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氯酸钡生产蒸发过程中氯气生成的原因及控制

文档作者：钟文田陈传金文档来源：大连氯酸钾厂		点击数：	更新时间： 2022年12月10日
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无机盐工业 1 997芷
氯酸钡生产蒸发过程中氯气生成的原因及控制
j
钟文田陈传金
(大连 厂 矗f可6110) T 、
摘要氯酸钡蒸发过程中有氯气生成，给生产造成危害。为此找出了氯气产生的原因，并设法解决了这一向
关键词 塑堂盟誊乞，氢乞
1 前亩
氯酸钡分子式为Ba(CIO ) ·H O。120℃时失
去结晶水，具有氧化性。多用于焰火、绿色炸药、染
料、试剂等方面。目前国内未见工业化生产。根据外
贸市场的需求，我们采用氯酸钠与氯化钡复分解的
工艺路线，对该产品进行了开发研制，做出合格的产
品。
在试生产的初期，蒸发工序几次出现母液分解，
产生氯气的现象，使操作无法进行。甚至罐体内出现
正压，取盐器的压力瞬间升至0．3MPa以上，十分危
险。所以查明母液分解产生氯气的原因，杜绝氯气的
生成，使工艺得以控制是十分必要的。
2 氯气产生的原因
2 1 母液酸性增强促使氯气产生
复分懈后的母液初次蒸发，并没有氯气生成。经
过几次的循环后，便产生了氯气。由于氯酸钡生产是
采用氯酸钠与氯化钡复分懈的工艺路线。其反应式
为：
BaCI2+2NaCIO3一Ba(CIO1)2+2NaCI
上式中反应物、生成物均是强酸强碱盐，且整个
工艺过程均未超过1l0℃ ，不能使反应物或生成物
分解。而事实上，在试生产过程中，确实有氧化还原
反应存在，促使氯气生成。那么其生成机理是什么
呢?针对这一问题，我们对母液进行了全面的分析。
经测试，母液中存在着NH：和F ，其pH值2～3
之间。也就是说，在经过几次循环之后，母液的酸性
增强了。由于酸度的提高，促使氧化还原反应的进
行。依据电化学原理，如果电极反应中包含着H ，
那么酸度将会对电极电动势产生影响。在氯酸钡试
生产中存在着CIO；和cl一，它们的标准电极电势分
别为：
c|o3+6H +5e一寺CI2+3H2O E 。=1-4'l伏
5CI～ 5e — cI2 E =1．36伏
两式相加可得下式：
CIOF 4-5C1 + 6H 一3CI2十3H2O
其平衡常数：
． ．
[Pa2
、( - E~0)Ⅱ
k=lg 而 面F 酉 —百而 一
我们知道，在蒸发后期，(C107]一3mol／L；
(CI一]一4mol／L，若pH一2时，CH ]=10～mol／L，
依据上式： PcJ =o．13MPa
通过以上计算可以知道，当母液的pH值在2
左右，c10 可以定量的氧化cl一为cl 。所以蒸发过
程中，特别是当选液时提高温度，使其氧化性增强，
有氯气生成是必然的。
在氯酸钡试生产中，反应物和生成物均是强酸
强碱盐，其溶液应显中性。循环母液的酸性为什么会
提高(pH<2)?必须搞清楚。
2．2 酸性增强的原日
由于我们的氯酸钡试生产是利用其它产品的生
产装置，经过适当的工艺改造后而进行的。尽管在生
产前进行了置换、洗涮，残余的NH 和Fe”总有一
定量存在于体系中(通过测试已得到证明)。另一方
面，由于弱碱盐的存在，在母液中必然产生水懈，
F 和NIJ：部分地与水中OH一结合，生成NH。OH
和Fe(OH)3；
即jNH 十H2O— NH‘OH+H
Fe 十3H2O — Fe(0H)3+3H
OH一浓度的减小，使水的电离平衡向水的电离
方向移动，溶液中的H 浓度增大，使溶液显酸性。
而盐的水解又是一个吸热反应，在蒸发过程中，特别
是在送液前，由于提高了温度，促使水解度增大。
CH ]变得更大 在送液采盐时由于氯气的生成，造
成取盐器压力突增。
另外，由于体系中存在着NH 和CIO3，而
NH。CIO 在加热至102℃即呈爆炸性分解：
(下接33页)
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第3期 无机盐工业
0一 O一
囝1 锐钛型与金红石型TiO 的昌体结构囝
利用sb。 可抑制铽白光色互变的特性，人们
为了减少二氧化钛的光致反应性，制成了化纤消光
用二氧化钛 ，取得了一定的成果。国外还制备出了
含锑超细二氧化钛粉末 ，这种粉末，锑化物以
sb。Oa计含量为0．1 ～50 ，用于涂料、油墨和塑
料时，对光非常稳定且透明，对紫外线有屏蔽性，并
且抗粉化性能好和具有阻燃性。
6 结语
通过锑自在生产中应用的探讨，其作用应予充
分的肯定：
6．1 SbzO3-FeS凝聚作用。虽然7o年代前sb2O
一FeS凝聚剂较流行，8o年代后主要采用聚丙烯酰
胺，但对产品重金属含量要求较低的钛白，采用有机
絮凝剂和无机凝聚剂联合使用的工艺，效果还是相
当显著的。如．美国氰胺公司的锐钛型O一220(用于
合成纤维和橡胶)和金红石型OR-450(用于塑料
和橡胶等)都在技术标准中明文规定铜和锰的含量
要小于5ppm。
6．2 SbzO 能有效地抑制钛白的光致反应。即使不
使用sbzO ～FeS凝聚剂，但在酸解反应中加入
sb。q，只要在钛液中含有适量的sb ．同样对后续
工序的产品质量及成品的光致反应有着抑制作用。
从TiOz晶型结构分析，sb。O：可改善产品颜色及其
它颜料性能。我厂1990年1O月生产的BA01—01
钛白粉经化工部涂料工业研究院进行x射线晶型
分析：锐钛型钛白(A—T )含量达100 ，因此，不
会产生光色互变。
6 3 利用sb O 良好抗粉化、对光稳定性能以及阻
燃性能，人们已经制备出各种用途的含锑二氧化钛。
如：钛镍黄、化纤钛白、超细含锑二氧化钛等。
参考文献
1 裴掴等-硫酸法铽白生产·化学工业出版社，1982，2，P83
2 涂料工业1988(1)：F33—34
3 刘华，胡文启．钛白粉的生产和应用 科学技术文献出版社，
1992．2，F4
4 美国专利，4183788(1 988)
5 日本专利，平2—194064
t (收稿日期98—1I一11)
(22接3o页) 2NH．CIO,一2m 十+CI2+4H20
其结果也促使CH ]的提高，有助于氯气的生
成。
这说明在试生产过程中，由于NH[、CIO7、Fe”
等杂质的存在，发生水解和分解，促使了母液的酸性
增强，是氯气生成的根本原因所在。
3 控制的方法
3．1 严格工艺操作，避免不利杂质的混入，以杜绝
促使酸性增强的因素存在。
3．2 在工艺控制过程中．应增加母液pH值的控
制。根据前面所述，必须控制pH值在5以上。这样
完全可以杜绝氯气的生成。但为了保证工艺的控制
顺利，便于蒸发和分离，pH值控制在5～7为宜。要
定期测试，及时调整。
4 结论
4．1 试生产过程中，氯气产生的原因是由于酸性增
强，clo 氧化cl一为氯气所致。
4．2 循环体系中存在的NIL+、Fe”和NHC10 产
生水解和分解．是酸性增强的根本原因。
4．3 工艺过程必须增加pH值的控制，及时用碱调
至5～7之间，便可避免氯气产生。
(收稿日期98-6-1‘)

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