氯气生产技术

氯气的生产方法经历了一个漫长的发展过程。1774年，瑞典化学家舍勒用软锰矿(含二氧化锰)和浓盐酸产生氯气。

4HCl(浓缩)+MnO？=加热= MnCl？+2H？O+Cl？↑

但由于当时不能大量生产盐酸，这种方法仅限于实验室制备氯气。后来，法国化学家贝尔托勒将氯化钠、软锰矿和浓硫酸的混合物放入铅蒸馏器中加热，制得氯气:

2NaCl+3H？那又怎样？(浓缩)+MnO？=加热=2NaHSO？+MnSO？+2H？O+Cl？↑

由于这种方法的原料易得，自从舍勒在1774年到1836年制造出氯气以来，人们一直在用贝托·雷发明的方法生产氯气。

1836年，古萨格发明了一种焦化塔吸收碳酸钠(Na？CO？从工艺中排出的氯化氢气体中得到盐酸(这种含有氯化氢的气体以前被认为是废气，从Gusag中得到充分利用)，然后盐酸就变成了一种比较便宜的酸，可以广泛使用。舍勒发明的生产氯气的方法进行了改进，成为此时大规模生产氯气的方法。

1868年，Dickon和Hont匈牙利发明了用氯化铜作催化剂，加热时氧化氯化氢气体生成氯气的方法；

4HCl+O？=2H？O+2Cl？↑

这种方法被称为狄肯法(也译作狄肯法)。

虽然这些生产氯气的方法在历史上起到了一定的作用，但从经济效益和生产规模来看，都远远不如电解法生产氯气。当电解法付诸实施时，这些生产氯气的方法就逐渐被淘汰了。

电解的诞生要追溯到1833。法拉第发现，当电流作用于氯化钠水溶液时，可以获得氯:

2NaCl+2H？O =2NaOH+H？↑+Cl？↑

后来，英国科学家瓦特也发现了这种方法，并于1851获得了一项生产氯气的英国专利。但由于当时没有实用的DC发生器产生足够的电流，电解法只能停留在实验室规模，无法投入工业生产，因此被搁置。直到20世纪70年代和80年代，一种更好的DC发电机出现，电解法才被广泛使用。从此，氯的工业生产进入了一个新时代。但当时电解氯气所用的电极是汞，这就导致电解得到的氯气和氢气中混合了相当数量的汞蒸气。这种“汞法制氯”对环境危害很大，所以新的“离子交换膜法”制氯更环保节能。(用汞生产氯气仍然是生产氯气的主流方法。比如2010年中国生产了46%的氯气，2000年西欧50.1%的氯气都是用这种方法生产的。)

氯气液化

氯气通常可以直接使用，但为了制取纯净的氯气，考虑到储运的方便，将一部分氯气液化制成液氯，用钢瓶或槽车运输给用户。生产中，从电解槽出来的热氯气(含有少量氢气、氧气、二氧化碳等杂质)用冷水洗涤或在换热器中冷凝脱水，然后用硫酸干燥(必要时可用液氯除去水分和杂质)，再送去液化。由于湿氯对铁有腐蚀作用，液化前氯中的水分应小于50ppm。

氯气液化的温度和压力范围很广，工业生产中可分为低压法、中压法和高压法。液化采用低压法，氯气0.078 ~ 0.147 MPa(表压)，冷却温度-35 ~-40℃。液化采用中压法，氯气压力为0.245~0.49MPa，冷却温度为-15 ~-20℃。高压法生产的氯气为0.98 ~ 1.17 MPa，用水冷却至15 ~ 25℃即可液化。与低压法相比，高压法能耗较低，循环水用量较少，但设备成本较高，适合大规模生产。中压法多用于中小型氯碱厂。液化率由氯中的氢含量决定。液化尾气中的氢气含量不得超过4%(体积)。尾气中含有60% ~ 70%的氯气，可作为合成盐酸、氯苯和次氯酸盐的原料气，也可进一步净化精制，使液化率达到98% ~ 99%。