試論鹽酸吸收與脫吸技術的應用

王占亮(唐山三友硅業(yè)公司氯甲烷車間 郵編063305)

HCl 廣泛用于制藥、染料、各種氯化物和腐蝕抑制劑等，在世界工業(yè)中對于鹽酸及氯化氫使用量有很大的需求， 但是耐鹽酸腐蝕的問題是很難解決的， 而且在高導熱系數(shù)情況下， 在1934年，有一種不透性石墨材料終于問世了。 1936 年，美國就成功制造了世界上第一臺管殼式、列管式石墨降膜吸收器，并且很快投入使用。 這很大程度的改善了鹽酸的生產(chǎn)局面，以前的技術是相對落后并且被動的，可見這一發(fā)明的重要性，它也成為了鹽酸生產(chǎn)上的一次技術革命。

在后來的70 多年間，還有不停有新的的專業(yè)技術被開發(fā)成功，使得石墨設備在鹽酸系統(tǒng)中有更加廣泛的應用，這其中氯產(chǎn)品的含HCL 廢氣、 副產(chǎn)酸以及低濃度酸在國內(nèi)是一個對企業(yè)來說很大的技術難題， 因為這些物質(zhì)嚴重影響到環(huán)境和企業(yè)經(jīng)濟效益，因此研究出高效的鹽酸吸收、脫吸的系統(tǒng)，可很大程度使企業(yè)的環(huán)保水平大大提高，企業(yè)的經(jīng)濟效益也會明顯增漲。

一、氯化氫氣體的吸收

1、高濃度氣體的吸收

氯化氫氣體的吸收為鹽酸合成最重要的單元操作之一，相對比較純凈的氯化氫氣體在生產(chǎn)過程中進入降膜吸收器， 從尾氣塔過來的稀酸也一并進入降膜吸收器， 一般采用逆流吸收的方式，使氯化氫氣體與管子表面均勻分布的液膜充分接觸，然后被吸收。 一般的，放出的熱量可以使用工藝流程里邊的冷卻水進行冷卻。 沒有被完全吸收的氣體會在尾氣塔中進行二次吸收，排空。

這樣的流程具有多種優(yōu)點：

(1) 可以達到99.999%的吸收效率，相對比較高。

(2)有比較大的可操作的彈性，可以大幅度進行調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力。

(3)操作的阻力小,甚至可以忽略不計。

(4)不再需要單獨對成品酸進行冷卻，可以通過放熱吸收達到冷卻。

(5)純度高,條件達標的情況下可生產(chǎn)試劑級鹽酸。

在一段時期內(nèi)，鹽酸的生產(chǎn)都保證了高產(chǎn)量、高濃度，但是后來也遇到了瓶頸。 研究的結果表明：吸收效率是否可以提高，關鍵在于優(yōu)化吸收液的成膜條件，這個至關重要。 在優(yōu)化吸收液的成膜條件方面擁有下列特別的技術∶①為了確保材質(zhì)過關，應用硬度高、純度高、密度也高的石墨到成膜分配杯上;②為了確保表面粗糙度,使得初始成膜可以保證加工精度;③為了能使產(chǎn)量在較大幅度調(diào)節(jié)時候可以不影響吸收液的成膜分配杯的高、低孔相間的特殊設計,對吸收液的成膜不產(chǎn)生影響。

2、低濃度氣體吸收

一般在生產(chǎn)相對純凈的鹽酸的時候用氯化氫氣體， 使用氯化氫氣體還可以用來從混合氣體中把氯化氫組分吸收出來,這樣起到的作用是對氣體一定程度上進行凈化。 在傳統(tǒng)工藝中，濃度較低的混合氣體在進入降膜吸收器，然后通過稀鹽酸進行吸收。用水或稀鹽酸吸收吸收塔內(nèi)剩下的氯化氫氣體, 尾氣運用尾氣塔進行二次吸收，最終符合排放標準就可以排空了。 現(xiàn)在為止，因為這個工藝流程長，需要的設備繁多、耗能較大，所以還未被我國企業(yè)大量應用。 國際上常用的是多級絕熱吸收用來解決低濃度氯化氫氣體吸收效果差,速率低的問題。

二、稀酸脫吸

鹽酸解吸成HCl 實質(zhì)上是一種物理變化過程是氣態(tài)的HCl和水的混合物在脫吸塔等設備中與濃鹽酸酸進行熱質(zhì)交換，使?jié)恹}酸解吸，釋放出HCl 氣體，實質(zhì)是氣相中HCl 分壓小于液相中HCl 分壓，液相中HCl 向氣相中轉移，加鹽和加壓均可以改變鹽酸與水體系中HCl 的相對揮發(fā)度和共沸組成。

我們國家的企業(yè)一般都利用再次吸收利用、 儲存和銷售的辦法處理稀酸,因為鹽酸的濃度受到其共沸點的影響,一般只能脫到16%以上。 許多企業(yè)運用中和的排放的方式排放廢酸，因為稀酸市場需求量少、價格低、儲存成本高，這樣因素消耗能源的同時還不得不每年提取一筆費用用于污水處理,還且也是非常不利于環(huán)境的保護。 稀酸脫吸技術越來越受到相關企業(yè)的重視。目前我國有兩種稀酸處理的方法：加鹽解吸（一般為氯化鈣）和壓差法。

1、氯化鈣法

氯化鈣法的原理為通過在稀酸中加入氯化鈣從而改變組分間的相對揮發(fā)度，使恒沸物組成發(fā)生改變，使HCl 解吸出來，也叫做恒沸點破壞法。

在這個工藝中因為稀酸可能摻雜一些雜質(zhì),所以氯化鈣回收利用率低。 廢水中的氯化氫的含量小于1‰。

加鹽解吸效果好，設備成本也較低，但由于氯化鈣溶液對設備有一定的腐蝕作用， 且氯化鈣易與鹽酸中的雜質(zhì)形成沉淀堵塞管道，造成停車。

2、壓差法

壓差法是通過不同壓力下稀酸共沸點的差異而制造氯化氫氣體， 正是這種差異能夠蒸發(fā)低濃度酸里面的水分。 高壓狀況下，共沸點酸的濃度是16%～18%,而其在真空系統(tǒng)下濃度在22%～24%。

系統(tǒng)外存在的稀酸從脫吸塔中間部位進入真空系統(tǒng)， 高壓系統(tǒng)的稀酸也進入真空系統(tǒng)， 和再沸器中的混合氣進行傳熱傳質(zhì),塔內(nèi)進行熱質(zhì)交換的時候,通過塔頂?shù)乃羝?jīng)過冷凝器成為廢水，把它進行處理之后排放, 這是由于酸共沸點在真空狀況下的值比較高， 遂塔底 大概有23%的濃酸進到儲罐內(nèi), 由雙效換熱器對其進行加熱，然后濃酸泵將其打入脫吸塔的中部，濃酸進入高壓系統(tǒng)之后， 與脫吸塔底部的氯化氫和水的混合氣充分接觸,在塔內(nèi)氣液混合物完成熱量與質(zhì)量交換,濃酸里面的氯化氫會產(chǎn)生一定的熱量， 被解吸后的熱量通過塔頂冷卻器和再冷器分別進行冷卻，由除霧器把它其中的水份進一步去除,得到干燥的氯化氫氣。 處理之后有17%的稀酸還可以再進入稀酸罐循環(huán)。

此系統(tǒng)的設備結構相似于濃酸脫吸的系統(tǒng)結構,不同的是這個系統(tǒng)對設備的要求更高,其中最重要的要求就是再沸器必須可以承受116MPa 壓力和220℃以上的溫度。

吳振玉.高瑞昶.白鵬.劉偉明.肖穎.李瑩 組合法廢稀鹽酸濃縮工藝[期刊論文] －化工進展2011(8)