода плазмохимической конверсии HCl в Cl2

Скачать

Рассмотрение основных лабораторных и промышленных методов получения хлора. Анализ кинетики плазмохимических процессов, определение основных механизмов конверсии. Изучение процесса получения хлора методом окислительной деструкции HCl в условиях плазмы.

Размер: 2,4 M
Тип: курсовая работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Расчет состава реакционной смеси и термодинамический анализ процесса
Степень конверсии мезитилена. Селективность продуктов. Теплота реакции. Зависимость перепада температур на входе и выходе от степени конверсии. Линейн...

Технология катализаторов конверсии монооксида углерода (НТК-4)
Технология переработки природного газа. Реакция паровой конверсии монооксида углерода - следующая стадия в схеме получения водорода после конверсии ме...

Научные основы каталитической конверсии углеводородом
В сборнике представлены обобщенные работы ведущих специалистов в области каталитической конверсии углеводородов. Рассмотрены кинетика и механизм катал...

Эксергетический анализ и управление энергоресурсами процесса конверсии метана
Технологическая схема производства аммиака и получения синтез-газа. Эксергетический анализ основных стадий паровоздушной конверсии метана. Термодинами...

Единая европейская валюта. Анализ финансовой деятельности ОАО Банк конверсии "Снежинский"
История становления Европейской валютной системы. Европейское экономическое сообщество. Программа создания валютного и экономического союза. Маастрихт...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУВПО

"Ивановский государственный химико-технологическиий университет"

Кафедра ТП и МЭТ

Квалификационная работа бакалавра

Анализ метода плазмохимической конверсии HCl в Cl2

Студент гр. 4/10:

Филимонов В.Г.

Руководитель:

Ефремов А.М.

Иваново 2008

Аннотация

В данной работе рассмотрены основные лабораторные и промышленные методы получения хлора, определены достоинства и недостатки отдельных методов. Проведен анализ кинетики плазмохимических процессов, определены основные механизмы конверсии. Показана возможность получения хлора методом окислительной деструкции HCl в условиях плазмы. Подобраны оптимальные параметры проведения процесса.

Объем квалификационной работы бакалавра 44 страницы, включая 13 рисунков, 5 таблиц и список используемых источников из 9 наименований.

хлор плазма конверсия окислительный

Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Применение хлора

1.2 Методы получения хлора

1.2.1 Лабораторные методы получения хлора

1.2.2 Основы электролиза

1.2.3 Устройство электролизера

1.2.4 Промышленные способы получения хлора

1.3 Плазма: основные понятия и свойства. Процессы, протекающие в плазме. Применение плазмы

Заключение

2. Методическая часть

2.1 Инструмент исследований

2.2 Объект исследований

3. Обсуждение результатов

3.1 Анализ кинетики плазмохимических процессов в чистом HCl

3.2 Анализ возможности получения хлора методом окислительной деструкции HCl в плазме смеси HCl+O2

Основные выводы по работе

Список используемой литературы

Введение

В наши дни хлор нашел широкое применение во многих отраслях хозяйства и промышленности. Он может применяться как в чистом виде так и в составе более сложных соединений. А так же использоваться на промежуточных стадиях производства каких-либо соединений. В промышленности хлор, главным образом, получают электролизом водного раствора NaCl. Электрохимическое получение хлора является одной из самых больших технологий в мире, однако она имеет существенных недостатка:

1. В технологии используются вредные и опасные вещества;

2. Колоссальные затраты электроэнергии.

Этот недостатки делают необходимимым разработку новой, альтернативной методики получения хлора.

В настоящее время одним из развивающихся направлений в науке являются плазмохимические технологии, которые имеют ряд преимуществ перед электрохимическими методами.

Целью настоящей работы являлось исследование возможности плазмохимической конверсии HCl в Cl2.

1. Литературный обзор

1.1 Применение хлора

Хлор представляет собой зеленовато-желтый газ с резким раздражающим запахом, состоящий из двухатомных молекул.

При обычном давлении он затвердевает при -101°С и сжижается при -34°С.

Плотность газообразного хлора при нормальных условиях составляет 3,214 кг/м3, то есть он примерно в 2,5 раза тяжелее воздуха и вследствие этого скапливается в низких участках местности, подвалах, колодцах, тоннелях. Газ растворим в воде: в одном объеме воды растворяется около двух его объемов.

Образующийся желтоватый раствор часто называют хлорной водой. Химическая активность его очень велика - он образует соединения почти со всеми химическими элементами.

Поэтому применение его разнообразно.

Хлор применяют во многих отраслях промышленности, науки и бытовых нужд:

1. В производстве поливинилхлорида, пластикатов, синтетического каучука, из которых изготавливают: изоляцию для проводов, оконный профиль, упаковочные материалы, одежду и обувь, линолеум и грампластинки, лаки, аппаратуру и пенопласты, игрушки, детали приборов, строительные материалы. Поливинилхлорид производят полимеризацией винилхлорида, который чаще всего получают, обрабатывая ацетилен хлористым водородом:

HC ? CH + HCl > CH2 = CHCl (1.1.1)

2. Отбеливающие свойства хлора известны с давних времен, хотя не сам хлор "отбеливает", а атомарный кислород, который образуется при распаде хлорноватистой кислоты:

CI2 + H2O > HCI + HCIO > 2HCI + O* (1.1.2)

Этот способ отбеливания тканей, бумаги, картона используется уже несколько веков.

3. Производство хлорорганических инсектицидов - веществ, убивающих вредных для посевов насекомых, но безопасные для растений. На получение средств защиты растений расходуется значительная часть производимого хлора. Один из самых важных инсектицидов - гексахлорциклогексан (часто называемый гексахлораном). Это вещество впервые синтезировано еще в 1825 году Фарадеем, но практическое применение нашло только через 100 с лишним лет - в 30-х годах нашего столетия.

4. Использовался как оружие массового поражения и в производстве других отравляющих веществ массового поражения: иприт, фосген. Иприт был впервые использован как оружие массового поражения в 1915 году немецкими войсками в бельгийском городке Ипр, отсюда и название - "иприт".

5. Для обеззараживания воды (хлорирования) применяют хлор, двуокись хлора, хлорамин и хлорную известь. Наиболее распространённый способ обеззараживания питьевой воды основан на способности свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микроорганизмов, катализирующие окислительно-восстановительные процессы.

6. В химическом производстве для производства соляной кислоты, хлорной извести, бертолетовой соли, хлоридов металлов, ядов, лекарств, удобрений.

7. В металлургии для производства чистых металлов: титана, олова, тантала, ниобия.

8. Как индикатор солнечных нейтрино в хлор-аргонных детекторах [1].

Более наглядно масштабы применения хлора представлены на рис. 1.1.1:

Рис. 1.1.1 Масштабы применения хлора

1.2 Методы получения хлора

1.2.1 Лабораторные методы получения хлора

В лабораторных условиях хлор получают действием различных окислителей на соляную кислоту, например:

МnО2 + 4НСl = МnСl2 + Сl2^ + 2Н2О (1.2.1.1)

Еще более эффективно окисление проводится такими окислителями, как РbО2, КМnО4, КСlO3, К2Сr2О7 [2]. Или перманганатом калия на соляную кислоту [1]:

2KMnO4 + 16HCl > 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2^ +8H2O (1.2.1.2)

Так же хлор можно получить термическим разложением хлорида меди:

2CuCl2 = 2CuCl + Cl2^ (1.2.1.3)

Однако в промышленных масштабах хлор получают электрохимическим способом. В результате электролиза раствора соли получают хлор и каустическую соду. Чаще всего используют хлорид натрия NaCl, однакотакже можно применять хлорид калия KCl [3].

2NaCl + 2H2O = Cl2 ^ + 2NaOH +H2 ^ (1.2.1.4)

В основе электрохимической технологии лежит процесс электролиза водного раствора NaCl .

1.2.2 Основы электролиза

Электролиз - совокупность электрохимических окислительно-восстановительных процессов, происходящих при прохождении электрического тока через электролит с погруженными в него электродами. На катоде катионы восстанавливаются в ионы более низкой степени окисления или в атомы, например:

Feі+ + e- = FeІ+ (1.2.2.1)

Сu?І+ + 2е- = Сu (1.2.2.2)

Нейтральные молекулы могут участвовать в превращениях на катоде непосредственно или реагировать с продуктами катодного процесса, которые рассматриваются в этом случае как промежуточные вещества электролиза. На аноде происходит окисление ионов или молекул, поступающих из объема электролита или принадлежащих материалу анода; в последнем случае анод растворяется или окисляется. Например:

4OH- + 4e- = 2H2O + O2 (1.2.2.3)

Cr3+ + 3OH- +H2O = CrO42- + 5H+ + 3e- (1.2.2.4)

Электролиз включает два процесса: миграцию реагирующих частиц под действием электрического поля к поверхности электрода и переход заряда с частицы на электрод или с электрода на частицу. Миграция ионов определяется их подвижностью и числами переноса. Процесс переноса нескольких электрических зарядов осуществляется, как правило, в виде последовательности одноэлектронных реакций, то есть постадийно, с образованием промежуточных частиц (ионов или радикалов), которые иногда существуют некоторое время на электроде в адсорбированном состоянии.

Скорости электродных реакций зависят от состава и концентрации электролита, материала электродов, электродного потенциала, температуры, гидродинамических условий. Мерой скорости служит плотность тока - количество переносимых электрических зарядов через единицу площади поверхности электрода в е...