Раздел 5. Производство хлорида железа (III)

Раздел 5. Производство хлорида железа (III)

5.1 Общая информация

Хлорид железа (III) (железо хлорное, трихлорид железа, химическая формула FeCl ₃) производится в виде водного раствора (внешний вид - жидкость буровато-коричневого цвета).

Хлорное железо применяют в качестве коагулянта для водоочистки, в качестве катализатора в органическом синтезе, в радиотехнике для травления печатных плат.

Хлорное железо получают абсорбцией абгазного хлора водным раствором хлористого железа в абсорбционных колоннах с насадкой из колец Рашига с получением на выходе водного раствора хлорного железа.

5.2 Описание технологических процессов, используемых в производстве хлорного железа

Промышленный способ получения хлорного железа - абсорбция абгазного хлора водным раствором хлористого железа.

Взаимодействие абгазного хлора с раствором хлористого железа осуществляется в абсорбционных колоннах насадочного типа по реакции:

Cl ₂ + FeCl ₂  FeCl ₃.

Хлористое железо в виде водного раствора получается в результате реакции восстановления хлорного железа стальной стружкой. Процесс восстановления хлорного железа протекает по реакции:

FeCl ₃ + Fe FeCl ₂.

Кроме основной реакции, в реакторе идет реакция взаимодействия стальной стружки с соляной кислотой, содержащейся в растворе хлористого железа:

2HCl + Fe FeCl ₂ + H ₂.

Реакция восстановления протекает в реакторе, в нижнюю часть которого непрерывно подается водный раствор хлорного железа, а сверху периодически загружается металлическая стружка. Периодичность загрузки стружки определяется по температуре в реакторе. При снижении температуры до 80 °C в реактор догружается стружка железа малыми объемами до начала увеличения температуры. Концентрация хлористого железа в водном растворе поддерживается путем добавления воды в реакционную массу после реактора.

Технологическая схема производства хлорного железа приведена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Принципиальная схема производства хлорного железа

Описание технологического процесса производства хлорного железа приведено в таблице 5.1, перечень основного оборудования производства хлорного железа приведен в таблице 5.2.

Таблица 5.1 - Описание технологического процесса производства хлорного железа

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Продукты и полупродукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Хлор абгазный Хлористое железо	Абсорбция абгазного хлора	Абгазы Хлорное железо потребителю Хлорное железо на стадию восстановления	Хлорное железо, хлор, гидроксид натрия	Абсорбционные колонны насадочного типа, емкостное оборудование
Хлорное железо Стружка металлическая Вода	Восстановление хлорного железа	Хлористое железо	Шлам	Восстановитель, холодильники, емкостное оборудование

Таблица 5.2 - Основное технологическое оборудование производства хлорного железа

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Абсорбционные колонны	Абсорбция абгазного хлора	Вместимость 16,1 м 3, диаметр 1000 мм, высота 22 300 мм, насадка - нестандартные кольца Рашига, среда - водный раствор хлористого, хлорного железа
Буфер абгазного хлора	Прием абгазного хлора	Вертикальный аппарат, вместимость 10 м 3, диаметр 2000 мм, высота 4430 мм, давление 1,6 МПа, среда - хлор
Холодильники	Охлаждение раствора хлористого железа	Вертикальный кожухотрубный теплообменник, площадь поверхности теплообмена 42 м 2
Восстановитель	Восстановление хлорного железа	Вертикальный аппарат, вместимость 12 м 3, диаметр 2200 мм, высота 6000 мм, давление - атмосферное, среда - водный раствор хлорного, хлористого железа

5.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве хлорного железа

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве хлорного железа приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве хлорного железа

Наименование	Единицы измерения	Расход на 1 тонну хлорного железа
		минимальный	максимальный
Хлор абгазный диафрагменный или хлоргаз осушенный в пересчете на 100 %-ный хлор	т/т	0,49	0,7635
Металлы черные вторичные, стружка стальная 14А	т/т	0,44	0,484
Вода оборотная	м 3/т	48	100
Теплоэнергия	Гкал/т	0,24	2,58
Электроэнергия		50	200

Характеристика выбросов загрязняющих веществ, образующихся при производстве хлорного железа, приведена в таблице 5.4.

Таблица 5.4 - Выбросы в атмосферу при производстве хлорного железа

Источники выбросов	Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 тонну хлорного железа, кг/т
			минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Насадочная абсорбционная колонна, щелочная ловушка	Железа трихлорид (в пересчете на железо)	-	-	0,0858	-
	Хлор	-	-	0,227	-

Производственные сточные воды не образуются. Хозбытовые сточные воды направляются на собственные биологические очистные сооружения с последующим направлением очищенных вод на гидротехнические сооружения - пруды-испарители. Сбросы в водный объект отсутствуют.

Основным отходом является отход восстановления хлорного железа стальной стружкой в количестве 250,4 кг на 1 т продукта (направляется на объект использования (утилизации), обезвреживания и размещения отходов).