曼海姆法硫酸钾联产氯化氢的精制工艺

曼海姆法硫酸钾联产氯化氢的精制工艺关键字：氯化氢,精制工艺来源：录入时间：2004-6-2310:49:23相关附件：内容：曼海姆法硫酸钾工艺在生产硫酸钾的同时还副产氯化氢气体。该气体由反应炉上部引出，温度高达400℃，含有空气、微量的氯化钾粉尘和少量的硫酸蒸气。曼海姆法硫酸钾联产氯化氢的传统处理方法是直接用水吸收制成盐酸。由于该盐酸含有少量硫酸，应用受到限制。近来文献报道，已有厂家对炉气进行洗涤，除去氯化钾和硫酸，再用水吸收制得高纯度盐酸，应用于精细化工、食品等工业。齐化集团公司于1999年建设了5万t／a曼海姆法硫酸钾装置，该装置采用自主开发的氯化氢精制技术对硫酸钾联产的氯化氢气体进行精制，精制后的氯化氢气体纯度达99．9％（体积分数）以上，可满足精细化工、食品、化学试剂、催化剂等多种行业要求。1曼海姆法硫酸钾联产氯化氢的精制工艺曼海姆硫酸钾联产氯化氢气体的组成为：ω（HCl）＝70.0％，ω（空气）＝28.3％，ω（H2SO4）＝1.5％，ω（KCl）＝0．2％。1．1混合氯化氢气体精制原理曼海姆炉联产氯化氢气体中的主要杂质有两类：一类是易溶于水的无机盐和无机酸；另一类是不溶于水的空气。对前一类杂质一般可用洗涤的方法除去，一般选择浓硫酸和浓盐酸作为洗涤剂；对于除去氯化氢气体中的空气，一般采用水吸收制得浓盐酸，再由浓盐酸中解吸出氯化氢气体的方法。由于氯化氢和水形成共沸物，浓盐酸在蒸馏时只能部分获得氯化氢气体，同时产生大量恒沸组成的稀盐酸。因此，本工艺采用解吸塔底恒沸组成的稀盐酸作为氯化氢气体的吸收液。吸收获得的浓盐酸一部分作为氯化氢气体的洗涤液，一部分用作解吸塔的原料。洗涤产生的混酸作为商品出售。1．2工艺概述来自硫酸钾装置反应炉的气体（氯化氢及杂质）经空冷器冷却后，先进入冷却洗涤器和洗涤塔（填料塔），经浓盐酸洗涤除去氯化钾和硫酸后，再进入吸收塔（降膜塔）。在常压下用稀盐酸作吸收液，经两段吸收，在第二段降膜吸收塔底得到浓盐酸。少量未吸收的氯化氢和气体杂质，经氯化氢回收塔和尾气清洗塔进一步用水吸收氯化氢后，尾气经引风机排空。控制最末一级洗涤塔塔底混液中硫酸含量小于10％（质量分数），送入混酸贮罐。二段降膜吸收塔底的浓盐酸送入盐酸解吸诺解吸出氯化氢气体。解吸塔顶部温度控制在60℃左右，塔底温度控制在120℃左右。解吸塔顶氯化氢气体出口压力控制在30kPa左右。解吸塔底稀盐酸经水冷却后返回一段降膜吸收塔顶做吸收液。解吸塔顶氯化氢气体经水冷和-15℃盐水冷冻脱水后，纯度达99．9％（质量分数）以上，送至下一工序。1．3工艺特点1）采用“吸收-解吸”的方法有效地分离氯化氢和空气。文献报道氯化氢与空气的分离可采用冷冻液化的方法。本工艺以稀盐酸（质量分数为20％）为吸收介质在相对较低的温度（25C左右）吸收氯化氢气体，再在相对较高的温度下解吸出吸收的氯化氢，稀盐酸循环用于“吸收-解吸”氯化氢，使氯化氢与空气有效分离。与冷冻液化分离的方法相比，投资少、能耗低。2）采用浓盐酸洗涤氯化氢，有效除去氯化氢气体中氯化钾粉尘和硫酸杂质。文献报道可用浓硫酸洗涤除去氯化氢气体中的硫酸和氯化钾杂质，洗涤后氯化氢气体中的硫酸和氯化钾含量可分别达到0.5～0.1mg／Nm3和0.05～0.02mg／Nm3。为尽可能完全除去氯化氢气体中的硫酸和氯化钾等非挥发性杂质，以避免其在后面的“吸收-解吸”循环过程中累积，本工艺以盐酸作洗涤介质，用一个冷却洗涤器和3个填料塔对氯化氢气体进行“三级梯度”洗涤。洗涤后气体中氯化钾含量降低到0．002mg／Nm3以下（原子吸收分光光度法），有效解决了非挥发性杂质在“吸收-解吸“过程中的积累。洗涤塔排出含硫酸10％（质量分数）的混酸作为商品出售。3）采用降膜吸收及尾气洗涤技术，使尾气排放符合国家标准。氯化氢的吸收采用二次降膜吸收，有效地移出氯化氢吸收过程中放出的反应热并使吸收完全。用3个填料塔，以水为介质对尾气进行“三级梯度”回收洗涤，使排放尾气中氯化氢含量达到20mg/Nm3，排放量0．0064kg／h，远低于国家排放标准。4）采用冷冻和酸雾捕集技术，使精制后氯化氢含水质量分数＜0.05％。解析出的氯化氢气体经循环水冷却、－15℃盐水冷却，控制温度＜5℃，经酸雾捕集器过滤除去酸雾，含水＜0.05％（质量分数）。5）精制后氯化氢产品技术指标为：ω（HCl）＞99.9％，ω（O2）＜0.001％，ω（CO2＜0.001％，ω（N2）＜0.001％，ω（H2O）＜0.05％，没有游离氯和H2。2氯化氢的应用2.1生产高纯盐酸精制后的氯化氢气体在填料塔或膜式吸收塔中用纯水吸收可制备高纯盐酸。吸收液中钙、镁、铁含量符合离子膜法制烧碱对高纯盐酸的要求。也可用于乙醛合成及对盐酸有特殊要求的石化工业。2.2用于聚氯乙烯生产1）电石法聚氯乙烯使用的氯化氢原料通常采用氯气、氢气合成法制得。氯化氢纯度一般在92％～96％（质量分数）之间，有时因电解副反应及氯化氢合成时氯气与氢气的配比影响，纯度还要更低。采用盐酸解吸法，氯化氢气体由于纯度高，在正常生产中与乙炔的配比可控制在较理想的范围内，降低了氯化氢的消耗，减轻了过量氯化氢对设备的腐蚀。由于氯化氢气体纯度高，带入精馈系统的不凝气少，降低了尾气排放量和排放次数，大大提高了精馏效率，降低了VCM单体的损耗。特别是采用了盐酸解吸法生产的氯化氢气体不含游离氯，有利于PVC树脂合成系统的生产安全。C2H2＋HCI→C2H3Cl（VCM）2）乙烯氧氯化法聚氯乙烯是采用乙烯、氯化氢和空气（氧气）在CuCl2作用下，230℃制得EDC，EDC裂解制VCM。C2H4＋1／2O2＋2HCl→C2H4Cl2＋H2O2.3氯磺酸氯磺酸主要用于制造磺胺类药物和糖精，也用于制造农药、洗涤剂、离子交换树脂、塑料及有机会成中的磺化剂。氯磺酸的生产采用三氧化硫与氯化氢气体在130～230℃下进行反应，经冷却、分离制得成品。SO3＋HCl→ClSO3H2．4盐酸乙脒盐酸乙脒是生产维生素B1的原料。盐酸乙脒的生产是由乙腈、氯化氢和甲醇经加成、氨化而得。2.5其它应用氯化氢气体还可广泛应用于金属氯化物、有机氯化物等的制造。也可用于制取氯气和氢气。3结语本工艺流程适用于曼海姆法硫酸钾联产氯化氢气体的处理，也可用于其它副产盐酸的精制与提纯。该工艺为自主开发，设备全部国产化。该技术成功地应用于工业化生产，具有重要意义。1）解决了大量副产盐酸由于应用的限制而制约曼海姆法硫酸钾发展的难题，为大规模硫酸钾装置的建设提供了技术保证。2）解决了氯碱企业烧碱能力过剩，而氯资源不足的矛盾，从而使无机盐与氯碱企业相互结合，相互促进，共同发展。3）提高了副产盐酸的附加值，增加了曼海姆法硫酸钾装置的经济效益和抗风险能力。同时也为氯化氢下游产品提供了大量优质原料。