Раздел 7. Производство хлорида железа (III)

Раздел 7. Производство хлорида железа (III)

7.1 Общая информация

Хлорид железа (III) (железо хлорное, трихлорид железа, химическая формула FeCl₃) производится в виде водного раствора (внешний вид - жидкость буровато-коричневого цвета). В соответствии с требованиями [31] продукт должен иметь следующие показатели (см. таблицу 7.1).

Таблица 7.1 - Технические характеристики хлорного железа [31]

Наименование показателя	Марка А	Марка Б
Массовая доля железа хлорного, %, не менее	40	30
Массовая доля железа хлористого, %, не более	1	1
Массовая доля нерастворимых в воде веществ, %, не более	2	2
Массовая доля кислоты соляной, %, не более	1,5	2,0
Плотность при 20 °С, г/см3, не менее	1,41	1,29

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.

7.2 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:

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

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

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 приведена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Принципиальная схема получения хлорного железа

Описание технологического процесса приведено в таблице 7.2, перечень основного оборудования производства приведен в таблице 7.3.

Таблица 7.2 - Описание технологического процесса производства хлорного железа

Входной поток	Подпроцесс	Выходной поток	Основное технологическое оборудование	Эмиссии
Хлор абгазный. Хлористое железо	Абсорбция абгазного хлора	Абгазы. Хлорное железо потребителю. Хлорное железо на стадию восстановления	Абсорбционные колонны насадочного типа, емкостное оборудование	Хлорное железо, хлор, гидроксид натрия
Хлорное железо. Стружка металлическая. Вода	Восстановление хлорного железа	Хлористое железо. Шлам	Восстановитель, холодильники, емкостное оборудование	-

Таблица 7.3 - Перечень основного оборудования производства хлорного железа

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Абсорбционные колонны	Абсорбция абгазного хлора	Вместимость 16,1 м3, 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 м3, диаметр 2000 мм, высота 4430 мм, давление 1,6 МПа, среда - хлор
Холодильники	Охлаждение раствора хлористого железа	Вертикальный кожухотрубный теплообменник, площадь поверхности теплообмена 42 м2
Восстановитель	Восстановление хлорного железа	Вертикальный аппарат, вместимость 12 м3, диаметр 2200 мм, высота 6000 мм, давление - атмосферное, среда - водный раствор хлорного, хлористого железа

7.3 Нормы расхода сырья и энергоресурсов

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов приведены в таблице 7.4.

Таблица 7.4 - Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве хлорного железа

Наименование ресурсов	Единица измерения	Расход на 1 т продукции
		Минимальный	Максимальный
Хлор абгазный диафрагменный или хлоргаз осушенный в пересчете на 100%-ный хлор	т	0,49	0,7635
Металлы черные вторичные, стружка стальная 14А	т	0,44	0,484
Вода оборотная	м3	62	100
Теплоэнергия	Гкал	0,24	2,58
Электроэнергия		50	200

7.4 Текущие уровни эмиссии при производстве хлорного железа

7.4.1 Выбросы в атмосферу при производстве хлорного железа

Выбросы в атмосферу при производстве хлорного железа приведены в таблице 7.5.

Таблица 7.5 - Выбросы в атмосферу при производстве хлорного железа

Источники выброса	Наименование	Метод очистки, повторного использования	Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну 1 т продукции, кг/т
			Минимальное	Максимальное	Среднее
Насадочная абсорбционная колонна, щелочная ловушка	Железа трихлорид (в пересчете на железо)	-	-	-	0,0833
	Хлор	-	-	-	0,227

7.4.2 Обращение со сточными водами

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.

7.4.3 Отходы производства хлорного железа

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