沸腾氯化炉和熔盐炉的区别
熔盐锅炉是以三元或二元无机熔盐(硝酸钾、硝酸钠、亚硝酸钠等的混合物)为传热介质,以煤、燃油或燃气为燃料加热,利用熔盐循环泵强制液相循环,将热能输送给用热设备后,继而返回重新加热的特种工业锅炉。整个锅炉系统主要由化盐循环系统、燃烧系统和供热系统等部分组成。
1、确保燃料的品质,锅炉燃烧产生氯化氢的原因是燃料中含有氯元素或其化合物。
2、控制燃料和空气的比例,不然会导致部分燃料没有完全燃烧,会产生氯化氢等有害气体。
3、定期清洗管道设备,在长时间运行后,锅炉内的管道和设备表面可能会积累氯化氢等有害物质,这些物质会进一步加剧氯化氢的产生。
4、安装氯化氢检测仪器,采取相应的控制措施,以避免对环境和人体健康造成伤害。
四氯化钛是钛及其化合物生产过程中的中间产物,也是钛工业生产的重要原料。主要用于生产镁法海绵钛、氯化法钛白粉、以及烯烃类化合物的催化剂等,还可广泛应用于化工、电子、农业及军事等诸多领域。
自20世纪50年代实现大规模生产以来,四氯化钛产品已渗透到现代社会的各个方面,并起到了重要的推动作用。
根据我国钛工业发展规划,四氯化钛供应市场潜力巨大。因此,在提高四氯化钛产量的同时,通过改进工艺流程,尽可能提高四氯化钛产品的质量具有重要意义。[1-2]
四氯化钛生产工艺[3-6]
对于四氯化钛的生产过程,虽然各个国家工艺流程上稍有差异,但主要是由配料、氯化、精制三个环节组成。
1、配料
配料工段来自高位料仓[i]合格粒度的富钛料与破碎、干燥后的石油焦按一定配料比加入到螺旋输送机,经初混后送入流花器,风送至氯化工段,经旋风和布袋收尘卸入混合料仓,供氯化炉使用。
2、氯化
氯化工艺主要有沸腾氯化、熔盐氯化和竖炉氯化三种方法,沸腾氯化是现行生产四氯化钛的主要方法(中国、日本、美国采用),其次是熔盐氯化,而竖炉氯化已被淘汰。沸腾氯化一般是以钙镁含量低的高品位富钛料为原料,而熔盐氯化则可使用含高钙镁的原料。
①沸腾氯化
沸腾氯化也称流态化氯化,是中国近几年普遍采用的生产方法,在美国、日本等国家也应用广泛。
流态化氯化制取四氯化钛所使用的固体物料还有作为还原剂的石油焦,为使2种混合物料在流态化氯化过程中保持良好的流化状态,应控制它们的粒径,使其平均颗粒的单位质量相近,并能在同一气速下得到相近的真速度,以确保在同一流化层湍动,在接触的表面进行反应。因此,如果富钛料粒径为0.1-0.4mm,则石油焦的粒径就应控制在0.25-1.5mm为宜。
流态化氯化的操作温度一般控制在1000-1050℃,在此温度下富钛料发生加碳氯化反应。在实际的生产中,准确的配炭比、氯料比、混合料粒度以及合适的氯化温度是影响沸腾氯化的关键因素。
AlCl3采取“YCl3”结构,为Al3+立方最密堆积层状结构,而AlBr3中Al3+却占Br−最密堆积框架的相邻四面体间隙。熔融时AlCl3生成可挥发的二聚体Al2Cl6,含有两个三中心四电子氯桥键,更高温度下Al2Cl6二聚体则离解生成平面三角形AlCl3,与三氟化硼(BF3)结构类似。
氯化铝是无色透明晶体或白色而微带浅黄色的结晶性粉末。氯化铝的蒸气或溶于非极性溶剂中或处于熔融状态时,都以共价的二聚分子(Al2Cl6)形式存在。可溶于水和许多有机溶剂。水溶液呈酸性。芳烃存在下,氯化铝与铝混合可用于合成二(芳烃)金属配合物。例如,二苯铬就是通过特定金属卤化物经由Fischer-Hafner合成制备的。
基本介绍
中文名:氯化铝
英文名:aluminium chloride
别称:无水氯化铝
化学式:AlCl3
分子量:133.34
CAS登录号:7446-70-0
熔点:194℃
沸点:181℃
水溶性:易溶
密度:2.44g/cm3
外观:白色粉末
套用:冶金工业
简介
氯化铝,化学式为AlCl3,是铝的氯化物。氯化铝熔点、沸点都很低,会升华,为共价化合物。熔化的氯化铝不易导电,与大多数含卤素离子的盐类(如氯化钠)不同。
AlCl3采取“YCl3”结构,为Al3+立方最密堆积层状结构,而AlBr3中Al3+却占Br−最密堆积框架的相邻四面体间隙。熔融时AlCl3生成可挥发的二聚体Al2Cl6,含有两个三中心四电子氯桥键,更高温度下Al2Cl6二聚体则离解生成平面三角形AlCl3,与BF3结构类似。
氯化铝是无色透明晶体或白色而微带浅黄色的结晶性粉末。氯化铝的蒸气或溶于非极性溶剂中或处于熔融状态时,都以共价的二聚分子形式存在。可溶于水和许多有机溶剂。水溶液呈酸性。芳烃存在下,氯化铝与铝混合可用于合成二(芳烃)金属配合物。例如,二苯铬就是通过特定金属卤化物经由Fischer-Hafner合成制备的。
物理性质
氯化铝,白色颗粒或粉末,有强盐酸气味,工业品呈淡黄色。易溶于水、醇、氯仿、四氯化碳,微溶于苯。熔化的氯化铝不易导电,和大多数含卤素离子的盐类(如氯化钠)不同。氯化铝的水溶液完全解离,是良好的导电体。
氯化铝
无水氯化铝在178℃升华,它的蒸气是缔合的双分子。在空气中能吸收水分,一部分水解而放出氯化氢。
AlCl3采取“YCl3”结构,为Al立方最密堆积层状结构, 而AlBr3中Al却占Br最密堆积框架的相邻四面体间隙。熔融时AlCl3生成可挥发的二聚体(AlCl3)2,含有两个三中心四电子氯桥键,更高温度下(AlCl3)2二聚体则离解生成平面三角形AlCl3,与BF3结构类似。
氯化铝为无色透明晶体或白色而微带浅黄色的结晶性粉末。极易吸收水分并部分水解放出氯化氢而形成酸雾。易溶于水并强烈水解,溶液显酸性。也溶于乙醇和乙醚,同时放出大量的热。六水合氯化铝为无色斜方晶体,密度 2.398g/cm3,100℃时分解。
化学性质
氯化铝是强路易斯酸, 可和路易斯硷作用产生化合物,甚至也可和二苯甲酮和均三甲苯之类的弱路易斯硷作用。 若有氯离子存在,氯化铝会生成四氯合铝酸根离子(AlCl4-):
AlCl3(aq) + Cl-(aq) ⇌ AlCl4-(aq)
在水中,氯化铝会部分水解,形成氯化氢气体或H3O+离子。其水溶液和其他含铝物质的溶液相同,含有水合铝离子,跟适当份量的氢氧化钠反应可生成氢氧化铝沉淀:
AlCl3(aq) + 3 NaOH(aq) =Al(OH)3(s) + 3NaCl(aq)
AlCl3(aq) + 3 H2O =AlO2-+ 3HCl + H3O+
Al2O3+3C+3Cl2=△=2AlCl3+3CO
2Al+3Cl2=△=2AlCl3
工业氯化铝
AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O
氯化铝容易潮解,由于水合会放热,遇水可能会爆炸。它会部分水解,释放氯化氢或盐酸。
溶液呈酸性,这是由于铝离子部分水解造成的。
[Al(H2O)6]3+ + H2O ⇌ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H3O+
主要用途
1.氯化铝主要用在傅-克反应 中,例如以苯和光气为原料制备蒽醌,套用于染整工业中。 在广义的傅-克反应中,醯氯或卤代烷和芳香族物质的反应式如右:
2.苯及其衍生物在发生上述反应时,主产物是对位的异构物。相比较下,烷基化反应涉及的问题较多,不如醯基化反应套用广泛。无论是哪种反应,氯化铝和其他原料和仪器都必须是中等乾燥的,少量的水有助于反应进行。
由于氯化铝可与反应产物配位,因此套用在傅克反应时,它的用量必须与反应物相同,而非“催化量”。反应后的氯化铝很难回收,会产生大量的腐蚀性废料。为了达到绿色化学的要求,化学家开始使用氟化钇或氟化镝来替代氯化铝,减少污染。
氯化铝也常用来将醛基加在苯环上,如加特曼-科赫反应用一氧化碳、氯化氢、氯化铝及氯化亚铜为催化剂。
3.氯化铝在有机化学中有很广泛的套用。 它可以催化Ene反应,比如3-丁烯-2-酮(甲基乙烯基甲酮)与香芹酮加成:
4.AlCl3也常用在烃类聚合反应和异构化反应中,重要的例子包括 工业上乙苯的生产。乙苯可用于进一步制备苯乙烯、聚苯乙烯以及用作清洁剂的十二烷基苯。
芳烃存在下,氯化铝与铝混合可用于合成二(芳烃)金属配合物。例如,二苯铬就是通过特定金属卤化物经由Fischer-Hafner合成制备的。
低浓度的硷式氯化铝常是防汗药的成分之一,而多汗症患者在使用时浓度会高些(12%或更高)。
5.用作有机合成的催化剂,如石油裂解、合成染料、合成橡胶、合成洗涤剂、医药、香料等;
6.用于制造农药、有机铝化合物、酞菁系有机颜料用催化剂、乙基苯制造用催化剂;
7.用于金属冶炼、润滑油合成;
8.食品级产品用作膨松剂、清酒等防变色剂及果胶的絮凝剂;
9.用作分析试剂、防腐剂、媒染剂。
制备方法
实验室制法
实验室用铝和盐酸在常温条件下制备(2Al+ 6HCl == 2AlCl3 + 3H2↑)。在加热条件下可以加速制备。
若用结晶氯化铝制备无水氯化铝,由于其极易水解,需在氯化氢氛围下加热使其失去结晶水,或用亚硫醯氯等脱水剂处理。
工业制法
工业上在常温条件下用碳氯化法制取(Al2O3 + 3C + 3Cl2 =△= 2AlCl3 + 3CO)。
在常温条件下也可用氧化铝和四氯化碳反应制备(Al2O3 + 3CCl4 == 2AlCl3 + 3COCl2)。
无水氯化铝在石油工业中及其他某些有机合成反应中用作催化剂。
金属铝法:将铝锭放入密闭的氯化反应炉内,加热并通氯气进行氯化反应,生成的氯化铝升华进入捕集器,经捕集,即制得氯化铝成品;
化学反应式:2Al + 3Cl2 =点燃= 2AlCl3
2.铝氧粉法:将一定粒度的工业氧化铝与石油焦按一定比例投入焙烧炉内混合均匀,由炉底通入空气进行焙烧。焙烧后的物料进入氯化炉,炉中通入氯气和氧气,铝氧粉在还原剂炭的存在下与氯反应。生成的气相产物经预冷、净化去捕集器,制得氯化铝成品。尾气经氢氧化钠或亚硫酸钠溶液吸收处理后排空;
3.熔融法:将金属铝加热熔融后通入无水氯化氢,而制得。
注意事项
无水氯化铝会和硷剧烈反应,因此需妥善处理。含结晶水的氯化铝较无此问题。
如果吸入无水氯化铝或接触眼睛和皮肤会造成刺激。
侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
健康危害
吸入高浓度氯化铝可刺激上呼吸道产生支气管炎,并且对皮肤、黏膜有刺激作用,个别人可引起支气管哮喘。误服量大时,可引起口腔糜烂、胃炎、胃出血和黏膜坏死。
慢性作用:长期接触可引起头痛、头晕、食欲减退、咳嗽、鼻塞、胸痛等症状。
急性毒性:LD503730mg/kg(大鼠经口);危险特性:遇水反应发热放出有毒的腐蚀性气体;燃烧(分解)产物:氯化物、氧化铝。
安全术语
S26不慎与眼睛接触后,请立即用大量清水冲洗并徵求医生意见。
S45若发生事故或感不适,立即就医(可能的话,出示其标签)。
S36/37/39穿戴适当的防护服、手套和护目镜或面具。
安全措施
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
防护服:穿工作服(防腐材料制作)。
手防护:戴橡皮手套。
皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用大量流动清水彻底冲洗。
误食入:患者清醒时立即漱口,给饮牛奶或蛋清。立即就医。
防护措施 呼吸系统防护:可能接触其粉尘时,应该佩带防尘口罩。必要时佩带防毒面具。
灭火方法:乾粉、砂土。禁止用水。
其它:工作后,淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服,洗后再用。保持良好的卫生习惯。
泄漏应急处理
隔离泄漏污染区,周围设警告标志,建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物,勿使泄漏物与可燃物质(木材、纸、油等)接触,用清洁的铲子收集于密闭容器中作好标记,等待处理。如果大量泄漏,最好不用水处理,在技术人员指导下清除。
急救措施
皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用大量流动清水彻底冲洗。
眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水冲洗10分钟或用2%碳酸氢钠溶液冲洗。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。注意保暖,保持呼吸道通畅。必要时进行人工呼吸。就医。
食入:患者清醒时立即漱口,给饮牛奶或蛋清。立即就医。
灭火方法:乾粉、砂土。禁止用水
化学性质氯化铝是强路易斯酸,可和路易斯碱作用产生化合物,甚至也可和二苯甲酮和均三甲苯之类的弱路易斯碱作用。若有氯离子存在,氯化铝会生成(四)氯铝酸根离子AlCl4:在水中,氯化铝会部分水解,形成氯化氢气体或H3O离子。其水溶液和其他含铝物质的溶液相同,含有水合铝离子。
所谓难挥发性就是沸点高么。其实所谓挥发性也和沸点低脱不了干系。
所以,一般情况下你拿六水合氯化铝去蒸,最后只能得到氧化铝,因为蒸发的过程中氯化铝会不断地水解,形成氢氧化铝,最后变成氧化铝。
而放在浓硫酸中则不同。浓硫酸一方面沸点高,这样不会导致氯化铝直接被烧。另一方面浓硫酸有一定的吸水性,使氯化铝不会水解。从而可制的无水氯化铝。