5. Схема получения хлороводорода и соляной кислоты.
Схема производства соляной кислоты состоит из следующих стадий:
- синтез хлороводорода;
- абсорбция хлороводорода и получение раствора HCl;
- очистка отходящих газов.
В производстве хлороводорода горение водорода в струе хлора ведут в невзрывном режиме, то есть за границами пределов взрываемости, и при небольшом избытке водорода, то есть в водородном режиме.
На рисунке (Рис. 29.) представлена схема получения соляной кислоты
Рис. 29. Схема производства соляной кислоты:
1 – печь; 2 – горелка; 3 – газоход; 4 – газовый холодильник; 5 – поглотительная колонна; 6 – санитарная колонна; 7 – эжектор
Описание схемы.
Основным аппаратом установки является печь 1 из жаропрочной стали и естественным воздушным охлаждением. В нижней части печи устанавливается горелка 2 для сжигания водорода в хлоре.
Хлор-газ (с содержанием Cl2 94 – 95 %) поступает по внутренней трубке горелки, водород (с содержанием Н2 98%) – в межтрубное пространство. Подача газа и их соотношение регулируются автоматически. Образующийся бледно- лунный факел имеет температуру от 1800 – 2000ºС (в верхней части печи) до 800 – 1200ºС (в нижней части печи).
В печи 1 образуется хлороводородный газ (содержание HCl не менее 80 %), который после охлаждения в стальном газоходе 3 и газовом холодильнике 4 поступает в поглотительнре отделение, включающее насадочные башни 5 и 6 или в колонны с ситчатыми тарелками.
Башня 5 является продукционной, она орошается водой и из неё выходит готовый продукт в виде раствора 31 %-й соляной кислоты. Башня 6 выполняет роль санитарной колонны. Отходящие газы из абсорбционной колонны 5 поглощаются водой, образуя разбавленную соляную кислоту.
По одному из методов, как в данной схеме, хлороводород предварительно охлаждают 38 – 40ºС.
По другому (метод Гаспаряна) горячий газ прямо из газохода с температурой 200 – 250ºС вводится непосредственно в воду. При этом выделяется дополнительное тепло (теплота растворения) и раствор закипает. В результате интенсивного испарения воды температура кипящей кислоты снижается, что при продолжающемся насыщении раствора хлороводородом способствует повышению концентрации целевого продукта.
6. Получение жидкого хлороводорода.
Часть хлороводорода может быть переведена в жидкое состояние и получена в виде товарного продукта. С этой целью вышедший из печи горячи газ охлаждают в системе водяных и рассольных холодильников, удаляют пары соляной кислоты и направляют в сушильную колонну, орошаемую концентрированной серной кислотой. После сжатия компрессором до 10 МПа при одновременном охлаждении хлороводород переходит в жидкое состояние и его направляют на разливку в баллоны. Содержание HCl в нём составляет 99,5 %.
Современные установки по производству соляной кислоты включают, как правило, две технологические линии: одну для производства соляной кислоты и другую – для производства сжиженного хлористого водорода.