2.4.2. Получение гремучей ртути в металлической аппаратуре

Получение гремучей ртути в металлической аппаратуре аналогично ее получению в стеклянной аппаратуре. Сами аппараты изготовлены из нержавеющей стали (отсюда название технологического процесса) (см. рис. 7).

Рис. 7. Схема получения гремучей ртути в металлической аппаратуре

1 - емкость с концентрированной HNO₃, 2 - два параллельно работающих аппарата приготовления разбавленной HNO_3, 3 - мерник для воды, 4 – аппараты приготовления раствора азотнокислой ртути, 5 - мерник металлической ртути, 6 - мерник азотной кислоты, 7 – емкость со ртутью, 8 – дозирующее устройство мерника металлической ртути, 9 – емкость со спиртом, 10 - мерник этилового спирта, 11 - мерник раствора азотнокислой ртути, 12 – реактор синтеза гремучей ртути, 13 - вакуум-воронка, 14 - холодильники, 15 - аппарат для отделения конденсата, 16 - сборник конденсата (содержит этиловый спирт, азотную кислоту, оксиды азота), 17- скруббер, 18 - нейтрализаторы конденсата (сода, известь, натриевая щелочь). 19 - куб ректификационной колонны, 20 - ректификационная колонна, 21 – вакуум-сборник маточника, 22 – бак разложения гремучей ртути, 23, 24, 25, 26 – насосы, 27 – сборники (а) низкокипящая фракция; б) этиловый спирт; в) высококипящая фракция).

Недостатком технологического процесса получения гремучей ртути в стеклянной аппаратуре является низкая производительность (навеска ртути в один баллон не более 500 г) и то, что качество получаемой гремучей ртути колеблется от колбы к колбе. Технология же синтеза в металлической аппаратуре позволяет получать стабильное качество гремучей ртути, поскольку на одну загрузку используется 4 кг металлической ртути, что улучшает качество конечного продукта и условия труда, так как процесс полностью автоматизирован, осуществляется лишь контроль параметров.

Для проведения одного синтеза требуется 4 кг металлической ртути 35 кг 60%-ной азотной кислоты и 36 кг этилового спирта, а также 50 г меди и 60 г соляной кислоты. Все реагенты в сумме дают ~ 75 кг общей массы.

Технологический процесс в металлической аппаратуре осуществляют следующим образом.

А). Получение раствора азотнокислой ртути.

Разбавленную ~ 60%-ную азотную кислоту приготовляют в двух параллельно работающих аппаратах (2) из концентрированной азотной кислоты, которая подается из хранилища (1), и сливаемой из мерника (3) воды. Раствор азотнокислой ртути приготовляют в обогреваемых рубашкой аппаратах (4), куда из мерника (6) сливается ~ 35 кг 60%-ной азотной кислоты и из мерника (5) ~ 4 кг профильтрованной металлической ртути.

Б). Синтез гремучей ртути.

В реактор (12) из мерника (10) сначала заливают ~36 кг этилового спирта, затем из мерника (11) раствор азотнокислой ртути. Каждый аппарат (12) (количество аппаратов определяется производительностью цеха) находится в отдельной железобетонной кабине. Реактор можно поднимать, опускать и поворачивать на 120^о для слива содержимого на вакуум-воронку (13). Во время синтеза реактор (12) плотно закрыт крышкой, через которую удаляются пары спирта, азотной кислоты и газообразные продукты реакции. Температурный режим реакции тот же, что и при производстве в стеклянной аппаратуре. При 60 ^оС выделяются газообразные продукты реакции, которые отводятся и частично конденсируются в холодильниках-конденсаторах (14). Жидкая фракция поступают в аппарат (15) - отделитель конденсата. Несконденсированные газы проходят через скруббер (17), где орошаются водой и выбрасываются в атмосферу. Жидкий конденсат из аппарата (15) поступает в сборник конденсата (16). Конденсат представляет собой смесь этилового спирта, азотной кислоты, этилнитрата и этилнитрита, то есть веществ, кипящих ниже температуры реакции (85 - 90 ⁰С). Из сборника (16) конденсат перекачивают насосом (23) на очистку и ректификацию, после которой этиловый спирт возвращают в основной процесс.

После окончания синтеза гремучей ртути и слива реакционной массы на вакуум-воронку (13) реактор (12) промывают 2-3 раза горячей водой для удаления остатков гремучей ртути со стенок аппарата. Промывные воды сливают на вакуум-воронку (13). Затем аппаратчик осуществляет визуальный контроль полноты удаления продукта из реактора (12). Промытую гремучую ртуть с 30%-ной влажностью снимают с вакуум-воронки (13) и транспортируют в мешках в погребок хранения сырой гремучей ртути, где она хранится в эмалированных ваннах под слоем дистиллированной воды..

В). Регенерация этилового спирта.

В нейтрализаторе (18) конденсат обрабатывают имеющимися в цеху щелочными агентами (например, содой, известью, едким натром) для нейтрализации азотной и азотистой кислот, а также их эфиров. Затем конденсат поступает в куб-нагреватель (19) ректификационной колонны (20). В результате ректификации конденсата получают три фракции – низкокипящую (с температурой кипения ниже 78 ⁰С), целевую с температурой кипения 78 ⁰С – это 96%-ный этиловый спирт, высококипящую с температурой кипения выше 78 ⁰С. Этиловый спирт из приемника (27) периодически перекачивают в хранилище этилового спирта (9). Остальные фракции и кубовый остаток отправляют на уничтожение.

Г). Утилизация маточника.

Фильтрат и промывные воды после вакуум-воронки (13) собирают в сборнике маточника (21), откуда центробежным насосом (24) закачивают в аппарат разложения маточника (22). В маточнике присутствует немного гремучей ртути, этиловый спирт, азотная кислота, побочные продукты. В аппарате (22) для разложения гремучей ртути применяют полисульфид натрия (Na₂S_х). Разложение проводят при перемешивании с пропусканием пара через барботер. После разложения получают сульфид ртути (HgS), который оседает в виде черного осадка. Жидкую фазу откачивают и отправляют на очистку. Шлам (HgS) выгружают и отправляют на переработку на специализированные предприятия.

С одной операции получают:

- гремучей ртути 4-5 кг,

- маточника 32-33 кг,

- потери реакционной массы за счет испарения составляют около 40 кг.

В соответствии с ГОСТом промышленность производит два сорта гремучей ртути: для военных целей - первый сорт, а второй сорт - для гражданских целей. Содержание фульмината ртути в гремучей ртути 1 сорта должно быть не менее 99%, 2 сорта - не менее 98%.

Отнесение к соответствующему сорту гремучей ртути, кроме того, производят по результатам анализа на нерастворимый остаток. Анализ осуществляют следующим образом:

Берут навеску гремучей ртути и растворяют в водном растворе аммиака. Нерастворимый остаток взвешивают. В зависимости от количества осадка производят отнесение к соответствующему сорту.

В нерастворенном остатке дополнительно определяют количество металлической ртути. Примеси стекла и песка в гремучей ртути не допускаются.