Очистка от хлора и его соединений

Образование промышленных отходящих газов и вентиляционных выбросов, содержащих хлор, хлорид водорода и хлорорганические вещества, характерно для многих производств: получения хлора и щелочей методом электролиза поваренной соли, получения металлического магния методом электролиза хлорида, переработки цветных металлов методом хлорирующего обжига, получения соляной кислоты и хлорсодержащих неорганических и органических веществ. В последнее время источниками выделения НС1 стали установки сжигания хлорсодержащих отходов.

Для абсорбции хлора и хлорсодержащих веществ используют воду, водные растворы щелочей и органических веществ, водные суспензии и органические растворители.

Взаимодействие хлора с растворами щелочей характеризуется реакциями:

Наибольшее практическое значение имеют раствор NaOH (100- 150 г/л) и водная суспензия Са (ОН)₂ (100−110 г/л). При абсорбции хлора гидроксидом кальция (известковым молоком) при 80−95°С в основном образуются хлорид и хлорат кальция:

Образующиеся в процессе очистки хлораты (гипохлориты) могут быть использованы для обеззараживания сточных вод или подвергаться термокаталитическому разложению под действием острого пара: Са (С10)₂->СаС1₂+0₂.

Процесс можно проводить в абсорберах любой конструкции. Степень очистки газов достигает 70−90%.

Известковый метод имеет ряд достоинств: небольшая стоимость и доступность реагента, не требуется тщательной защиты оборудования от коррозии, так как среда щелочная. Недостатками способа являются невысокая степень очистки, недостаточная степень использования абсорбента, так как часть его расходуется на поддержание необходимой щелочности раствора. При использовании растворов NaOH и Na₂C0₃ эффективность очистки повышается до 90−98%.

Эффективными абсорбентами хлора являются тетрахлориды углерода (СС1₄) и титана (TiCl₄), хлориды серы. При использовании СС1₄ процесс очистки проводят следующим образом: абсорбационные газы, содержащие 0,5−5,0% хлора, разбавляют воздухом и подают в абсорбционную колонну, работающую под давлением (1,5−2,0)-10⁵ Па. Перед абсорбцией газы охлаждают рассолом. Абсорбция происходит в насадочной части абсорбера охлажденным до (-15) — (-20)°С тетрахлоридом углерода. Очищенный газ выбрасывают в атмосферу или направляют на доочистку, а отработанный поглотительный раствор поступает на регенерацию.

Предложен способ поглощения хлора водными растворами лигносульфоната концентрацией от 6 до 25%. При абсорбции достигается такая же эффективность, как и при поглощении известковым молоком. Отработанный раствор перерабатывают в ионообменный сорбент. Недостаток процесса — более высокая агрессивность раствора по сравнению с абсорбцией известковым молоком.

На некоторых предприятиях цветной металлургии для очистки газов от хлора используют раствор хлорида железа, который получают растворением железной стружки в соляной кислоте. При абсорбции хлора FeCl₂ переходит в FeCl₃, который является товарным продуктом.

Хлорид водорода очень хорошо поглощается водой, поэтому ее, как правило, используют в качестве абсорбента, например, в производстве соляной кислоты. Для очистки отходящих газов от НС1 применяют воду и щелочные растворы.

Очистку газов водой проводят в абсорберах различной конструкции: в скрубберах Вентури, распыливающих, насадочных абсорберах и в колоннах с тарелками. Выбор аппарата зависит от объема и состава газов, их температуры, вида и концентрации примесей, эффективности аппаратов, а также направления дальнейшего использования получаемых сорбатов.

Эффективность очистки для насадочных абсорберов зависит от плотности орошения. Например, при концентрации хлорида водорода в газе 4 г/м³ при плотности орошения 2,5 м³/(м² ч) в абсорбере диаметром 5 м с насадкой высотой 12,7 м эффективность очистки была 72%, а при плотности орошения 5,1 м³/(м²ч) — 88%. Дальнейшее увеличение плотности орошения нс повышает эффективность очистки, но образуются стоки с низкой концентрацией (0,3−0,4%) соляной кислоты. При осуществлении рециркуляции абсорбента возможно получение соляной кислоты 9−10%-й концентрации. В тарельчатых колоннах эффективность очистки достигает 90−99%. Например, эффективность колонны с клапанными тарелками при расходе 0,5 кг/м³ составляет 97,8%.

Основным недостатком процесса очистки водой является образование тумана капельно-жидкой соляной кислоты, улавливание которого при прочих равных условиях происходит менее интенсивно.

Применение водных растворов NaOH, Са (ОН)₂ или Na₂C0₃ для абсорбции хлорида водорода позволяет повысить эффективность очистки и одновременно нейтрализовать образующиеся стоки. Этот способ позволяет рекуперировать хлорид водорода с получением хлоридов некоторых металлов: СаС1₂, FeCl₃, ZnCl₂, ВаС1₂, NaCl. Наиболее дешевым из этих абсорбентов является гидроксид кальция (известковое молоко). После абсорбции раствор хлорида кальция упаривают, например, в аппаратах с горелками погружного горения. Для обезвоживания раствора можно использовать также распылительную сушилку.