背景及概述^[1-2]

液體三氯化鐵又稱三氯化鐵溶液，是紅棕色液，易與水混和，對(duì)金屬有腐蝕作用。無(wú)水三氯化鐵又稱無(wú)水氯化鐵，或無(wú)水氯化高鐵。易溶于水和吸潮。無(wú)水三氯化鐵主要由鐵屑與氯氣反應(yīng)制取。近年來(lái)，市場(chǎng)上（尤其是國(guó)外市場(chǎng)）對(duì)高純度無(wú)水三氯化鐵的需求越來(lái)越多的。制藥行業(yè)用它可做許多反應(yīng)的催化劑，對(duì)高純度無(wú)水三氯化鐵的需求量日益增多。國(guó)外的價(jià)格至少在12美元/公斤，相當(dāng)于人民幣70000元/噸，而國(guó)內(nèi)卻鮮有此類產(chǎn)品的制造商。現(xiàn)有生產(chǎn)無(wú)水三氯化鐵的常規(guī)工藝路線：以廢鐵屑和氯氣為原料，在一立式反應(yīng)爐里反應(yīng)，生成的氯化鐵蒸氣和尾氣由爐的頂部排出，進(jìn)入捕集器冷凝為固體結(jié)晶，即得無(wú)水三氯化鐵成品。尾氣中含有少量未反應(yīng)的游離氯。用氯化亞鐵溶液吸收氯氣，得到氯化鐵溶液作為副產(chǎn)品。生產(chǎn)操作中氯化鐵蒸氣與空氣中水分接觸后強(qiáng)烈發(fā)熱，并放出鹽酸氣，因此管道和設(shè)備要密封良好。常規(guī)的無(wú)水氯化鐵生產(chǎn)工藝在實(shí)際運(yùn)用中存在以下問(wèn)題：氯化法生產(chǎn)無(wú)水三氯化鐵，由于以廢鐵屑為生產(chǎn)原料，不但其夾雜多種金屬，而且灰塵、雜物也較多，雖有升華分離，但還是會(huì)有許多金屬雜質(zhì)隨著高溫氣流與三氯化鐵一起進(jìn)入冷卻結(jié)晶室，夾雜在無(wú)水三氯化鐵中，導(dǎo)致產(chǎn)品中水不溶物特別多，三氯化鐵的含量大多在96%左右。很難滿足高質(zhì)量產(chǎn)品的要求。

應(yīng)用^[3-5]

無(wú)水三氯化鐵用于凈水劑、印染的媒染劑，印刷制版時(shí)的腐蝕劑，在化學(xué)工業(yè)中還可制造其他鐵鹽，及處理肥皂提取粗甘油等其應(yīng)用舉例如下：

1）制備具有高強(qiáng)度和良好可重復(fù)加工性能的多巴胺接枝環(huán)氧化丁腈橡膠。以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，其原料組成配方為：以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，其原料組分組成為：100份丁腈膠乳、3～500份環(huán)氧化劑、1～25份多巴胺、0.1～5份無(wú)水三氯化鐵；所述的環(huán)氧化劑為過(guò)氧化氫或三氧化鉬；制備時(shí)，先對(duì)丁腈橡膠進(jìn)行環(huán)氧化，得到環(huán)氧化丁腈橡膠，加入多巴胺進(jìn)行接枝反應(yīng)，在反應(yīng)完成后加入無(wú)水三氯化鐵，干燥混煉、經(jīng)熱壓后得到多巴胺接枝環(huán)氧化丁腈橡膠。本發(fā)明所制備的改性丁腈橡膠在未經(jīng)填料補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，同時(shí)具有高強(qiáng)度、良好可重復(fù)加工性能。

2）制備碳納米管。將蔗糖、三聚氰胺、無(wú)水三氯化鐵和蒸餾水混合后研磨成均勻的混合物，將上述混合物在80攝氏度下干燥12小時(shí)，得到棕色固體，研磨成粉末后轉(zhuǎn)移至高溫管式爐內(nèi)，在流動(dòng)的氮?dú)庵猩郎刂?50-800攝氏度，并維持650-800攝氏度4小時(shí)，得到黑色固體；合成工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單，易操控，原料是可再生的、廉價(jià)的生物質(zhì)資源，所得到的納米管產(chǎn)品的產(chǎn)量高，形貌均勻。所得到的納米管長(zhǎng)度在2-10微米、管徑在100-400納米，本發(fā)明所公開(kāi)的碳納米管的制備工藝具有簡(jiǎn)單、安全、低成本，易于操作和可控。

3）制備一種用于涂料生產(chǎn)的污水處理劑，原料包括按照重量份數(shù)比的竹炭15-20份、改性硅藻泥20-30份、活性炭30-50份、多聚羥基氯化鋁硅3-5份、無(wú)水三氯化鐵3-5份、羥苯基淀粉3-5份、硫酸鎂1-3份、有機(jī)硅油3-5份、殼聚糖2-3份、改性膨潤(rùn)土25-35份。制備方法包括，S1、將改性膨潤(rùn)土和改性硅藻泥加水混合得；S2、將混合漿進(jìn)行攪拌分散處理；S3、將混合將與竹炭、活性炭、多聚羥基氯化鋁硅、無(wú)水三氯化鐵、羥苯基淀粉混合攪拌，攪拌速度為100-200r/min，攪拌溫度為10-12攝氏度；S4、將硫酸鎂、有機(jī)硅油、殼聚糖加入繼續(xù)混合攪拌，攪拌速度為400-500r/min，溫度為28-30攝氏度；S5、將混合物靜置后進(jìn)行微膠囊化處理，再低溫高濕度下干燥。本發(fā)明可以針對(duì)涂料生產(chǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生的污水進(jìn)行處理。

制備^[2，6]

方法1：將鐵屑從氯化爐頂部投入爐內(nèi)，氯氣從氯化爐底部四根進(jìn)氯管通入，鐵屑與氯氣在高溫下進(jìn)行氯化反應(yīng)。根據(jù)鐵屑投入量及氯化爐出口溫度的變化情況調(diào)節(jié)氯氣流量，控制氯化反應(yīng)速度。反應(yīng)放出多余的熱量由氯化爐夾套中流動(dòng)的冷卻水帶走。鐵屑經(jīng)氯化后生成氣態(tài)三氯化鐵。氣態(tài)三氯化鐵經(jīng)氯化爐與捕集器的人字形連接管被依次抽入到兩個(gè)串聯(lián)的捕集器內(nèi)，在捕集器內(nèi)冷卻凝固為固體無(wú)水三氯化鐵。待每班反后關(guān)閉氯氣閥門(mén)，經(jīng)人工搗料和機(jī)械攪拌，通過(guò)翻板閥進(jìn)入貯料斗中自然冷卻，再通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品包裝。少量未被凝華的氣態(tài)三氯化鐵、未反應(yīng)的氯氣及不凝性氣體，經(jīng)過(guò)第二個(gè)捕集器上方的出口，依次進(jìn)入兩座串聯(lián)的尾氣吸收塔，用不同濃度的氯化亞鐵水溶液進(jìn)行噴淋，回收尾氣中所含氣態(tài)三氯化鐵和氯氣，形成副產(chǎn)品液體氯化鐵。不能被吸收的其它氣體由鼓風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)排氣筒排空。

方法2：一種高純度無(wú)水三氯化鐵的制備方法，包括以下步驟：將無(wú)水氯化亞鐵置于密閉容器中，加入含氯氣的四氯化碳溶液進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、甩干和烘干得到無(wú)水三氯化鐵。具體步驟為：將1260克純度為98.5%的無(wú)水氯化亞鐵置于容積為20升的聚丙烯密封缸中（缸內(nèi)有聚丙烯球5個(gè)，每個(gè)重200克），加入10升含氯氣的四氯化碳溶液（四氯化碳溶液質(zhì)量百分濃度是99%，該四氯化碳溶液中氯氣的濃度為1.5Mol/L），密封，轉(zhuǎn)動(dòng)反應(yīng)，檢驗(yàn)到無(wú)Fe⁺²時(shí)出料（約1小時(shí)），減壓過(guò)濾，再離心甩干，置于真空烘箱，在-0.09MPa及80℃條件下烘干，制得1600克無(wú)水三氯化鐵，純度達(dá)98%。本發(fā)明的有益效果是：常規(guī)的生產(chǎn)工藝中由于鐵屑所帶來(lái)的多種金屬及雜物，使得生產(chǎn)高純度無(wú)水三氯化鐵有先天不足的問(wèn)題，本發(fā)明選用高純度的無(wú)水氯化亞鐵，有效避免了生產(chǎn)原物料先天不足這一前端弊病。常規(guī)氯化法工藝存在高溫反應(yīng)帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題，本發(fā)明采用氯氣在溶液中與氯化亞鐵直接反應(yīng)，避免了相應(yīng)的安全隱患問(wèn)題，無(wú)論從安全生產(chǎn)還是從環(huán)境保護(hù)上來(lái)講，都具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。用四氯化碳濕潤(rùn)氯化亞鐵，使氯化亞鐵變成稀糊狀，有利于氯氣氧化它，且安全。用聚丙烯球磨缸及用聚丙烯球研磨氯化亞鐵，可促進(jìn)氧化反應(yīng)徹底完成。

主要參考資料

[1] 裝箱運(yùn)輸業(yè)務(wù)技術(shù)辭典·下冊(cè)

[2] CN201510052850.0一種高純度無(wú)水三氯化鐵的制備方法

[3] CN201810998140.0具體高強(qiáng)度和良好可重復(fù)加工性能的改性丁腈橡膠及其制備方法

[4] CN201510652350.0一種以蔗糖為碳源制備碳納米管的制備方法

[5] CN201811590973.X一種用于涂料生產(chǎn)的污水處理劑及其制備方法

[6] 無(wú)水三氯化鐵生產(chǎn)運(yùn)行總結(jié)