Производство хлорной кислоты. 
Технологические параметры процесса

Хлорная кислота принадлежит к числу наиболее сильных минеральных кислот. Она представляет собой весьма эффективный окислитель. Хлорная кислота используется для окисления органических и неорганических соединений, при обработке руд, в аналитической химии, гальванопластике, для получения перхлоратов и в других областях.

Производство хлорной кислоты в промышленных масштабах возможно путем электрохимического окисления соляной кислоты или растворенного хлора:

HCI + 4Н₂О >НСЮ ₄ + 8Н⁺+ 8е.

Cl₂ + 8H₂O >2НСlO₄+14Н⁺+14е Следует отметить, что анодное окисление ионов хлора или молекулярного хлора вряд ли можно рассматривать как один электродный акт. По-видимому, процесс протекает через стадии образования промежуточных хемосорбированных кислородных соединений хлора.

Условия электролиза. Электрохимический синтез хлорной кислоты протекает при высоком анодном потенциале (выше 2,5 В отн. н. в. э.), поэтому в качестве анода следует применять металл с высоким перенапряжением кислорода. Учитывая агрессивность хлорной кислоты, таким металлом может быть лишь платина или титан, покрытый платиной.

Плотность тока. Анод может быть поляризован до высокого положительного потенциала только при высокой плотности тока, которая в процессе электросинтеза хлорной кислоты составляет 2,5 кА/м ².

Состав раствора. Электрохимическое окисление соляной кислоты и хлора проводят в присутствии фонового электролита-40%-ой хлорной кислоты. Концентрация исходной соляной кислоты зависит от температуры.

В случае электролиза приположительных температурах концентрация исходной соляной кислоты не должна превышать 0,1−0,2 экв/л. При повышении концентрации НС 1 выход хлорной кислоты по току уменьшается, а ток расходуется на выделение хлора. Оптимальный выход НС 1O₄ по току в этом случае составляет 60%. При снижении температуры в качестве исходного раствора можно использовать более концентрированные растворы соляной кислоты в хлорной кислоте. Так, при температуре-20 °С концентрация соляной кислоты может быть увеличена до 1,5−1,8 экв/л, а выход по току — до 80−85%.

При получении хлорной кислоты электрохимическим окислением хлора его концентрация в хлорной кислоте составляет около 3 г/л.

Технология производства хлорной кислоты состоит из следующих стадий: приготовления электролита, электролиза, вакуумной дистилляции и получения безводной кислоты. Способ получения хлорной кислоты анодным окислением хлора позволяет получать очень чистую кислоту, так как с хлором в электролит не вводится никаких примесей. Для этого процесса приготовление электролита осуществляют путем насыщения хлором части хлорной кислоты, полученной после электролиза; предварительно хлорная кислота охлаждается до-5° С. Раствор, насыщенный хлором, поступает на электролиз в анодное пространство электролизера, где происходит окисление хлора до хлорной кислоты, вследствие чего увеличивается ее концентрация. На электролиз, который осуществляют при 0 °C, поступает электролит, содержащий ~3 г/л растворенного хлора в 40%-ной кислоте.

Отобранная из электролизера хлорная кислота поступает на вакуумную дистилляцию, которая осуществляется при 2660−3225 Па. Отогнанные пары воды, хлор и хлористый водород конденсируются в холодильнике и через промежуточную емкость возвращаются обратно в цикл для приготовления электролита. Полученная хлорная кислота, имеющая температуру 90° С, охлаждается и выпускается в виде 60−70%-ной товарной кислоты.

Получение безводной кислоты. Путем вакуумной разгонки смеси 70%-ной хлорной кислоты с 3−4-кратным по объему количеством дымящей серной кислоты получают безводную НСlO₄. При остаточном давлении в системе 266−399 Па и содержании в азеотропной жидкости 71%-ной НСlO₄ и 60%-ного олеума при соотношении НСlO₄:SO₃= 1:1,7 и 100 °C получают 82%-ный выход безводной кислоты.

Технологическая схема получения 60−70%-ной НСlO₄ путем окисления хлора показана на рис. 139. Для этого хлорная кислота из сборника 1 насосом 2 перекачивается в холодильник 3, где рассолом охлаждается до-5° С; затем она подается в адсорбер 4, в котором путем насыщения ее хлором готовится электролит. Последний из адсороера поступает в электролизер 5, где в результате окисления хлора при электролизе увеличивается концентрация хлорной кислоты. Из электролизера через промежуточный сборник 6 хлорная кислота, содержащая незначительные количества хлора и соляной кислоты, поступает на дистилляционную колонну 8, обогреваемую паром. Полученная 68−72%-ная хлорная кислота с температурой ~90° С подается затем в холодильник 9, а далее через вакуумный приемник 10 поступает в сборник 11. Отогнанные из колонны пары воды, хлористый водород и хлор конденсируются в холодильнике 7 и через сборник 12 возвращаются в емкость 1.